Globālā pozicionēšanas sistēma

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
GPS pavadonis

Globālā pozicionēšanas sistēma, GPS (angļu: Global Positioning System) - ASV pavadoņu navigācijas sistēma. Navigācijas pavadoņi pārraida radio signālus, kurus uztver GPS uztvērēji, lai noteiktu objekta atrašanās vietu, pārvietošanās ātrumu un virzienu. GPS ir vienīgā pilnā apjomā strādājošā pavadoņu navigācijas sistēma; tā sākotnēji bija paredzēta militārajai izmantošanai, bet mūsdienās ir izmantojama (ar dažiem ierobežojumiem) civilajiem mērķiem.

Globālo pozicionēšanas sistēmu izstrādāja ASV Aizsardzības ministrija, sistēmas oficiālais nosaukums ir NAVSTAR GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System); to uztur ASV Gaisa spēki.

Kā GPS darbojas - ievads[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

GPS uztvērējs aprēķina objekta koordinātas, nosakot attālumu starp uztvērēju un četriem (var pieņemt, ka viens no tiem atrodas zemes centrā), vai vairāk GPS pavadoņiem, izmērot laiku, kāds pagājis starp signālu noraidīšanām no katra pavadoņa un to saņemšanām uztvērējā. Savukārt kopā ar signālu no pavadoņa tiek pārraidītas attiecīgā pavadoņa koordinātas. Ņemot vērā radiosignāla izplatīšanās laiku ir nosakāma distance no šā pavadoņa S=v*t. Katrs pavadonis šādi dod lodveida pozīcijas virsmu ap sevi. Divi pavadoņi jau dod riņķa līniju, kur viņu dažāda diametra "burbuļi" šķērso viens otru. Trešā pavadoņa "burbulis" šķērso šo riņķa līniju divos punktos. Ceturtais pavadonis dod pēdējo izvēli - tā "burbulis" šķērso vienu no šiem diviem atlikušajiem punktiem. Var pieņemt, ka šis ceturtais pavadonis atrodas zemes centrā, tad šī iedomātā pavadoņa pozīcijas virsma tiek aizstāta ar jūras virsmu, kas formas ziņā tuvu lodei ap Zemes centru. Līdz ar to, pieņemot, ka uztvērējs atrodas tuvu zemes virsmai, nepieciešami tikai trīs pavadoņi pozīcijas noteikšanai. GPS uztvērējos tas parasti tiek apzīmēts ar funkciju "3D/2D mode", kas var arī nebūt, ja uztvērējs nav domāts jūras lietošanai.

Signāls[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

GPS sistēma izmanto platjoslas modulāciju. Tas atļauj izmantot ļoti mazu raidītāja jaudu (pat zem fona trokšņu amplitūdas). Pie tam signāls nav detektējams un uztverams, ja uztvērējam nav demodulācijas atslēgas koda. Katram pavadonim ir savs modulācijas kods ar kuru tas veselā frekvenču diapazonā kodē izstaroto amplitūdu. To var iedomāties kā daudzus frekvenču kanālus blakus viens otram, katrā laika vienībā katrā šajā frekvencē tiek reizē raidīta noteikta, bet dažāda amplitūda. Un tā dara katrs pavadonis pāri viens otra signāliem vienās un tajās pašās frekvencēs - visā platjoslā (diapazonā). Un šeit mēs nonākam pie jēdziena kanālu skaits, ko bieži redzam kā kritēriju GPS uztvērējam uz kastītes. Tas nozīmē, cik pavadoņus reizē uztvērējs ir spējīgs detektēt šajā platjoslā. Kad uztvērējs ir sačamdījis vajadzīgā pavadoņa signālu, viņš sāk tā sūtītās informācijas saņemšanu, tai skaitā almanahu ar turpmāko pavadoņa kustību. Nedēļas laiks, nedēļas numurs, pavadoņa darbības kvalitāte, pavadoņa plānotā pozīcija, pavadoņu almanahs tiek raidīti 30 sekundes, kas mums izskaidro kārtējo uzrakstu uz uztvērēja kastītes - "cold start time", jeb aukstais starts - cik ātri pēc ieslēgšanas mēs varam sagaidīt aprēķinātu pozīciju. Šādu almanahu iebūvēt uztvērējā jau rūpnīcā nav iespējams, jo pavadoņu kustība dažādu iemeslu dēļ mainās un tiek precizēta ar dzinējiem, tie iziet no ierindas, tos nomaina. Par cik uztvērējos esošie pulksteņi ir neprecīzi, visu uztverto pavadoņu signāli nesakrīt vienā punktā. Tāpēc pozīcija tiek aprēķināta iteratīvi, pieskaņojot uztvērēja pulksteņa laiku atkarībā no pavadoņu doto pozīcijas līniju krustošanās vietas kļūdas (laukuma). Tas arī papildina aukstā starta laiku dažādiem uztvērējiem un bieži ir redzams, ka pirmā pozīcija, ko uztvērējs dod, ir ļoti neprecīza un pamazām uzlabojas.

Vēsture[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • 1967. gada 31. maijā tika palaists pavadonis Timation 1, ar kuru veica navigācijas eksperimentus.
  • 1974. gada 14. jūlijā startēja pavadonis NTS 1 - GPS priekštecis, ar kuru izmēģināja GPS tehnoloģijas.
  • 1978. gada 22. februārī tika palaists pavadonis Navstar 1 - pirmais eksperimentālais 1. grupas (GPS Block 1) pavadonis. Līdz 1985. gadam tika palaisti vēl 10 GPS pavadoņi.
  • 1988. gads - pieņemts lēmums par modernizētas GPS sistēmas (GPS Block 2) izveidi, kas sastāvētu no 24 pavadoņiem.
  • 1989. gada 14. februārī - (USA 35) startēja pirmais 2. grupas pavadonis.
  • 1994. gada 10. marts - (USA 100) orbītā ievadīts 24. GPS pavadonis. Līdz ar to GPS sistēma ir pilnā sastavā.
  • 2000. gada 1. maijā tika atslēgta traucējumu sistēma (Selective Availability) civilajiem lietotājiem; koordināšu noteikšanas precizitāte pieauga no 100 m līdz 20 m.

Ārējās saites[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]