Američka počeo GPS projekt 1973. godine u prevladavanju ograničenja prethodnih navigacijskih sustava, [2] integriranje ideje iz nekoliko prethodnika, uključujući i veliki broj povjerljivih inženjering dizajn studija iz 1960-ih. US Department of Defense (DoD) razvio sustav, koji je izvorno koristi 24 satelita. To je počeo djelovati 1995. Roger L. Easton , Ivan A. Dobivanje i Bradford Parkinsonove od Laboratorija za primijenjenu fiziku zaslužni za to izmišljanje. [3]
Napredak u tehnologiji i novi zahtjevi na postojećem sustavu sada su doveli do ciljem modernizacije GPS i implementirati sljedeću generaciju GPS Block IIIA satelita i Next Generation operativnu kontrolu sustava (OCX). [4] najave iz potpredsjednik Al Gore i Bijela kuća je u 1998. godini pokrenuo ove promjene. U 2000, američki Kongres odobrio je napor modernizaciju, GPS III .
Uz GPS, drugi sustavi su u uporabi ili u razvoju. Ruska Global Navigation Satellite System ( GLONASS ) je razvijen istovremeno s GPS-om, ali je patio od nepotpune pokrivenosti svijeta sve do sredine 2000-ih. [5] Tu su i planirani Europska unija Galileo sustav pozicioniranja , Kina je Beidou navigaciju satelitski sustav je Japanski Kvazi-Zenith satelitski sustav , a Indija indijski Regionalni navigaciju satelitski sustav .
Povijest [ uredi ]
Dizajn GPS se temelji djelomično na sličnim radio-navigacijskih sustava na tlu, kao što su Loran i Decca Navigator , razvijena u ranim 1940-ih, a koji se koriste od strane britanske kraljevske mornarice tijekom Drugog svjetskog rata .
Godine 1956., njemački-američki fizičar Friedwardt Winterberg [6] predložio je test opće relativnosti - otkrivanjem vrijeme usporavanja u jakom gravitacijskom polju pomoću preciznih atomskih satova smještene u orbiti unutar umjetnih satelita.
Posebna i opća teorija relativnosti predviđa da su satovi na GPS satelita će se vidjeti od strane promatrača na Zemlji za pokretanje 38 mikrosekundi brže po danu od satova na Zemlji. GPS izračunati pozicije brzo bi se besciljno u poruci, gomilaju do 10 kilometara na dan. Relativistička vrijeme Učinak GPS satova trčanje brže od satova na Zemlji je korigiran za u dizajnu GPS-a. [7]
Prethodnici [ uredi ]
Sovjetski Savez lansirao prvi umjetan satelit, Sputnik 1 , u 1957. dva američka fizičara, William Guier i George Weiffenbachovog , na Johns Hopkins je Laboratorija za primijenjenu fiziku (APL), odlučio je pratiti Sputnik je odašiljati. [8] Nekoliko sati su shvatio da je, zbog Dopplerovog efekta , mogli točno odrediti gdje je satelit bio u svojoj putanji. Direktor APL im je pristup njihovoj UNIVAC raditi teške proračune.
Sljedećeg proljeća, Frank McClure, zamjenik ravnatelja APL, pitao Guier i Weiffenbachovog istražiti obrnuti problem - ističući položaj korisnika, s obzirom da je od satelita. (U to vrijeme, mornarica je u razvoju podvodnog pokrenuta Polaris projektil, koji ih je potrebno poznavati položaj podmornice a.) To ih i Api vodio za razvoj tranzitnog sustava. [9] Godine 1959. ARPA (preimenovan DARPA 1972) također igrao ulogu u tranzitu. [10] [11] [12]
Službeni logo za Navstar GPS
Grb od 50. Space Wing
Prvi satelitski navigacijski sustav, TRANSIT, koristi United States Navy , bio je prvi put uspješno testiran u 1960. [13] Ona koristi konstelaciju od pet satelita i mogao pružiti navigacijske popraviti otprilike jednom u sat vremena.
Godine 1967. američka mornarica razvila timation satelit koji se pokazao mogućnost da postavite točne satove u prostoru, tehnologija zahtijeva GPS.
U 1970-ih, u prizemlju se temelji OMEGA navigacijski sustav, temeljen na usporedbi faze prijenosa signala od parova postaja, [14] je postao prvi svjetski sustav. Ograničenja tih sustava vozio potrebu za više univerzalnog navigaciju rješenje s većom točnošću.
Iako je bilo široke potrebe za preciznu navigaciju u vojnim i civilnim sektorima, gotovo nitko od onih koji je vide kao opravdanje za milijarde dolara da bi cijene u istraživanje, razvoj, implementaciju i rad za konstelacije navigacijskih satelita. Tijekom hladnog rata utrke u naoružanju , nuklearna prijetnja postojanju SAD bio je onaj potreba da nije opravdao taj trošak u pogledu Kongresa SAD. Ovaj zastrašujući efekt je razlog zašto je financiran GPS. To je ujedno i razlog za ultra tajnosti u to vrijeme. Nuklearna trijada sastojala se od američke mornarice podmorskih pokrenula balističkih projektila (SLBMs) zajedno sa Sjedinjenim Državama Air Force (USAF) strateških bombardera i interkontinentalnih balističkih raketa (ICBM). Smatra od vitalnog značaja za nuklearno odvraćanje držanje, točno određivanje SLBM lansiranja položaju bio sila množitelj .
Precizna navigacija omogućila bi Sjedinjene Države balističkih projektila podmornice kako bi dobili točne popraviti svoje pozicije prije nego što su pokrenuli svoje SLBMs. [15] USAF, s dvije trećine nuklearne trijade, također je imao uvjete za više precizan i pouzdan navigacijski sustav. Mornarica i Zračne snage su u razvoju vlastite tehnologije paralelno riješiti ono što je u suštini isti problem.
Za povećanje preživljavanja ICBM, bilo je prijedloga da koriste mobilne lansirne platforme (kao što su ruski SS-24 i SS-25 ) i stoga je potrebno popraviti lansirati poziciju imao sličnosti sa SLBM situaciji.
U 1960, Air Force predložila radio-navigacijski sustav koji se zove MOZAIK (mobilni sustav za precizno ICBM Control) koji je u biti 3-D Loran . Nastavak na studije, projekt 57, je radio 1963. godine i to je bio "u ovom istraživanju koje je GPS koncept rođen." Iste godine, koncept proveden onako kako je projekt 621B, koji je imao "mnogi od atributa koji sada vidite u GPS" [16] i obećao veću točnost za bombardera ratnog zrakoplovstva, kao i ICBM.
Ažuriranja od tranzita sustava mornarice bili su prespori za visoke brzine rada ratnog zrakoplovstva. The Naval Research Laboratory nastavila napredak sa svojim timation (vrijeme plovidbe) satelita, prvi put lansiran 1967. godine, a treći 1974. koji nosi prvi atomski sat u orbiti. [17]
Druga važna preteča GPS dolazi iz različite grane SAD-vojske. U 1964., United States Army kruži prvi u slijedu uspoređivanje raspona ( SECOR ) satelita koji se koristi za geodetske izmjere. [18] SECOR sustavu za tri ground-based odašiljače s poznatim lokacijama koje će poslati signale da satelitskog transpondera u orbiti. Četvrti kopnenih postaja, na neodređeno mjesto, a zatim koristiti te signale kako bi riješili svoje mjesto precizno. Posljednji SECOR satelit je lansiran 1969. godine [19]
Desetljeća kasnije, u ranim godinama GPS-a, civilne izmjere je postao jedan od prvih područja na korištenje nove tehnologije, jer su inspektori mogu žeti koristi od signala iz manje-nego-kompletan GPS zviježđu godina prije nego što je proglašen operativnim. GPS se može shvatiti kao evolucije SECOR sustava u kojem na tlu odašiljači su bili doselili u orbitu.
Razvoj [ uredi ]
S tim paralelnim kretanjima u 1960, on je shvatio da je superioran sustav bi se mogao razviti sintezu najbolje tehnologije iz 621B, Transit, timation i SECOR u programu multi-service.
Tijekom rada dan vikenda u 1973, sastanak oko dvanaest vojnih časnika u Pentagonu razgovaralo stvaranje obrane Navigation Satellite System (DNSS). To je u ovom susretu da je pravi sintezu koja je postala GPS je stvorena. Kasnije te godine, DNSS Program je nazvan Navstar ili navigacijski sustav Korištenje Timing i rangiranje. [20] S pojedini sateliti biti povezan s imenom Navstar (kao i kod prethodnika Transit i timation), više u potpunosti obuhvaća naziv korišten je za prepoznati zviježđe Navstar satelita, Navstar-GPS. [21] Deset " Block i " prototip sateliti lansirani su između 1978. i 1985. godine (s jednim prototip bude uništen u lansiranje neuspjeh). [22]
Nakon Korean Air Lines Flight 007 , a Boeing 747 koji nosi 269 ljudi, srušen je 1983. godine nakon što lutaju u SSSR- zabranjeno zračnog prostora , [23] u blizini Sahalin i Moneron otocima , predsjednik Ronald Reagan izdao direktivu izradu GPS dostupan za civilnu upotrebu, nakon što je dostatno razvijena, kao opće dobro. [24] prvi blok II satelit je lansiran 14. veljače 1989., [25] a 24. satelit je lansiran 1994. godine troškovima GPS program u ovom trenutku, ne uključujući trošak korisnika opreme, ali uključujući troškove satelitskih lansiranja, procijenjena je na oko USD $ 5000000000 (tada godišnje dolara). [26] Roger L. Easton naširoko je zaslužan kao primarni izumitelj GPS.
U početku, najkvalitetniji signal bio je rezerviran za vojnu uporabu, a signal dostupan za civilnu uporabu namjerno degradiran ( selektivne dostupnosti ). To se promijenilo s predsjednikom Bill Clinton potpisivanja direktive politike u 1996. godini za isključivanje selektivne dostupnosti u svibnju 2000. kako bi osigurao istu preciznost na civile koji je dala u vojsku. Direktiva je predložen od strane američkog ministra obrane, William Perry , jer je rašireno rasta diferencijalne GPS usluge za poboljšanje civilnu točnost i eliminirati vojnu prednost SAD-a. Osim toga, američka vojska je aktivno razvija tehnologije uskratiti GPS uslugu potencijalnim protivnika na regionalnoj osnovi. [27]
Od raspoređivanja, SAD je uveo nekoliko poboljšanja GPS uslugu, uključujući nove signale za civilnu uporabu i povećanu točnost i cjelovitost za sve korisnike, cijelo vrijeme zadržavajući kompatibilnost s postojećim GPS opreme. Modernizacija satelitskog sustava je u tijeku inicijativa od strane US Department of Defense kroz niz satelitskih akvizicije kako bi se zadovoljile rastuće potrebe vojske, civila, te komercijalnom tržištu.
Od početka 2015. godine, visoke kvalitete, FAA razred, Standard Positioning usluga (SPS) GPS prijemnici osigurati horizontalnu točnost bolja od 3,5 metara, [28] iako mnogi faktori kao što su kvaliteta prijemnika i atmosferskih pitanjima može utjecati na taj točnost.
GPS je u vlasništvu i upravljani od strane vlade SAD-a kao nacionalni resurs. Ministarstvo obrane je upravitelj GPS. Međuresorna GPS izvršni odbor (IGEB) nadgledao pitanja GPS politike od 1996. do 2004. Nakon toga je Nacionalni Space-Based Positioning, navigaciju i vremena Izvršni odbor osnovan predsjedničkim direktive u 2004 savjetovati i koordinira saveznih ministarstava i agencija o pitanjima koja se odnose na GPS i srodnih sustava. [29] izvršni odbor predsjeda zajedno sa zamjenikom tajnika obrane i transporta. Članstvo uključuje ekvivalent dužnosnika iz odjela države, trgovine i domovinske sigurnosti, Združenog stožera, i NASA-e. Komponente izvršnog ureda predsjednika u svojstvu promatrača sudjeluju na izvršnog odbora, a predsjednik FCC sudjeluje kao veza.
Američko ministarstvo obrane je po zakonu "održati Standard Positioning Service (kao što je definirano u saveznoj radio navigacijskog plana i specifikacija signala standardne pozicioniranje usluga) koja će biti dostupna na kontinuiranom, svjetskoj razini", i "razvijati mjere za spriječiti neprijateljsko korištenje GPS-a i njegovih Grudi bez nepotrebnog ometanja ili ponižavajuće civilne namjene. "
Raspored i modernizacija [ uredi ]
Glavni članak: Popis GPS satelita
Sažetak satelita [30] [31] [32]
Blok lansiranje
Razdoblje Satelitski pokreće Trenutno u orbiti
i zdrava
Sočna
procesnih nisu uspjeli
ure u prep
aration Plan-
ned
ja 1978-1985 10 1 0 0 0
II 1989-1990 9 0 0 0 0
IIA 1990-1997 19 0 0 0 0
IIR 1997-2004 12 1 0 0 12
IIR-M 2005-2009 8 0 0 0 7
IIF 2010-2016 12 0 0 0 12
IIIA od 2017. godine 0 0 0 12 0
IIIB - 0 0 0 8 0
IIIC - 0 0 0 16 0
ukupno 70 2 0 36 31
(Zadnja izmjena: 9. ožujak 2016)
8 satelita iz bloka IIA su smješteni u pričuvi
USA-203 od Block IIR-M nije zdravo
[33] Za više potpuni popis pogledajte popis GPS satelitskih lansiranja
Godine 1972., USAF Središnja inercijalna Smjernice Test Facility (Holloman AFB), provedena razvojne probne letove dva prototipa GPS prijemnika preko White Sands Missile Range , pomoću ground-based pseudo-satelita. [ Citat potreban ]
Godine 1978, prvi eksperimentalni Blok-I GPS satelit je lansiran. [22]
Godine 1983., nakon što je sovjetski presretač zrakoplova oborili civilni zrakoplov KAL 007 koja zalutala u zabranjenom zračnom prostoru zbog navigacijskih pogrešaka, poginulo svih 269 ljudi na brodu, američki predsjednik Ronald Reagan je najavio da će GPS biti na raspolaganju za civilne namjene nakon što je završen, [34] [35] iako je prethodno objavljen [u magazinu Orijentacija] da je CA kod (Grubo Stjecanje kod) će biti dostupni civilnim korisnicima.
Do 1985. godine, deset više eksperimentalni Blok-I sateliti su pokrenuli provjeru valjanosti koncepta.
Počevši od 1988. godine, Command & Control tih satelita bio prebačen iz Onizuka AFS, Kalifornija do 2. Satelitski kontrole Squadron (2SCS) koja se nalazi na Air Force Station Falcon u Colorado Springs, Colorado. [36] [37]
14. veljače 1989. godine, prvi moderni blok-II satelit je lansiran.
Zaljevskog rata od 1990. do 1991. bio je prvi sukob u kojem vojska naširoko koristi GPS-a. [38]
Godine 1991., projekt stvoriti minijaturnu GPS prijemnik je uspješno završila, zamijenivši prethodnu 23 kg vojne prijemnike sa 1,25 kg ručni prijemnik. [11]
Godine 1992, drugi Space Wing, koja je izvorno upravlja sustav, bio je inaktivirana i zamijenjen 50. Space Wing .
Do prosinca 1993. godine, GPS postići početnu operativnu sposobnost (MOO), što ukazuje na punu konstelaciju (24 satelita) je dostupna i pružanje Standard Positioning Service (SPS). [39]
Punu operativnu sposobnost (FOC) proglašen je od strane Air Force Space Command (AFSPC) u travnju 1995. godine, što znači potpunu dostupnost vojske sigurnog precizno pozicioniranje usluge (PPS). [39]
Godine 1996., prepoznajući važnost GPS civilnim korisnicima, kao i vojnih korisnika, američki predsjednik Bill Clinton izdao direktivu politike [40] proglasio GPS ima dual-use sustav i uspostavlja Međuresorna GPS Izvršni odbor njime upravljati kao nacionalni imovine.
Godine 1998, Sjedinjene Američke Države potpredsjednik Al Gore objavila planove za nadogradnju GPS s dvije nove civilne signala za povećanu točnost i pouzdanost korisnika, osobito s obzirom na sigurnost zračnog prometa, a 2000. Kongres Sjedinjenih Američkih Država odobrio je napor, koji se odnosi na njega kao GPS III .
Dana 2. svibnja 2000. "Selektivno Dostupnost" je ukinut kao rezultat iz 1996. godine po nalogu izvršnog organa, omogućujući korisnicima da primaju ne-degradirani signal na globalnoj razini.
U 2004, Sjedinjene Američke Države Vlada potpisala sporazum s uspostavljanje suradnje Europske zajednice u vezi s GPS-a i Europe planiranog Galileo sustava .
U 2004, Sjedinjene Američke Države predsjednik George W. Bush ažurira nacionalnu politiku i zamijenio izvršnom odboru s Nacionalnom Izvršnog odbora za prostor pozicioniranje zasnovano, Navigacija, i vremena. [41]
Studenoga 2004., Qualcomm najavio uspješne testove uz pomoć GPS za mobilne telefone . [42]
U 2005. godini, prvi modernizirani GPS satelit lansiran je i započeo prijenos drugi civilni signal (L2C) za poboljšanu izvedbu korisnika. [43]
14. rujna 2007. godine, starenje mainframe-based Prizemlje Segment Control System je prebačen na novu arhitekturu Evolution plana. [44]
19. svibnja 2009. godine, Sjedinjene Američke Države Vlada Accountability Office objavio izvješće upozorenje da su neke GPS sateliti mogu uspjeti čim 2010. [45]
21. svibnja 2009. godine, Air Force Space Command ublažiti strahove GPS neuspjeha govoreći: "Postoji samo jedan mali rizik da neće nastaviti premašiti naše izvedbe standarda." [46]
11. siječnja 2010. godine, ažuriranje sustava kontrole tla izazvalo nekompatibilnost softvera s 8000 do 10.000 vojnih prijemnika proizvođača podjela Trimble Navigation Limited u Sunnyvale, Kalifornija. [47]
25. veljače 2010. godine, [48] US Air Force dodijeljen ugovor za razvoj GPS Next Generation operativnu kontrolu sustava (OCX) da se poboljša točnost i dostupnost GPS navigacijskih signala, a služi kao kritični dio GPS modernizacije.
Nagrade [ uredi ]
10. veljače 1993. godine, Nacionalni zrakoplovni savez bira GPS tim kao pobjednici iz 1992. godine Robert J. Collier Trophy , narod je najprestižniju nagradu zrakoplovstva. Ova momčad kombinira istraživače iz Naval Research Laboratory , USAF, na Aerospace Corporation , Rockwell International Corporation i IBM federalnim sustavima tvrtke. Navod im čast "za najznačajniju razvoj za sigurnu i učinkovitu navigaciju i nadzor zrakoplova i svemirskih letjelica od uvođenja radio navigacija prije 50 godina."
Dva GPS programeri primio National Academy of Engineering Charles Stark Drapera nagrade za 2003. godinu:
Ivan Dobivanje , umirovljeni predsjednik zrakoplovnoj Corporation i inženjer u Massachusetts Institute of Technology , uspostavljen je temelj za GPS, poboljšava se na II svjetskog rata kopna radio sustava koji se zove Loran (Lo ng dometa R Adio Identifikacijska na N avigacijske ).
Bradford Parkinsonove , profesor aeronautike i astronautike na Sveučilištu Stanford , zamišljen sadašnju satelitski sustav u ranim 1960-ih i razvijena je u suradnji s US Air Force. Parkinson je služio dvadeset i jednu godinu u zrakoplovstvu, od 1957. do 1978. godine, a umirovljen s činom pukovnika.
GPS programer Roger L. Easton primili Nacionalnu medalju tehnologije 13. veljače 2006. [49]
Francis X. Kane (Kol USAF, ret.) Je primljen u US Air Force Space i Projektil pioniri Hall of Fame u bez zemlje AFB, San Antonio, Texas, 2. ožujka 2010. godine za ulogu u razvoju svemirske tehnologije i dizajna inženjering koncept GPS provedena u sklopu projekta 621B.
Godine 1998, GPS tehnologija je primljen u Space Foundation Space Technology Hall of Fame . [50]
4. listopada 2011. godine, Međunarodni astronautičkom Federation (IAF) dodjeljuje Global Positioning System (GPS) je 60. jubilarna nagrada, imenovani od strane člana IAF, Američkog instituta za Aeronautics i astronautike (AIAA). IAF Priznanja i nagrade odbor prepoznao jedinstvenost GPS programa i uzorna uloga je igrao u izgradnji međunarodne suradnje za dobrobit čovječanstva.
Osnovni koncept GPS [ uredi ]
Ovaj dio treba dodatna citata za verifikaciju . Molim pomoć poboljšati ovaj članak po dodavanjem citata na pouzdane izvore . Unsourced materijala svibanj biti izazvan i uklonjen. (Ožujak 2015.) ( Saznajte kako i kada ukloniti ovaj predložak poruku )
Osnove [ uredi ]
GPS koncept temelji se na vremenu i poznatog položaja specijaliziranih satelita. Sateliti nose vrlo stabilan atomskih satova koji su sinkronizirani jedni na druge i na masu satova. Svaki pomak od pravoga puta održava na terenu je ispravljen dnevno. Isto tako, satelitske lokacije su poznate s velikom preciznošću. GPS prijamnici imaju satove, kao i, Međutim, oni nisu sinkronizirani s istinskim vrijeme, a manje su stabilne. GPS sateliti kontinuirano prenose svoje trenutno vrijeme i položaj. GPS prijamnik prati više satelita i rješava jednadžbe odrediti točan položaj prijemnika i njegovo odstupanje od pravog puta. U najmanju ruku, četiri satelita mora biti s obzirom na prijemnik za to da izračunati četiri nepoznate količine (tri koordinata i odstupanje sat sa satelitskim vremenom).
Detaljniji opis [ uredi ]
Svaki GPS satelit neprestano odašilje signal ( prijenosni val s modulacijom ) koji uključuje:
Pseudonasumičnog kod (slijed jedinica i nula), koji je poznat na prijemnik. Do vremena usklađivanja verziju prijemnik generirane i verziju koda prijamnika mjeri, vrijeme dolaska (TOA) s definiranim točke u kodnom sekvencom, pod nazivom epohu, može se naći u vremenskoj skali prijemnik sat
Poruka koja sadrži vrijeme prijenosa (TOT) Zakona epohe (u GPS sustav vremenskoj skali) i satelitska pozicija u tom trenutku
Koncepcijski, prijamnik mjeri TOAs (prema vlastitom satu) od četiri satelitskih signala. Od TOAs i mališani, prijemnik stvara četiri vrijeme leta (TOF) vrijednosti, koje su (s obzirom na brzinu svjetlosti) otprilike jednaka prijemnik satelitskih raspona razlika. Prijamnik zatim izračunava svoj trodimenzionalni položaj i odstupanje sat od četiri TOFs.
U praksi položaj prijemnik (u tri dimenzije Kartezijev koordinate s podrijetlom u središtu Zemlje) i offset od prijemnika sat u odnosu na GPS vrijeme računaju se istovremeno, koristeći navigacijske jednadžbi za obradu TOFs.
Zemlja u središtu Lokacija rješenje prijemnika obično se pretvaraju u širini , zemljopisnoj dužini i visini u odnosu na elipsoidnog model Zemlje. Visina onda može biti dalje pretvoren u visinu relativne geoida (npr EGM96 ) (u biti, znači razine mora ). Ove koordinate mogu biti prikazani, npr na pokretnu prikaz karte i / ili je snimljen i / ili koristi neki drugi sustav (primjerice, sustav vozilo smjernice).
User-satelit geometrija [ uredi ]
Iako obično ne formiraju izričito u obradi prijemnika, konceptualne vremenske razlike dolaska (TDOAs) definira geometriju mjerenja. Svaki TDOA odgovara hyperboloid revolucije (vidi Multilateration ). Linija koja spaja dva satelita koji su uključeni (i njegove nastavke) tvori os hyperboloid. Prijamnik se nalazi na mjestu gdje su tri hiperboloida sijeku. [51] [52]
Ponekad je pogrešno reći da je korisnik lokacija na raskrižju tri sfere. Dok je jednostavnije vizualizirati, to je samo u slučaju ako primatelj ima sat sinkronizirati sa satelitskim satova (tj mjere prijemnik pravi rasponi satelita, a ne raspon razlika). Postoje značajne koristi za performanse za korisnika nosi sat sinkroniziran sa satelita. Prije svega je da su samo tri satelita potrebno je izračunati rješenje položaja. Da je ovo dio koncepta GPS sustava tako da svi korisnici potrebno za provođenje sinkroniziranu sat, onda bi se mogli iskoristiti manji broj satelita. Međutim, troškovi i složenost korisničkom opreme značajno bi se povećala.
Prijemnik u stalnom pogonu [ uredi ]
Opis gore prikazuje prijamniku start-up situacije. Većina prijemnici imaju algoritam staza , ponekad se zove tracker, koji kombinira skupove satelitskih mjerenja prikupljenih u različitim vremenima-u snazi, iskoristivši činjenicu da uzastopni prijemnik pozicije su obično blizu jedna drugoj. Nakon set mjerenja su obrađeni, tracker predviđa prijemnik položaj u skladu s sljedeći set satelitskih mjerenja. Kada su prikupljeni novi mjerenja, prijemnik koristi rangiranja shemu kombinirati nova mjerenja s predviđanjem tracker. Općenito, tracker može (a) poboljšati položaj prijemnika i točnost vrijeme, (b) odbiti loše mjerenja, i (c) brzinu procjena prijemnik i smjer.
Nedostatak tracker je da su promjene u brzini ili smjera može se izračunati samo sa zakašnjenjem, te da je izveden smjer postane netočan kada je udaljenost putovao između dva mjerenja pozicije padne ispod ili blizu slučajnom pogreškom mjerenja položaja. GPS jedinica mogu koristiti mjerenja Dopplerovog pomaka signala primljenih izračunati brzinu točno. [53] Napredniji navigacijski sustavi koriste dodatne senzore poput kompasa ili inercijskim navigacijskim sustavom za nadopunjavanje GPS.
Non-navigacijska aplikacija [ uredi ]
Za popis aplikacija, vidi § Aplikacije .
U tipičnom GPS rada kao navigator, četiri ili više satelita mora biti vidljiva da bi se dobio točan rezultat. Rješenje o plovidbi jednadžbi daje položaj prijemnika, zajedno s razlikom između vremena vodi prijemnika sat na brodu i pravi put-of-dana, čime se eliminira potreba za preciznijim, a možda i nepraktična prijamnik temeljen sat , Prijave za GPS, kao što su vrijeme prijenosa , vrijeme prometne signalizacije te sinkronizaciju mobitela baznih stanica , iskoristiti ovaj jeftin i vrlo precizan timing. Neki GPS aplikacije koriste ovaj put za prikaz ili, osim za osnovne izračune položaj, ne koristite ga na sve.
Iako su četiri satelita potrebna za normalan rad, manje se primjenjuju u posebnim slučajevima. Ako jedna varijabla je već poznato, prijamnik može odrediti svoj položaj pomoću samo tri satelita. Na primjer, brod ili zrakoplov može znati visinu. Neki GPS prijamnici mogu koristiti dodatne tragove ili pretpostavke, kao što su ponovno korištenje posljednju poznatu visinu , mrtvo obračun , inercijski navigacijski ili uključujući podatke iz računala vozila, kako bi se dobio (možda slabiji) položaj kad se vide manje od četiri satelita. [54] [55] [56]
Struktura [ uredi ]
Ovaj dio treba dodatna citata za verifikaciju . Molim pomoć poboljšati ovaj članak po dodavanjem citata na pouzdane izvore . Unsourced materijala svibanj biti izazvan i uklonjen. (Ožujak 2015.) ( Saznajte kako i kada ukloniti ovaj predložak poruku )
Sadašnji GPS se sastoji od tri glavna segmenta. To su prostor segment (SS), kontrolni segment (CS), a korisnik segmentu (SAD). [57] Američko zrakoplovstvo razvija, održava i upravlja prostorom i kontrole segmente. GPS sateliti emitiraju signale iz svemira, a svaki GPS prijemnik koristi ove signale za izračun svoj trodimenzionalni položaj (zemljopisna širina i duljina te nadmorska visina) i trenutno vrijeme. [58]
Segment Prostor se sastoji od 24 do 32 satelita u srednjoj Zemljinoj orbiti , a također uključuje nosivost adaptera do pojačala potrebne da ih lansirati u orbitu. Kontrolni segment sastoji se od master kontrolne stanice (MCS), alternativnom glavnoj kontrolnoj stanici, i niz namjenskih i zajedničkih zemaljskih antena i pratiti postaja. Korisnik segment se sastoji od stotina tisuća američkih i savezničkih vojnih korisnika sigurne GPS Precise Positioning uslugu, a stotine milijuna državnih, poslovnih i znanstvenih korisnika Standardne usluge pozicioniranja (vidi GPS navigacijskih uređaja ).
Prostor je segment [ uredi ]
Vidi također: GPS (satelitski) i Popis GPS satelitskih lansiranja
Nepokrenute GPS blok II-satelit na zaslonu u San Diego Air & Space Museum
Vizualni primjer 24 satelita GPS konstelaciju u pokretu sa Zemlje rotirajući. Obavijest o tome kako se broj vidljivih satelita iz određenom trenutku na Zemljinoj površini, u ovom primjeru u Golden CO (39,7469 ° N, 105,2108 ° W), se mijenja s vremenom.
Prostor segment (SS) sastoji se od orbiti GPS satelita ili parkiranje vozila (SV) GPS govora. GPS dizajn izvorno nazvan 24 SVS, osam svaka tri približno kružnim orbitama , [59] ali to je modificiran na šest orbitalnih ravnina s četiri satelita svaki. [60] Šest orbitu avioni imaju približno 55 ° nagiba (tilt u odnosu na Zemljina ekvator ) i odvojeni su 60 ° rektascenziji od uzlaznog čvora (kut duž ekvatora iz referentne točke do orbite u raskrižju). [61] orbitalni period je jedan-pola zvjezdani dan , odnosno, 11 sati i 58 minuta, tako da su sateliti prolaze preko iste lokacije [62] ili gotovo iste lokacije [63] svaki dan. Orbite su raspoređeni tako da je najmanje šest satelita uvijek u vidokrugu od gotovo posvuda na površini Zemlje. [64] Rezultat tog cilja je da su četiri sateliti nisu ravnomjerno raspoređene (90 stupnjeva), osim u svakoj orbiti. Općenito, kutna razlika između satelita u svakoj orbiti je 30, 105, 120 i 105 stupnjeva, osim, koji iznos do 360 stupnjeva. [65]
U orbiti na visini od oko 20.200 km (12,600 mi); orbitalna radijusu od oko 26.600 km (16.500 milja), [66] svaka SV čini dvije kompletne orbite svaki zvjezdani dan , ponavljajući iste pisti svaki dan. [67] To je vrlo korisno tijekom razvoja, jer čak i sa samo četiri satelita, ispravan poravnanje znači sve četiri su vidljivi s jednog mjesta na nekoliko sati svaki dan. Za vojne operacije, u prizemlju staza ponavljanja može se koristiti kako bi se osiguralo dobru pokrivenost u borbenim zonama.
Od veljače 2016. godine , [68] ima 32 satelita u GPS konstelaciju , od kojih je 31 u uporabi. Dodatni satelita poboljšati preciznost GPS izračuna prijemnika pružajući suvišne mjerenja. S povećanjem broja satelita, konstelacija se mijenja do nejednake dogovoru. Takav raspored je pokazala da poboljšanje pouzdanosti i raspoloživosti sustava, u odnosu na jedinstvenom sustavu, kada je više satelita uspjeti. [69] Oko devet sateliti su vidljivi iz bilo koje točke na zemlji u bilo kojem trenutku (pogledajte animaciju na desno), osiguranje značajan prekid radnog odnosa tijekom najmanje četiri satelita potrebnih za radno mjesto.
Kontrola segment [ uredi ]
Prizemlje monitor stanica koristi se od 1984. do 2007. godine, na zaslonu u zrakoplovnoj Space & Missile muzeja .
Kontrolni segment sastoji se od:
master kontrola stanica (MCS),
alternativni glavna nadzorna postaja,
Četiri namjenski zemaljske antene, i
Šest namjenski monitor stanice.
MCS također može pristupiti US Air Force Satellite Kontrola mreža (AFSCN) tlo antene (za dodatne naredbe i kontrolu sposobnosti) i NGA ( National Geospatial-Intelligence Agency ) monitor postaja. Leta staze satelita se prati namjenski US Air Force mjernih postaja u Havajima , Kwajalein Atoll , Ascension Island , Diego Garcia , Colorado Springs, Colorado i Cape Canaveral , zajedno sa zajedničkim Nga monitora postaja u Engleskoj, Argentini, Ekvadoru, Bahrein Australija i Washington DC. [70] Podaci za praćenje je poslan na Air Force Space Command MCS na Schriever Air Force Base 25 km (16 milja) ese Colorado Springs, koja je djelovala od 2. Space Operations Squadron (2 SOPS) američkog ratnog zrakoplovstva. Potom 2 SOPS kontakti svaki GPS satelita redovito s navigacijskim ažurirati pomoću namjenske ili zajedničke (AFSCN) podzemnih antena (GPS posvećene zemaljske antene se nalaze na Kwajalein , Ascension Island , Diego Garcia i Cape Canaveral ). Ta ažuriranja sinkronizirati atomske satove na brodu satelita da u roku od nekoliko nanosekundi od drugoga, i prilagoditi efemeride unutarnje orbitalnog modela svakog satelita. Ažuriranja su stvoreni od Kalman filter koji koristi ulazne podatke od temelja mjernim postajama prostor vremenske informacije i razne druge unose. [71]
Satelitski manevri nisu precizni pomoću GPS standardima, tako da za promjenu satelita u orbitu, satelitska mora biti označena nezdrava , pa prijemnici ne koriste. Nakon satelitske manevar, inženjeri pratiti novu orbitu iz zemlje, uploadati novu efemeride, i ponovno obilježiti satelit zdrav.
Operacija Kontrola segmentima (OCS) trenutno služi kao kontrolni segment rekord. On pruža operativnu sposobnost koja podržava GPS korisnike i drži GPS sustav operativan i obavljanje unutar specifikacija.
OCS uspješno zamijenila naslijeđeni 1970-doba mainframe računala na Schriever Air Force Base u rujnu 2007. Nakon instalacije, sustav je pomogao omogućuju nadogradnje i pružiti temelj za nove sigurnosne arhitekture, koja je potpomagala američkih oružanih snaga. OCS će i dalje biti kontrolni sustav podzemnih zapisa do novog segmenta, Next Generation GPS operacije kontrolnog sustava [4] (OCX), je u potpunosti razvijen i funkcionalan.
Nove mogućnosti koje pruža OCX će biti temelj za revoluciju GPS misije sposobnosti, te omogućavanje [72] Air Force Space Command bi uvelike poboljšati GPS operativne usluge u SAD borbenih snaga, civilne partnerima i bezbroj domaćih i međunarodnih korisnika.
GPS OCX Program će također smanjiti troškove, raspored i tehničku rizik. To je dizajniran za pružanje 50% [73] uštede održivost troškova putem učinkovitog softverske arhitekture i performance-based logistiku. Osim toga, GPS OCX očekuje se da će koštati milijune manje od cijene za nadogradnju OCS a pruža četiri puta sposobnosti.
GPS OCX Program predstavlja kritični dio GPS modernizacije i pruža značajna poboljšanja Informacije o jamstvu u odnosu na trenutnu GPS OCS program.
OCX će imati mogućnost kontrole i upravljanja GPS naslijeđene satelita, kao i novu generaciju GPS III satelita, a omogućuje cijeli niz vojnih signala.
Izgrađen na fleksibilan arhitekture koja se brzo može prilagoditi promjenjivim potrebama današnjih i budućih GPS korisnike koji omogućuje izravan pristup GPS podaci i status konstelacija kroz siguran, točne i pouzdane informacije.
Pruža warfighter s više siguran, djelotvoran i prediktivne informacije kako bi se poboljšala situacijske svijesti.
Omogućuje nove modernizirane signale (L1C, L2C i L5) i ima M-koda sposobnost, koja naslijeđe sustav nije u stanju učiniti.
Pruža značajna poboljšanja informacije osiguranja preko tekućeg programa uključujući otkrivanje i sprečavanje cyber napada, dok izolaciju, sadrži i rad za vrijeme takvih napada.
Podržava veći volumen u blizini realnom vremenu zapovijedanja i kontrole mogućnosti i sposobnosti.
14. rujna 2011. [74] US Air Force najavio završetak GPS OCX Idejni projekt pregled i potvrdio da je OCX program je spreman za sljedeću fazu razvoja.
GPS OCX Program je propustio glavne prekretnice i gura GPS IIIA lansiranje izvan travnja 2016. [ citat potreban ]
Korisnik je segment [ uredi ]
Daljnje informacije: GPS uređaj za navigaciju
GPS prijamnici dolaze u različitim oblicima, od uređaja integrirana u automobile, telefone i satova, namjenskim uređajima, kao što su ove.
Korisnik segment se sastoji od stotina tisuća američkih i savezničkih vojnih korisnika sigurne GPS Precise Positioning servisa, a nekoliko desetaka milijuna civilnih, komercijalnih i znanstvenih korisnika Standard Positioning Service. Općenito, GPS prijamnici se sastoji od antene, sinkroniziran na frekvencijama koje emitiraju sateliti, prijemnik procesora, te visoko stabilan clock (često kristal oscilator ). Oni također mogu uključiti pokazivač za osiguravanje položaja i brzine podataka korisniku. Prijemnik se često opisuje po broju kanala: to znači koliko je satelita može pratiti istovremeno. Izvorno ograničene na četiri ili pet, to progresivno povećala tijekom godina, tako da je, od 2007. godine , prijamnici obično imaju između 12 i 20 kanala. [A]
Tipičan OEM GPS prijemnik modul za mjerenje 15 × 17 mm.
GPS prijamnici mogu obuhvaćati ulaz za diferencijalne korekcije, koristeći RTCM formatu SC-104. To je obično u obliku RS-232 priključak na 4.800 bit / s brzinu. Podaci zapravo šalju na mnogo nižoj stopi, što ograničava točnost signalu pomoću rTCM. [ Citat potreban ] prijemnici s unutarnjim DGPS prijemnika može nadmašiti one koji koriste vanjske podatke rTCM. [ Citat potreban ] Od 2006. godine , pa čak i low-cost jedinice obično uključuju široko područje Povećanje sustav (WAAS) prijemnike.
Tipičan GPS prijemnik s integriranom antenom.
Mnogi GPS prijamnici mogu relej podatke o položaju na računalo ili drugi uređaj pomoću NMEA 0183 protokol. Iako je ovaj protokol je službeno definirano National Marine Electronics Association (NMEA), [75] spominjanje ovog protokola su sastavljeni iz javnih evidencija, čime open source alate kao što su GPSD čitati protokol bez kršenja intelektualnog vlasništva zakone. [ Razjašnjenja potrebna ] Ostali protokoli postoje i, kao što su SiRF i MTK protokola. Prijemnici mogu sučelje s drugim uređajima koji koriste metode, uključujući serijske veze, USB ili Bluetooth .
Prijave [ uredi ]
Ovaj dio treba dodatna citata za verifikaciju . Molim pomoć poboljšati ovaj članak po dodavanjem citata na pouzdane izvore . Unsourced materijala svibanj biti izazvan i uklonjen. (Ožujak 2015.) ( Saznajte kako i kada ukloniti ovaj predložak poruku )
Glavni članak: GNSS aplikacije
Vidi također: GPS navigacijski uređaj
Iako je izvorno vojni projekt, GPS smatra dvojnom namjenom tehnologiju, što znači da ima značajno vojno i civilno aplikacija.
GPS je postao naširoko koriste i koristan alat za trgovinu, znanstvene svrhe, praćenje i nadzor. GPS-a točno vrijeme olakšava svakodnevne aktivnosti kao što su bankarstvo, mobilnih telefona operacije, pa čak i kontrolu energetske mreže, omogućujući dobro sinkronizirani ručno isključivanja. [58]
Nema komentara:
Objavi komentar