|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ GPS - czy wszystko jest takie proste i niezawodne? Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Cywilna łączność radiowa GPS w tłumaczeniu z angielskiego to globalny system pozycjonowania. Amerykański system radionawigacji satelitarnej GPS przeznaczony jest do wsparcia precyzyjnej nawigacji w skali globalnej dla wszystkich rodzajów sił zbrojnych USA oraz użytkowników cywilnych. Rząd USA wydał ponad 10 miliardów dolarów na stworzenie tego systemu i nadal wydaje pieniądze na jego dalszy rozwój i wsparcie. Rozwój systemu rozpoczął się w latach 70. W 1978 roku wystrzelono pierwsze satelity. W 1983 roku system został oddany do użytku cywilnego, aw 1991 roku zniesiono ograniczenia w sprzedaży sprzętu odbiorczego w Rosji. Rosyjskie statki i statki zaczęły być aktywnie wyposażane w odbiorniki GPS. W pierwszej dekadzie nowego tysiąclecia systemy nawigacji satelitarnej staną się głównym środkiem pozycjonowania obiektów lądowych, powietrznych i morskich. Dzięki nowoczesnej technologii układów scalonych odbiorniki GPS i GLONASS są małe, niezawodne i tanie, dzięki czemu z czasem będą mogli je kupić turyści, pasjonaci motoryzacji, a nawet grzybiarze. Odbiornik podłączony do pagera może Ci powiedzieć, gdzie aktualnie idzie Twoje dziecko lub gdzie znajduje się np. Twój samochód. I będzie to zrobione z dużą precyzją. Za pomocą odbiornika określane jest nie tylko położenie poruszającego się obiektu, ale również prędkość jego ruchu, przebyta odległość, odległość i kierunek do zamierzonego punktu, czas dotarcia oraz odchylenia od wyznaczonego kursu obliczony. Najwyraźniej warto przypomnieć zasady działania systemu nawigacji satelitarnej. Aby dokładnie określić swoje położenie na ziemi, tradycyjnie posługują się znakami geodezyjnymi lub geodezyjnymi punktami orientacyjnymi lub obiektami astronomicznymi (słońce, gwiazdy). W systemach radionawigacyjnych takimi znacznikami geodezyjnymi są radiolatarnie, których położenie jest dobrze znane. Podobnie działa system nawigacji satelitarnej, gdzie zamiast znaków geodezyjnych i radiolatarni wykorzystuje się satelity emitujące specjalne sygnały. Obecne położenie satelitów na orbicie jest dobrze znane. W przeciwieństwie do znaków geodezyjnych są ruchome, ich okres obiegu wokół Ziemi wynosi 12 godzin.Same satelity przekazują informacje o swojej lokalizacji. Ich odległość jest określana poprzez pomiar czasu potrzebnego na przebycie sygnału radiowego z satelity do odbiornika radiowego i pomnożenie go przez prędkość fali elektromagnetycznej. Synchronizacja zegarów satelitów (wykorzystujących atomowe generatory częstotliwości odniesienia) i odbiorników zapewnia dokładny pomiar odległości do satelitów. Aby obliczyć współrzędne miejsca na Ziemi, musisz znać odległości do satelitów i położenie każdego z nich w przestrzeni kosmicznej. Satelity GPS znajdują się na wysokich orbitach (20 000 km), a ich współrzędne to . można przewidzieć z dużą dokładnością. Stacje śledzące Departamentu Obrony USA regularnie wykrywają nawet najmniejsze zmiany orbit, a dane te są przesyłane do satelitów. Zmierzone odległości do satelitów nazywane są pseudoodległościami, ponieważ ich wyznaczenie jest niepewne. Rzecz w tym. że jonosfera i troposfera Ziemi powodują opóźnienia w sygnałach satelitarnych, wprowadzając błąd w obliczaniu odległości. Istnieją inne źródła błędów - w szczególności błędy obliczeniowe komputerów pokładowych, szum elektryczny odbiorników i wielodrożna propagacja fal radiowych. Niefortunna względna pozycja satelitów na niebie może również prowadzić do odpowiedniego wzrostu całkowitego błędu pozycjonowania. Aby określić odległości, satelity i odbiorniki generują złożone sekwencje kodu binarnego, zwane kodami pseudolosowymi. Wyznaczenie czasu propagacji sygnału odbywa się poprzez porównanie opóźnienia kodu pseudolosowego satelity względem tego samego kodu odbiornika. Każdy satelita ma swoje dwa pseudolosowe kody. Aby rozróżnić kody pomiaru zasięgu i komunikaty informacyjne różnych satelitów, odbiornik wybiera odpowiednie kody. Pseudo-losowe kody odległości i satelitarne komunikaty informacyjne umożliwiają transmisję komunikatów ze wszystkich satelitów jednocześnie, na tej samej częstotliwości, bez wzajemnych zakłóceń. Moc promieniowania satelitów jest niska, a wzajemny wpływ sygnałów z satelitów jest znikomy. Dokładność pomiaru można poprawić, stosując pomiary różnicowe. Naziemna stacja referencyjna o dokładnie znanych współrzędnych geodezyjnych oblicza różnicę między pozycją odbiornika a jego rzeczywistą pozycją. Różnica w postaci korekty jest przekazywana do odbiorców kanałami radiowymi w celu skorygowania odczytów odbiorników. Poprawki te eliminują znaczną część błędów w pomiarach odległości i lokalizacji. Obliczanie współrzędnych w odbiornikach odbywa się automatycznie i jest dostarczane użytkownikowi w wygodnej formie kartograficznej. Globalny system GPS obejmuje trzy segmenty. Pierwszy, spacja, zawiera 24 IC3. obraca się na sześciu orbitach, po cztery satelity każda, na wysokości 20 200 km. Drugi, naziemny, składa się z kompleksu naziemnych stacji kontrolnych, kontrolnych i wprowadzania danych do korygowania informacji nawigacji satelitarnej. Stacja wiodąca znajduje się w Joint Military Space Systems Control Center w Colorado Springs. Stacje monitorujące stale mierzą parametry efemeryd satelitarnych i przesyłają informacje korygujące do satelitów za pośrednictwem stacji nadawczych w celu transmisji do konsumentów. Trzeci segment obejmuje urządzenia użytkownika: odbiorniki sygnału satelitarnego, które określają i prezentują wszystkie wymagane dane nawigacyjne. Głównym odbiorcą informacji GPS jest Departament Obrony Stanów Zjednoczonych. Odbiorniki GPS zostały wprowadzone na wszystkich samolotach i statkach bojowych i transportowych, a także w systemach naprowadzania precyzyjnych pocisków manewrujących oraz w systemach naprowadzania nowych amerykańskich bomb kierowanych. Oznacza to, że wojsko amerykańskie może zaplanować precyzyjne uderzenie rakietowe z odległości 1000 km, nie tylko w budynki i budowle, ale nawet z dokładnością trafienia w określone okno. Co więcej, uderzenia te mogą być przeprowadzane z łodzi podwodnych iz powietrza. Główne zalety odbiorników GPS. wymienione powyżej. - Niezawodność, łatwość konserwacji, całodobowa lokalizacja i zgodność z międzynarodowymi standardami. Jednak nie wszystko jest tak proste i dostępne, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Głównym parametrem charakteryzującym system nawigacji jest dokładność pozycjonowania. Od 1983 roku, jak już wspomniano, system GPS jest otwarty do użytku cywilnego, ale wyjaśnimy, że nie do końca. W przypadku profesjonalnych cywilnych odbiorników GPS, zazwyczaj poniżej 5000 USD, dostępny jest tylko tryb C/A, czyli tak zwany sygnał swobodnego dostępu emitowany przez satelity na częstotliwości 1575,42 MHz (L1), który zapewnia dokładność pozycjonowania w promieniu 100 m. W rzeczywistości wielkość błędów może sięgać 300 m. Rząd USA zastrzega sobie prawo do zmniejszenia dokładności dostępnych sygnałów C/A w dowolnym momencie poprzez włączenie tak zwanego trybu dostępu selektywnego. Innymi słowy celowo tworzone jest znaczne przesunięcie zegara satelity i zmieniane są parametry pseudolosowego kodu C/A, co celowo wprowadza zniekształcenia do informacji o aktualnej lokalizacji satelity. Wszystko to prowadzi do znacznych błędów w pozycjonowaniu, aw rzeczywistości do niemożności dokładnej nawigacji za pomocą systemu GPS, co stwarza warunki do wypadków, a nawet katastrof. Rzecz w tym, że takie celowe zniekształcenie danych dotyczy wszystkich odbiorców cywilnego sygnału GPS. Jednocześnie wprowadzenie selektywnego dostępu zapewnia użytkownikom wojskowym wskaźniki odbiornika GPS do normalnej pracy i niezbędną wysoką dokładność. W tym celu satelity na drugiej częstotliwości - 1227,6 MHz (L2) - emitują wojskowy kod PY, który zapewnia wysoką dokładność, ale nie jest dostępny dla odbiorników cywilnych. Koszt wskaźników odbiornika z dostępem do kodu wojskowego to średnio 50 XNUMX USD, ale i tutaj wojsko USA przewidziało przypadek, w którym wskaźniki odbiornika z dostępem do kodu wojskowego PY mogą dostać się do użytkowników wrogo nastawionych do Stanów Zjednoczonych. Aby temu zapobiec, wprowadzono tryb szyfrowania kodu RY, który uniemożliwi nawigację nieupoważnionym użytkownikom. Dokładność pozycjonowania podczas dostępu do kodu wojskowego jest również zwiększona dzięki porównaniu czasów nadejścia sygnałów na częstotliwościach L1 i L2. Odbiór sygnałów z kodem C/A tylko na jednej częstotliwości nie daje takiej możliwości. Osobliwością systemów nawigacji satelitarnej jest to, że. że kiedy poszczególne satelity zawodzą, wszystkie jego cechy stopniowo się pogarszają. Wtedy okresowo pojawiają się strefy i duże obszary, gdzie dokładność pomiaru spada poniżej akceptowalnej, co może prowadzić do poważnych incydentów. Wiele awarii systemu GPS jest wykrywanych tylko przez naziemny kompleks stacji. Użytkownicy są o tym powiadamiani z opóźnieniem od 15 minut do 4 h. Jedno takie zdarzenie ma miejsce mniej więcej raz na cztery miesiące. Rosyjscy użytkownicy GPS z reguły pozbawieni są możliwości otrzymywania informacji o takich awariach w odpowiednim czasie. Bardziej szczegółowe badanie funkcji systemu GPS wykazało, że używany przez niego do obliczeń geocentryczny układ współrzędnych WGS-84 jest zorientowany przede wszystkim na zachodnich konsumentów. W Rosji dla dokładnego mapowania stworzono własny układ współrzędnych PZ-90. co nie jest tym samym, co WGS-84. ponieważ opierają się na różnych modelach elipsoidy Ziemi. W konsekwencji te same szerokości i długości geodezyjne jednego punktu na ziemi mogą się różnić. Innymi słowy, podczas określania miejsca na rosyjskiej mapie za pomocą odbiorników GPS dodatkowe błędy są nieuniknione ze względu na różnice w układach współrzędnych. Niestety we współczesnym świecie konfrontacja gospodarcza i informacyjna stała się zjawiskiem normalnym. Jednocześnie w nowych warunkach ekonomicznych, kiedy na rynek zalało wiele amerykańskich towarów i usług, nasi konsumenci mieli również możliwość korzystania z usług systemu GPS. Amerykanie pospieszyli „wytyczyć” swój produkt we wszystkich możliwych przypadkach jego użycia. Czy wam się to podoba, czy nie, ale żeglując np. po wodach Ameryki Północnej iw rejonach sojuszników USA, prosimy o korzystanie z systemu GPS. Właściciele statków-odbiorników tego systemu mogą stać się zakładnikami armii USA w dowolnym miejscu na świecie iw dowolnym czasie. Ponadto nawet podczas żeglugi po morzach przybrzeżnych Rosji z pomocą GPS można osiąść na mieliźnie z powodu niedopasowania geocentrycznych układów współrzędnych. Szczegółowe badanie sytuacji wykazało, że dokładność systemu GPS, w szczególności w Ameryce Północnej, opiera się na ogromnej liczbie poprawek dla różnych miast i lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. które z reguły są wcześniej wpisane do pamięci elektronicznej odbiorników GPS. Na terytorium Rosji nie ma takich korekt w tych odbiornikach. W związku z powyższym korzystanie w Rosji wyłącznie z systemu GPS prowadzi do naruszenia interesów jej bezpieczeństwa narodowego. Od 1982 roku w naszym kraju rozpoczęto prace nad stworzeniem krajowego globalnego systemu nawigacji satelitarnej - GLONASS, który działa na mniej więcej takich samych zasadach jak GPS i daje możliwość użytku cywilnego. Już we wrześniu 1993 roku system ten został oficjalnie oddany do użytku, aw 1995 roku został wdrożony z pełnym zestawem satelitów. Główną cechą wyróżniającą rosyjski system GLONASS jest to, że w trybie zastosowań cywilnych osiąga on dokładność pozycjonowania. zbliżona do dokładności zapewnianej przez odbiorniki GPS wykorzystujące wojskowy kod PY.Dodatkowo odbiorniki GLONASS działają zarówno w układzie współrzędnych GPS WGS-84, jak i rosyjskim układzie współrzędnych PZ-90. W 1996 roku rząd Federacji Rosyjskiej udostępnił system GLONASS jako jeden z elementów światowego systemu nawigacji. Rosyjskie fabryki wyprodukowały szereg urządzeń nawigacyjnych GLONASS: „Breeze”, „Reper”. „Skipper”, „Gnome-M”, „Lider”, „Goliat”. Co więcej, te wskaźniki odbiornika są połączoną wersją GLOHACC / GPS. Rynek takiego sprzętu w Rosji dopiero zaczyna nabierać kształtu. Biorąc pod uwagę odnotowane cechy systemu GPS, sprzęt krajowy może poważnie konkurować z prawie sześćdziesięcioma zagranicznymi firmami dostarczającymi szeroką gamę wskaźników odbiorników GPS na rynek rosyjski. Co więcej, Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) w tym samym 1996 roku zatwierdziła GLONASS i GPS tylko jako elementy światowego systemu radionawigacji i zaleciła używanie ich w trybie połączonym. Odbiorniki domowe. z reguły są one łączone w tych dwóch systemach i mają tryb różnicowy, dzięki czemu mają przewagę w porównaniu z niewyrównanymi odbiornikami GPS wyprodukowanymi za granicą. Rosyjscy użytkownicy powinni poważnie rozważyć zalety i wady przed zakupem importowanego sprzętu. Dla przykładu przedstawiamy typowe charakterystyki połączonych odbiorników nawigacyjnych GLOHACC/GPS Moskiewskiego Biura Konstrukcyjnego „Korund”. Wskaźniki odbiornika przystosowane są do jednoczesnego odbioru sygnałów z systemów GLONASS i GPS (kod C/A) z 14 satelitów. Średniokwadratowy błąd lokalizacji wynosi 10 m, wysokość - 15 m przy korzystnej lokalizacji satelitów GLONASS (dla odbiorników GPS - odpowiednio 30 mi 60 m). Dokładność wyznaczenia współrzędnych w trybie różniczkowym wynosi 1 ... 3 m, wysokość 1,5 ... 4 m. Błąd pomiaru prędkości wynosi 0,1 m/s. Stosowane są układy współrzędnych PZ-90, SK-95, SK-42, WGS-84. Do komunikacji z systemami sterowania i przetwarzania informacji służy interfejs RS-232. Wymiary - 180x195x70 mm, waga - od jednego do dwóch kilogramów. Rosyjscy producenci połączonych odbiorników-wskaźników globalnych systemów satelitarnych rozpoczęli trudną walkę rynkową z zagranicznymi firmami produkującymi sprzęt o podobnym przeznaczeniu. Istnieją wszelkie powody, by mieć nadzieję, że produkty stworzone przez krajowych specjalistów będą dość konkurencyjne w stosunku do zagranicznych wskaźników odbiorników. Autor: W.Kuryszew, Siewieromorsk, obwód murmański.
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Przenośny odtwarzacz DVD SAMSUNG DVD-L100 ▪ Większy mózg - większe ryzyko chorób psychicznych ▪ Płyta główna A88W 3D FM2+ Hi-Fi do procesorów AMD
▪ sekcja strony Dom, ogrodnictwo, hobby. Wybór artykułów ▪ artykuł Wojna wszystkich ze wszystkimi. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czy cały ryż jest biały? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Nasturcja jest duża. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Nowe funkcje multimetru DT-830B. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Trzy karty (Znajdź kobietę). Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony