Bugün navigasyon gerekli ve çok popüler bir şey. Geçtiğimiz birkaç yıl içinde, navigasyon çipleri mobil cihazlarda ve diğer elektronik cihazlarda yaygın hale geldi. GPS ve GLONASS navigasyon sistemleri var, her birinin ne olduğunu bulalım ve çalışma prensiplerini inceleyelim.
GPS nedir?
GPS (Küresel Konumlandırma Sistemi anlamına gelir), mesafeyi, zamanı ölçen ve dünya koordinat sistemi WGS 84'te konumu belirleyen bir uydu navigasyon sistemidir. Bu sistem gezegenin hemen hemen her yerindeki nesnelerin konumunu ve hızını belirlemenizi sağlar (kutup bölgeleri hariç).
GPS'in gelişimi 1950'lerde ABD Savunma Bakanlığı için başladı, ancak şimdi teknoloji sadece ordu tarafından değil, aynı zamanda günlük yaşamda da kullanılıyor. O sırada SSCB ilk yapay Dünya uydusunu fırlattı ve bu olayı gözlemleyen Amerikalı bilim adamları, Doppler etkisi sayesinde alınan sinyalin frekansının uyduya yaklaştıkça arttığını ve uzaklaştıkça azaldığını fark ettiler. Dünya üzerindeki kesin koordinatlarınız hakkında bilginiz varsa, uydunun konumunu ve hızını ölçebileceğiniz ve uydunun nerede olduğunu bilerek kendi hızınızı ve koordinatlarınızı hesaplayabileceğiniz sonucuna vardılar.
GPS sistemi, orta Dünya yörüngesinde dönen yapay uydulardan (ABD'de geliştirilen NAVSTAR uydu sistemi) ve ortak bir ağda birleştirilen yer izleme istasyonlarından oluşur. Uydular, bir "sözde rastgele kod", efemeris verileri (belirli bir zamanda uydunun hareketinin tahmini koordinatları ve parametreleri) ve almanak (bir uydunun yaklaşık konumunu hesaplamak için veri) dahil olmak üzere Dünya'ya sürekli olarak bir navigasyon sinyali iletir. Bu sinyal, alınan bilgilere dayanarak coğrafi konumlarını hesaplayan abone GPS cihazları tarafından alınır.
GPS teknolojisinin dezavantajlarından biri, koordinatların hesaplanması birkaç dakika sürebilen düşük veri aktarım hızıdır (50 bps'ye kadar). Buna ek olarak, GPS sistemi, yüksek binalarla çevrili bir alanda, ormanlarda ve parklarda, tünellerde vb. Kapalı alanlarda bulunan bir cihazın koordinatlarını belirlemede etkisizdir.
A-GPS nedir?
Bu sorunları ortadan kaldırmak ve herhangi birinin koordinatlarını belirleyebilmek mobil cihaz A-GPS (Yardımlı GPS) teknolojisi oluşturuldu. GPS alıcısı, kullanırken, uydulardan değil, uydulardan veri alır. dış kaynaklar (kural olarak, bunlar hücresel operatör ağlarıdır) ve A-GPS sinyalinin tanınması 2 saniyeden az sürer.
A-GPS oluşturma fikrinin yazarları, 1981'de geliştirmelerinin patentini alan mühendisler Jimi Sennota ve Ralph Taylor'dı. Sistem, Ekim 2001'de Amerika Birleşik Devletleri'nde tanıtıldı ve burada 911 acil durum ağı üzerinden kullanılmaya başlandı.
A-GPS, entegre bir GPS alıcısı ve ağ bileşenlerinden oluşur mobil ağ... A-GPS için iki mod vardır: A-GPS Çevrimiçi (ana) ve A-GPS Çevrimdışı (yardımcı). İlki, GPS alıcısı 2 saatten fazla bir süredir çalışmadıysa, coğrafi konumu hızlı bir şekilde belirlemeniz gerekiyorsa, uyduların koordinatları hakkında bilgi almanızı sağlar. İkinci mod, GPS alıcısının "sıcak" ve "soğuk" başlama zamanını hızlandırır. A-GPS alıcısı almanağı, efemeriyi ve görünür uyduların listesini günceller.
Etkinliğine rağmen, A-GPS teknolojisinin bir takım dezavantajları vardır, özellikle hızlı başlatma işlevi hücresel şebekenin kapsama alanı dışında çalışmaz. A-GPS desteğine sahip bazı alıcılar, GSM radyo modülü ile birleştirilir ve ikincisi devre dışı bırakılırsa başlatılamaz. Bu durumda, A-GPS alıcısı GSM (GPRS) kapsamı olmadan başlayabilir. Başlangıçta a-GPS modülleri az trafik tüketir (5-7 KB), ancak sinyal kaybı durumunda, özellikle dolaşımdayken artan güç tüketimini gerektirecek olan yeniden senkronizasyon gerekecektir.
GLONASS nedir?
Şu anda dünyada iki uydu navigasyon sistemi var - yukarıda açıklanan GPS ve GLONASS (Global Navigasyon Uydu Sistemi). Aslında, ikincisi GPS'in Rusça sürümüdür. GLONASS, GPS ile benzer şekilde dünya çapında üç boyutlu koordinatları (enlem, rakım, boylam) belirler.
O zamanki Sovyet uydu sisteminin geliştirilmesinin başlangıcı Aralık 1976'ya kadar uzanıyor. Ekim 1982'de Uragan uydusunun GLONASS yörüngesine fırlatılmasıyla, sistemin ilk testi başladı. Başlangıçta askeri ihtiyaçlar için tasarlandı, ancak daha sonra sivil amaçlar için kullanılmaya başlandı. Artık GLONASS alıcıları sivil / askeri gemiler ve uçaklar, toplu taşıma, acil durum araçları vb. İle donatılmıştır. GLONASS sinyalleri yalnızca GPS alıcıları, araç içi navigatörler tarafından değil, aynı zamanda cep telefonları tarafından da alınır. Konum, hız ve yön verileri GSM operatörünün ağı üzerinden veri toplama sunucusuna gönderilir.
GLONASS sisteminin sivil kullanımı 1993'te başladı, 1995'te 24 uydu yörüngeye fırlatıldı ve 2010'da sayıları 26'ya yükseldi. Rus hükümeti, 2012'den 2020'ye kadar olan dönemde sistemin geliştirilmesi için 320 milyar ruble ayırdı. 15 Glonass-M uydusu ve 22 Glonass-K uydusu oluşturmak için. GLONASS sistemi üzerindeki çalışmalar Aralık 2015'te tamamlandı.
GLONASS uyduları, Dünya'dan 19.1 bin km yükseklikte yörüngede dönüyor. GLONASS alıcıları, yatay (50-70 m hassasiyetle) ve dikey koordinatların (70 m), hız vektörünün (15 cm / sn hassasiyetle), 0.7 μs hassasiyetle zamanın belirlenmesine izin verir. Sistem iki tür navigasyon sinyali kullanır - normal doğrulukla açılır ve artırılmış doğrulukla korunur. İlki herhangi bir GLONASS alıcısını alabilir ve ikincisi - yalnızca yetkili kullanıcılar, örneğin RF Silahlı Kuvvetlerinin ekipmanı.
ERA-GLONASS nedir?
ERA-GLONASS, karayolundaki kaza ve diğer acil durumlar için bir Rus acil müdahale sistemidir ve acil durum müdahale servisini bir olay hakkında derhal bilgilendirmeyi mümkün kılar. ERA-GLONASS, GLONASS uydu sistemi temelinde çalışır. Kompleks 2015 yılında faaliyete geçti ve 1 Ocak 2017'den itibaren otomobil üreticilerinin bu sistemi Rusya pazarına giren araçlarına kurmaları gerekiyor. Bu sistem, kazalara ve acil durumlara müdahale süresini kısaltır, bu da daha az ölüm, yol yaralanması ve artan yük / yolcu trafiğine yol açar.
ERA-GLONASS iki bileşen içerir: operatörün altyapısı (navigasyon ve bilgi platformu, veri aktarım ağı, mobil operatör ağı) ve araçların donatıldığı cihazlar. Bir trafik kazası olması durumunda (sistem, Çeşitli tipler çarpışma - önden, yandan veya arkadan çarpma), cihaz GLONASS uydularından ve / veya GPS sistemlerinden gelen verilere dayanarak kazanın ciddiyetini, yaralı aracın konumunu belirler, ERA-GLONASS sistemi ile iletişim kurar ve kaza hakkında bilgi aktarır. Sinyalin bir öncelik durumu vardır ve belirli bir konumda en güçlü sinyale sahip herhangi bir mobil operatör aracılığıyla iletilir. Ayrıca, ağ telefon görüşmeleriyle aşırı yüklenmişse, sinyal aktarımı için kesintiye uğrayabilir.
Uydu sistemleri izleme, izleme nesnesinin konumunu dünyanın herhangi bir yerinde izlemenizi sağlar. Dünyanın en iyi uzmanları tarafından tasarlanan en son teknolojik gelişmelerin kullanılmasıyla inanılmaz doğruluk elde edilir.
Bu tür sistemler, taşıma sistemi yönetimi dünyasında yeni bir kelimedir, nakliyenin uydudan izlenmesi sayesinde, bir lojistik sistemi kurmak, tüketiciye malları teslim etmenin yollarını ve çıkış yollarını hızlı bir şekilde bularak nakliye maliyetlerini düşürmek mümkündür.
Bu izleme sistemleri, tasarımlarının güvenilirliğinden ve operasyon verimliliğinden bahseden karmaşık ve son derece önemli hükümet programlarını uygulamak için geliştirilmiştir. Günümüzde, bu tür sistemler sıradan tüketicilerin kullanımına sunulmuştur.
Günümüzde uydu izleme sistemleri büyük lojistik ve nakliye firmaları tarafından kullanılmaktadır. Aynı zamanda, bir izleme sistemi satın almanın maliyetleri de haklıdır - bunlar halihazırda çeşitli raporlama dönemlerinde kendini amorti etmektedir.
Pek çok alanda kendilerini kanıtladılar, yetenekleri her yıl artıyor ve satın alma maliyeti sadece büyük - çok uluslu şirketler için değil, aynı zamanda daha küçük şirketler için de daha uygun hale geliyor.
Dolayısıyla, bu sistemler taksi hizmetleri de dahil olmak üzere ulaşım hizmetleri sağlayan küçük şirketler tarafından etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Taksi sektöründe bu tür bir izleme, arabanın konumunu hızlı ve doğru bir şekilde takip etmenize ve böylece insan kaynağından tasarruf etmenize olanak tanır, böylece zamanla taksi hizmet sistemini otomatikleştirebilir ve faaliyetlerin verimliliğini artırabilirsiniz.
Sistemlerimiz ihtiyacınız olan şeydir modern toplum, hayatı daha güvenli ve işi daha verimli hale getirecek bir şey.
Ulaşımın uydu izlenmesi
GLONASS
Genel GLONASS referansı
Rus KÜRESEL NAVİGASYON UYDU SİSTEMİ (GLONASS), sınırsız sayıda kara, deniz, hava ve uzay tabanlı tüketiciye operasyonel küresel navigasyon ve zaman desteği sağlamak üzere tasarlanmıştır. Sistem 1993 yılında faaliyete geçti.
GLONASS devlet sistemiSavunma Bakanlığı ve sivil tüketicilerin ihtiyaçları için çift kullanımlı bir sistem olarak geliştirilen.
1996'dan beri Hükümetin önerisiyle Rusya Federasyonu GLONASS, Amerikan GPS ile birlikte Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü ve Uluslararası Denizcilik Örgütü tarafından kullanılmaktadır.
Rusya Federasyonu Cumhurbaşkanı Kararnamesi uyarınca, GLONASS sisteminin sivil navigasyon sinyallerine erişim, Rus ve yabancı tüketicilere ücretsiz ve kısıtlama olmaksızın sağlanmaktadır.
GLONASS yörünge takımyıldızının temeli, yeni neslin uydularıdır.<Глонасс-М>... Yakın gelecekte yeni nesil uzay aracının uçuş testlerine başlanması planlanıyor.<Глонасс-К> itibaren teknik özellikleren iyi dünya analogları ile karşılaştırılabilir.
GLONASS sisteminin yönetimi ve işletilmesi ile ilgili sorumluluklar Rusya Federasyonu Savunma Bakanlığı'na verilmiştir.
Sistem geliştirme geçmişi
İlk GLONASS uydusu, 12 Ekim 1982'de Sovyetler Birliği tarafından yörüngeye fırlatıldı. 24 Eylül 1993'te, sistem resmen 12 uydunun yörünge takımyıldızıyla faaliyete geçti. Aralık 1995'te, uydu takımyıldızı 24 uydunun tamamına yerleştirildi.
Yetersiz finansman ve kısa hizmet ömrü nedeniyle, 2001 yılına kadar çalışan uydu sayısı 6'ya düşürüldü.
Ağustos 2001'de, federal hedef programı "Küresel Navigasyon Sistemi" kabul edildi, buna göre Rusya topraklarının tam kapsamının 2008'in başında planlandığı ve sistem 2010'un başında küresel ölçeğe ulaşmış olacaktı. Bu sorunu çözmek için 2007, 2008 ve 2009 yıllarında LV'nin altı fırlatılması ve 18 uydunun yörüngeye yerleştirilmesi planlandı - böylece, 2009'un sonunda takımyıldızın yine 24 taşıtı olacaktı.
Mart 2008'in sonunda, Rusya Uzay Enstrümantasyon Araştırma Enstitüsü'nde toplanan Rusya Küresel Navigasyon Uydu Sistemi Baş Tasarımcılar Konseyi (GLONASS), GLONASS uzay bölümünün konuşlandırma zamanlamasını biraz ayarladı. Önceki planlar, sistemin 31 Aralık 2007'ye kadar Rusya'da mevcut olacağını varsayıyordu; ancak bu, bazıları garantisine ulaşmış ve çalışmayı durdurmuş olan 18 çalışan uydu gerektirdi. Bu nedenle, 2007'de GLONASS uydularının fırlatma planı yerine getirilmiş olmasına rağmen (altı uzay aracı yörüngeye girdi), 27 Mart 2008 itibariyle yörünge takımyıldızı sadece on altı çalışan uyduyu içeriyordu. 25 Aralık 2008'de sayı 18 uyduya getirildi.
GLONASS baş tasarımcıları konseyinde, GLONASS sistemini Rusya'da en az 31 Aralık 2008 tarihine kadar çalışır hale getirmek için sistem dağıtım planı düzenlendi. Önceki planlar, yeni Glonass-M uydusunun iki üçlüsünün Eylül ve Aralık 2008'de yörüngeye fırlatılmasını içeriyordu; ancak Mart 2008'de uydular ve roketler revize edilerek tüm uyduların yıl sonuna kadar hizmete girmesi sağlandı. Lansmanların iki ay önce gerçekleşeceği ve sistemin yıl sonuna kadar Rusya'da çalışmaya başlayacağı varsayıldı. Planlar zamanında uygulandı.
Kasım 2009'da, Ukrayna Radyo Mühendisliği Ölçümleri Araştırma Enstitüsü (Kharkov) ile Rusya Uzay Enstrümantasyon Araştırma Enstitüsü'nün (Moskova) bir ortak girişim kuracağı açıklandı. Taraflar, iki ülkedeki tüketicilere hizmet vermek için bir uydu navigasyon sistemi oluşturacak. Proje, GLONASS sistemlerinin koordinatlarını iyileştirmek için Ukrayna düzeltme istasyonlarını kullanacak.
15 Aralık 2009'da Rusya Başbakanı Vladimir Putin ile Roscosmos başkanı Anatoly Perminov arasında yapılan bir toplantıda GLONASS'ın konuşlandırılmasının 2010 yılının sonuna kadar tamamlanacağı açıklandı.
Glonass-K uydularına geçişle birlikte, GLONASS sisteminin doğruluğu, yabancı konuşlandırılmış tek navigasyon sistemi olan Amerikan navigasyon sistemi NAVSTAR GPS'in doğruluğu ile karşılaştırılabilir hale gelecektir.
02 Eylül 2010 uydular takımyıldızı 3 uydu daha doldurulmuş ve takımyıldızdaki toplam uydu sayısı 26 birime getirilmiştir.
Küresel Konumlama Sistemi
Tarih
50'li yıllarda uydu navigasyonu oluşturma fikri doğdu. SSCB'nin ilk yapay Dünya uydusunu fırlattığı anda, Richard Kershner liderliğindeki Amerikalı bilim adamları, Sovyet uydusundan gelen sinyali gözlemleyerek, Doppler etkisi sayesinde alınan sinyalin frekansının uydunun yaklaşmasıyla arttığını ve uzaklığıyla azaldığını gördüler. Keşfin özü, Dünya'daki koordinatlarınızı tam olarak biliyorsanız, uydunun konumunu ve hızını ölçmenin mümkün hale gelmesi ve bunun tersi, uydunun konumunu tam olarak bilerek kendi hızınızı ve koordinatlarınızı belirleyebilmenizdi.
Bu fikir 20 yıl sonra gerçekleşti. İlk test uydusu Amerika Birleşik Devletleri tarafından 14 Temmuz 1974'te yörüngeye fırlatıldı ve dünya yüzeyini tamamen kaplamak için gereken 24 uydunun sonuncusu 1993'te fırlatılarak GPS hizmete girdi. Füzelerin durağanlığa doğru yönlendirilmesi ve ardından havada ve yerdeki nesneleri hareket ettirmek için GPS kullanmak mümkün hale geldi.
Başlangıçta küresel bir konumlandırma sistemi olan GPS, tamamen askeri bir proje olarak geliştirildi. Ancak, Sovyet hava sahasını işgal eden 269 yolcu kapasiteli bir Kore Havayolları uçağının 1983'te düşürülmesinden sonra, ABD Başkanı Ronald Reagan, navigasyon sisteminin sivil amaçlarla kısmen kullanılmasına izin verdi. Sistemi askeri amaçlarla kullanmaktan kaçınmak için, doğruluk özel bir algoritma ile azaltıldı.
Daha sonra, bazı şirketlerin L1 frekansındaki doğruluğu azaltmak için algoritmayı deşifre ettiği ve hatanın bu bileşenini başarıyla telafi ettiği bilgisi vardı. 2000 yılında, doğruluktaki bu kabalaşma, başkanlık kararnamesiyle tersine çevrildi.
Uzay bölümü yer kontrol istasyonları
Yörünge takımyıldızının takibi, ABD Hava Kuvvetleri Schriever, Colorado, ABD'de bulunan ana kontrol istasyonundan ve üç istasyonun 2000-4000 MHz frekanslı radyo sinyalleri biçiminde uydulara düzeltme verileri gönderebildiği 10 izleme istasyonu kullanılarak gerçekleştirilir. En yeni nesil uydular, alınan verileri diğer uydular arasında paylaşır.
GPS uygulaması
GPS projesinin başlangıçta askeri amaçlara yönelik olmasına rağmen, günümüzde GPS sivil amaçlarla giderek daha fazla kullanılmaktadır. GPS alıcıları birçok elektronik mağazasında satılır ve cep telefonlarına, akıllı telefonlara, PDA'lara ve sınırlara yerleştirilmiştir. Tüketicilere ayrıca elektronik bir harita üzerinde konumlarını görmelerine olanak tanıyan çeşitli cihazlar ve yazılım ürünleri sunulmaktadır; yol işaretlerini, izin verilen dönüşleri ve hatta trafik sıkışıklığını hesaba katarak rota oluşturma becerisine sahip olmak; belirli evler ve sokaklar, turistik yerler, kafeler, hastaneler, benzin istasyonları ve diğer altyapıları haritada arayın.
- Jeodezi: GPS kullanılarak, arazi parsellerinin noktalarının ve sınırlarının kesin koordinatları belirlenir.
- Haritacılık: GPS sivil ve askeri haritacılıkta kullanılır.
- Navigasyon: GPS kullanılarak hem deniz hem de yol navigasyonu gerçekleştirilir.
- GPS, araçların konumunu, hızını izlemek, hareketlerini kontrol etmek için kullanılır.
- Hücresel: GPS'li ilk cep telefonları 90'larda ortaya çıktı. Bazı ülkelerde, örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde, bu, 911'i arayan bir kişinin yerini hızlı bir şekilde belirlemek için kullanılır. 2010'da, benzer bir proje olan Era-Glonass, Rusya'da başlatıldı.
- Tektonik, Levha Tektoniği: GPS, levha hareketlerini ve titreşimleri gözlemlemek için kullanılır.
- Açık hava etkinlikleri: Geocaching gibi GPS kullanan farklı oyunlar vardır.
- Coğrafi etiketleme: Fotoğraflar gibi bilgiler, yerleşik veya harici GPS alıcıları kullanılarak koordinatlar için "coğrafi etiketlenir".
Doğruluk
Modern GPS alıcılarının yatay düzlemdeki tipik doğruluğu, uyduların iyi görünürlüğü ile yaklaşık 10-12 metredir (GLONASS ile aynı). Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da, bu ülkelerde hatayı 1-2 metreye düşürmeyi sağlayan diferansiyel mod için düzeltmeler ileten WAAS istasyonları vardır. Daha karmaşık diferansiyel modlar kullanıldığında, koordinatların belirlenmesinin doğruluğu 10 cm'ye getirilebilir Ne yazık ki, herhangi bir SNS'nin doğruluğu büyük ölçüde uzayın açıklığına, ufkun üzerinde kullanılan uyduların yüksekliğine bağlıdır.
Elektronik haritalar, uydu kullanılarak navigasyon yapılan alanın kağıt haritalarının yerini aldı gPS sistemleri... Bu makaleden uydu navigasyonunun ne zaman ortaya çıktığını, şu anda ne olduğunu ve yakın gelecekte nelerin beklediğini öğreneceksiniz.
II.Dünya Savaşı sırasında, ABD ve İngiliz filoları önemli bir koz kazandı - radyo işaretlerini kullanan LORAN navigasyon sistemi. Çatışmaların sonunda teknoloji "Batı yanlısı" ülkelerin sivil gemilerine verildi. On yıl sonra, SSCB cevabını uygulamaya koydu - radyo işaretlerine dayanan navigasyon sistemi "Chaika" bugün hala kullanılıyor.
Ancak kara seyrüseferinin önemli dezavantajları vardır: karasal kabartmanın düzensizliği bir engel haline gelir ve iyonosferin etkisi, sinyal iletim süresini olumsuz etkiler. Navigasyon radyo sinyali ile gemi arasındaki mesafe çok büyükse, konum belirleme hatası, kabul edilemez olan kilometre cinsinden ölçülebilir.
Yer tabanlı radyo işaretçileri, askeri amaçlar için uydu navigasyon sistemleri ile değiştirildi; bunlardan ilki, 1964'te American Transit (NAVSAT olarak da adlandırılır) başlatıldı. Altı düşük yörüngeli uydu, iki yüz metreye kadar konumlandırma doğruluğu sağladı.
1976'da SSCB benzer bir askeri navigasyon sistemi olan Cyclone'u ve üç yıl sonra Tsikada adlı sivil bir sistemi başlattı. Erken uydu navigasyon sistemlerinin en büyük dezavantajı, sadece kısa bir süre, bir saat içinde kullanılabilmesiydi. Düşük yörüngeli uydular, az sayıda olsa bile geniş sinyal kapsamı sağlayamadı.
GPS vs. GLONASS
1974'te ABD Ordusu, daha sonra GPS (Küresel Konumlandırma Sistemi) olarak yeniden adlandırılan o zamanki yeni NAVSTAR navigasyon sisteminin ilk uydusunu yörüngeye fırlattı. 1980'lerin ortalarında, GPS teknolojisinin sivil gemiler ve uçaklar tarafından kullanılmasına izin verildi, ancak uzun süre ordudan çok daha az hassas konumlandırmaya erişimleri vardı. Dünya yüzeyini tamamen kaplamak için gerekli olan en son yirmi dördüncü GPS uydusu 1993 yılında fırlatıldı.
1982'de SSCB cevabını sundu - GLONASS teknolojisiydi (Küresel Navigasyon Uydu Sistemi). Son 24. GLONASS uydusu 1995 yılında yörüngeye girdi, ancak uyduların kısa hizmet ömrü (üç ila beş yıl) ve proje için yetersiz finansman sistemi neredeyse on yıl boyunca devre dışı bıraktı. GLONASS, dünya çapındaki kapsamını ancak 2010 yılında geri kazanabildi.
Bu tür arızaları önlemek için, hem GPS hem de GLONASS şu anda 31 uydu kullanıyor: 24 ana ve 7 yedek uydu, dedikleri gibi, sadece yangın durumunda. Modern navigasyon uyduları yaklaşık 20 bin km yükseklikte uçuyor ve günde iki kez Dünya'nın etrafında uçmayı başarıyor.
GPS nasıl çalışır?
GPS ağında konumlandırma, alıcıdan konumu şu anda kesin olarak bilinen birkaç uyduya olan mesafenin ölçülmesiyle gerçekleştirilir. Uyduya olan mesafe, sinyal gecikmesinin ışık hızıyla çarpılmasıyla ölçülür.
İlk uydu ile iletişim, yalnızca olası alıcı konumlarının aralığı hakkında bilgi sağlar. İki kürenin kesişimi bir daire, üç - iki nokta ve dört - haritadaki tek gerçek nokta verecektir. Gezegenimiz çoğunlukla kürelerden biri olarak kullanılır, bu da dört yerine sadece üç uydu konumlandırmayı mümkün kılar. Teorik olarak, GPS konumlandırma doğruluğu 2 metreye ulaşabilir (pratikte hata çok daha büyüktür).
Her uydu, alıcıya büyük bir bilgi kümesi gönderir: tam zaman ve düzeltmesi, almanak, efemeris verileri ve iyonosferik parametreler. Gönderme ve alma arasındaki gecikmeyi ölçmek için doğru bir zaman sinyali gereklidir.
Navigasyon uyduları, son derece hassas sezyum saatlerle donatılmıştır, alıcılar ise çok daha az hassas kuvars saatler ile donatılmıştır. Bu nedenle, zamanı kontrol etmek için ek (dördüncü) bir uydu ile temas kurulur.
Ancak sezyum saatleri de hata yapabilir, bu nedenle yere yerleştirilmiş hidrojen saatlerine göre kontrol edilirler. Navigasyon sisteminin kontrol merkezindeki her uydu için, bir zaman düzeltmesi ayrı ayrı hesaplanır ve daha sonra alıcıya tam zamanla birlikte gönderilir.
Uydu navigasyon sisteminin bir diğer önemli bileşeni, bir ay önceden uydu yörünge parametrelerinin bir tablosu olan almanaktır. Almanak, zaman düzeltmesi gibi, kontrol merkezinde hesaplanır.
Uydular ve bireysel efemeris verileri, yörünge sapmalarının hesaplanmasına dayanarak iletilir. Işık hızının vakum dışında hiçbir yerde sabit olmadığı göz önüne alındığında, iyonosferdeki sinyal gecikmesi hesaba katılır.
GPS ağındaki veri aktarımı kesinlikle iki frekansta gerçekleştirilir: 1575.42 MHz ve 1224.60 MHz. Farklı uydular sinyali aynı frekansta yayınlar ancak CDMA kod bölümünü kullanır. Diğer bir deyişle, uydu sinyali sadece gürültüdür ve yalnızca karşılık gelen bir PRN kodu varsa kodu çözülebilir.
Yukarıdaki yaklaşım, yüksek gürültü bağışıklığı sağlamayı ve dar bir frekans aralığı... Bununla birlikte, bazen GPS alıcıları hala uyduları uzun süre aramak zorunda kalır, bu da birkaç nedenden kaynaklanır.
Birincisi, alıcı ilk başta uydunun nerede olduğunu, uzaklaştığını veya yaklaştığını ve sinyalinin frekans kaymasının ne olduğunu bilmez. İkincisi, bir uyduyla temas, yalnızca ondan tam bir bilgi kümesi alındığında başarılı kabul edilir. GPS ağındaki veri aktarım hızı nadiren 50 bps'yi aşar. Ve radyo paraziti nedeniyle sinyal kesilir kesilmez, arama yeniden başlar.
Uydu navigasyonunun geleceği
Artık GPS ve GLONASS barışçıl amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır ve aslında birbirlerinin yerine kullanılabilirler. En yeni navigasyon çipleri hem iletişim standartlarını destekler hem de ilk buldukları uydulara bağlanır.
Amerikan GPS ve Rus GLONASS, dünyadaki tek uydu navigasyon sistemlerinden uzaktır. Örneğin, Çin, Hindistan ve Japonya, sırasıyla BeiDou, IRNSS ve QZSS adlı kendi CLO'larını konuşlandırmaya başladılar, bunlar yalnızca kendi ülkelerinde çalışacak ve bu nedenle nispeten az sayıda uyduya ihtiyaç duyacak.
Ancak belki de en büyük ilgi, Avrupa Birliği tarafından geliştirilmekte olan ve 2020 yılına kadar tam kapasite ile başlatılması gereken Galileo projesidir. Başlangıçta Galileo, tamamen Avrupa ağı olarak tasarlandı, ancak Orta Doğu ve Güney Amerika ülkeleri, oluşumuna katılma isteklerini çoktan duyurdular. Dolayısıyla, yakında küresel CLO pazarında "üçüncü bir güç" ortaya çıkabilir. Bu sistem mevcut olanlarla da uyumluysa ve büyük olasılıkla olacaksa, tüketiciler yalnızca fayda sağlayacak - uyduları arama hızı ve konumlandırma doğruluğu artmalıdır.
Şu anda, konumu belirlemek için en yaygın kullanılan küresel navigasyon uydu sistemleri (GNSS) kullanılmaktadır: Rusça GLONASSve Amerikalı Küresel Konumlama Sistemi.
Bunun başlıca nedeni, navigasyon cihazlarının mevcudiyeti ve minyatürleştirilmesidir. Günümüzde kişisel gezgin, bir cihaz kadar yaygın hale geldi. cep telefonu veya bir bilgisayar.
Ayrıca GNSS, navigasyon parametrelerini belirlemede yüksek bir doğruluğa ve küresel bir kapsama alanına sahiptir.
GNSS nasıl çalışır?
Tüketicinin yerini belirleme ilkesi, her şey ustaca olduğu gibi oldukça basittir. Uyduların konumunu (bilgi uydu navigasyon sinyalinde bulunur) ve bunlara olan mesafesini bilerek, konumunuzu belirli bir üç boyutlu koordinat sisteminde basit cebirsel hesaplamalarla benzersiz bir şekilde belirleyebilirsiniz. İdeal olarak, bir tüketicinin üç koordinatını elde etmek için, üç navigasyon uzay aracı (NSA) hakkında bilgi sahibi olmak yeterlidir.
Ancak pratikte her şey o kadar basit değildir. Mesele şu ki, GNSS talepsiz aralık ölçümleri ilkesini uyguluyor, yani. bilgi sinyalinin uydudan tüketiciye seyahat süresi belirlenir. Ve bu zamanı yüksek doğrulukla belirlemek için, uydunun saatlerini ve kullanıcının navigasyon ekipmanını (NAP) senkronize etmek gerekir. Bu bağlamda NAP ve GNSS saatleri arasındaki koordinatları ve uyuşmazlığı bulmak için en az 4 uydunun parametrelerini bilmek gerekir.
|
GNSS oluşturulurken öncelikle küresellik, tüm hava koşulları, süreklilik ve günün her saati, gürültü bağışıklığı, kompaktlık ve kullanılabilirlik gibi gereksinimler dikkate alındı. Listelenen tüm gereksinimlerin yerine getirilmesinin yanı sıra yüksek performans özelliklerinin elde edilmesini sağlamak için, üç ana bölümün ortak işleyişi şunları sağlar: uzay; zemin; özel. |
| Daha fazlasını bul GLONASS gruplamasının durumu hakkında güncel bilgileri Koordinat Zamanının Bilgi ve Analitik Merkezi web sitesinde bulabilirsiniz. |
GLONASS uzay bölümü, her biri 19100 km yörünge yüksekliğine ve 64,8 ° eğime sahip 8 uydudan oluşan üç düzlemde yer alan 24 uydunun yörüngesel bir takımyıldızıdır. Ek olarak, her uçakta bir yedek uydu bulunmalıdır. NSA, kendi frekanslarında radyo sinyalleri yayar.
Yer bölümü bir kozmodrom, bir komuta ve ölçüm kompleksi ve bir kontrol merkezinden oluşur.
Son olarak, tüketicinin en çok ilgisini çeken segment, NAP'yi içeren kullanıcı segmentidir.
GNSS bugün
Araçların NAP'ına takılan modern ev içi alıcılar, GLONASS (L1-bant, ST-kodu) ve GPS (L1, C / A-kodu) sinyalleri üzerinde çalışır ve (geometrik faktör değeri ile 0.95 olasılık seviyesine göre) belirlemeyi mümkün kılar. en fazla 3):
plandaki koordinatlar 10 m'den fazla olmayan ve yüksekliği - 15 m'den fazla olmayan;
0,15 m / s'den fazla olmayan bir hata ile planlanan hız.
Bugüne kadar, NAP'de tek sistemli GNSS alıcılarının kullanımı (sadece GLONASS veya sadece GPS) pratikte ortadan kalktı. Bunun başlıca nedeni, modern kentsel peyzaj koşullarında uyduların radyo görünürlüğünün gölgelenmesinin kaçınılmaz olmasıdır. Bir örnek, gökkubbenin fiziksel olarak yarısı kapalıyken, bir evin duvarına yakın olan NAP'nin çalışmasıdır. Sonuçta bu, nesneyi doğru bir şekilde konumlandırma yeteneğinin azalmasına ve bazen imkansız hale gelmesine yol açar. İki navigasyon sisteminin kullanılması, kullanıcı deneyimini iyileştirir ve genişletir.
Bu gibi durumlarda, GLONASS'ın GPS ile birlikte kullanılması, koordinatların belirlenmesinde NAP'nin güvenilirliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır.
Günümüzde uydu navigasyon hizmetlerini kullanamayan bir sosyo-ekonomik gelişme alanı bulmak zordur. En alakalı olanı, deniz ve nehir taşımacılığı, hava ve kara taşımacılığı dahil olmak üzere nakliye endüstrisinde GLONASS teknolojilerinin kullanılmasıdır. Aynı zamanda, uzmanlara göre, karayolu taşımacılığında navigasyon ekipmanının yaklaşık% 80'i kullanılıyor.
KARA ULAŞIMI
Uydu navigasyonu için ana uygulamalardan biri araç izlemedir. Bu hizmet en çok sanayi, inşaat, nakliye şirketleri için önemlidir. GLONASS sisteminden sinyal alan navigasyon ekipmanı, aracın konumunu belirlemeyi mümkün kılar, ölçüm sensörlerinin okumaları, hem yolcu trafiğinin güvenliğini hem de ticari araçların kullanımının kolaylığını ve optimizasyonunu sağlayabilir, uygunsuz kullanımı hariçtir. Sistemin uygulanması, araç filosu sahiplerinin bakım maliyetlerini 4-6 ayda% 20-30 oranında azaltmalarına olanak sağlıyor.
Rusya'da uydu navigasyonuna dayalı olarak uygulanan teknolojilerden biri Akıllı Ulaşım Sistemidir (ITS). Tehlikeli, hacimli ve ağır yüklerin taşınmasını izlemeyi, sürücülerin çalışma ve dinlenme rejimlerini izlemeyi, yolcu trafiğini yönetmeyi ve sevk etmeyi, yolcuları şehir içi ulaşım konusunda bilgilendirmeyi içerir.
Kara taşımacılığında uydu navigasyon hizmetlerinin kullanımının etkinliği aşağıdaki kriterlerle değerlendirilebilir:
- karayolu kazalarının sayısının yanı sıra karayolu kazalarında meydana gelen ölüm ve yaralanmaların sayısında azalma, karayolu kazalarına müdahale süresinin azaltılması;
- seyahat süresinin azaltılması, toplu taşımanın çekiciliğinin artırılması;
- bütçe fonlarının harcama kalitesinin iyileştirilmesi.
Uzmanlara göre, akıllı ulaşım sistemlerinin uygulanması nedeniyle Rusya'nın GSYİH'si yılda% 4-5 oranında büyüyebilir.
Altay, Krasnodar, Krasnoyarsk, Stavropol, Habarovsk Bölgeleri, Astrakhan, Belgorod, Vologda, Kaluga, Kurgan, Magadan, Moskova, Nizhny Novgorod, Novosibirsk, Penza, Samara'nın belediye ve toplu taşıma , Saratov, Tambov, Tyumen bölgeleri, Moskova, Mordovya cumhuriyetleri, Tataristan, Çuvaşya. Rusya'da bir bütün olarak, ITS unsurları 100'den fazla şehirde uygulanmış ve etkin bir şekilde faaliyet göstermiştir.
ARAMA KURTARMA
Acil Durumlar Bakanlığı ambulans ve araçlarına navigasyon uydularından sinyal alan ekipmanlar yerleştirilir. Uydu verilerine dayalı koordinat zamanlı destek, sağlık ekiplerinin ve kurtarıcıların, mağdurlara yardım sağlamak için acil durum bölgelerine daha hızlı ulaşmalarına olanak tanır. GLONASS kullanılarak, itfaiye gruplarının yeri ve hareketi izlenir.
İnsan hayatını kurtarmak için küresel uydu navigasyonunun kullanımının açıklayıcı örneklerinden biri ERA-GLONASS sistemidir (kaza durumunda acil müdahale). Ana görevi, bir trafik kazası gerçeğini belirlemek ve verileri müdahale sunucusuna aktarmaktır. Bir araba kazası durumunda, üzerine kurulu olan navigasyon ve telekomünikasyon terminali, koordinatları otomatik olarak belirler, izleme sisteminin sunucu merkezi ile iletişim kurar ve hücresel iletişim kanalları üzerinden operatöre kaza ile ilgili verileri iletir. Bu veriler, kazanın niteliğini ve ciddiyetini belirlemeye ve ambulanslara anında müdahale etmeye izin verir. ERA-GLONASS aracılığıyla Global Navigasyon Uydu Sisteminden alınan verilerin kullanılması, trafik kazalarından kaynaklanan yaralanmalardan kaynaklanan ölüm oranını önemli ölçüde azaltabilir.
İnsan hayatını kurtarmak için GLONASS uygulamasının bir diğer alanı, küresel uydu navigasyonunun COSPAS-SARSAT Uluslararası Arama ve Kurtarma Sistemi ile kombinasyonudur. Bu işlev, en yeni nesil navigasyon uzay aracı "Glonass-K" üzerinde sağlanmaktadır. Zaten uçuş testleri aşamasında, Mart 2012'de 11 numaralı Glonass-K uydusu, mürettebatın kurtarıldığı bu sistemin tekrarlayıcısı aracılığıyla, düşen Kanada helikopteri hakkında bir tehlike sinyali iletti.
KİŞİSEL NAVİGASYON
GLONASS navigasyon alıcılarına sahip çip setleri akıllı telefonlarda, tabletlerde, dijital kameralarda, fitness cihazlarında, giyilebilir izleyicilerde, dizüstü bilgisayarlarda, navigatörlerde, saatlerde, gözlüklerde ve diğer cihazlarda kullanılır. Kişisel navigasyon, uydu navigasyon teknolojisinin ana uygulaması haline geliyor.
GNSS teknolojilerinin kullanımı, tamamen yeni spor ve açık hava etkinliklerinin ortaya çıkmasına katkıda bulunmuştur. Bunun bir örneği, uydu navigasyon sistemlerini kullanan ve oyundaki diğer katılımcılar tarafından gizlenen önbellekleri bulmak olan bir turist oyunu olan geocaching'dir. Başka bir yeni coğrafi etiketleme sporu, önceden tanımlanmış uydu koordinatlarında arazi yarışıdır.
GLONASS teknolojilerini kullanmak için umut verici bir yön, engelli kişilere veya küçük çocuklara yardım sağlayan sosyal sistemlerdir. Sesli arayüze sahip navigasyon ekipmanını kullanarak, görme engelli bir kişi bir mağazaya, kliniğe vb. Bu tür cihazların sahipleri, bir tehlike veya sağlıklarında keskin bir bozulma durumunda, panik düğmesine basarak acil yardım çağırabilir. Bireysel bir uydu izleyici, ebeveynlerin güvenliklerini izlemek için çocuklarının konumunu çevrimiçi izlemelerine yardımcı olabilir.
HAVACILIK
Havacılıkta navigasyon alıcıları, zorlu meteorolojik koşullarda rota navigasyonu ve iniş yaklaşımları sağlayan yerleşik hava seyrüsefer destek sistemlerine entegre edilmiştir. Küçük uçakların donanımsız hava alanlarına inişini sağlamak için uydu navigasyonu büyük önem taşımaktadır. GLONASS'a dayalı navigasyon sistemleri, helikopter navigasyonunun güvenliğini artırır, insansız hava araçlarının navigasyon doğruluğunu artırır.
SU ULAŞTIRMA
Rusya'da deniz / nehir kullanımı için GNSS teknolojilerinin kullanımı% 100 olma eğilimindedir. Rusya pazarının kapasitesi, yük ve yolcu nehri ve deniz taşıtları dahil olmak üzere 18.560 adet su taşımacılığı olarak tahmin edilmektedir. GLONASS teknolojileri, gemilerde gezinmek ve zor koşullarda (kilitler, limanlar, kanallar, boğazlar, buz koşulları) manevra yapmak, iç su yollarında seyrüsefer, filo izleme ve muhasebe ve kurtarma operasyonlarında kullanılır.
Malların Asya-Pasifik bölgesinden Avrupa'ya teslimat süresini önemli ölçüde azaltabilen Kuzey Denizi Rotası boyunca trafikteki artış, son derece sert iklim koşullarına sahip bir bölgede nakliye yoğunluğunun artmasına neden oluyor. Fırtına ve yoğun sis koşullarında, uydu navigasyonu olmadan gemi trafiğinin güvenliğini sağlamak zordur.
JEODEZİ VE KARTOGRAFİ
GLONASS teknolojileri, şehir ve arazi kadastrosunda, bölgelerin gelişiminin planlanması ve yönetiminde, topografik haritaların güncellenmesi için kullanılmaktadır. GLONASS teknolojilerinin kullanımı, harita oluşturma ve güncelleme sürecinin maliyetini hızlandırır ve azaltır - bazı durumlarda, pahalı hava fotoğrafçılığına veya emek yoğun topografik incelemeye gerek yoktur. Rusya Federasyonu'nda, GNSS'ye dayalı jeodezik ekipman pazarının mevcut hacminin 2,3 bin birim olduğu tahmin edilmektedir.
ÇEVRE
Bilimsel topluluk, Dünya'nın gözlemleri ve çalışmaları için navigasyon verilerini aktif olarak kullanır. GLONASS, jeodinamiğin temel sorunlarını çözmek, Dünya'nın koordinat sistemini oluşturmak, Dünya'nın bir modelini oluşturmak, gelgitler, akıntılar ve deniz seviyesini ölçmek, zamanı belirlemek ve senkronize etmek, petrol sızıntılarını yerelleştirmek ve tehlikeli atıkların boşaltılmasından sonra arazileri geri kazanmak için tasarlanmış yöntem ve araçların geliştirilmesine katkıda bulunur.
GLONASS uzay aracından gelen navigasyon sinyalleri, sismik süreçlerin incelenmesinde önemli bir rol oynar. Uydu verilerinin yardımıyla, yer ekipmanından daha doğru bir şekilde, tektonik plakaların yer değiştirme süreçlerini kaydetmek mümkündür. Ek olarak, navigasyon uydularının yardımıyla kaydedilen iyonosferdeki rahatsızlıklar, bilim insanlarına yer kabuğunun yaklaşan hareketleri hakkında veri sağlar. Bu nedenle, küresel uydu navigasyonu, depremleri tahmin etmeyi ve insanlar üzerindeki sonuçlarını en aza indirmeyi mümkün kılar. GLONASS teknolojileri ayrıca dağlık alanlarda çığa meyilli alanlarda karayolları ve demiryollarının izlenmesine yardımcı oluyor.
UZAY NAVİGASYONU
Uzay endüstrisinde, GLONASS teknolojileri fırlatma araçlarını izlemek, uzay aracının yörüngelerinin yüksek hassasiyetle belirlenmesi, uzay aracının Güneş'e göre yönünü belirlemek, füze savunma sistemlerinin hassas gözlemi, kontrolü ve hedef belirlenmesi için kullanılır.
Özellikle GLONASS veya GLONASS / GPS uydu navigasyon ekipmanı, Proton-M fırlatma aracı, Soyuz fırlatma aracı, Breeze, Fregat, DM üst aşamaları ve Meteor-M uzay aracı ile donatılmıştır. , "İyonosfer", "Kanopus-ST", "Kondor-E", "Bars-M", "Lomonosov" ve ayrıca taşıyıcı roketleri ve itici bileşenleri taşımak için kullanılan demiryolu mobil kompleksleri.
Uzay endüstrisinde, çok sayıda proje, Dünya'nın uzaktan algılanması, keşif, haritalama, buz izleme, acil durumların yanı sıra, jeoidin yüksek hassasiyetli dinamik bir modelini oluşturma, iyonosferin yüksek hassasiyetli dinamik modelleri gibi problemlerin çözülmesinde uzay aracının yörüngeleri hakkında yüksek hassasiyetli bilgi gerektirir. ve atmosfer. Aynı zamanda, nesnelerin konumu hakkındaki bilginin doğruluğu santimetre birimleri düzeyinde gereklidir, GLONASS sisteminin uzay aracında bulunan alıcılardan ölçümleri işleme özel yöntemleri bu sorunu başarıyla çözebilir.
YAPI
Rusya'da GLONASS teknolojileri, yol yapım ekipmanı kontrol sistemlerinde, inşaat ekipmanlarının izlenmesinin yanı sıra yolun yer değiştirmesinin izlenmesi, doğrusal sabit nesnelerin deformasyonlarının izlenmesi için kullanılmaktadır.
Uydu navigasyon hizmetleri, bina ve yapıların yapımı, yol yapımı sırasında arazinin parametrelerini netleştirmek için petrol ve gaz boru hatlarını, elektrik hatlarını döşerken coğrafi nesnelerin yerini santimetre hassasiyetinde belirlemeye yardımcı olur. Yerli ve yabancı uzmanlara göre GLONASS kullanımı inşaat ve kadastro işlerinin verimliliğini% 30-40 artırıyor.
GLONASS hizmetlerinin kullanımı, karmaşık mühendislik yapılarının durumu, barajlar, köprüler, tüneller, endüstriyel işletmeler, nükleer santraller gibi potansiyel olarak tehlikeli nesneler hakkında hızlı bir şekilde bilgi aktarmanıza olanak tanır. Uydu izleme yardımı ile uzmanlar, bu yapıların ek teşhisine ve onarımlarına duyulan ihtiyaç hakkında zamanında bilgi alırlar.
İLETİŞİM SİSTEMLERİ
GLONASS, hisse senedi, para birimi ve emtia işlemlerinde para işlemlerinin geçici olarak kaydedilmesi için kullanılır. Transferleri kaydetmenin sürekli ve doğru bir yolu ve bunları takip etme yeteneği, bankalar arası ticaret için uluslararası ticaret sistemlerinin faaliyetlerinin bel kemiğidir. Büyük yatırım bankaları senkronize etmek için GLONASS kullanıyor bilgisayar ağları Rusya genelindeki bölümleri. United Exchange MICEX-RTS, işlem yaparken tekliflerin doğru kaydı için GLONASS zaman sinyallerini kullanır. Telekomünikasyon altyapısı yararına kullanılan GLONASS ekipmanı, iletişim ağlarının senkronizasyon sorunlarına çözüm sağlar.
SİLAH
GLONASS sistemi, Silahlı Kuvvetler ve özel tüketiciler tarafından görevlerin etkin çözümü için özel bir öneme sahiptir. Sistem, yüksek hassasiyetli silahların, insansız uçakların ve birliklerin operasyonel komuta ve kontrolünün kullanımının verimliliğini artırmak da dahil olmak üzere, birliklerin her tür ve kolunun koordinat zamanı desteği görevlerini çözmek için kullanılır.