GPS er en navigasjonsteknologi som, ved bruk av satellitter, forteller nøyaktig informasjon om et sted. I utgangspunktet består et GPS-system av satellittgrupper og velutviklede verktøy som mottaker. Systemet bør imidlertid omfatte minst fire satellitter. Hver satellitt og mottakeren er utstyrt med en stabil atomur. Satellittklokkene er synkronisert med hverandre og bakkeklokker. GPS-mottakeren har også en klokke, men den er ikke synkronisert og er ikke stabil (mindre stabil). Ethvert avvik fra satellittens faktiske tid fra bakkeuret bør korrigeres daglig. Fire ukjente størrelser (tre koordinater og klokkeavvik fra satellittid) kreves beregnet fra det synkroniserte nettverket av satellitter og mottakeren.GPS-mottakerens arbeid er å motta signaler fra nettverket av satellitter for å beregne tre grunnleggende ukjente ligninger av tid og posisjon.
Et GPS-signal inkluderer pseudorandom-koder og tidspunkt for overføring og satellittposisjon på det tidspunktet. Signalet som sendes av GPS kalles også bærefrekvens med modulering. Videre er en pseudorandom-kode en sekvens av nuller og ener. Praktisk beregnes mottakerposisjonen og forskyvningen av mottakerklokken i forhold til mottakerens systemtid samtidig ved bruk av navigasjonsligningene for å behandle flytid (TOF). TOF er de fire verdiene som mottakeren danner ved bruk av ankomsttid og sendingstid for signalet. Plasseringen blir vanligvis konvertert til breddegrad, lengdegrad og høyde i forhold til geoider (i hovedsak gjennomsnittlig havnivå). Deretter vises koordinatene på skjermen.
Elementer av GPS
GPS-strukturen er kompleks. Den består av tre hovedsegmenter av et romsegment, et kontrollsegment og et brukersegment. Å sette satellitten i en middels jordbane er en anstrengende jobb. Romsegmentet består av 24 til 32 satellitter eller romfartøyer i samme bane, 8 hver i tre sirkulære baner. Minst seks satellitter er alltid i sikte fra nesten overalt på jordens overflate.
Ved siden av romsegmentet er kontrollsegmentet. I kontrollsegmentet er det en hovedkontrollstasjon, en alternativ hovedkontrollstasjon, bakkenantenner og monitorstasjon. Brukersegmentet består av tusenvis av sivil, kommersiell og militær posisjoneringstjeneste. En GPS-mottaker eller -utvikling består av en antenne, innstilt på frekvensen som sendes av satellitter. Det inkluderer også skjerm for å gi plassering og tid.
En GPS-mottaker er klassifisert på antall satellitter den kan overvåke samtidig, det vil si antall kanaler. Mottakere har generelt fire til fem kanaler, men nylige fremskritt har vist at det også er gjort opptil 20 kanaler.
Satellittfrekvens: Alle satellittfrekvenser. Frekvensbåndet består av fem typer som L1, L2, L3, L4 og L5. Disse båndene har frekvensområder mellom 1176MHz til 1600 MHz.
Hvordan GPS fungerer
GPS-satellitter roterer rundt jorden to ganger om dagen. Den kretser rundt i en veldig nøyaktig kurs og sender ut indikasjon og informasjon til jorden. Mottakerne av GPS får all informasjon og bruker triangulering for å oppdage den nøyaktige plasseringen til brukeren. I utgangspunktet kontrasterer mottakeren av GPS varigheten et signal ble spredt av en satellitt og tildeler tiden det ble mottatt. Tidsforskjellen formulerer hvor langt mottakeren er borte fra GPS-satellittene. Den måler den nøyaktige avstanden med få flere satellitter, og mottakeren bestemmer brukerens posisjon og viser den på kartet til det elektroniske apparatet.
Mottakeren må være låst til signalet med minst tre satellitter for å produsere en todimensjonal posisjon og sporer også brukerens bevegelse. Ved å bruke fire eller flere satellitter kan mottakeren bestemme den tredimensjonale posisjonen til brukeren som består av høyde, bredde og lengdegrad. Etter å ha bestemt brukerens posisjon, beregner GPS-enheten annen informasjon som hastighet, peiling, spor, avstand, destinasjon, soloppgang og solnedgangstid.
Hvor nøyaktig er GPS?
Mottakerne av GPS er veldig nøyaktige på grunn av den parallelle flerkanalsdesignen. De parallelle kanalene er veldig raske og presise, selv om visse faktorer som atmosfærisk støy og forstyrrelser kan forstyrre og påvirke nøyaktigheten til GPS-mottakere noen ganger.
Brukere kan også få forbedret presisjon med Differential GPS (DGPS), som korrigerer GPS-signaler til å være omgitt av en normal på tre til fem meter. US Coast Guard driver den vanligste DGPS-korreksjonstjenesten. Systemet inneholder et arrangement av tårn som mottar GPS-signaler og sender et innkrevd signal fra fyrtårnsendere. Med sikte på å få det nøyaktige signalet, må brukerne ha en differensial fyrtaker og fyrtårnantenne bortsett fra å ha en GPS.
Kilder til GPS-signalfeil
Faktorer som kan ødelegge presisjonen til GPS-signaler og dermed påvirke nøyaktigheten, har følgende:
- Ionosfæren og troposfæren forsinker - Satellitt-signalet bremser når det krysser lagene i atmosfæren. GPS-systemet bruker en innebygd modell som brukes til å beregne den vanlige hindringen som kreves for å korrigere denne typen unøyaktighet.
- Flerveis signal - Denne feilen oppstår når signalet reflekteres fra objektene som høyere bygninger og større bergarter før det når mottakeren. Dette øker den totale varigheten av signalet og fører til feil og unøyaktigheter.
- Orbitalfeil - Disse feilene er også kjent som kortvarige feil som brukes til å beregne unøyaktighetene til satellittens plassering.
- Antall satellitter som er synlige - nøyaktigheten avhenger av nøyaktig antall satellitter som en GPS-mottaker kan se. Faktorene som bygninger, terreng, elektronisk interferens blokkerer signalnøyaktigheten og mottaket som forårsaker feil i posisjon og noen ganger ingen lesing i signaler. Det fungerer vanligvis ikke innendørs, under vann og under jorden.
applikasjoner
Ikke bare for militær bruk er en GPS-maskin allment kjent for bruk i sivile og kommersielle tjenester. Noen sivile applikasjoner er:
1. Astronomi: Brukes i beregninger av astrometri og himmelmekanikk.
2. Automatiserte biler: Det brukes også i automatiserte kjøretøyer (førerløse kjøretøyer) for å bruke steder for biler og lastebiler.
3. Mobiltelefoni: Moderne mobiltelefoner er utstyrt med GPS-sporingsprogramvare. Den er tilstede fordi man kan kjenne sin posisjon og også kan spore verktøy i nærheten som minibanker, kaffebarer, begrensninger osv. Den første GPS-aktiverte GPS ble lansert på 1990-tallet. I mobiltelefoni brukes den også til deteksjon for nødanrop og mange andre applikasjoner.
4. Katastrofehjelp og andre beredskapstjenester: I tilfelle en naturkatastrofe er en GPS det beste verktøyet for å identifisere stedet. Selv før katastrofene som sykloner, hjelper GPS med å beregne beregnet tid.
5. Flåtsporing: GPS er et utviklerverktøy kjent for potensialet til å spore militærskip i krigstiden.
6. Bilplassering: En GPS-aktivert bil gjør det lettere å spore posisjonen.
7. Geofekting: I geofekting bruker vi GPS til å spore et menneske, et dyr eller en bil. Utstyret er festet til kjøretøyet, personen eller på dyrets krage. Det gir kontinuerlig sporing og oppdatering.
8. Geo-merking: et av de viktigste anvendelser er geotagging betydning å påføre lokale koordinater til digitale objekter.
9. GPS for gruvedrift: Bruker posisjonsnøyaktighet på centimeternivå.
10. GPS-turer: hjelper til med å bestemme plasseringen av nærliggende interessepunkter.
11. Kartlegging: Landmålere bruker Global Positioning System til å plotte kart.