Danas vjerojatno nema osobe koja nije čula za GPS. Međutim, nemaju svi potpuno razumijevanje o čemu se radi. U članku ćemo pokušati shvatiti što je globalni sustav pozicioniranja, od čega se sastoji i kako funkcionira.
Povijest
GPS navigacijski sustav dio je kompleksa Navstar, koji je razvilo i kojim upravlja Ministarstvo obrane SAD-a. Projekt kompleksa počeo se provoditi 1973. godine. I već početkom 1978., nakon uspješnog testiranja, pustili su ga u pogon. Do 1993. godine oko Zemlje su lansirana 24 satelita koji su u potpunosti prekrivali površinu našeg planeta. Civilni dio vojne mreže Navstar postao je poznat kao GPS, što je skraćenica od Global Positioning System ("globalni sustav pozicioniranja").
Njegova baza se sastoji od satelita koji se kreću u šest kružnih orbita. Široke su svega jedan i pol, a dugačke nešto više od pet metara. Težina u ovom slučaju je oko osamsto četrdeset kilograma. Svi oni pružaju punu izvedbu bilo gdje na našem planetu.
Praćenje se vrši s glavne kontrolne stanice, koja se nalazi u državi Colorado. Tu je zračna baza Schriver - pedeseta svemirska sila.
Na Zemlji postoji više od deset stanica za praćenje. Ima ih na otoku Ascension, Havajima, Kwajaleinu, Diego Garcia, Colorado Springsu, Cape Canaveralu i drugim mjestima, čiji broj raste svake godine. Sve informacije primljene od njih obrađuju se na glavnom kolodvoru. Ažurirani podaci učitavaju se svaka dvadeset i četiri sata.
Ovo globalno pozicioniranje je satelitski sustav kojim upravlja Ministarstvo obrane SAD-a. Radi u svim vremenskim uvjetima i neprestano prenosi informacije.
Načelo rada
GPS globalni sustavi pozicioniranja rade na temelju sljedećih komponenti:
- satelitska trilateracija;
- satelitski raspon;
- točna referenca vremena;
- lokacija;
- ispravka.
Pogledajmo ih pobliže.
Trilateracija je izračun udaljenosti podataka tri satelita, zahvaljujući kojem je moguće izračunati lokaciju određene točke.
Raspon znači udaljenost do satelita, izračunatu prema vremenu potrebnom da radio signal putuje od njih do prijemnika, uzimajući u obzir brzinu svjetlosti. Za određivanje vremena generira se pseudo-slučajni kod, zahvaljujući kojem je prijemnik u mogućnosti popraviti kašnjenje u bilo kojem trenutku.
Sljedeća slika označava izravnoovisno o točnosti sata. Sateliti imaju atomske satove koji su točni do jedne nanosekunde. Međutim, zbog njihove visoke cijene, ne koriste se svugdje.
Sateliti se nalaze na visini većoj od dvadeset tisuća kilometara od Zemlje, točno onoliko koliko je potrebno za stabilno kretanje u orbiti i sužavanje atmosferskog otpora.
Tijekom rada globalnog sustava pozicioniranja u svijetu, rade se greške koje je teško otkloniti. To je zbog prolaska signala kroz troposferu i ionosferu, gdje se brzina smanjuje, što dovodi do neuspjeha mjerenja.
Komponente sustava za mapiranje
Postoji mnogo proizvoda globalnog sustava pozicioniranja i aplikacija za GIS mapiranje. Zahvaljujući njima, geografski podaci se brzo formiraju i ažuriraju. Komponente ovih proizvoda su GPS prijemnici, softver i uređaji za pohranu podataka.
Prijamnici mogu napraviti izračune s frekvencijom manjom od sekunde i točnošću od nekoliko desetaka centimetara do pet metara, radeći u diferencijalnom načinu rada. Međusobno se razlikuju po veličini, kapacitetu memorije i broju kanala za praćenje.
Dok osoba stoji na jednom mjestu ili se kreće, prijemnik prima signale sa satelita i vrši izračun svoje lokacije. Rezultati u obliku koordinata prikazani su na zaslonu.
Kontroleri su prijenosna računala koja pokreću softver potreban za prikupljanje podataka. Softver kontrolira postavke prijemnika. Pogoni imajurazličite dimenzije i vrste snimanja podataka.
Svaki sustav je opremljen softverom. Nakon što prenesete podatke s pogona na svoje računalo, program povećava točnost podataka pomoću posebne metode obrade koja se naziva "diferencijalna korekcija". Softver vizualizira podatke. Neki od njih se mogu uređivati ručno, drugi se mogu ispisati i tako dalje.
GPS globalno pozicioniranje - sustavi koji pomažu u prikupljanju informacija za ulazak u baze podataka, a softver ih izvozi u GIS programe.
Korekcija diferencijala
Ova metoda značajno poboljšava točnost prikupljenih podataka. U ovom slučaju, jedan od prijamnika nalazi se na točki određenih koordinata, a drugi prikuplja informacije gdje su nepoznate.
Diferencijalna korekcija se provodi na dva načina.
- Prva je diferencijalna korekcija u stvarnom vremenu, gdje se pogreške svakog satelita izračunavaju i izvještavaju od strane glavne postaje. Rover prima ažurirane podatke koji prikazuje ispravljene podatke.
- Drugi - diferencijalna korekcija u naknadnoj obradi - događa se kada glavna postaja upisuje ispravke izravno u datoteku na računalu. Izvorna datoteka se obrađuje zajedno s ažuriranom, a zatim se dobiva različito ispravljena.
Trimble sustavi za kartiranje mogu koristiti obje metode. Dakle, ako je način rada u stvarnom vremenu prekinut, ostaje ga moguće koristiti u naknadnoj obradi.
Prijava
GPSprimjenjuju se u različitim područjima. Na primjer, globalni sustavi pozicioniranja naširoko se koriste u industriji prirodnih resursa, gdje ih geolozi, biolozi, šumari i geografi koriste za bilježenje položaja i dodatnih informacija. To je također područje infrastrukture i urbanog razvoja gdje se kontroliraju prometni tokovi i komunalni sustav.
GPS-sustavi globalnog pozicioniranja također se široko koriste u poljoprivredi, opisuju, na primjer, značajke polja. U društvenim znanostima, povjesničari i arheolozi ih koriste za navigaciju i snimanje povijesnih mjesta.
Opseg GPS kartografskih sustava nije ograničen na ovo. Mogu se koristiti u bilo kojoj drugoj aplikaciji gdje su potrebne točne koordinate, vrijeme i druge informacije.
GPS prijemnik
Ovo je radio prijemnik koji određuje položaj antene na temelju informacija o vremenskim kašnjenjima radio signala sa satelita Navstar.
Mjerenja se formiraju s točnošću od tri do pet metara, a ako postoji signal sa zemaljske stanice - do jednog milimetra. GPS navigatori komercijalnog tipa na starim uzorcima imaju točnost od sto pedeset metara, a na novim - do tri metra.
Izrađuju se na temelju prijemnika, GPS logera, GPS trackera i GPS navigatora.
Oprema može biti prilagođena ili profesionalna. Drugirazlikuje se po kvaliteti, načinima rada, frekvencijama, navigacijskim sustavima i cijeni.
Prilagođeni prijemnici su sposobni izvještavati o preciznim koordinatama, vremenu, nadmorskoj visini, smjeru koji je odredio korisnik, trenutnoj brzini, informacijama o cesti. Informacije se prikazuju na telefonu ili računalu na koje je uređaj povezan.
GPS navigatori: karte
Karte poboljšavaju kvalitetu navigatora. Dolaze u vektorskim i rasterskim vrstama.
Vektorske varijante pohranjuju podatke o objektima, koordinate i druge informacije. Mogu predstavljati prirodni teren i mnoge objekte kao što su hoteli, benzinske postaje, restorani itd., jer ne sadrže slike, zauzimaju manje prostora i rade brže.
Rasterski tipovi su najjednostavniji. Oni predstavljaju sliku područja u geografskim koordinatama. Može se snimiti satelitska fotografija ili karta papira - skenirana.
Trenutno postoje navigacijski sustavi koje korisnik može dopuniti svojim objektima.
GPS trackeri
Takav radio prijemnik prima i prenosi podatke za kontrolu i praćenje kretanja raznih objekata na koje je pričvršćen. Uključuje prijemnik koji određuje koordinate i odašiljač koji ih šalje korisniku koji se nalazi na udaljenosti.
GPS trackeri dolaze:
- osobno, koristi se pojedinačno;
- automobil, spojen na brodauto mreže.
Koriste se za određivanje položaja raznih objekata (ljudi, vozila, životinje, roba itd.).
Ovi se uređaji mogu koristiti za potiskivanje signala koji stvaraju smetnje na frekvencijama na kojima uređaj za praćenje radi.
GPS-logger
Ovi radiji mogu raditi u dva načina:
- običan GPS prijemnik;
- logger, bilježi informacije o pređenom putu.
Mogu biti:
- prijenosni, opremljen punjivom baterijom male veličine;
- automobil, pokretan putem mreže.
U modernim modelima drvosječa moguće je zabilježiti do dvjesto tisuća bodova. Također se preporučuje da označite sve točke na svom putu.
Uređaji se aktivno koriste u turizmu, sportu, praćenju, kartografiji, geodeziji i tako dalje.
Globalno pozicioniranje danas
Na temelju dostavljenih informacija može se zaključiti da se takvi sustavi već koriste posvuda, a opseg ima tendenciju da bude još rašireniji.
Globalno pozicioniranje pokriva potrošački sektor. Korištenje najnovijih tehničkih inovacija čini sustav jednim od najtraženijih u ovom segmentu tržišta.
Zajedno s GPS-om, GLONASS se razvija u Rusiji, a Galileo u Europi.
Istovremeno, globalno pozicioniranje nije bez nedostataka. Na primjer, u stanu armiranobetonske zgrade, u tunelu ili podrumu, odredite točnu lokacijunemoguće. Magnetske oluje i radio izvori na tlu mogu ometati normalan prijem. Navigacijske karte brzo postaju zastarjele.
Najveći nedostatak je što sustav u potpunosti ovisi o Ministarstvu obrane SAD-a, koje u svakom trenutku može npr. uključiti smetnje ili potpuno isključiti civilni dio. Stoga je toliko važno da se osim globalnog sustava pozicioniranja GPS i GLONASS razvijaju i Galileo.
