Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni ni nini? Kuelewa GPS

Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni au GPS ni Mfumo wa Satellite wa Urambazaji wa Ulimwenguni (GNSS) ambao hutoa nafasi, urambazaji, na mfumo wa muda (PNT). Iliundwa na Idara ya Ulinzi ya Merika (Amerika DoD) mwanzoni mwa miaka ya 1970. Kuna mifumo mingine ya Urambazaji inayotegemea Satelaiti kama GLONASS ya Urusi, Galileo ya Uropa na BeiDou ya Uchina, lakini Mfumo wa Kuweka Nafasi wa Merika (GPS) na Mfumo wa Urambazaji wa Urambazaji wa Ulimwenguni wa Urusi (GLONASS) ndio satellite pekee inayofanya kazi kikamilifu Mfumo wa urambazaji na mkusanyiko wa setilaiti 32 na mkusanyiko wa setilaiti 27 mtawaliwa. Kabla ya maendeleo ya Teknolojia ya GPS, msaada kuu kwa urambazaji (baharini, ardhi au maji) ni ramani na dira. Pamoja na kuletwa kwa GPS, nafasi ya urambazaji na eneo ikawa rahisi sana na usahihi wa msimamo wa mita mbili au chini. Historia ya Mstari wa Muhtasari wa Muundo wa GPS Mpokeaji katika Ndege ya 2-D Nafasi ya Mpokeaji katika Anga za 3D Aina za Wapokeaji GPS Maombi ya Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni (GPS) Historia ya GPSKabla ya ukuzaji wa GPS, mifumo ya urambazaji ya msingi wa ardhini kama LORAN (Urambazaji wa Njia ndefu) na Merika na Mfumo wa Navigator wa Decca na Uingereza ni teknolojia kuu za urambazaji. Mbinu hizi zote mbili zinategemea Mawimbi ya Redio na masafa yalikuwa mdogo kwa mamia ya kilomita chache. Mwanzoni mwa miaka ya 1960, mashirika matatu ya Serikali ya Merika ambayo ni National Aeronautics and Space Administration (NASA), Idara ya Ulinzi (DoD) na Idara ya Usafirishaji. (DoT) pamoja na mashirika mengine kadhaa walianza kuunda mfumo wa urambazaji wa setilaiti kwa lengo la kutoa usahihi wa hali ya juu, operesheni huru ya hali ya hewa na chanjo ya ulimwengu. Mfumo huu ulianzishwa kwanza kama mfumo wa kijeshi kutimiza mahitaji ya Jeshi la Merika. Marekani Jeshi lilitumia NAVSTAR kwa urambazaji na vile vile kulenga mfumo wa silaha na mifumo ya kuongoza kombora. Uwezekano wa maadui wanaotumia mfumo huu wa urambazaji dhidi ya Merika ndio sababu kuu kwa nini raia hawakupewa ufikiaji.Satilaiti ya kwanza ya NAVSTAR ilizinduliwa mnamo 1978 na mnamo 1994 mkusanyiko kamili wa setilaiti 24 ziliwekwa kwenye obiti na hivyo kufanya inafanya kazi kabisa.Mwaka 1996, Amerika Serikali ilitambua umuhimu wa GPS kwa raia na ilitangaza mfumo wa matumizi mawili, ikiruhusu ufikiaji wa wanajeshi na raia. Muhtasari wa Muundo wa GPS Mbinu ya kimsingi ya mfumo wa urambazaji unaotegemea satelaiti Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni (GPS) ni kupima umbali kati ya mpokeaji na satelaiti chache ambazo huzingatiwa wakati huo huo. Nafasi za satelaiti hizi tayari zinajulikana na kwa hivyo kwa kupima umbali kati ya nne za satelaiti hizi na mpokeaji, kuratibu tatu za nafasi ya mpokeaji GPS yaani. latitudo, longitudo na urefu vinaweza kuanzishwa. Kwa kuwa mabadiliko katika nafasi ya mpokeaji yanaweza kuamua kwa usahihi sana, kasi ya mpokeaji pia inaweza kuamuliwa. Sehemu. Katika hili, sehemu ya udhibiti na sehemu ya nafasi hutengenezwa, kuendeshwa na kudumishwa na Jeshi la Anga la Merika. Picha ifuatayo inaonyesha sehemu tatu za mfumo wa GPS. Sehemu ya Nafasi Sehemu ya Anga (SS) ya GPS ina mkusanyiko wa setilaiti 24 ambazo zinazunguka kote Duniani katika takriban mizunguko ya duara. Satelaiti zimewekwa katika ndege sita za orbital na kila ndege ya orbital yenye satelaiti nne. Mwelekeo wa ndege za orbital na uwekaji wa satelaiti hupangwa kwa njia fulani kwamba kiwango cha chini cha setilaiti sita huwa katika mstari wa kuona kutoka eneo lote Duniani. Kuja kwa mpangilio wa mkusanyiko katika nafasi, GPS Satelaiti zimewekwa kwenye Mzunguko wa Kati wa Dunia (MEO) kwa urefu wa takriban KM 20,000. Ili kuongeza upungufu wa kazi na kuboresha usahihi, jumla ya setilaiti za GPS katika mkusanyiko zimeongezwa hadi 32, kati ya hizo setilaiti 31 zinafanya kazi. Sehemu ya Udhibiti Sehemu ya Udhibiti ya GPS ina mtandao wa ufuatiliaji na udhibiti wa ulimwengu na vituo vya ufuatiliaji. Kazi ya kimsingi ya sehemu ya kudhibiti ni kufuatilia nafasi ya Satelaiti za GPS na kuzitunza katika mizunguko inayofaa kwa usaidizi wa kuendesha maagizo. Kwa kuongezea, mfumo wa kudhibiti pia huamua na kudumisha uadilifu wa mfumo wa bodi, hali ya anga, data kutoka saa za atomiki Sehemu ya Udhibiti wa GPS imegawanywa tena katika mifumo mingine minne: Kituo kipya cha Udhibiti Mkuu (NMCS), Kituo cha Udhibiti Mbadala (AMCS), Antennas nne za Ardhi (GAs) na mtandao wa ulimwengu wa Vituo vya Monitor (MSs). Njia kuu ya udhibiti wa Kikundi cha Satelaiti cha GPS ni Kituo cha Udhibiti Mkuu (MSC). Iko katika Schriever Air Force Base, Colorado na inafanya kazi 24 × 7. Majukumu makuu ya Kituo cha Udhibiti wa Mwalimu ni: Utunzaji wa Satelaiti, ufuatiliaji wa Malipo, kusawazisha saa za atomiki, uendeshaji wa setilaiti, kusimamia utendaji wa Ishara ya GPS, kupakia data ya Ujumbe wa Navigation, kugundua Kushindwa kwa Ishara ya GPS na kujibu kushindwa huko.Kuna vituo kadhaa vya Ufuatiliaji (MS) lakini sita kati yao ni muhimu. Ziko Hawaii, Springs Colorado, Kisiwa cha Ascension, Diego Garcia, Kwajalein na Cape Canaveral. Vituo hivi vya Ufuatiliaji vinaendelea kufuatilia msimamo wa satelaiti na data hupelekwa kwa Kituo cha Udhibiti cha Master kwa uchambuzi zaidi. Ili kusambaza data kwa satelaiti, kuna Antena nne za Ardhi (GA) ziko kama Kisiwa cha Ascension, Cape Kanaveral, Diego Garcia na Kwajalein. Antena hizi hutumiwa kupandikiza data kwa setilaiti na data inaweza kuwa kitu kama marekebisho ya Saa, Amri za Telemetry na Ujumbe wa Navigation. Sehemu ya Mtumiaji Sehemu ya Mtumiaji ya mfumo wa GPS ina mtumiaji wa mwisho wa teknolojia kama raia na wanajeshi kwa urambazaji, sahihi au kiwango nafasi na muda. Kwa ujumla, ili kupata huduma za GPS, mtumiaji lazima awe na vifaa vya kupokea GPS kama Moduli za GPS za Simama peke yake, Simu za Mkononi ambazo zinawezeshwa na GPS na Daraja za kujitolea za GPS. wakati na kasi wakati jeshi linawatumia kwa nafasi sahihi, mwongozo wa kombora, urambazaji, n.k Kanuni ya Kufanya kazi ya GPSKwa msaada wa Wapokeaji wa GPS, tunaweza kuhesabu nafasi ya kitu mahali popote Duniani iwe katika nafasi mbili-dimensional au tatu-dimensional . Kwa hili, wapokeaji wa GPS hutumia njia ya Hesabu inayoitwa Trilateration, njia ambayo nafasi ya kitu inaweza kuamua kwa kupima umbali kati ya kitu na kitu kingine chache kilicho na nafasi zilizojulikana tayari. Kwa hivyo, ikiwa Wapokeaji wa GPS, ili ili kujua eneo la mpokeaji, moduli ya mpokeaji inapaswa kujua mambo mawili yafuatayo: setilaiti, wapokeaji wa GPS hutumia aina mbili za data inayosambazwa na Satelaiti za GPS: Takwimu za Almanac na Takwimu za Ephemeris. Takwimu hizi zinaitwa data ya Almanac, ambayo husasishwa mara kwa mara wakati setilaiti inapita kwenye obiti. Takwimu hizi zinapokelewa na Mpokeaji wa GPS na kuhifadhiwa kwenye kumbukumbu yake. Kwa msaada wa data ya Almanac, Mpokeaji wa GPS anaweza kubaini mizunguko ya satelaiti na pia mahali satelaiti zinatakiwa kuwa. njia yao halisi. Kituo cha Udhibiti Mkuu (MCS) pamoja na Vituo vya Ufuatiliaji vya kujitolea (MS) hufuatilia njia ya satelaiti pamoja na habari zingine kama urefu, kasi, obiti na eneo. Ikiwa kuna hitilafu yoyote katika vigezo vyovyote, data iliyosahihishwa ni kutumwa kwa satelaiti ili wakae katika hali halisi. Takwimu hizi za orbital zilizotumwa na MCS kwa setilaiti huitwa Ephemeris Data. Setilaiti, wakati wa kupokea data hii, hurekebisha msimamo wake na pia hutuma data hii kwa Mpokeaji wa GPS. Kwa msaada wa data zote mbili yaani. Almanac na Ephemeris, Mpokeaji wa GPS anaweza kujua hali halisi ya satelaiti, wakati wote. Kuamua Umbali kati ya Satelaiti na Mpokeaji wa GPS Ili kupima umbali kati ya Mpokeaji wa GPS na Satelaiti, wakati nafasi ya jukumu kubwa. Fomula ya kuhesabu umbali wa setilaiti kutoka kwa Mpokeaji wa GPS imepewa hapa chini: Umbali = Mwendo wa Mwanga x Wakati wa Usafirishaji wa Ishara ya Satelahi Hapa, Wakati wa Usafiri ni Wakati uliochukuliwa na Ishara ya Satelaiti (Ishara kwa njia ya Mawimbi ya Redio, iliyotumwa na Satelaiti kwa Mpokeaji wa GPS) kufikia Mpokeaji. Kasi ya taa ni thamani ya kila wakati na ni sawa na C = 3 x 108 m / s. Ili kuhesabu wakati, kwanza tunahitaji kuelewa ishara iliyotumwa na Satelaiti. Ishara Iliyotumwa iliyosambazwa na Satelaiti inaitwa Pseudo Random Noise (PRN). Wakati setilaiti inazalisha nambari hii na kuanza kupitisha, Mpokeaji wa GPS pia huanza kutoa nambari ile ile na kujaribu kuilinganisha. msimbo Mara tu eneo la satelaiti na umbali wao kutoka kwa Mpokeaji wa GPS zinajulikana, kisha kujua nafasi ya Mpokeaji wa GPS katika nafasi ya 2D au 3D Space inaweza kufanywa kwa kutumia njia ifuatayo. kuagiza kupata nafasi ya kitu au Mpokeaji wa GPS katika 2 - nafasi ya kipenyo yaani Ndege ya XY, tunachohitaji kupata ni umbali kati ya mpokeaji wa GPS na satelaiti mbili. Wacha D1 na D2 iwe umbali wa Mpokeaji kutoka Satellite 1 na Satellite 2. mtawaliwa. Sasa, na satelaiti katikati na eneo la D1 na D2, chora duru mbili karibu nao kwenye Ndege ya XY. Uwakilishi wa picha ya kesi hii umeonyeshwa kwenye picha ifuatayo.Kutoka kwenye picha hapo juu, ni wazi kwamba Mpokeaji wa GPS anaweza kupatikana katika moja ya nukta mbili ambazo duru mbili zinaingiliana. Ikiwa eneo lililo juu ya satelaiti limetengwa, tunaweza kubandika msimamo wa Mpokeaji wa GPS mahali pa makutano ya miduara chini ya satelaiti. Maelezo ya umbali kutoka kwa satelaiti mbili ni ya kutosha kujua msimamo wa Mpokeaji wa GPS katika Ndege ya 2-D au XY. Lakini ulimwengu wa kweli ni 3 - Dimensional Space na tunahitaji kuamua nafasi ya 3 - Dimensional ya Mpokeaji wa GPS yaani. Latitudo, Urefu na Mwinuko. Tutaona utaratibu wa hatua kwa hatua kuamua eneo la Kipimo cha GPS cha 3. Nafasi ya Mpokeaji katika nafasi ya 3DTuchukulie kwamba maeneo ya satelaiti kwa heshima ya Mpokeaji wa GPS tayari yanajulikana. Ikiwa Satelaiti 1 iko umbali wa D1 kutoka kwa Mpokeaji, basi ni wazi kuwa nafasi ya mpokeaji inaweza kuwa mahali popote pa uso wa uwanja ambao umeundwa na satellite 1 kama kituo na D1 kama eneo lake. setilaiti ya pili (Satellite 2) kutoka kwa mpokeaji ni D2, basi nafasi ya mpokeaji inaweza kupunguzwa kwa duara iliyoundwa na makutano ya nyanja mbili na radii D1 na D2 na Satelaiti 1 na 2 katika vituo mtawaliwa. , nafasi ya Mpokeaji wa GPS inaweza kupunguzwa hadi mahali kwenye mzunguko wa makutano. Ikiwa tunaongeza setilaiti ya tatu (Satelaiti 3) na umbali wa D3 kutoka kwa Mpokeaji wa GPS hadi kwenye satelaiti mbili zilizopo, basi eneo la mpokeaji limefungwa kwa makutano ya nyanja tatu yaani. moja ya vidokezo viwili.Katika hali halisi ya wakati, kuwa na utata wa Mpokeaji wa GPS aliye katika moja ya nafasi hizo mbili haifai. Hii inaweza kutatuliwa kwa kuanzisha setilaiti ya nne (Satellite 4) na umbali D4 kutoka kwa mpokeaji.Satilaiti ya nne itaweza kuweka alama mahali pa Mpokeaji wa GPS kutoka maeneo mawili ambayo yanaweza kuamua mapema na satelaiti tatu tu. Kwa hivyo, kwa wakati halisi, kiwango cha chini cha setilaiti 4 zinahitajika kuamua eneo halisi la kitu. Kwa kweli, Mfumo wa GPS hufanya kazi kwamba angalau satelaiti 6 zinaonekana kila wakati kwa kitu (Mpokeaji wa GPS) kilicho mahali popote Duniani. GPS hupatikana na raia na wanajeshi. Kwa hivyo, aina za mpokeaji wa GPS zinaweza kuainishwa kwa Wapokeaji wa GPS wa Raia na Wapokeaji wa Jeshi la GPS. Lakini njia ya kawaida ya uainishaji inategemea aina ya nambari ambayo mpokeaji anaweza kugundua. Kimsingi, kuna aina mbili za nambari ambazo Satellite ya GPS hupitisha: Msimbo wa Upataji Coarse (C / A Code) na P - Code. Vitengo vya Mpokeaji wa GPS vinaweza kugundua tu Nambari ya C / A tu. Nambari hii sio sahihi na kwa hivyo mfumo wa uwekaji wa raia unaitwa Huduma ya Kuweka Nafasi Kiwango (SPS). P - Kanuni, kwa upande mwingine hutumiwa na Jeshi na ni nambari sahihi sana. Mfumo wa kuweka nafasi unaotumiwa na jeshi huitwa Huduma ya Uwekaji Sahihi (PPS). Vipokezi vya GPS vinaweza kuainishwa kulingana na uwezo wa kuamua ishara hizi.Njia nyingine ya kuainisha wapokeaji wa GPS wanaopatikana kibiashara ni kwa kuzingatia uwezo wa kupokea ishara. Kutumia njia hii, Wapokeaji wa GPS wanaweza kugawanywa katika: Wapokeaji wa Nambari Moja ya FrequencySingle - Wachukuaji wa Frequency - Waliopokea Nambari za SmoleSingle - Msimbo wa Frequency na Wapokeaji wa VibayaDual - Wapokeaji wa Frequency Matumizi ya Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni (GPS) GPS imekuwa sehemu muhimu ya Miundombinu ya Ulimwenguni, sawa na mtandao. GPS imekuwa kitu muhimu katika ukuzaji wa anuwai ya matumizi inayoenea katika nyanja tofauti za maisha ya kisasa. Kuongezeka kwa utengenezaji mkubwa na utaftaji wa vifaa imepunguza bei ya Wapokeaji wa GPS. Orodha ndogo ya programu ambazo GPS ina jukumu muhimu imetajwa hapa chini Kilimo cha kisasa kimeongeza uzalishaji katika msaada wa GPS. Wakulima wanatumia Teknolojia ya GPS pamoja na vifaa vya kisasa vya elektroniki kupata habari sahihi juu ya eneo la shamba, mavuno ya wastani, matumizi ya mafuta, umbali uliofunikwa, n.k. Kwenye uwanja wa magari, magari yaliyoongozwa kiotomatiki ndio yanayotumika mara nyingi katika matumizi ya viwandani au watumiaji. GPS inawezesha magari haya katika urambazaji na nafasi. Raia hutumia Vipokezi vya GPS kwa kusudi la urambazaji. Mpokeaji wa GPS anaweza kuwa moduli ya kujitolea au moduli iliyoingia kwenye simu za rununu na saa za mkono. Zinasaidia sana kusafiri, safari za barabarani, kuendesha gari, n.k. Vipengele vya ziada ni pamoja na wakati sahihi na kasi ya gari. Huduma za dharura kama moto na gari la wagonjwa hufaidika na nafasi sahihi ya eneo la maafa na GPS na inaweza kujibu kwa wakati. Jeshi hutumia wapokeaji wa usahihi wa juu wa GPS kwa urambazaji, ufuatiliaji wa lengo, kombora. mifumo ya mwongozo, nk. Kuna matumizi mengine mengi ambapo GPS inatumiwa au wigo mkubwa wa matumizi katika siku zijazo. Machapisho yanayohusiana: Mawasiliano isiyo na waya: Utangulizi, Aina na MatumiziMultiplexer na DemultiplexerKwa nini mtandao wako unaendelea kutenganisha? Misingi ya Programu ya C Iliyopachikwa

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe