Системы глобального позиционирования реферат
Обновлено: 05.07.2024
План работы:
Введение
1. История GPS
2.Введение в основы GPS
2.1 Как работает GPS
2.2 Компоненты GPSкартографических систем
2.3 Дифференциальная коррекция
2.4 Применение GPS
3. Оборудование для пользованияуслугами GPS системы
3.1 GPS-приёмник
3.2 GPS-навигатор
3.3 GPS-трекер
3.4 GPS-логгер
Заключение
Список используемой литературы
Список используемых техническихсредств
Введение
Аббревиатура GPS в настоящее время на устах практически укаждого пользователя мобильного телефона, но не каждый понимает, что это такоеи как работает. Данный материал поможет разобраться, что такое GPS навигация икак она работает!? Начнём с истории и целей создания системы глобальногопозиционирования GPS.
Когда у нас наконец-то появился ярко-желтый гаджет, накотором большими буквами было написано Garmin, радости не было предела. Хотя посегодняшним меркам возможности того простенького прибора были очень и оченьограниченными — приходилось снимать координаты, а потом самостоятельно находитьих на карте. Современные GPS-приемники способны на гораздо большее.
Это как пример того как сейчас ушли вперед технологиисистемы глобального позиционирования, но сам основной принцип такой же какмного лет назад, поэтому рассмотр основ я произведу начиная с самых простыхмеханизмов системы.
Также я проведу анализ того по каким конкретно схемам ипоследовательностям работают эти устройства с помощью которых мы видим своёместонахождение на экранах самих приемников.
Рассмотрю где и как можно применять GPS технологии, какони могут пригодиться в повседневной жизни. Выявлю её недостатки и особенности.
А также дам некоторые исторические справки и собственныекомментарии относительно некоторых разделов этого реферата.
1. История развития системы GPS (Global Positioning System)
Навигационная система Global Positioning System (GPS)является частью комплекса NAVSTAR, который разработан, реализован иэксплуатируется Министерством обороны США. Разработка комплекса NAVSTAR(NAVigation Satellites providing Time And Range — навигационная системаопределения времени и дальности) была начата ещё в 1973 году, а уже 22 февраля1978 года был произведён первый тестовый запуск комплекса, а в марте 1978 годакомплекс NAVSTAR начали эксплуатировать. Первый тестовый спутник был выведен наорбиту 14 июля 1974 года, а последний из 24 необходимых спутников для полногопокрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 году. Гражданскийсегмент военной спутниковой сети NAVSTAR принято называть аббревиатурой GPS, коммерческаяэксплуатация системы в сегодняшнем виде началась в 1995 году.
Спустя более 20-ти лет с момента тестового запускасистемы GPS и 5-ти лет с момента начала коммерческой эксплуатации Глобальнойсистемы позиционирования GPS, 1 мая 2000 года министерство обороны США отменилоособые условия пользования системой GPS, существовавшие до тех пор.Американские военные выключили помеху (SA — selective availability),искусственно снижающую точность гражданских GPS приёмников, после чего точностьопределения координат с помощью бытовых навигаторов возросла как минимум в 5раз. После отмены американцами режима селективного доступа точность определениякоординат с помощью простейшего гражданского GPS навигатора составляет от 5 до20 метров (высота определяется с точностью до 10 метров) и зависит от условийприема сигналов в конкретной точке, количества видимых спутников и ряда другихпричин. Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8спутников. Большинство современных GPS приёмников имеют 12-канальный приемник,позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников. Военноеприменение навигации на базе NAVSTAR обеспечивает точность на порядок выше (донескольких миллиметров) и обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. Информация вC/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяетсясвободно, бесплатно, без ограничений на использование.
Основой системы GPS являются навигационные спутники,движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника вкаждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов,их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры — 1.52 м. в ширину и 5.33 м.в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт. 24спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любойточке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающихспутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. В настоящий момент на орбитенаходится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.
Слежение за орбитальной группировкой осуществляется сглавной управляющей станции (Master Control Station — MCS), которая находитсяна базе ВВС Шривер, шт. Колорадо, США. С нее осуществляется управление системойнавигации GPS в мировом масштабе. База ВВС Шривер (Schriever) является местомразмещения 50-го космического соединения США — подразделения командованиявоздушно-космических сил.
Наземная часть системы GPS состоит из десяти станцийслежения, которые находятся на островах Кваджалейн и Гавайях в Тихом океане, наострове Вознесения, на острове Диего-Гарсия в Индийском океане, а также вКолорадо-Спрингс, в мысе Канаверел, шт. Флорида и т.д… Количество наземныхстанций непрерывно растет, на всех станциях слежения используются приемники GPSдля пассивного слежения за навигационными сигналами всех спутников. Информациясо станций наблюдения обрабатывается на главной управляющей станции MCS ииспользуется для обновления эфемерид спутников. Загрузка навигационных данных,состоящих из прогнозированных орбит и поправок часов, производится для каждогоспутника каждые 24 часа.
Система Глобального Позиционирования (GPS или GlobalPositioning System) является спутниковой и работает под управлениемМинистерства Обороны США. Система является глобальной, всепогодной иобеспечивает возможность получения точных координат и времени 24 часа в сутки.
Заключение
Итак проведя анализ системы глобального позиционированияв целом, можно сказать что эта система уже охватила огромную сферу человеческихинтересов, используется повсеместно, и у неё еще есть куда стремиться, и на чемразвернуться. Огромная сфера потребления, новейшие технологии делают её однойиз самых востребованных на рынке технологий. На её основе сделано множествоустройств и приспособлений, которые очень помогают людям, начиная от простыхжитейских ситуаций, помощь в бизнесе, использование в военных целях.
Перспектив для развития технологий достаточно, сделать еёточнее, компактней, дешевле, встраивать во всевозможные устройства и расширятьсферу применения.
Российское правительство прилагает большие усилия, чтобывосстановить работоспособность Глонасс. С большими сложностями, но все же,развивается европейская система Galilleo. В апреле был выведен на орбиту уже5-й спутник китайской системы “Beidou”.
Правительством США был разработан долгосрочный планразвития системы GPS. В ближайшие несколько лет планируется вывод на орбитуновых модификации GPS спутников (GPS-IIF, GPS-III) с новыми военными игражданскими сигналами (L5, M, L1C). Существенному усовершенствованиюподвергнется наземный сегмент системы.
Сегодня область применения системы глобальногопозиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS-приемники встраивают вмобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьиошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдёт совсемнемного времени как они уже не смогут обойтись без неё. Именно поэтому стоитсказать пару слов о недостатках GPS.
Недостатками GPS навигации является то, что приопределённых условиях сигнал может не доходить до GPS-приёмника, поэтомупрактически невозможно определить своё точное местонахождение в глубинеквартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Рабочаячастота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровеньприёма сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, врайонах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а этоскажется на точности позиционирования. Магнитные бури и наземные радиоисточникитоже способны помешать нормальному приёму сигналов GPS. Карты, предназначенныедля GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужноверить не только данным GPS-приёмника, но и своим собственным глазам. Особенностоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависимаот министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времениСША не включит помеху (SA — selective availability) или вообще полностью отключитгражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Претендентыуже были. Благо, что у GPS есть альтернатива в виде навигационных системГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), которые в перспективе должны получить широкоераспространение. Так же ведётся работа по разработке чипов навигацииподдерживающих сразу три системы позиционирования GPS, Galileo и ГЛОНАСС.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Системы глобального позиционирования
29.12.2020
1
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
Наименование систем
GPS (Global Position System)
GLONASS (GLObal NAvigation Sattelite System)
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
2
Что такое GPS?
Система, позволяющая в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
3
Принципы использования системы
Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников.
Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника.
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
4
Состав системы
Космический сегмент
Наземные станции контроля космического сегмента
Пользовательский сегмент
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
5
Космический сегмент
Основой системы
являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте примерно 20180 км
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
6
Наземные станции контроля
Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции, расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц.
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
7
Пользовательский сегмент
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.
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
8
Точность
Типичная точность современных GPS приемников в горизонтальной плоскости составляет примерно 1-2 метра при хорошей видимости спутников. Для сравнения, точность GLONASS составляет +/-10 метров. При использовании систем дифференциальных поправок или WAAS точность GPS может быть существенно увеличена.
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
9
Недостатки GPS
Вероятность отсутствия сигнала со спутника
Получение неточных данных в полярных районах
Полная зависимость получения сигнала от министерства обороны США
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
10
Что такое GLONASS?
Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма (ГЛОНА́СС) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР.
29.12.2020
Поляков А.В. доцент кафедры информатизации и ИКТ КОИРО
11
Читайте также: