Реферат на тему gps технологии

Обновлено: 05.07.2024

В настоящее время, когда современные телефоны стали в десятки раз мощнее первых суперкомпьютеров, когда появились первые iPhone, iPad и множество устройств на Android мы получили новую идеологию применения этих ресурсов. Карманные гаджеты теперь не просто уменьшенные до размеров ладони компьютеры, а инструменты, позволяющие пользователю при помощи одного пальца управлять целыми сферами его жизни – всеми сферами, в которые проник Интернет: общением, развлечениями, путешествиями, поиском информации…
Список можно продолжать до бесконечности. Во многом вплетению Интернета в нашу жизнь поспособствовала GPS-навигация. Теперь, когда почти у каждого в кармане лежит GPS-приемник, множество сервисов получило возможность улучшить нашу жизнь. Однако рассмотрим сначала историю происхождения GPS.

1. История появления и развития навигационной технологии

GPS (от англ. Global Positioning System) – спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение объектов (см. Рисунок 1).

Проект был реализован и принадлежит военному ведомству США. Основной задачей проекта является определение текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве [4].

Идея создания спутниковой навигации родилась еще в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские ученые во главе с Ричардом Кершнером (Richard Kershner), наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты (см. Рисунок 2).

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. в США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, глобальная система позиционирования встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на Земле.

Первоначально глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолет корейских авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом.
Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США [2].

Ниже, в таблице представлена хронология развития GPS (см. Таблица 1).

Таблица 1- Хронология развития GPS

2. GPS сегодня

2.1. GPS – игры

2.2. GPS-метки

2.3. Виртуальная реальность

Уже сейчас стали появляться первые GPS навигаторы, проводящие линии маршрута прямо по изображению с встроенной видеокамеры. Правда, работают они хуже некуда, сложно совместить неточный GPS-тег на карте с видеоизображением. Впрочем, это удалось сделать создателям Layar – браузера дополненной реальности. Он способен совмещать информационные карты с показаниями GSP приемника и компаса, накладывая результат на изображение с видеокамеры (см. Рисунок 3).

2.4. GPS – карты

3. Кому это нужно?

Чем же помогут в жизни GPS устройства обычному человеку (см. Рисунок 4)?

Лучшая программа городской навигации проложит вам маршрут к заданному адресу. А если хорошенько попросите, то и несколько маршрутов на выбор. Причем, если вы выбрали один, а по пути решили отклониться от рекомендаций, тут же, на ходу, маршрут будет пересчитан. Она же спрогнозирует ожидаемые скорость и время прибытия к точке назначения, проведет вас до места, всякий раз предупреждая заранее на экране (а если включите голосовой режим, то и голосом) о поворотах, разворотах и прочих сменах простого прямого движения. А еще, если вам предстоит какая-нибудь сложная развязка, автоматически увеличит ее изображение до полной внятности и обозначит, по какому из рукавов надо двигаться. Более того, некоторые программы (и прилагаемые к ним недорогие подписные сервисы) позволяют учитывать в расчетах данные о реальных пробках на дорогах и предлагать маршруты более, может быть, длинные, но в данный момент более быстрые. Правда, эти сервисы еще только-только начинают развиваться, и инфраструктура, призванная их обеспечить, еще не вполне налажена.

Если же речь идет о поездках за рулем в чужом городе, а того пуще — за границей, здесь без навигатора (подключенного к умной программе и снабженного самыми свежими картами, которые обычно часто обновляются через Интернет) попросту не обойтись [3].

Заключение

Можно только предполагать, какое развитие получит навигация в будущем. Возможно все движение, в том числе и личный транспорт, будет управляться автоматическими компьютерными системами, и навигация будет контролировать перемещения, не давая сбиться с пути и предупреждая столкновения с другими объектами. Возможно, на смену GPS придет более совершенная технология, позволяющая получать сигнал на глубине нескольких километров и не теряющая точности от внешних факторов. Однако точно понятно, что развитие только начинается.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Во многих сферах нашей жизни мы можем столкнуться со спутниковой системой навигации – GPS (Global Position System). Хотя она и была разработана для решения военных задач, ее гражданское применение растет очень быстро. Эта система нашла широкое применение, как в обычной жизни, так и в решении достаточно специфичных задач, например, как дополнительная защита от угона автомашин. Мы можем встретить GPS приемники как на суши и море, так и в воздухе.

Для решения разных задач применяются различные типы приемников, но, как ни разнились сферы применения GPS, всех их объединяет одно - необходимость в точном определении координат. Можно отметить что ошибки, которые приводят к неточности в определении положения при решении разных задач, в большинстве своем, одни и те же. Но методы, которые применяются для их исправления, зачастую, имеют большие отличия. Это связано главным образом с тем, что мы имеем различные требования к точности и условия, при которых происходит позиционирование; также большую роль играет цена приемника.

В своей работе я постараюсь проанализировать большинство видов ошибок приводящих к неточности в определении координат, их величину, различные методы исправления и сферу применения этих методов, рассмотрю принципы работы GPS и ее основные характеристики, что необходимо для лучшего понимания поставленной задачи. Также будут приведены планы модернизации этой системы, так как это приведет к созданию новых методов исправления ошибок и усовершенствованию старых.

1. История создания GPS

С давних времён путешественники задавались вопросом: как определить своё местоположение на Земле? Средствами для ориентирования на местности для него служили камни, пометки на деревьях, горы, служащие началом отсчета. Определение ориентиров было несложной задачей на суше, однако, когда человек начал исследовать океанские просторы, где единственными видимыми объектами были Солнце, Луна и звезды, ориентирование стало делом жизни и смерти. Как и следовало ожидать, эти небесные объекты стали служить "ориентирами" и началась эра навигации по звездам. Однако погодные условия не всегда были на руку исследователям, поэтому сбиться с курса не представляло особого труда. С появлением компаса задача существенно упростилась. Путешественник уже в меньшей мере зависел от погоды.

Эра радио открыла новые возможности перед человеком. С появлением радиолокационных станций, когда стало возможным измерять параметры движения и относительное местоположение объекта по отражённому от его поверхности лучу радиолокатора, встал вопрос о возможности измерения параметров движения объекта по излучаемому сигналу. Учёные экспериментально подтвердила возможность определения параметров движения искусственного спутника Земли (ИСЗ) по результатам измерений доплеровского сдвига частоты сигнала, излучаемого этим спутником. Но, что самое главное, была установлена возможность решения обратной задачи — нахождения координат приёмника по измеренному доплеровскому сдвигу сигнала, излучаемого с ИСЗ, если параметры движения и координаты этого спутника известны.

Кроме того, в этих системах невозможен непрерывный режим работы. Ввиду того, что системы расположены на низких орбитах, время, в течение которого спутник находится в поле видимости потребителя, не превышает одного часа. Кроме того, время между прохождением различных спутников зоны видимости потребителя зависит от географической широты, на которой он находится, и может составить величину от 35 до 90 минут. Уменьшение этого интервала путём наращивания числа спутников невозможно, потому что все спутники излучают сигналы на одной и той же частоте.

Следовательно, спутниковые навигационные системы второго поколения обладают рядом существенных недостатков. В первую очередь — недостаточная точность определения координат динамичных объектов. К недостатку можно отнести также отсутствие непрерывности в измерениях.

Одной из основных проблем, возникающих при создании спутниковых систем, обеспечивающих навигационные определения по нескольким спутникам, является взаимная синхронизация сигналов (шкал времени) спутников с необходимой точностью. Рассогласование опорных генераторов спутников на 10 нс приводит к ошибке в определении координат потребителя 10–15 м . Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики при создании высокоорбитальных спутниковых навигационных систем, стало высокоточное определение и прогнозирование параметров орбит ИСЗ. Аппаратура приёмника, измеряя задержки сигналов от разных спутников, вычисляет координаты потребителя.

Для этих целей в 1967 году ВМС США была разработана программа, по которой был осуществлён запуск спутника TIMATION-I, а в 1969 году — спутника TIMATION-II. На борту этих спутников использовались кварцевые генераторы. В то же время, ВВС США параллельно вели свою программу по использовании широкополосных сигналов, модулированных псевдошумовым кодом (PRN). Свойства такого кода позволяют использовать одну частоту сигнала для всех спутников, с кодовым разделением сигналов от различных спутников. Позднее, в 1973 году две программы были объединены в одну общую под названием “Navstar-GPS”. К 1996 году развёртывание системы было завершено /1/.

СибГУТИ.
Введение.
Назначение, общая характеристика и состав системы.
Космический сегмент.
Сегмент управления.
Сегмент потребителей.
Дифференциальный режим DGPS.
Заключение.
Список использованных источников.

Доклад - Построение интегральной телекоммуникационной сети РЖД на базе УПАТС DEFINITY

формат ppt
размер 5.41 МБ
добавлен 11 ноября 2009 г.

Презентации к докладу (36 слайдов). Рассмотрена сама система, классификация, возможности. Построение на базе данного оборудования современной сети на железнодорожном транспорте.

Лабораторная работа - Знакомство с файловой системой UNIX

формат doc
размер 95 КБ
добавлен 30 марта 2010 г.

Описание системы передачи Мегатранс 3

формат pdf
размер 380.05 КБ
добавлен 01 января 2010 г.

Научно-технический центр НАТЕКС, 2006 Система MEGATRANS-3 создана на основе прогрессивных технологий xDSL с применением линейных БИС последнего поколения. Для передачи информации используется несимметричная адаптивная многопозиционная модуляция с регулируемым уровнем, которая, как и алгоритм АОКС, запатентована НТЦ НАТЕКС. Расширенная система управления и телеконтроля позволяет проводить дистанционную диагностику качества тракта для любого.

Описание системы передачи Мегатранс 4

формат pdf
размер 407.95 КБ
добавлен 01 января 2010 г.

Научно-технический центр НАТЕКС, 2006 Настоящее техническое описание распространяется на цифровую систему передачи MEGATRANS-4 (далее - Система). Система предназначена для передачи цифрового сигнала со скоростью до 4,6 Мбит/с по некоммутируемым неуплотненным физическим кабельным линиям связи ЕСЭ России (по симметричным высокочастотным одно- и многочетверочным кабелям, по одной или двум парам, по одно или двухкабельной схеме связи, по одной.

Поповский В.В., Олейник В.Ф. Обобщенная модель управления параметрами функциональных и структурных свойств телекоммуникационных систем

формат pdf
размер 545.49 КБ
добавлен 07 июня 2011 г.

Зв'язок. – 2004, № 3, – C. 29–33. В статье телекоммуникационная система рассматривается как система со случайным изменением структуры, приводящим к нестационарности. Получаемые оценки состояния и скорости изменения вероятности перехода в иное стационарное состояние используются для управления структурой сети.

Презентации - Операторский центр от традиционной телефонии до Интернета

формат ppt
размер 630.86 КБ
добавлен 07 ноября 2009 г.

Константин Каллас. Презентации к докладу "Операторский центр от традиционной телефонии до Интернета" (Lucent Technologies) в виде красочных слайдов -34 шт. Рассмотрены: Телекоммуникационный сервер DEFINITY ECS Система отчетности и управления операторским центром CMS Средства компьютерно-телефонной интеграции CTI Система интерактивного речевого взаимодействия CONVERSANT Средства для обработки запросов через Интернет - Internet Call Center.

Презентация - Васильев Н.Н. Международная система радиомониторинга

формат mp3, ppt
размер 5.4 МБ
добавлен 25 мая 2011 г.

Семинар Центра мастерства МСЭ, Киев, Украина, 07-09 сентября 2010 г. Содержание презентации: Историческая справка. Международная система радиоконтроля и Регламент радиосвязи. Регулярные и специальные программы радиоконтроля МСЭ. Использование результатов международного радиоконтроля.

Реферат - Фильтры в системах многоканальной связи

формат doc
размер 186 КБ
добавлен 15 апреля 2010 г.

Реферат по дисциплине: "Оборудование кабельных сетей". Режекторные фильтры. Полосовые фильтры. Фильтры на ПАВ. Канальные и диапазонные фильтры. Фильтры сложения сигнала и примеры их использования.

Шпаргалки к Теории Телетрафика Часть 1

формат doc
размер 306.64 КБ
добавлен 05 ноября 2010 г.

ДНТУ, ТКС. Системи з явними втратами - Система. Перший розподіл Ерланга. Характеристики якості системи Імовірність втрат за часом. Інтенсивність обслугованого навантаження Інтенсивність потенційного навантаження Інтенсивність втраченого навантаження Імовірність втрати виклику Імовірність втрат за навантаженням. Синтез систем з втратами Структурний синтез Параметричний синтез. Пропускна здатність окремих каналів системи з втратами Пропускна зда.

Шпоры по Системам Связи с Подвижными Объектами (ССсПО)

формат doc, docx
размер 1.75 МБ
добавлен 23 октября 2011 г.

Говоря о спутниковых навигационных системах, мы не можем не обратиться изначально к определению и значению этого термина.
Спутниковая система навигации — это комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Инновационые основы.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра логистики и организации перевозок

Контрольная работа по дисциплине

Выполнил: ______________________________ _

студент ____ курса ________ спец. ___________

группа________ № зачет. книжки_____________

Подпись: ______________________________ ___

Оценка: ______________________________ __________

Дата: ______________________________ _______

Подпись: ______________________________ ___

а) Реферат на тему

4) Список используемых ресурсов……………………… …………12

Говоря о спутниковых навигационных системах, мы не можем не обратиться изначально к определению и значению этого термина.

Спутниковая система навигации — это комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если Вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственные координаты. Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, Глобальная система позиционирования или сокращённо GPS встала на вооружение. О ней и пойдёт речь в последующих десяти страницах.

Итак, что же означает эта аббревиатура из трёх букв?!

Состав системы GPS:

А) Космический сегмент.

Космический сегмент системы GPS состоит из орбитальной группировки спутников, излучающих навигационные сигналы. Спутники расположены на 6-и орбитах на высоте около 20000 км. Период обращения спутников составляет 12 часов и скорость около 3 км/c. Таким образом, за сутки, каждый спутник совершает два полных оборота вокруг Земли.

Первый спутник был запущен в феврале 1978 года. Его размер с раскрытыми солнечными батареями равнялся 5 метрам, а вес - более 900 кг. Это был спутник первой модификации GPS-I. За последние 30 лет, на орбите сменилось несколько модификаций GPS спутников: GPS II-A, GPS II-R, GPS IIR-M. В процессе модернизации снижался вес спутников, улучшалось стабильность бортовых часов, повышалась надежность.

Б) Наземный сегмент

Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS широко используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:

Принадлежит министерству обороны США, что считается другими государствами её главным недостатком. Более известна под названием GPS. Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) - советская и российская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны СССР. Принадлежит министерству обороны России. Является попыткой восстановить функционировавшую с 1982 года советскую систему. Находится на этапе повторного развёртывания спутниковой группировки (оптимальное состояние орбитальной группировки спутников, запущенных в СССР, было в 1993-1995 гг.). Современная система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с NAVSTAR. Однако в настоящее время эти утверждения проверить невозможно ввиду недостаточности спутниковой группировки и отсутствия доступного клиентского оборудования. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклонением 64,8° и высотой 19100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR.

Развёртываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS, предназначенная для использования только в этой стране. Особенность - небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите.

Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки.

Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Запуск первого спутника ожидается в 2009 году.

Подводя итог написанного, можно с уверенностью сказать, что спутниковая система не идеальна и имеет множество недостатков над которыми продолжают работать. Общее направление модернизации спутниковой системы GPS связано с повышением точности навигационных определений, улучшением сервиса, предоставляемого пользователям, повышением срока службы и надёжностью бортовой аппаратуры спутников, улучшением совместимости с другими радиотехническими системами и развитием дифференциальных подсистем. Сама система GPS совпадает с другими системами в общем направлении развития, но динамика и достигнутые результаты её сильно отличаются от других.

Читайте также: