Introductie tot Global Positioning Systems

Heb je ooit je portemonnee verloren en kon je deze of een van je spullen niet vinden die je hebt gemist en niet hebt kunnen traceren? Dit is waar een Global Positioning Systems naar buiten kunnen komen om je te laten juichen. Tegenwoordig is GPS een term die niet veel introductie behoeft. GPS is een groot deel van ons dagelijks leven geweest, van zoeken tot reizen, lokaliseren tot bereiken en van vinden tot volgen en verbinden. Sinds de oprichting in 1973 in de Verenigde Staten door het Amerikaanse ministerie van Defensie, heeft GPS al een belangrijke plaats in de mensheid ingenomen en heeft het ongetwijfeld zijn belang voor ons allemaal bewezen.

GPS, zoals de naam al doet vermoeden, Global Positioning System, vertelt de positie van elk object wereldwijd, dat wil zeggen ten opzichte van deze hele planeet, planeet Aarde met behulp van satellietnavigatiesysteem waarin een overvloed aan satellieten die rond de aarde draaien worden gebruikt zoek een object. Het laat u weten waar een specifiek object zich op dit moment precies bevindt of zich in het verleden bevond, zijn snelheid op een tijdstip, de hele dag, ongeacht de weersomstandigheden, overal ter wereld.

Aanvankelijk ontwikkeld voor gebruik door de militaire diensten van de Verenigde Staten, werd het voor een zeer lage prijs openbaar gemaakt. Tegenwoordig zijn GPS-ontvangers bevestigd aan alle soorten commerciële producten zoals mobiele telefoons, smartphones, horloges, auto's, fietsen, enz. GPS is zelfs zo goedkoop gemaakt dat u het gewoon voor elk klein voorwerp kunt gebruiken om het te volgen.

Werken van Global Positioning Systems (GPS)

GPS gebruikt het wiskundige principe van "trilateratie" om de positie van een object te bepalen en het is een systeem van meer dan 30 satellieten die rond de aarde draaien.

De bij de werking van GPS betrokken entiteiten zijn:

  1. Satellieten (het ruimtesegment)
  2. Controlesysteem (beheerd door het Amerikaanse leger)
  3. signalen
  4. Signaalontvangers (gebruikerssegment - civiele en militaire gebruikers met hun GPS-apparaten met antenne)
  • De positie van satellieten is bekend uit de signalen die ze naar de ontvanger uitzenden.
  • Deze signalen worden ontvangen door de ontvangers die zijn aangesloten in de te plaatsen objecten.
  • Het belangrijke punt hier is dat minimaal 4 satellieten nodig zijn om de exacte locatie van de ontvanger op aarde te krijgen.
  • 3 satellieten worden gebruikt om de locatieplaats te volgen.
  • De 4e satelliet wordt gebruikt om de doellocatie van satellieten te bevestigen.
  • De GPS-ontvanger neemt de informatie van de satelliet en gebruikt de methode van triangulatie om de exacte positie van een gebruiker te bepalen.

Voor- en nadelen van GPS

Hieronder worden de voor- en nadelen van Global Positioning Systems gegeven:

voordelen

  • Een geweldig hulpmiddel voor militaire, civiele en commerciële gebruikers
  • Auto's zonder bestuurder, voertuigvolgsystemen, GPS-gebaseerde navigatiesystemen bieden ons turn-by-turn & point-to-point-aanwijzingen
  • GPS heeft een zeer snelle snelheid om een ​​object te volgen

nadelen

  • Nauwkeurigheidsproblemen in stedelijke gebieden
  • Zwakke signalen (dus niet veel gebruik in water, binnen of dichte gebieden)

Fouten van Global Positioning Systems

GPS omvat satellieten, ontvangers, signaaloverdracht tussen satellieten en ontvangers. Er kunnen dus fouten optreden in een van de bovengenoemde drie entiteiten.

  • Fouten in signaalpropagatie

Zoals we weten, moeten de signalen van de GPS-satellieten die rond de aarde draaien de ontvanger bereiken en daarvoor moeten de signalen door de atmosfeer van de aarde reizen. Ten eerste gaan de signalen via de ionosfeer (bovenste deel van de atmosfeer), vervolgens via de troposfeer (laagste deel van de atmosfeer). Aldus wordt een GPS-signaal twee keer beïnvloed door de atmosfeer waardoor er een bereik van fouten is van nul tot 30 meter in de signalen.

  • Satellietfouten

De eerste fout is de satellietpositiefout. Aangezien de positie van satellieten een voorspelling is die is berekend op basis van de eerdere waarnemingen van de satellieten door de GPS-controlestations, kunnen de voorspellingen niet met absolute nauwkeurigheid worden gedaan, de voorspellingen zijn onnauwkeurig.

De posities van satellieten in het "satellietbericht" zijn dus niet exact, waardoor de berekende objectlocatie soms onjuist is.

Ten tweede zijn er satellietklokfouten. Omdat de atoomklokken die in de satellieten worden gebruikt, niet perfect zijn, is de meting van de reistijd die de signalen nemen om de ontvangers te bereiken, en het bereik tussen satelliet en ontvanger beschadigd.

  • Fouten bij de ontvanger

Er treden vier grote fouten op aan het ontvangeruiteinde of de antenne:

1. Ontvanger klokfout: een ontvanger heeft ook een klok om te vergelijken met de klok in de satelliet voor het meten van de signaalreistijd. Deze klok heeft fouten die worden aangeduid als "ontvanger klokfouten".

2. Meetruis : dit hangt af van het type "liniaal" dat wordt gebruikt voor afstandsmetingen. GPS-signalen hebben 3 linialen

  • Grof acquisitie (C / A) code
  • P-code
  • Draagfase

Deze linialen laten een precisie toe van enkele meters, enkele decimeters en enkele millimeters.

3. Multipad-fouten: deze treden op als gevolg van de reflectie van signalen door gebouwen of andere objecten die de directe signalen verstoren die door satellieten worden verzonden.

4. Antennebewegingsfouten: deze treden op als gevolg van beweging van elektrisch referentiepunt of fasecentrum van de antenne terwijl de signalen vanuit verschillende richtingen worden ontvangen.

Beperkingen van Global Positioning Systems

Hieronder staan ​​enkele beperkingen van GPS:

1. Ontvangst van signalen

Aangezien de GPS-ontvanger een continue signaalontvangst van ten minste 4 GPS-satellieten vereist, zijn er geen signalen die deze obstakels kunnen binnendringen als er water, muren, grond of andere obstakels in het bewegingspad van de signalen zijn. In dergelijke gevallen is de GPS-zichtbaarheid van GPS-satellieten zeer beperkt. Net als in stedelijke gebieden met enorme wolkenkrabbers ontbreken de signalen voor een lange periode.

2. Nauwkeurigheid

Elk systeem dat metingen omvat, kan fouten bevatten. GPS is niet anders dan dat. Omdat bij GPS veel metingen worden gedaan, zijn er veel onnauwkeurigheden bij het bieden van de exacte locatie van een object.

3. Integriteit

Een ontvanger vraagt ​​om informatie van satellieten, ze verzenden signalen die bekend staan ​​als "satellietberichten" naar de ontvanger met gecodeerde informatie over de afstand van de satelliet tot de ontvanger, posities van satellieten, enz. Wanneer een ontvanger een gecombineerde meting van 4 satellieten krijgt, is het in staat om de locatie te tonen. Maar als de satellietpositie verkeerd wordt berekend of het bereik verkeerd is, resulteert dit in een onjuiste ontvangerpositie. De signalen die bij dergelijke problemen betrokken zijn, worden "defecte signalen" genoemd. Deze signalen hebben invloed op de integriteit van de locatie die aan de gebruiker wordt verstrekt. Een gebruiker is zich niet bewust van het feit of de positie juist is of niet. Het wordt daarom enorm geadviseerd voor het bewaken van de integriteit van GPS-gegevens.

Conclusie

Geconcludeerd kan worden dat afhankelijk van GPS goed is, maar men moet altijd de nauwkeurigheid van GPS-resultaten controleren. Er kan ook worden opgemerkt dat de nauwkeurigheid kan worden verbeterd, maar tegen kostprijs. Ondanks alle beperkingen en fouten is GPS vandaag nog steeds het beste positioneringssysteem.

Aanbevolen artikelen

Dit is een handleiding voor Global Positioning Systems. Hier bespreken we de introductie, werking, beperkingen voordelen en nadelen van GPS. U kunt ook de volgende artikelen bekijken voor meer informatie–

  1. Wat is embedded systemen?
  2. Wat is systeemontwerp?
  3. Kunstmatige Intelligentie Toepassingen
  4. Wat is Spring Cloud?

Categorie:

Software ontwikkeling