היסטוריה של מערכת GPS או מיקום גלובלי

הידעתם ש-GPS מורכב מ-24 לוויינים? במאמר זה נראה לכם ההיסטוריה של ה-gps, כמו גם התפתחותו מיצירתו ועד היום.

היסטוריית GPS

ה-GPS, Global Positioning System, בעל השם המקורי Navstar GPS: זוהי שיטה המבקשת לאתר במדויק את המיקום על פני כדור הארץ של כל אדם או מכונית.

מערכת זו נוצרה על ידי משרד ההגנה של ארצות הברית. כיום הוא שייך לחיל החלל של ארצות הברית. כדי להשיג את המיקום הרצוי, הנווט משתמש בארבעה לוויינים או יותר, כמו גם טרילאטרציה.

לצורך פעולתו, ה-GPS זקוק ל-24 לוויינים לפחות העומדים לרשותו במסלול מעל כדור הארץ, בגובה של כ-20000 קילומטרים. הוא מפיץ את מסלוליו בצורה כזו שיכולים לעמוד לרשותו ארבעה לוויינים המזוהים על פני כדור הארץ כולו.

עד שנות ה-1960 הצליחה מערכת ה-OMEGA, הידועה בשם מערכת הניווט הקרקעית, המבוססת על אותות מכמה תחנות יבשתיות, לתפוס את המקום הראשון במערכת ניווט הרדיו העולמית. עם זאת, מכיוון שמערכות אלו הציגו הגבלות מסוימות, הן ראו צורך לחפש תגובה גדולה יותר בניווט שהיא מדויקת יותר, ובכך התחילה את ההיסטוריה של ה-GPS.

הכוחות המזוינים של ארצות הברית עשו שימוש בהתקדמות הניווט הללו בהיסטוריה של ה-gps, תוך שימוש בלוויינים שאפשרו לו לדמיין עמדות מדויקות ודייקניות.

המערכת ששימשה הייתה צריכה לעמוד בהוראות מסוימות כדי להתבצע. יש גלובליות; במקרה זה היה צריך להקיף את הגלובוס לחלוטין, להיות מתמיד ועבודתו צריכה להיות רציפה, מבלי להיות מופרעת או מוגבלת על ידי המצב האטמוספרי. כמו גם להיות אנרגטי כדי לאפשר לזה להיות מדויק.

ב-1964 החלה לעבוד מערכת חדשה בשם טרנזיט, ועד 1967 היא שימשה את הצבא לשימוש מסחרי.

מערכת זו נבנתה על ידי שישה לוויינים במסלול קוטב נמוך, עם גובה של 1074 ק"מ. הם אפשרו להשיג כיסוי עולמי, אך לא מתמשך. אפשרות המיקום שלו לא הייתה קבועה, גישה ללוויינים ניתנה בערך כל שעתיים. כדי לחשב את מיקומו, היה צריך לנטר אותו כל 15 דקות כדי למנוע ממנו לאבד את הטווח שלו.

הצי האמריקאי, בשנת 1967, התקדם עם לוויין בשם Timation, הוא הראה את האפשרות האסרטיבית של הצבת שעונים מדויקים בחלל שיספקו נתונים עקביים, התקדמות שהולכת יד ביד עם GPS.

ב-1973 אוחדו התוכניות איתן עבדו הצי וחיל האוויר של ארצות הברית והושקה מה שנקרא תוכנית טכנולוגיית הניווט, שמשמעותה תוכנית טכנולוגיית הניווט.

מ-1978 עד 1985 הם חשפו והיו להם שמונה לווייני ניסוי Navstar. אחריהם הופיעו דורות חדשים, עד שהגיעו לקבוצת הכוכבים המוכרת כיום כיכולת המבצעית הראשונית, שם שניתן בדצמבר 1993, עם יכולת כוללת ושימושית עד שנת 1995.

ב-2009 פיתחה ארצות הברית שירות שאפשר להקים את התפקיד ולסייע ל-ICAO, שלא סירבה לקבל את ההצעה. כך, לאט לאט, נוצרה ההיסטוריה של ה-GPS.

מאפיינים וצורות שפותחו בהיסטוריה של ה-gps

• הוא כולל 24 לווייני קונסטלציה המייצגים בין 4 ל-6 מסלולים.
• יש לו גובה של 20200 ק"מ.
• התקופה שלו היא בין 12 שעות צדדיות.
• יש לו נטייה של בערך 55 מעלות.
• מספק אורך חיים נוח של 8 שנים.
• הכיסוי שלו הוא בכל העולם.
• למרחב המשתמש אין מגבלות.
• בתוך מערכת הקואורדינטות שלו הוא עובד עם 8000.

אות בהיסטוריית ה-gps

בהיסטוריה של ה-gps אנו מגלים שהוא שולח הודעת ניווט ללא הרף במהירות של כ-50 סיביות לשנייה במבנה העברת המיקרוגל שלו ב-1600 מגה-הרץ. עבור רדיו FM הוא נשלח בין 86 ל-109 מגה-הרץ ועבור wi-fi הוא עובד בקירוב של 5000 מגה-הרץ ו-2500 מגה-הרץ, כשלעצמו הלוויינים בכללותו שולחים 1600 מגה-הרץ עבור אות L1 ו-1228 עבור אות L2.

אות ה-gps הזה מספק את השעה, השעה התואמת לכל שבוע, באמצעות שעון אטומי שנמצא בתוך הלוויין, הוא גם מציג את המספר של כל שבוע, ומעצב הפניה המאפשרת לגלות אם יש תקלה כלשהי בלוויין.

השידורים שלו הם באורך 30 שניות עם 1500 סיביות של נתונים זמינים. מספרי הנתונים נקבעים על ידי מעקב פסאודו אקראי מהיר המאפיין כל לוויין.

פליטתו מתוזמן, היא מתחילה ומסתיימת באותו זמן, כפי שמציין השעון שבתוך הלוויין. בתחילה מודיעים למקלט המידע על הקישור הקיים בין שעון הלוויין לזמן שמציין ה-GPS, וברגע שני הוא שולח את המידע למשדר המסלול המדויק של הלוויין.

דרך אבולוציה של מערכת ה-gps

• אות חדש לשימוש אזרחי נוסף ב-L1.
• באופן דומה, נוסף אות אזרחי חדש ל-L5 עם ערך משוער של 1177 מגה-הרץ.
• כמו כן, נקבעת צורת טיפול בסימנים החדשים של שירותי בטחון לחיים.
• מספק פיזור אות טוב יותר.
• משפר את עוצמת האות.
• מתבצעת עלייה בקופסאות הניטור, הן עולות ל-12.
• גש לקשר הגומלין עם רצף L1 של גלילאו.
• פגשו את שורות הלקוחות, בין אם צבאיים או אזרחיים בשימוש ב-gps.
• קובע בקשות gps III לפי צורות הפעולה.
• זה מקל על ההרשאות הנדרשות בשינוי העתידי על מנת לספק את הבקשות שמשתמשים מוכנים להגיש עד 2030.

מערכת זו השיגה התקדמות גדולה שאפשרה לקבוע באופן אקטיבי מיקום בהיקף הנתונים, מה שמאפשר ללקוח לקבוע במדויק את תנועת המיפוי המובייל הידוע.

בשיטה זו נעשה שימוש בקרטוגרפיה תלת מימדית, באמצעות סורק בעל לייזר, מתבצעות מדידות של מצלמות, חיישנים, מערכות gnss, המאפשרות לזהות במדויק, יד ביד עם שלוש טכנולוגיות המיקום שלה: IMU, GNSS ו-Odometer, מי הם. להשיג טווח אות, אפילו במקומות שבהם הוא לא טוב.

איך עובד GPS

ההיסטוריה של ה-gps הראתה התקדמות גדולה, בתוכם הפונקציות שלהם עודכנו, ביניהם כדאי להדגיש:

• במסגרת הפונקציות שלו, ה-GPS מסמן תבנית הנקראת אפמריס, וזו הסיבה שכל אחד שולח משלו בנפרד, שבו מתבססים חיי הלוויין. איך הוא במרחב, הזמן שלו, תוכן הדופלר שלו, בין היתר.
• הלוויינים הנפרדים מראים שהאחראי על קליטת המידע נמצא במרחב מסוים על פני הכדור, הצפון שלו הוא אותו לוויין והרדיו שלו הוא המרחק המדויק למקלט.
• ברגע שהמידע הנפלט על ידי שניים מהלוויינים מתקבל, ניתן לקבוע קו מתאר שהוא תוצאה של שני הספירות במרחב מסוים כלשהו, ​​בו נמצא המקלט.
• כאשר המידע מלווין מספר שלוש מתקבל, נעלמת התקלה שמונעת מהשעונים להיות קשורים זה לזה ומנהני ה-GPS ומשיגה מיקום תלת מימד מדויק.

אם אתם רוצים להעשיר את עצמכם בנושא טכנולוגי אחר, אני מזמין אתכם לעקוב אחר הקישור טכנולוגיה לווינית

מהימנות המידע הנפלט ממכשיר GPS

מכיוון של-GPS יש קו צבאי, בארצות הברית, משרד ההגנה שומר את ההסתברות להניח קו קטן באקראי, שניתן לשנות בין 15 ל-100 מ'. עם זאת, נכון לעכשיו אין שימוש בשגיאה מונעת זו, המידע המדויק והמדויק שנשלח על ידי ה-GPS קשור למספר הלוויינים שניתן לצפות בהם בזמן מסוים.

אם המידע המתקבל הוא בין שבעה לתשעה לוויינים והם לא עקביים, המדידות שלהם מתחת, זה יכול להיות בין 2 מטר ב-95% מהזמן, אם להיפך נעשה שימוש במערכת GDPS, הדיוק של המדידה שלה הוא רב טוב יותר, מכיוון שהוא מייצג 97% מהנסיבות.

מהימנות הנתונים שמספק GPS תלויה בצורת המיקום שלו, כדי למדוד בצורה מדויקת ומדויקת את מיקום המקלטים.

כפי שאנו יכולים לראות, ישנן התקדמות רבות בהיסטוריה של ה-GPS.

מקור שגיאת GPS בהיסטוריה שלך 

המידע ש-gps מודד צריך כרגע, מיקום הלוויין וההשהיה באות הנקלט. הדיוק שלו נובע מדיוק המיקום ועיכוב האות.

בעת זיהוי העיכוב, האחראי על קבלת המידע מקשר מספר ביטים שנשלחו על ידי הלוויין בפרשנות אישית. כאשר תנאי הסדרה קשורים, הרכיבים האלקטרוניים מבססים אי שוויון של 1% תוך קצת זמן; מכאן שהאותות הנפלטים מ-gps מתרחבים במהירות האור, מה שמבסס תקלה של כשלושה מטרים, זה נחשב לתקלה קטנה מאוד כאשר נעשה שימוש באות ה-gps.

ניתן לשפר את הדיוק על ידי שימוש באות P(Y), המראה את אותה תוצאה, המייצגת 1% מהזמן, האות P(Y) בביצועים גבוהים מציג מסקנה מדויקת של כ-30 סנטימטרים.

הדיוק של מדידות GPS מושפע מתקלות הנובעות מהאלקטרוניקה. דרכי מדידה אלו ניתנות לשיפור בעזרת שימוש בתוכנות ובשיטות המשמשות בזמן אמת.

אם אתה רוצה לדעת על התפתחות ה-GPS, אני מזמין אותך לצפות בתכנים האורקוליים הבאים.

בטווח השגיאה בהיסטוריה של GPS, אנו יכולים לשקול:

• עיכוב בפליטת האותות ביונוספירה ובטרופוספירה.
• אותות המשותפים בו זמנית במבנים ובהרים ומוחזרים.
• תקלות במסלולים, שבהם המידע של אותם אלה אינו מדויק.
• מספר לוויינים הניתנים לצפייה.
• אי שוויון במיקום הלוויינים שניתן לצפות בהם.
• שגיאות בשעוני ה-GPS הפנימיים.

אלמנטים שמתערבים בשגיאות של הנתונים הנפלטים.

המרכיבים המעורבים בשגיאות שהתרחשו בהיסטוריה של ה-gps קשורים ל:

שגיאות לוויין ייחודיות בהיסטוריית ה-gps

• שגיאות במסלולים: יש צורך באלמנטים מתאימים להנעת המסלולים, מכיוון שללוויינים אין קו ישיר למסלול הקלפריאני, שהוא מה שנחשב נורמלי, יש לכך השלכה שהתהליך מופרע עקב חוסר ידע בנושא. האנרגיה המשפיעה על כל לוויין.
• תקלות בשעון הפנימי: זה קשור לשינוי בזמן של השעונים הפנימיים שנגרמים מאובדן המתנדים וכאלה שנגרמים מתנועה של השפעות יחסיות, מה שמביא כתוצאה מכך הבדל גדול בין זמן אשר נקבע והלוויין.
• שגיאות מיקום: חוסר האבטחה הנובע מהמיקום כמסקנה מחוסר דיוק המיקום והלוויינים שנבחרו.

שגיאות בטפסי השידור בהיסטוריה של ה-gps

• תקלות בחיזוק היונוספרי: זה קשור לתדר ה-GPS, השגיאה בחיזוק שלו מופיעה מ-50 מטר עד 1 מטר, החוזק היונוספרי תלוי בקביעות ובהשפעה המשוערת של כל מדידה שמתבצעת.
• תקלות בחיזוק הטרופוספרי: שגיאות אלו מסמנות שוליים בין 2 ל-25 מטר, זה מופרד מסודרות המדידה. עם זאת, ניתן לתקן שגיאה זו באמצעות מודלים טרפוספריים אחרים.
• Multipath: דרך זו מאפשרת לאות להגיע באמצעות שני מקורות שונים, אם כי זה יכול לגרום לאות להיפסק. השימוש ב-Multipath מורגש בעת מדידת משטחים, כדי לזלזל בצורתו, ניתן להשתמש באנטנה שעובדת עם האותות שהיא קולטת מסביבות שונות.

שגיאות הקשורות ישירות לקליטת מידע בהיסטוריית ה-gps

• רעשים: רעש קשור לכמות המידע ולזמן הדרוש להשגתו בצורה מדויקת, יש לעקוב אחר כך כדי לקבל מדידות מדויקות.
• מרכזי מידע אנטנה: אם מתגלה שגיאה ידועה בתפקיד האנטנה במדידה, הנקודות מתבטלות, כאשר המדידות מדויקות, האנטנות מכוונות לאותו כיוון על מנת לקבל את התוצאות הרצויות.

שילוב GPS לטלפונים סלולריים

נכון להיום, השימוש ב-gps בטלפונים זכה לתנופה גדולה, הוא הוכנס לסמארטפונים, שימושי מאוד בעת בקשת כתובת, השימוש ב-gps הוליד שיטת תוכנה לסוגים ודגמים שונים, כמו גם סוגי העסקים השונים הדורשים שימוש בטלפונים ניידים.

זה נותן לנו את האפשרות לדעת את המקומות בהם נמצאים חברים ובני משפחה באמצעות מפה, יש צורך רק בפלטפורמה הנדרשת.

שילוב GPS בשעונים

התקדמות הטכנולוגיה כיום אפשרה לפנות מקום לשעונים חכמים עם GPS כלול, ניתן להשתמש בהם עם סמארטפונים אם נתייחס למשל לשעוני ספורט או צמידים שאין להם מסכים.

כמו סמארטפונים, זה מאפשר לנו לדעת את מיקומם של האנשים שאנו רוצים, יש צורך רק באפליקציה ובפלטפורמה הדרושים.

תורת היחסות ו-GPS

בלווייני GPS, השעונים צריכים להיות קשורים למיקומים על הקרקע, ולכן יש להתחשב בתורת היחסות הכללית והמיוחדת, ההשפעות שהם מספקים הן: זמן, שינויי תדר ואקסצנטריות.

מצד שני, מבחינת זמן מהירות הלוויין נעה בין 1 חלק ל-10, התרחבות זו גורמת לכך ששעון הלוויין יהיה בקירוב של 5 חלקים ב-10 מהיר יותר.

לגבי תורת היחסות המרחבית והכללית, החל מתורת היחסות, מכיוון שהיא כל הזמן בתנועה והגובה שהיא מייצגת, משפיע על מהירות השעונים, תורת היחסות הכללית קובעת ששעון קרוב יותר למה שהיא רוצה למדוד יהיה הרבה יותר איטי מאחד. זה יותר רחוק, אם נקשר אותו ישירות ל-gps, מה שאתה רוצה להשיג את המידע קרוב יותר לכדור הארץ מאשר ללוויינים.

השימוש ב-gps הפך כעת לכלי מצוין, הן לזוגיות והן לעבודה, ולכן יש צורך לדעת כיצד הוא פועל ממקורותיו כדי לדעת את היקפו ולהפיק ממנו את המקסימום.