GPS - istorie, aplicare, avantaje și dezavantaje ale sistemului prin satelit

Conceptul de GPS (denumirea completă - Sistem de poziționare globală) este definit în moduri diferite, însă semnificația acestor definiții este aceeași. GPS-ul este denumit sistem de navigație prin satelit (sateliți de navigație), ceea ce facilitează măsurarea distanței și a timpului. Acesta este un sistem de monitorizare. permițând aproape orice vreme în orice loc (chiar și în spațiul cosmic din apropierea planetei) pentru a determina viteza de mișcare a obiectelor și a locației. Acest sistem a fost dezvoltat și implementat de Departamentul Apărării al SUA. Astăzi este aplicată peste tot.

Principiul principal al utilizării sistemului este determinarea locației prin măsurarea distanței de la sateliți cu coordonatele cunoscute la un anumit obiect. Distanța este de obicei calculată la momentul în care propagarea semnalului de la expedierea lui prin satelit este întârziată până la recepția antenei GPS. De aici rezultă concluzia: pentru ca receptorul GPS să determine valoarea coordonatelor tridimensionale, trebuie să cunoască timpul sistemului, precum și distanța față de acești trei sateliți. Prin urmare, pentru a determina înălțimea și coordonatele receptorului, se utilizează semnale de la patru sateliți.

Rezumat istoric

În anii '50 ai secolului trecut, a apărut ideea creării unui sistem prin satelit. Acestea erau tocmai momentele în care primul satelit artificial a fost lansat în spațiu în URSS. În acest moment în SUA, oamenii de știință americani sub supravegherea lui Richard Kershner a observat semnalul de satelit, și a găsit un fenomen interesant: atunci când se apropie satelitul Pământului crește frecvența semnalului recepționat, și la o distanță dimpotrivă - este redusă, care se datorează efectului Doppler. Sensul descoperirii constă în faptul că, cunoscând coordonatele de pe planetă, puteți determina cu ușurință viteza și poziția satelitului și vice-versa - dacă știți poziția satelitului, este posibil să se calculeze coordonatele si viteza. După aceea, a fost o sarcină de a crea un navigator prototip.

Inițial, sistemul global de poziționare GPS a fost conceput pentru a fi utilizat în scopuri pur militare. Dar, după incidentul, atunci când în 1983, coreeană Airlines avionul, care transporta pasageri, invazia spațiului aerian sovietic a fost împușcat în jos, atunci președintele american Ronald Reagan va folosi parțial sistemul de navigație, precum și pentru scopuri civile. Dar, în același timp, oamenii de știință din SUA au redus prin utilizarea unui algoritm special de precizie, pentru a preveni utilizarea acestui sistem în scopuri militare.

Utilizatorii militari obțin acces suplimentar la semnale care acționează asupra benzilor L1 / L2, care sunt modulate cu ajutorul unui cod cripto-stabil P (Y) (modularea BPSK (10)). Odată cu introducerea dispozitivelor IIR-M, se utilizează și un nou cod M, în care se poate aplica modulul BOC (15,10). Utilizarea acestui cod contribuie la furnizarea unui sistem funcțional care funcționează în cadrul conceptului de război de navigație (Navwar). Transmisia codului M se efectuează la frecvențele L1 și L2. Acest semnal este foarte rezistent la diferite interferențe, deci este suficient să măsurați coordonatele exacte. Codul M are încă o caracteristică, și anume posibilitatea transmiterii pentru o anumită zonă a cărei diametru atinge câteva sute de kilometri, în timp ce puterea semnalului este mai mare de 20 dB. În sateliții IIR-M, semnalul M este deja disponibil, însă dacă este necesar un semnal îngust, este necesar să se facă referire la ajutorul sateliților GPS-III.

Datorită prezenței a 24 de sateliți pe orbită, întregul sistem este pe deplin operațional, indiferent de poziția punctului de pe glob. Cu toate acestea, ele nu sunt întotdeauna capabile să asigure un calcul acceptabil al pozițiilor și o recepție sigură. În legătură cu aceasta, în cazul unor defecțiuni și pentru a spori acuratețea poziționării, s-au susținut câțiva sateliți pe orbită.

Centrale de comandă la sol

Folosind GPS

În plus, GPS-ul este utilizat în următoarele scopuri:

Precizia receptorilor GPS

Acuratețea normală a receptoarelor GPS este de aproximativ 6-8 metri, cu prezența parametrilor pentru o bună vizibilitate a sateliților și aplicarea algoritmilor corectori. Stațiile WAAS situate în Canada și SUA transmit corecții pentru regim, ceea ce ajută la reducerea marjei de eroare pe teritoriul acestor țări cu 1-2 metri. Precizia coordonatelor este de 10 cm, dacă folosim regimuri diferențiale de nivel mai complex.

Dezavantaje ale sistemului GPS

Cel mai evident dezavantaj al utilizării unui astfel de sistem este faptul că, în anumite condiții, semnalul poate să nu ajungă la receptor sau să ajungă, dar cu întârzieri sau distorsiuni semnificative. Deci, în adâncimea unui apartament situat într-o clădire din beton armat, tunel sau subsol, este aproape imposibil să se determine locația exactă.

Partea mare, tulbure și densă a copacilor, poate, de asemenea, să agraveze recepția unui semnal de la sateliți. Semnalul GPS poate, de asemenea, să denatureze interferențele cauzate de furtuni magnetice sau interferențele surselor radio terestre. În regiunile circumpolare ale Pământului, precizia este agravată de înclinația scăzută a orbitelor de-a lungul căreia sateliții se mișcă. De asemenea, caracteristica GPS este că acest sistem este complet dependent de condițiile de semnalizare ale Departamentului Apărării al Statelor Unite.

Acum am reușit să implementăm o actualizare completă a sistemului GPS, deși în planurile acestui proiect a fost destul de lung. Sateliții vechi în procesul de actualizare sunt planificați să fie înlocuiți de noi, dezvoltați de Boeing și Lockheed Martin. Se crede că acești sateliți furnizează o poziționare precisă cu o eroare de numai 0,5 metri. Implementarea acestui program va dura ceva timp.

Departamentul Apărării al SUA subliniază că finalizarea completă a actualizării acestui sistem este posibilă numai după 10 ani. În același timp, numărul de sateliți rămâne același - 30, dintre care 6 sunt rezervate și 24 de lucrători.

Cronologia evenimentelor

Permisiunea de a produce sistemul de navigație prin satelit este 1973.

Testul sistemului este 1974-1979.

Recepție de semnal de la stație - 1977 an.

Lansarea primului grup de sateliți (11 bucăți) - 1978-1985.

Decizia de a lansa 18 sateliți din cauza finanțării reduse a sistemului este în 1979.

Plasarea GPS de urmărire a exploziilor nucleare pe sateliți. Sateliții încep să fie echipați cu senzori pentru detectarea exploziilor nucleare - 1980.

Reducerea ulterioară a finanțării sistemului este în perioada 1980-1982.

După ce planul aviației coreene a fost doborât pe teritoriul Uniunii Sovietice, autoritățile americane au decis să ofere un semnal serviciilor publice - 1983.

Moartea navetei spațiale Space Shuttle Challenger a încetinit programul deoarece transferul trebuia să meargă pe orbită ca parte a celui de-al doilea grup de sateliți - 1986. După aceea, principalul transport a fost Delta, o rachetă purtătoare.

Sa luat decizia de a lansa 24 de sateliți în orbită, deoarece 18 sateliți nu sunt capabili să asigure funcționarea neîntreruptă a sistemului - 1988.

Sateliții celui de-al doilea grup sunt activi - 1989.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare