GPS - adakah semuanya begitu mudah dan boleh dipercayai? Skim, penerangan

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

GPS - adakah semuanya begitu mudah dan boleh dipercayai? Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Komunikasi radio awam

Komen artikel

GPS diterjemahkan daripada bahasa Inggeris ialah sistem penentududukan global. Sistem navigasi radio satelit Amerika GPS direka untuk sokongan navigasi berketepatan tinggi pada skala global untuk semua cabang angkatan tentera AS dan pengguna awam. Kerajaan AS membelanjakan lebih daripada $10 bilion untuk penciptaan sistem ini dan terus membelanjakan wang untuk pembangunan dan sokongan selanjutnya.

Pembangunan sistem bermula pada tahun 70-an. Pada tahun 1978, satelit pertama telah dilancarkan. Pada tahun 1983, sistem itu dibuka untuk kegunaan awam, dan pada tahun 1991, sekatan ke atas penjualan peralatan penerima di Rusia telah ditarik balik. Kapal dan kapal Rusia telah mula dilengkapi secara aktif dengan penerima GPS.

Dalam dekad pertama alaf baru, sistem navigasi satelit akan menjadi cara utama untuk meletakkan kedudukan bagi objek darat, udara dan laut. Dengan teknologi litar bersepadu moden, penerima GPS dan GLONASS adalah kecil, boleh dipercayai dan murah, jadi lama kelamaan ia akan dapat dibeli oleh pelancong, penggemar kereta dan juga pemetik cendawan. Penerima yang disambungkan ke alat kelui boleh memberitahu anda di mana anak anda sedang berjalan atau di mana, sebagai contoh, kereta anda berada. Lebih-lebih lagi, ini akan dilakukan dengan ketepatan yang tinggi. Dengan bantuan penerima, bukan sahaja lokasi objek bergerak ditentukan, tetapi juga kelajuan pergerakannya, jarak perjalanan, jarak dan arah ke titik yang dimaksudkan, masa ketibaan dan sisihan dari laluan yang diberikan adalah. dikira.

Nampaknya, adalah berguna untuk mengingati prinsip operasi sistem navigasi satelit. Untuk menentukan lokasi mereka dengan tepat di atas tanah, mereka secara tradisinya menggunakan tanda geodetik atau tanda tempat geodetik atau objek astronomi (Matahari, bintang). Dalam sistem navigasi radio, tanda geodetik tersebut ialah suar radio, yang lokasinya diketahui umum.

Sistem navigasi satelit berfungsi sama, di mana bukannya tanda geodetik dan suar radio, satelit digunakan yang mengeluarkan isyarat khas. Lokasi semasa satelit di orbit terkenal. Tidak seperti tanda geodetik, ia mudah alih, tempoh revolusi mengelilingi Bumi ialah 12 jam. Satelit sendiri menghantar maklumat tentang lokasinya. Jarak mereka ditentukan dengan mengukur jumlah masa yang diperlukan untuk isyarat radio untuk bergerak dari satelit ke penerima radio dan mendarabkannya dengan kelajuan perambatan gelombang elektromagnet. Menyegerakkan jam satelit (yang menggunakan pengayun rujukan frekuensi atom) dan penerima menyediakan ukuran jarak yang tepat ke satelit.

Untuk mengira koordinat tempat di Bumi, anda perlu mengetahui jarak ke satelit dan lokasi setiap satu daripadanya di angkasa lepas. Satelit GPS berada di orbit tinggi (20 km), dan koordinatnya ialah . boleh diramal dengan sangat tepat. Stesen penjejakan Jabatan Pertahanan AS kerap mengesan walaupun perubahan terkecil dalam orbit, dan data ini dihantar ke satelit. Jarak yang diukur ke satelit dipanggil pseudoranges, kerana terdapat beberapa ketidakpastian dalam penentuan mereka. Perkara itu adalah. bahawa ionosfera dan troposfera Bumi menyebabkan kelewatan dalam isyarat satelit, memperkenalkan ralat ke dalam pengiraan jarak. Terdapat sumber ralat lain - khususnya, ralat pengiraan dalam komputer on-board, hingar elektrik dalam penerima, dan perambatan berbilang laluan gelombang radio. Kedudukan relatif satelit yang tidak berjaya di langit juga boleh menyebabkan peningkatan yang sepadan dalam jumlah ralat kedudukan.

Untuk menentukan jarak, satelit dan penerima menjana jujukan kod binari kompleks yang dipanggil kod pseudorandom. Masa penyebaran isyarat ditentukan dengan membandingkan kelewatan kod pseudo-rawak satelit berkenaan dengan kod penerima yang sama. Setiap satelit mempunyai dua kod pseudo-rawak sendiri. Untuk membezakan antara kod julat dan mesej maklumat daripada satelit yang berbeza, kod yang sesuai dipilih dalam penerima. Kod julat pseudorandom dan mesej maklumat satelit membenarkan mesej daripada semua satelit dihantar serentak, pada frekuensi yang sama, tanpa gangguan bersama. Kuasa sinaran satelit adalah rendah, dan gangguan isyarat daripada satelit adalah tidak penting.

Ketepatan pengukuran boleh dipertingkatkan dengan menggunakan ukuran pembezaan. Stesen bumi rujukan dengan koordinat geodetik yang diketahui dengan tepat mengira perbezaan antara koordinat penerima dan koordinat sebenar. Perbezaan dalam bentuk pembetulan dihantar kepada pengguna melalui saluran radio untuk membetulkan bacaan penerima. Pembetulan ini menghapuskan sebahagian besar ralat dalam pengukuran jarak dan lokasi. Pengiraan koordinat dalam penunjuk penerima dilakukan secara automatik dan diberikan kepada pengguna dalam bentuk kartografi yang mudah.

Sistem GPS global merangkumi tiga segmen. Yang pertama, ruang, termasuk 24 IS3. berputar dalam enam orbit, setiap satu dengan empat satelit, pada ketinggian 20 km. Yang kedua, berasaskan darat, terdiri daripada kompleks stesen kawalan darat, kawalan dan input data untuk membetulkan maklumat navigasi satelit. Stesen utama terletak di pusat kawalan bersama sistem angkasa tentera di Colorado Springs. Stesen pemantauan sentiasa mengukur parameter ephemeris satelit dan, melalui stesen pemancar, menghantar maklumat pembetulan kepada satelit untuk dihantar kepada pengguna. Segmen ketiga termasuk peralatan pengguna: penerima isyarat satelit, yang digunakan untuk menentukan dan membentangkan semua data navigasi yang diperlukan.

Pengguna utama maklumat GPS ialah Jabatan Pertahanan AS. Penerima sistem GPS dipasang pada semua pesawat tempur dan pengangkutan dan kapal, serta dalam sistem panduan peluru berpandu persiaran berketepatan tinggi dan dalam sistem panduan bom berpandu AS yang baharu. Ini bermakna tentera AS boleh merancang untuk melancarkan serangan peluru berpandu ketepatan dari jarak 1000 km bukan sahaja terhadap bangunan dan struktur, malah dengan ketepatan dalam tingkap tertentu. Selain itu, serangan ini boleh dihantar dari kapal selam dan dari udara.

Kelebihan utama penunjuk penerima GPS. disenaraikan di atas. - kebolehpercayaan, kemudahan penyelenggaraan, keupayaan lokasi XNUMX jam dan pematuhan piawaian antarabangsa. Walau bagaimanapun, tidak semuanya semudah dan mudah diakses seperti yang kelihatan pada pandangan pertama.

Parameter utama yang mencirikan sistem navigasi ialah ketepatan lokasi. Sejak 1983, seperti yang telah disebutkan, sistem GPS telah dibuka untuk kegunaan awam, tetapi mari kita jelaskan, tidak sepenuhnya. Untuk penerima GPS awam profesional, biasanya berharga sehingga $5000, hanya mod C/A yang tersedia, yang dipanggil isyarat akses percuma yang dipancarkan oleh satelit pada frekuensi 1575,42 MHz (L1), yang memberikan ketepatan kedudukan dalam 100 m. sebenarnya, magnitud ralat boleh mencapai 300 m. Pengurusan AS berhak untuk mengurangkan ketepatan isyarat C/A yang tersedia pada bila-bila masa dengan mendayakan apa yang dipanggil mod akses terpilih. Dalam erti kata lain, drift ketara jam satelit sengaja dicipta dan parameter kod C/A pseudo-rawak diubah, dengan itu sengaja memperkenalkan herotan ke dalam maklumat mengenai lokasi semasa satelit. Semua ini membawa kepada ralat ketara dalam penentuan lokasi, dan pada asasnya kepada ketidakmungkinan navigasi tepat menggunakan sistem GPS, yang mewujudkan prasyarat untuk kemalangan dan juga malapetaka.

Masalahnya ialah herotan data yang disengajakan itu melibatkan semua pengguna isyarat GPS awam. Pada masa yang sama, pengenalan akses terpilih menyediakan pengguna tentera dengan penunjuk penerima GPS dengan operasi biasa dan ketepatan tinggi yang diperlukan. Untuk mencapai matlamat ini, satelit pada frekuensi kedua - 1227,6 MHz (L2) - mengeluarkan kod PY tentera yang memberikan ketepatan tinggi, tetapi ia tidak tersedia untuk penerima awam. Kos penerima dengan akses kepada kod ketenteraan purata $50. Tetapi di sini juga, tentera AS telah meramalkan kes di mana penerima dengan akses kepada kod ketenteraan PY boleh berakhir di tangan pengguna yang memusuhi Amerika Syarikat. Untuk mengelakkan ini, mod penyulitan kod RY sedang diperkenalkan, yang akan menjadikan navigasi mustahil untuk pengguna yang tidak dibenarkan.

Ketepatan kedudukan semasa mengakses kod ketenteraan juga ditingkatkan dengan membandingkan masa ketibaan isyarat pada frekuensi L1 dan L2. Menerima isyarat dengan kod C/A pada satu frekuensi sahaja tidak memberikan peluang ini. Keistimewaan sistem navigasi satelit ialah... bahawa apabila satelit individu gagal, semua ciri-cirinya beransur-ansur merosot. Kemudian, zon dan kawasan besar muncul secara berkala di mana ketepatan pengukuran menjadi kurang boleh diterima, yang boleh membawa kepada insiden yang serius. Banyak kerosakan dalam sistem GPS hanya dikesan oleh kompleks stesen tanah. Pengguna dimaklumkan tentang perkara ini dengan kelewatan 15 minit hingga 4 jam. Satu peristiwa sedemikian berlaku kira-kira sekali setiap empat bulan. Pengguna GPS Rusia, sebagai peraturan, kehilangan peluang untuk menerima maklumat tepat pada masanya tentang kegagalan tersebut. Kajian yang lebih terperinci tentang ciri-ciri sistem GPS ternyata bahawa sistem koordinat geosentrik WGS-84 yang digunakan untuk pengiraan ditujukan terutamanya kepada pengguna Barat.

Rusia telah mencipta sistem koordinatnya sendiri PZ-90 untuk pemetaan yang tepat. yang tidak sama dengan WGS-84. kerana ia berdasarkan model ellipsoid Bumi yang berbeza. Akibatnya, latitud dan longitud geodetik yang sama bagi satu titik di atas tanah mungkin berbeza. Dengan kata lain, apabila menentukan lokasi pada peta Rusia menggunakan penerima GPS, ralat tambahan tidak dapat dielakkan kerana perbezaan dalam sistem koordinat.

Malangnya, dalam dunia moden, peperangan ekonomi dan maklumat telah menjadi fenomena biasa. Pada masa yang sama, dalam keadaan ekonomi baru, apabila banyak barangan dan perkhidmatan Amerika mengalir ke pasaran, pengguna kami berpeluang menggunakan perkhidmatan sistem GPS. Orang Amerika bersegera untuk "memperhatikan" produk mereka dalam semua kemungkinan penggunaannya. Sama ada anda suka atau tidak, apabila belayar, katakan, di perairan Amerika Utara dan wilayah sekutu AS, sila gunakan sistem GPS. Pemilik penerima bawaan sistem ini mungkin mendapati diri mereka tebusan tentera AS di mana-mana sahaja di dunia dan pada bila-bila masa. Di samping itu, walaupun semasa belayar di laut pantai Rusia menggunakan GPS, anda boleh terkandas kerana ketidakpadanan sistem koordinat geosentrik.

Kajian terperinci tentang situasi semasa menunjukkan bahawa ketepatan sistem GPS, khususnya di Amerika Utara, adalah berdasarkan sejumlah besar pembetulan untuk pelbagai bandar dan lokasi di Amerika Syarikat. yang, sebagai peraturan, telah dimasukkan ke dalam memori elektronik penerima GPS. Untuk wilayah Rusia tidak ada pembetulan sedemikian dalam penerima ini.

Memandangkan semua perkara di atas, penggunaan hanya sistem GPS di wilayah Rusia membawa kepada pelanggaran kepentingan keselamatan negaranya.

Sejak tahun 1982, kerja bermula di negara kita untuk mencipta sistem satelit navigasi global domestik - GLONASS, yang beroperasi pada prinsip yang hampir serupa dengan GPS dan menyediakan kemungkinan penggunaan awam. Sudah pada September 1993, sistem ini secara rasmi diterima beroperasi, dan pada tahun 1995 ia telah digunakan dengan pelengkap penuh satelit. Ciri tersendiri utama sistem GLONASS Rusia ialah dalam penggunaan awam ia membantu untuk mencapai kedudukan yang tepat. hampir dengan ketepatan yang disediakan oleh penerima GPS menggunakan kod PY tentera. Selain itu, penerima GLONASS beroperasi dalam kedua-dua sistem koordinat GPS WGS-84 dan PZ-90 Rusia. Pada tahun 1996, kerajaan Persekutuan Rusia menyediakan sistem GLONASS sebagai salah satu komponen sistem navigasi di seluruh dunia.

Kilang-kilang Rusia telah menghasilkan beberapa peranti navigasi sistem GLONASS: "Breeze", "Reper". "Skipper", "Gnome-M", "Leader", "Goliath". Selain itu, penunjuk penerima ini adalah versi gabungan GLOHACC/GPS. Pasaran untuk peralatan sedemikian di Rusia masih baru mula terbentuk. Dengan mengambil kira ciri-ciri yang diperhatikan dalam sistem GPS, peralatan domestik secara serius boleh bersaing dengan hampir enam puluh syarikat asing yang membekalkan pelbagai penunjuk penerima GPS ke pasaran Rusia. Selain itu, Pertubuhan Maritim Antarabangsa (IMO) pada tahun 1996 yang sama meluluskan GLONASS dan GPS hanya sebagai komponen sistem navigasi radio di seluruh dunia dan mengesyorkan penggunaannya dalam mod gabungan. Penunjuk penerima domestik. sebagai peraturan, mereka digabungkan mengikut kedua-dua sistem ini dan mempunyai mod pembezaan, yang mana mereka mempunyai kelebihan berbanding dengan penerima GPS bukan gabungan pembuatan asing.

Pengguna Rusia harus serius menimbang kebaikan dan keburukan sebelum membeli peralatan yang diimport. Sebagai contoh, kami membentangkan ciri tipikal penerima navigasi gabungan GLOHACC/GPS dari Biro Reka Bentuk Moscow "Korund".

Penunjuk penerima direka bentuk untuk menerima isyarat daripada sistem GLONASS dan GPS (kod C/A) secara serentak daripada 14 satelit. Punca ralat purata kuasa dua lokasi ialah 10 m, ketinggian - 15 m dengan lokasi satelit GLONASS yang menguntungkan (untuk penunjuk penerima GPS - 30 m dan 60 m, masing-masing). Ketepatan menentukan koordinat dalam mod pembezaan ialah 1...3 m, ketinggian ialah 1,5...4 m. Ralat dalam mengukur kelajuan ialah 0,1 m/s.

Sistem koordinat yang digunakan ialah PZ-90, SK-95, SK-42, WGS-84. Terdapat antara muka RS-232 untuk komunikasi dengan kawalan dan sistem pemprosesan maklumat. Dimensi - 180x195x70 mm, berat - dari satu hingga dua kilogram.

Pengeluar Rusia gabungan penunjuk penerima untuk sistem satelit global telah memasuki perjuangan pasaran yang sukar dengan syarikat asing yang mengeluarkan peralatan yang serupa dengan tujuan. Terdapat banyak sebab untuk berharap bahawa produk yang dicipta oleh pakar domestik akan agak kompetitif dengan penunjuk penerima asing.

Pengarang: V. Kuryshev, Severomorsk, wilayah Murmansk.

Lihat artikel lain bahagian Komunikasi radio awam.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam 06.05.2024

Bunyi yang mengelilingi kita di bandar moden semakin menusuk. Walau bagaimanapun, sedikit orang berfikir tentang bagaimana bunyi ini menjejaskan dunia haiwan, terutamanya makhluk halus seperti anak ayam yang belum menetas dari telur mereka. Penyelidikan baru-baru ini menjelaskan isu ini, menunjukkan akibat yang serius untuk pembangunan dan kelangsungan hidup mereka. Para saintis telah mendapati bahawa pendedahan anak ayam zebra diamondback kepada bunyi lalu lintas boleh menyebabkan gangguan serius kepada perkembangan mereka. Eksperimen telah menunjukkan bahawa pencemaran bunyi boleh melambatkan penetasan mereka dengan ketara, dan anak ayam yang muncul menghadapi beberapa masalah yang menggalakkan kesihatan. Para penyelidik juga mendapati bahawa kesan negatif pencemaran bunyi meluas ke dalam burung dewasa. Mengurangkan peluang pembiakan dan mengurangkan kesuburan menunjukkan kesan jangka panjang bunyi lalu lintas terhadap hidupan liar. Hasil kajian menyerlahkan keperluan ...>>

Pembesar suara wayarles Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Dalam dunia teknologi audio moden, pengeluar berusaha bukan sahaja untuk kualiti bunyi yang sempurna, tetapi juga untuk menggabungkan fungsi dengan estetika. Salah satu langkah inovatif terkini ke arah ini ialah sistem pembesar suara tanpa wayar Samsung Music Frame HW-LS60D yang baharu, dipersembahkan pada acara World of Samsung 2024. Samsung HW-LS60D bukan sekadar sistem pembesar suara, ia adalah seni bunyi gaya bingkai. Gabungan sistem 6 pembesar suara dengan sokongan Dolby Atmos dan reka bentuk bingkai foto yang bergaya menjadikan produk ini sebagai tambahan yang sempurna untuk mana-mana bahagian dalam. Samsung Music Frame baharu menampilkan teknologi canggih termasuk Audio Adaptif yang menyampaikan dialog yang jelas pada mana-mana tahap kelantangan, dan pengoptimuman bilik automatik untuk penghasilan semula audio yang kaya. Dengan sokongan untuk sambungan Spotify, Tidal Hi-Fi dan Bluetooth 5.2, serta penyepaduan pembantu pintar, pembesar suara ini bersedia untuk memuaskan hati anda. ...>>

Cara Baharu untuk Mengawal dan Memanipulasi Isyarat Optik 05.05.2024

Dunia sains dan teknologi moden berkembang pesat, dan setiap hari kaedah dan teknologi baharu muncul yang membuka prospek baharu untuk kita dalam pelbagai bidang. Satu inovasi sedemikian ialah pembangunan oleh saintis Jerman tentang cara baharu untuk mengawal isyarat optik, yang boleh membawa kepada kemajuan ketara dalam bidang fotonik. Penyelidikan baru-baru ini telah membolehkan saintis Jerman mencipta plat gelombang yang boleh disesuaikan di dalam pandu gelombang silika bersatu. Kaedah ini, berdasarkan penggunaan lapisan kristal cecair, membolehkan seseorang menukar polarisasi cahaya yang melalui pandu gelombang dengan berkesan. Kejayaan teknologi ini membuka prospek baharu untuk pembangunan peranti fotonik yang padat dan cekap yang mampu memproses jumlah data yang besar. Kawalan elektro-optik polarisasi yang disediakan oleh kaedah baharu boleh menyediakan asas untuk kelas baharu peranti fotonik bersepadu. Ini membuka peluang besar untuk ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Cendawan Kayu Stradivarius Violin 24.02.2018

Para saintis Switzerland telah berjaya memilih pokok untuk membuat biola, ketumpatan yang memungkinkan untuk mencapai bunyi yang setanding dengan ciptaan Stradivarius yang hebat. Kesan ini dicapai melalui penggunaan cendawan pokok.

Sehingga kini, terdapat banyak teori yang menjelaskan rahsia tuan. Ada yang mendakwa bahawa Stradivari memotong pokok pada bulan purnama, yang lain mencadangkan bahawa dia menggunakan varnis khas. Teori terbaru mengatakan bahawa ketumpatan pokok memainkan peranan yang menentukan.

Apabila tuannya sedang membuat biola di bandar Cremona di Itali, Eropah akan berakhir dalam tempoh 70 tahun musim sejuk yang panjang dan bulan-bulan musim panas yang sejuk. Disebabkan ini, pokok-pokok tumbuh dengan lebih perlahan dan kepadatan kayu lebih rendah. "Apabila pokok tumbuh dalam keadaan yang tidak menguntungkan, ia membentuk kebanyakannya sel berdinding nipis yang boleh membawa sejumlah besar air," jelas Francis Schwarze, penyelidik di Makmal Penyelidikan Bahan Persekutuan. "Semakin nipis dinding sel, semakin kurang padat kayu. "

Schwartz telah pun berjaya mengurangkan ketumpatan kayu maple dan spruce. Untuk melakukan ini, dia menggunakan kulat pokok spesies "Xylaria berkaki panjang". "Kulat ini memusnahkan sel kayu berdinding tebal, " jelas Schwarze. Hasil daripada aktiviti penting kulat ini, pokok dengan ketumpatan yang lebih rendah kekal. Bahan yang dihasilkan adalah setanding dengan kayu dari mana Stradivarius membuat biola: ia mengalirkan bunyi dengan sangat baik.

Berita menarik lain:

▪ Pantai berpasir terancam

▪ Pemain DVD Mudah Alih SAMSUNG DVD-L100

▪ Otak yang lebih besar - risiko penyakit mental yang lebih tinggi

▪ Joshua oleh VIA

▪ Papan Induk Hi-Fi A88W 3D FM2+ untuk Pemproses AMD

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Rumah, plot rumah tangga, hobi. Pemilihan artikel

▪ pasal Perang semua terhadap semua. Ungkapan popular

▪ artikel Adakah semua nasi putih? Jawapan terperinci

▪ Perkara Nasturtium adalah besar. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ artikel Fungsi baharu multimeter DT-830B. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Tiga kad (Cari seorang wanita). Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web