დღეს, ალბათ, არ არსებობს ადამიანი, ვისაც GPS-ის შესახებ არ სმენია. თუმცა, ყველას არ აქვს სრული გაგება, თუ რა არის ეს. სტატიაში შევეცდებით გავიგოთ რა არის გლობალური პოზიციონირების სისტემა, რისგან შედგება და როგორ მუშაობს.
ისტორია
GPS ნავიგაციის სისტემა ნავსტარის კომპლექსის ნაწილია, რომელიც შემუშავებულია და იმართება აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტის მიერ. კომპლექსის პროექტის განხორციელება 1973 წელს დაიწყო. და უკვე 1978 წლის დასაწყისში, წარმატებული ტესტირების შემდეგ, მათ ექსპლუატაციაში შეიყვანეს. 1993 წლისთვის დედამიწის გარშემო 24 თანამგზავრი იყო გაშვებული, რომლებიც მთლიანად ფარავდნენ ჩვენი პლანეტის ზედაპირს. Navstar სამხედრო ქსელის სამოქალაქო ნაწილი ცნობილი გახდა როგორც GPS, რომელიც ნიშნავს გლობალური პოზიციონირების სისტემას („გლობალური პოზიციონირების სისტემა“).
მისი ბაზა შედგება თანამგზავრებისგან, რომლებიც მოძრაობენ ექვს წრიულ ორბიტაზე. მათი სიგანე მხოლოდ ერთი და ნახევარი მეტრია, ხოლო სიგრძე ხუთ მეტრზე ცოტა მეტი. წონა ამ შემთხვევაში დაახლოებით რვაას ორმოცი კილოგრამია. ყველა მათგანი უზრუნველყოფს სრულ შესრულებას ჩვენს პლანეტაზე ნებისმიერ ადგილას.
მიდევნება ხორციელდება მთავარი საკონტროლო სადგურიდან, რომელიც მდებარეობს კოლორადოს შტატში. აქ არის შრივერის საჰაერო ძალების ბაზა - ორმოცდამეათე კოსმოსური ძალა.
დედამიწაზე ათზე მეტი სათვალთვალო სადგურია. ისინი გვხვდება ამაღლების კუნძულზე, ჰავაიზე, კვაჯალეინში, დიეგო გარსიაში, კოლორადოს სპრინგსში, კეიპ კანავერალსა და სხვა ადგილებში, რომელთა რიცხვი ყოველწლიურად იზრდება. მათგან მიღებული ყველა ინფორმაცია მუშავდება მთავარ სადგურზე. განახლებული მონაცემები იტვირთება ყოველ ოცდაოთხ საათში.
ეს გლობალური პოზიციონირება არის სატელიტური სისტემა, რომელსაც მართავს აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტი. ის მუშაობს ნებისმიერ ამინდში და მუდმივად გადასცემს ინფორმაციას.
ოპერაციული პრინციპი
GPS გლობალური პოზიციონირების სისტემები მუშაობს შემდეგ კომპონენტებზე:
- სატელიტის ტრილატერაცია;
- სატელიტის დიაპაზონი;
- ზუსტი დროის მითითება;
- მდებარეობა;
- შესწორება.
მოდით, უფრო ახლოს მივხედოთ მათ.
ტრილატაცია არის სამი თანამგზავრის მონაცემების მანძილის გამოთვლა, რომლის წყალობითაც შესაძლებელია გარკვეული წერტილის მდებარეობის გამოთვლა.
დიაპაზონი ნიშნავს მანძილს თანამგზავრებამდე, გამოითვლება იმ დროით, რაც სჭირდება რადიოსიგნალის გადაადგილებას მათგან მიმღებამდე, სინათლის სიჩქარის გათვალისწინებით. დროის დასადგენად გენერირდება ფსევდო შემთხვევითი კოდი, რომლის წყალობით მიმღებს ნებისმიერ დროს შეუძლია შეფერხების დაფიქსირება.
შემდეგი ფიგურა მიუთითებს პირდაპირდამოკიდებულია საათის სიზუსტეზე. თანამგზავრებს აქვთ ატომური საათები, რომლებიც ზუსტია ერთ ნანოწამამდე. თუმცა, მათი მაღალი ღირებულების გამო, ისინი ყველგან არ გამოიყენება.
თანამგზავრები განლაგებულია დედამიწიდან ოცი ათას კილომეტრზე მეტ სიმაღლეზე, ზუსტად იმდენი, რამდენიც საჭიროა ორბიტაზე სტაბილური მოძრაობისთვის და ატმოსფერული წინააღმდეგობის შევიწროებისთვის.
მსოფლიოში გლობალური პოზიციონირების სისტემის ფუნქციონირებისას დაშვებულია შეცდომები, რომელთა აღმოფხვრა ძნელია. ეს გამოწვეულია სიგნალის გავლის გამო ტროპოსფეროსა და იონოსფეროში, სადაც სიჩქარე მცირდება, რაც იწვევს გაზომვის წარუმატებლობას.
რუკების სისტემის კომპონენტები
არსებობს მრავალი გლობალური პოზიციონირების სისტემის პროდუქტი და GIS რუკების პროგრამა. მათი წყალობით გეოგრაფიული მონაცემები სწრაფად ყალიბდება და ახლდება. ამ პროდუქტების კომპონენტებია GPS მიმღებები, პროგრამული უზრუნველყოფა და მონაცემთა შესანახი მოწყობილობები.
მიმღებებს შეუძლიათ განახორციელონ გამოთვლები წამზე ნაკლები სიხშირით და ათობით სანტიმეტრიდან ხუთ მეტრამდე სიზუსტით, დიფერენციალურ რეჟიმში მუშაობენ. ისინი ერთმანეთისგან განსხვავდებიან ზომით, მეხსიერების ტევადობით და თვალთვალის არხების რაოდენობით.
როდესაც ადამიანი დგას ერთ ადგილას ან მოძრაობს, მიმღები იღებს სიგნალებს თანამგზავრებიდან და აკეთებს გამოთვლას მისი მდებარეობის შესახებ. შედეგები კოორდინატების სახით ნაჩვენებია ეკრანზე.
კონტროლერები არის პორტატული კომპიუტერები, რომლებიც მუშაობენ მონაცემთა შეგროვებისთვის საჭირო პროგრამულ უზრუნველყოფას. პროგრამა აკონტროლებს მიმღების პარამეტრებს. დისკები აქვთმონაცემთა ჩაწერის სხვადასხვა ზომები და ტიპები.
თითოეული სისტემა აღჭურვილია პროგრამული უზრუნველყოფით. მას შემდეგ, რაც თქვენ ატვირთავთ ინფორმაციას დისკიდან თქვენს კომპიუტერში, პროგრამა ზრდის მონაცემთა სიზუსტეს სპეციალური დამუშავების მეთოდის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება "დიფერენციალური კორექტირება". პროგრამა აჩვენებს მონაცემებს. ზოგიერთი მათგანის რედაქტირება შესაძლებელია ხელით, ზოგის დაბეჭდვა და ასე შემდეგ.
GPS გლობალური პოზიციონირება - სისტემები, რომლებიც ხელს უწყობენ ინფორმაციის შეგროვებას მონაცემთა ბაზებში შესასვლელად და პროგრამული უზრუნველყოფის ექსპორტი მათ GIS პროგრამებში.
დიფერენციალური შესწორება
ეს მეთოდი მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს შეგროვებული მონაცემების სიზუსტეს. ამ შემთხვევაში, ერთ-ერთი მიმღები მდებარეობს გარკვეული კოორდინატების წერტილში, ხოლო მეორე აგროვებს ინფორმაციას, სადაც ისინი უცნობია.
დიფერენციალური კორექტირება ხორციელდება ორი გზით.
- პირველი არის რეალურ დროში დიფერენციალური კორექტირება, სადაც თითოეული თანამგზავრის შეცდომები გამოითვლება და იტყობინება მთავარი სადგურის მიერ. განახლებულ მონაცემებს იღებს როვერი, რომელიც აჩვენებს შესწორებულ მონაცემებს.
- მეორე - დიფერენციალური კორექტირება შემდგომი დამუშავებისას - ხდება მაშინ, როდესაც მთავარი სადგური წერს შესწორებებს პირდაპირ კომპიუტერში არსებულ ფაილში. ორიგინალი ფაილი მუშავდება განახლებულთან ერთად, შემდეგ მიიღება დიფერენციალურად შესწორებული.
Trimble რუკების სისტემებს შეუძლიათ გამოიყენონ ორივე მეთოდი. ამრიგად, თუ რეალურ დროში რეჟიმი შეფერხებულია, მაშინ მისი გამოყენება შესაძლებელია შემდგომ დამუშავებაში.
აპლიკაცია
GPSგამოიყენება სხვადასხვა სფეროში. მაგალითად, გლობალური პოზიციონირების სისტემები ფართოდ გამოიყენება ბუნებრივი რესურსების ინდუსტრიაში, სადაც გეოლოგები, ბიოლოგები, მეტყევეები და გეოგრაფები იყენებენ მათ პოზიციებისა და დამატებითი ინფორმაციის ჩასაწერად. ის ასევე არის ინფრასტრუქტურისა და ურბანული განვითარების სფერო, სადაც კონტროლდება სატრანსპორტო ნაკადები და კომუნალური სისტემა.
გლობალური პოზიციონირების GPS სისტემები ასევე ფართოდ გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში, სადაც აღწერს, მაგალითად, დარგების თავისებურებებს. სოციალურ მეცნიერებებში ისტორიკოსები და არქეოლოგები მათ იყენებენ ისტორიული ადგილების ნავიგაციისთვის და ჩასაწერად.
GPS რუკების სისტემების ფარგლები ამით არ შემოიფარგლება. მათი გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერ სხვა აპლიკაციაში, სადაც საჭიროა ზუსტი კოორდინატები, დრო და სხვა ინფორმაცია.
GPS მიმღები
ეს არის რადიო მიმღები, რომელიც განსაზღვრავს ანტენის პოზიციას Navstar-ის თანამგზავრების რადიოსიგნალების დროის დაყოვნების შესახებ ინფორმაციის საფუძველზე.
გაზომვები იქმნება სამიდან ხუთ მეტრამდე სიზუსტით, ხოლო თუ არის სიგნალი მიწისქვეშა სადგურიდან - ერთ მილიმეტრამდე. კომერციული ტიპის GPS ნავიგატორებს ძველ ნიმუშებზე აქვს ას ორმოცდაათი მეტრის სიზუსტე, ხოლო ახალებზე - სამ მეტრამდე.
მიმღებებზე დაყრდნობით მზადდება GPS ლოგერები, GPS ტრეკერები და GPS ნავიგატორები.
აღჭურვილობა შეიძლება იყოს მორგებული ან პროფესიონალური. მეორეგანსხვავდება ხარისხით, მუშაობის რეჟიმებით, სიხშირით, სანავიგაციო სისტემებით და ფასით.
მორგებულ მიმღებებს შეუძლიათ აცნობონ ზუსტი კოორდინატები, დრო, სიმაღლე, მომხმარებლის მიერ მითითებული მიმართულება, მიმდინარე სიჩქარე, გზის ინფორმაცია. ინფორმაცია ნაჩვენებია ტელეფონზე ან კომპიუტერზე, რომელზეც მოწყობილობაა დაკავშირებული.
GPS ნავიგატორები: რუკები
რუქები აუმჯობესებს ნავიგატორის ხარისხს. ისინი მოდის ვექტორულ და რასტრულ ტიპებში.
ვექტორული ვარიანტები ინახავს მონაცემებს ობიექტების, კოორდინატებისა და სხვა ინფორმაციის შესახებ. მათ შეუძლიათ გამოირჩეოდნენ ბუნებრივი რელიეფი და მრავალი ობიექტი, როგორიცაა სასტუმროები, ბენზინგასამართი სადგურები, რესტორნები და ა.შ., რადგან ისინი არ შეიცავს სურათებს, იკავებენ ნაკლებ ადგილს და მუშაობენ უფრო სწრაფად.
რასტერის ტიპები ყველაზე მარტივია. ისინი წარმოადგენენ ტერიტორიის გამოსახულებას გეოგრაფიულ კოორდინატებში. შესაძლებელია სატელიტური ფოტოს გადაღება ან ქაღალდის ტიპის რუქის სკანირება.
ამჟამად არის სანავიგაციო სისტემები, რომლებიც მომხმარებელს შეუძლია შეავსოს თავისი ობიექტებით.
GPS ტრეკერები
ასეთი რადიო მიმღები იღებს და გადასცემს მონაცემებს, რათა აკონტროლოს და თვალყური ადევნოს სხვადასხვა ობიექტების მოძრაობას, რომლებზეც ის არის მიმაგრებული. იგი მოიცავს მიმღებს, რომელიც განსაზღვრავს კოორდინატებს და გადამცემს, რომელიც აგზავნის მათ მანძილზე მდებარე მომხმარებელს.
შემოდის GPS ტრეკერები:
- პირადი, გამოიყენება ინდივიდუალურად;
- ავტომანქანა, დაკავშირებულია ბორტთანავტომატური ქსელები.
ისინი გამოიყენება სხვადასხვა ობიექტების (ადამიანები, მანქანები, ცხოველები, საქონელი და ა.შ.) მდებარეობის დასადგენად.
ეს მოწყობილობები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიგნალების ჩასახშობად, რომლებიც ქმნიან ჩარევას იმ სიხშირეებზე, სადაც ტრეკერი მუშაობს.
GPS-logger
ამ რადიოებს შეუძლიათ მუშაობა ორ რეჟიმში:
- რეგულარული GPS მიმღები;
- ლოგერი, ჩაწერს ინფორმაციას გავლილი გზის შესახებ.
ისინი შეიძლება იყვნენ:
- პორტატული, აღჭურვილია მცირე ზომის მრავალჯერადი დატენვის ბატარეით;
- automobile, ბორტ ქსელით.
ლოგერების თანამედროვე მოდელებში შესაძლებელია ორასი ათასამდე ქულის ჩაწერა. ასევე რეკომენდებულია ნებისმიერი პუნქტის მონიშვნა თქვენს გზაზე.
მოწყობილობები აქტიურად გამოიყენება ტურიზმში, სპორტში, თრექინგში, კარტოგრაფიაში, გეოდეზიაში და ასე შემდეგ.
გლობალური პოზიციონირება დღეს
მოწოდებული ინფორმაციის საფუძველზე შეიძლება დავასკვნათ, რომ ასეთი სისტემები უკვე ყველგან გამოიყენება და მასშტაბები უფრო ფართოდ გავრცელდება.
გლობალური პოზიციონირება მოიცავს სამომხმარებლო სექტორს. უახლესი ტექნიკური ინოვაციების გამოყენება სისტემას აქცევს ერთ-ერთ ყველაზე მოთხოვნადს ამ ბაზრის სეგმენტში.
GPS-თან ერთად, GLONASS მუშავდება რუსეთში, ხოლო გალილეო ევროპაში.
ამავდროულად, გლობალური პოზიციონირება არ არის ნაკლოვანებების გარეშე. მაგალითად, რკინაბეტონის შენობის ბინაში, გვირაბში ან სარდაფში, განსაზღვრეთ ზუსტი ადგილმდებარეობაშეუძლებელია. მაგნიტურმა შტორმებმა და რადიო წყაროებმა შეიძლება ხელი შეუშალოს ნორმალურ მიღებას. ნავიგაციის რუქები სწრაფად ხდება მოძველებული.
ყველაზე დიდი ნაკლი არის ის, რომ სისტემა მთლიანად არის დამოკიდებული აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტზე, რომელსაც ნებისმიერ დროს შეუძლია, მაგალითად, ჩართოს ჩარევა ან საერთოდ გამორთოს სამოქალაქო ნაწილი. აქედან გამომდინარე, იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ გლობალური პოზიციონირების სისტემის გარდა GPS და GLONASS და Galileo ასევე ვითარდება.
