Tudtad, hogy a GPS 24 műholdból áll? Ebben a cikkben megmutatjuk a gps története, valamint annak alakulását a létrehozásától a jelenig.
GPS előzmények
A GPS, Globális Helymeghatározó Rendszer, melynek eredeti neve Navstar GPS: Ez egy olyan módszer, amely bármely személy vagy autó pontos helyét igyekszik meghatározni a Földön.
Ezt a rendszert az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma hozta létre. Jelenleg az Egyesült Államok Űrerőjéhez tartozik. A kívánt pozíció eléréséhez a navigátor négy vagy több műholdat, valamint trilaterációt alkalmaz.
A GPS-nek működéséhez legalább 24, a Föld feletti pályán, körülbelül 20000 XNUMX kilométeres magasságban rendelkezésre álló műholdra van szüksége. Úgy osztja el pályáit, hogy rendelkezésére álljon négy, az egész Földön azonosított műhold.
Az 1960-as évekre a Földi Navigációs Rendszer néven ismert OMEGA rendszer néhány földi állomás jelzései alapján sikerült elfoglalnia az első helyet a világ rádiónavigációs rendszerében. Mivel azonban ezek a rendszerek bizonyos korlátozásokat jelentettek, szükségesnek látták, hogy nagyobb választ keressenek a pontosabb navigációban, ezzel megkezdődött a GPS története.
Az Egyesült Államok fegyveres erői kihasználták a GPS történetében elért e navigációs fejlesztéseket műholdak segítségével, amelyek lehetővé tették a pontos és pontos pozíciók megjelenítését.
Az alkalmazott rendszernek meg kellett felelnie bizonyos feltételeknek a végrehajtáshoz. Legyen globalitása; ebben az esetben a földgömböt teljesen be kellett zárni, kitartónak és folyamatosnak kellett lennie a munkájának, anélkül, hogy a légköri állapot zavarná vagy korlátozná. Valamint energikus, hogy pontos legyen.
1964-ben egy új rendszer, a Transit volt kidolgozás alatt, 1967-ben pedig a katonaság már kereskedelmi használatra is használta.
Ezt a rendszert hat alacsony poláris pályán lévő, 1074 km magasságú műhold építette fel. Lehetővé tették a világméretű lefedettség elérését, de nem tartósak. Helymeghatározási lehetősége nem volt állandó, megközelítőleg kétóránként biztosították a műholdakhoz való hozzáférést. A helyzet kiszámításához 15 percenként kellett figyelni, hogy ne veszítse el a hatótávolságát.
Az Egyesült Államok haditengerészete 1967-ben a Timation nevű műholdat fejlesztette ki, és megmutatta annak határozott lehetőségét, hogy pontos órákat helyezzenek el az űrben, amelyek konzisztens adatokat szolgáltatnak, és ez a fejlődés kéz a kézben járt a GPS-szel.
1973-ban egyesítették azokat a programokat, amelyekkel az Egyesült Államok Haditengerészete és Légiereje dolgozott, és elindult az ún. Navigation Technology Program, ami Navigációs Technológiai Programot jelent.
1978 és 1985 között nyolc Navstar kísérleti műholdat mutattak be és rendelkeztek velük. Utánuk új generációk jelentek meg, mígnem elérték a jelenleg kezdeti működési kapacitásként ismert, 1993 decemberében elnevezett konstellációt, 1995-re teljes és hasznos kapacitással.
2009-ben az Egyesült Államok kifejlesztett egy szolgáltatást, amely lehetővé tette a pozíció kialakítását és az ICAO segítését, amely nem utasította el az ajánlat elfogadását. Így apránként kialakult a gps története.
A gps történetében kialakult jellemzők és formák
- 24 konstellációs műholdat tartalmaz, amelyek 4 és 6 közötti pályát képviselnek.
- Magassága 20200 km.
- Időtartama 12 sziderikus óra között van.
- Körülbelül 55°-os dőlésszögű.
- Kedvező 8 éves élettartamot biztosít.
- Lefedettsége világméretű.
- A felhasználói térnek nincs korlátja.
- A koordinátarendszerén belül 8000-el dolgozik.
jel a gps történelemben
A gps történetében azt tapasztaltuk, hogy 50 MHz-es mikrohullámú átviteli struktúrájában folyamatosan körülbelül 1600 bit/s sebességgel küld navigációs üzenetet. FM rádiónál 86 és 109 MHz között küldik, wi-finél pedig körülbelül 5000 MHz és 2500 MHz között működik, önmagában a műholdak összességében 1600 MHz-et küldenek az L1 jelre, és 1228 MHz-et az L2 jelre.
Ez a gps jel a műhold belsejében lévő atomóra segítségével adja meg az időt, az egyes hétnek megfelelő időt, mutatja az egyes hét számát is, és egy referenciát tervez, amivel felderítheti, hogy a műholdnak van-e valami hibája.
Az adások 30 másodpercesek, és 1500 bitnyi adat áll rendelkezésre. Az adatszámokat nagy sebességű pszeudo-véletlenszerű követéssel állapítják meg, amely minden műholdat jellemzi.
Adása időzített, egyszerre kezdődik és fejeződik be, amit a műhold belsejében lévő óra jelzi. Az információs vevő először a műhold órája és a GPS által jelzett idő közötti kapcsolatról értesül, a második pillanatban pedig elküldi az információt a műhold pontos pályája szerinti adónak.
gps rendszer evolúciós módja
- Új, polgári használatra szánt jelet adnak hozzá az L1-hez.
- Hasonlóképpen egy új polgári jelet adnak hozzá az L5-höz, körülbelül 1177 MHz-es frekvenciával.
- Emellett a Biztonság az Életért szolgáltatások új jeleihez ellátási forma is kialakításra kerül.
- Jobb jelelosztást biztosít.
- Javítja a jel erősségét.
- Növekedés történik a megfigyelő dobozokban, 12-re emelkednek.
- Hozzáférés a kapcsolathoz a Galileo L1 kontinuumával.
- Ismerje meg a gps-t használó ügyfelek sorát, legyen az katonai vagy civil.
- Meghatározza a gps III kéréseket a működési formák szerint.
- Lehetővé teszi a szükséges engedélyek megszerzését a jövőbeni átalakítás során, hogy a felhasználók 2030-ig teljesíteni tudják a kéréseket.
Ez a rendszer olyan nagy előrelépést ért el, amely lehetővé tette, hogy az adatok körében aktívan lehessen olyan helyet kialakítani, amely lehetővé teszi a kliens számára a jól ismert Mobile Mapping pontos mozgásának meghatározását.
Ezzel a módszerrel a 3D térképészetet alkalmazzák, egy lézeres szkenneren keresztül kamerák, érzékelők, gnss rendszerek méréseit végzik, amelyek lehetővé teszik a pontos azonosítást, kéz a kézben a három helymeghatározási technológiájával: IMU, GNSS és Odometer, akik jeltávot érnek el, még azokon a helyeken is, ahol nem jó.
hogyan működik a gps
A gps története nagy fejlődést mutatott, ezen belül a funkcióik is megújultak, ezek közül érdemes kiemelni:
- A GPS funkcióin belül egy efemerisznek nevezett mintát jelöl, ezért mindegyik külön-külön elküldi a magáét, amelyben a műhold élete kialakul. többek között milyen a térben, az idő, a doppler tartalma.
- A különálló műholdak azt mutatják, hogy az információ vételéért felelős a gömb felszínén egy meghatározott térben helyezkedik el, északi része ugyanaz a műhold, rádiója pedig a vevő pontos távolsága.
- Két műhold által kibocsátott információ vétele után felállítható egy kontúr, amely a két gömb eredménye egy bizonyos térben, amelyben a vevő található.
- A hármas műhold információinak vételekor megszűnik az a hiba, amely megakadályozza, hogy az órák egymáshoz és a gps kedvezményezettjéhez kapcsolódjanak, így pontos 3D-s pozíció érhető el.
Ha más technológiai témával szeretnél gazdagodni, kérlek, kövesd a linket Műholdas technológia
A gps által kibocsátott információ megbízhatósága
Mivel a GPS-nek katonai vonala van, az Egyesült Államokban a védelmi minisztérium megtartja a valószínűségét, hogy véletlenszerűen egy kicsit feltételez, amely 15 és 100 m között módosítható. Jelenleg azonban ezt az okozta hibát nem használják ki, a GPS által küldött pontos és precíz információ az adott időpontban megfigyelhető műholdak számához kapcsolódik.
Ha a kapott információ hét és kilenc műhold között van, és ezek inkonzisztensek, akkor a méréseik alul vannak, akkor az esetek 2%-ában 95 méter között lehet, ha éppen ellenkezőleg, a GDPS rendszert használjuk, annak mérési pontossága sok. jobb, mivel ez a körülmények 97%-át teszi ki.
A GPS által szolgáltatott adatok megbízhatósága a helyzet formájától függ, hogy pontosan és pontosan mérje a vevők helyzetét.
Amint látjuk, számos előrelépés történt a GPS történetében.
A gps hiba eredete az előzményekben
Az információk, amelyekre a GPS-nek jelenleg szüksége van, a műhold helye és a vett jel késleltetése. Pontossága a helyzet pontosságának és a jel késleltetésének köszönhető.
A késés észlelésekor az információ vételéért felelős személy a műhold által küldött bitek számát személyes értelmezéssel kapcsolja össze. Ha a sorozat feltételei összefüggenek, az elektronikus alkatrészek egy bitidő alatt 1%-os egyenlőtlenséget hoznak létre; így a gps által kibocsátott jelek fénysebességgel terjednek, ami kb. három méteres hibát állapít meg, a gps jel használatakor nagyon kis hibának számít.
A pontosság növelhető egy P(Y) jel alkalmazásával, amely ugyanazt az eredményt mutatja, ami az idő 1%-át jelenti, a P(Y) jel nagy teljesítményben körülbelül 30 centiméter pontos következtetést mutat.
A gps mérések pontosságát befolyásolják az elektronikából adódó hibák. Ezek a mérési módok valós időben használt szoftverek és módszerek használatával javíthatók.
Ha szeretnél többet megtudni a GPS fejlődéséről, akkor az alábbi audiovizuális tartalmak megtekintésére hívlak.
A gps történetében a hibahatáron belül a következőket vehetjük figyelembe:
- A jelkibocsátás késése az ionoszférában és a troposzférában.
- Jelek, amelyeket egyszerre osztanak meg az épületekben és a hegyekben, és visszaküldik.
- Hibák a pályákon, ahol az azonosak információi nem pontosak.
- Megfigyelhető műholdak száma.
- Egyenlőtlenség a megtekinthető műholdak elhelyezkedésében.
- Hibák a belső gps órákban.
A kibocsátott adatok hibáiba beavatkozó elemek.
A gps történetében előforduló hibákban szerepet játszó elemek a következőkhöz kapcsolódnak:
Egyedülálló műholdhibák a gps történetében
- Keringési hibák: Megfelelő elemek szükségesek a pályák meghajtásához, mivel a műholdaknak nincs közvetlen vonala a Kleperi-pályára, ami normálisnak tekinthető, ennek az a következménye, hogy a folyamat megszakad a pályák ismeretének hiányában. az egyes műholdakat befolyásoló energia.
- A belső óra hibái: Az oszcillátorok elvesztése és a relatív hatások mozgása által okozott belső órák időbeli változásával kapcsolatos, ami ennek következtében nagy különbséget hoz a a megállapított idő és a műhold.
- Pozícióhibák: A helymeghatározásból a biztonság hiánya adódik, mint a helymeghatározási pontosság hiányából és a kiválasztott műholdakból való következtetés.
Az átviteli formák hibái a gps történetében
- Az ionoszférikus erősítés hibái: GPS frekvenciához kapcsolódik, az erősítés hibája 50 métertől 1 méterig jelenik meg, az ionoszférikus erősség az egyes mérések szabályosságától és hozzávetőleges hatásától függ.
- A troposzféra megerősítésének hibái: Ezek a hibák 2 és 25 méter közötti határt jelölnek, ez elkülönül a mérés szabályosságától. Ez a hiba azonban kijavítható más troposzférikus modellekkel.
- Többutas: Ez lehetővé teszi, hogy a jel két különböző forrásból érkezzen, bár ez a jel megszakadását okozhatja. A Multipath használatát felületek mérésekor veszik észre, hogy alakját alábecsüljük, olyan antennát lehet használni, amely együttműködik a különböző környezetekből kapott jelekkel.
Hibák, amelyek közvetlenül kapcsolódnak az információk fogadásához a GPS előzményeiben
- Zaj: A zaj az információ mennyiségével és a pontos megszerzéséhez szükséges idővel függ össze, ezt követni kell a mérések pontos elkészítéséhez.
- Antenna Információs Központok: Ha az antenna szerepében ismert hibát találunk a mérésben, a pontok törlődnek, a mérések pontossága esetén az antennákat ugyanabba az irányba állítjuk be, hogy a kívánt eredményt elérjük.
GPS beépítése mobiltelefonba
Jelenleg nagy fellendülést ért el a gps használata a telefonokban, bekerült az okostelefonokba is, ami nagyon hasznos cím kérésnél, a gps használatából született egy szoftveres módszer különböző típusokhoz és modellekhez, ill. a különböző típusú vállalkozások, amelyek mobiltelefon-használatot igényelnek.
Lehetőséget ad arra, hogy térképen keresztül ismerjük azokat a helyeket, ahol barátok és családtagok tartózkodnak, csak a szükséges platform megléte szükséges.
GPS beépítése az órákba
A technika fejlődése ma már lehetővé tette, hogy helyet adjanak a GPS-es okosórák, okostelefonnal is használhatóak, ha például a képernyő nélküli sportórákra vagy karkötőkre gondolunk.
Az okostelefonokhoz hasonlóan ez is lehetővé teszi a kívánt személyek tartózkodási helyének ismeretét, csak a szükséges alkalmazás és platform megléte szükséges.
A relativitáselmélet és a GPS
A GPS-műholdakban az órákat a földi helyekhez kell kötni, ezért figyelembe kell venni az általános és speciális relativitáselméletet, az általuk nyújtott hatások: idő, frekvenciaváltozás és excentricitás.
Másrészt, az idő szempontjából a műhold sebessége 1:10 között ingadozik, ez a tágulás azt eredményezi, hogy a műhold órája megközelítőleg 5 résszel a 10-hez gyorsabb.
Ami a térbeli és az általános relativitáselméletet illeti, a relativitáselméletből kiindulva, mivel állandóan mozgásban van, és az általa képviselt magasság befolyásolja az órák sebességét, az általános relativitáselmélet kimondja, hogy a mérni kívánthoz közelebb eső óra sokkal lassabb lesz, mint egy óra. ami távolabb van, ha közvetlenül a gps-hez viszonyítjuk, akkor az, amit szeretne kapni, közelebb van a földhöz, mint a műholdakhoz.
A gps használata mára remek eszközzé vált, mind a kapcsolatokban, mind a munkában, éppen ezért a kezdetektől ismerni kell a működését, hogy ismerjük a hatókörét és a legtöbbet kihozzuk belőle.