Beth yw System Lleoli Byd-eang? Deall GPS

System Lloeren Llywio Byd-eang (GNSS) yw System Lleoli Byd-eang neu GPS sy'n darparu system leoli, llywio ac amseru (PNT). Fe'i datblygwyd gan Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau (UD DoD) yn gynnar yn y 1970au. Mae systemau Llywio Lloeren eraill fel GLONASS Rwsia, Galileo Ewrop a BeiDou Tsieina, ond System Lleoli Byd-eang yr Unol Daleithiau (GPS) a System Lloeren Llywio Byd-eang Rwsia (GLONASS) yw'r unig Lloeren gwbl weithredol sy'n seiliedig ar Lloeren. System lywio gyda 32 cytser lloeren a 27 cytser lloeren yn y drefn honno. Cyn datblygu Technoleg GPS, y prif gymorth ar gyfer llywio (yn y môr, tir neu ddŵr) yw mapiau a chwmpawd. Gyda chyflwyniad GPS, daeth y llywio a lleoli lleoliad yn hawdd iawn gyda chywirdeb lleoliad o ddau fetr neu lai. Derbynnydd yn PlanePosition 2-D y Derbynnydd mewn SpaceTypes 3D o Dderbynwyr GPS Cymwysiadau System Lleoli Byd-eang (GPS) Hanes GPSBefore datblygu GPS, systemau llywio ar y ddaear fel LORAN (Llywio Ystod Hir) gan yr UD a System Decca Navigator gan y DU yw'r prif dechnolegau ar gyfer llywio. Mae'r ddwy dechneg hon yn seiliedig ar Radio Waves ac roedd yr ystodau wedi'u cyfyngu i ychydig gannoedd o gilometrau. Yn gynnar yn y 1960au, roedd tri o Sefydliadau Llywodraeth yr Unol Daleithiau sef Gweinyddiaeth Awyrenneg Genedlaethol a Gofod (NASA), yr Adran Amddiffyn (Adran Amddiffyn) a'r Adran Drafnidiaeth. Dechreuodd (DoT) ynghyd â sawl sefydliad arall ddatblygu system lywio ar sail lloeren gyda'r nod o ddarparu cywirdeb uchel, gweithrediad annibynnol ar y tywydd a sylw byd-eang. Esblygodd y rhaglen hon i mewn i System Amseru Lloeren Llywio a Dosbarthu System Lleoli Byd-eang (System Lleoli Byd-eang NAVSTAR). Datblygwyd y system hon gyntaf fel system filwrol i ddiwallu anghenion Milwrol yr Unol Daleithiau. Yr Unol Daleithiau Defnyddiodd NAVSTAR milwrol ar gyfer llywio yn ogystal â systemau targedu arfau a thywys taflegrau. Y posibilrwydd y bydd gelynion yn defnyddio'r system lywio hon yn erbyn yr Unol Daleithiau yw'r prif reswm pam na roddwyd mynediad i sifiliaid. Lansiwyd y lloeren NAVSTAR gyntaf ym 1978 ac erbyn 1994 gosodwyd cytser llawn o 24 lloeren yn yr orbit a thrwy hynny wneud mae'n gwbl weithredol.Yn 1996, yr UD Cydnabu’r Llywodraeth bwysigrwydd GPS i sifiliaid a datganodd system defnydd deuol, gan ganiatáu mynediad i filwyr a sifiliaid. Trosolwg Strwythur GPS Techneg sylfaenol y system lywio â lloeren System Lleoli Byd-eang (GPS) yw mesur y pellteroedd rhwng y derbynnydd ac a ychydig o loerennau sy'n cael eu harsylwi ar yr un pryd. Mae safleoedd y lloerennau hyn eisoes yn hysbys ac felly trwy fesur y pellter rhwng pedair o'r lloerennau hyn a'r derbynnydd, tri chyfesuryn safle'r derbynnydd GPS h.y. gellir sefydlu lledred, hydred ac uchder. Gan y gellir pennu'r newid yn safle'r derbynnydd yn gywir iawn, gellir pennu cyflymder y derbynnydd hefyd. Segmentau GPS Rhennir strwythur y System Lleoli Byd-eang gymhleth hon yn dair prif segment: Y Segment Gofod, Y Segment Rheoli a'r Defnyddiwr Segment. Yn hyn, mae'r segment rheoli a'r segment gofod yn cael eu datblygu, eu gweithredu a'u cynnal gan Llu Awyr yr Unol Daleithiau. Mae'r ddelwedd ganlynol yn dangos tair rhan o'r system GPS. Segment Gofod Mae'r Segment Gofod (SS) o'r GPS yn cynnwys cytser o 24 lloeren sy'n cylchdroi o amgylch y Ddaear mewn orbitau crwn. Rhoddir y lloerennau mewn chwe awyren orbitol gyda phob awyren orbitol yn cynnwys pedair lloeren. Trefnir tueddiad yr awyrennau orbitol a lleoliad y lloerennau mewn ffyrdd penodol fel bod o leiaf chwe lloeren bob amser yn unol â golwg o unrhyw leoliad ar y Ddaear. Yn dod i drefniant y cytser yn y gofod, y GPS Rhoddir lloerennau yn Orbit y Ddaear Ganolig (MEO) ar uchder o oddeutu 20,000 KM. Er mwyn cynyddu'r diswyddiad a gwella cywirdeb, mae cyfanswm nifer y Lloerennau GPS yn y cytser wedi cynyddu i 32, y mae 31 o loerennau'n weithredol ohonynt. Segment Rheoli Mae'r Segment Rheoli (CS) o'r GPS yn cynnwys rhwydwaith o fonitro a rheoli ledled y byd. a gorsafoedd olrhain. Prif dasg y segment rheoli yw olrhain lleoliad y Lloerennau GPS a'u cynnal mewn orbitau cywir gyda'r help i symud gorchmynion. Yn rhyngwladol, mae'r system reoli hefyd yn pennu ac yn cynnal cyfanrwydd y system ar fwrdd, amodau atmosfferig, data o glociau atomig. a pharamedrau eraill. Rhennir y Segment Rheoli GPS eto yn bedwar is-system: Gorsaf Reoli Meistr Newydd (NMCS), Gorsaf Reoli Meistr Amgen (AMCS), pedair Antena Tir (GAs) a rhwydwaith fyd-eang o Orsafoedd Monitor (MSs). Y nod rheoli canolog ar gyfer Cytser Lloeren GPS yw'r Uwch Orsaf Reoli (MSC). Mae wedi'i leoli yn Schriever Air Force Base, Colorado ac mae'n gweithredu 24 × 7. Prif gyfrifoldebau'r Orsaf Reoli yw: Cynnal a chadw lloeren, monitro llwyth tâl, cydamseru clociau atomig, symud lloeren, rheoli perfformiad Arwyddion GPS, lanlwytho data Negeseuon Llywio, canfod Methiannau Signalau GPS ac ymateb i'r methiannau hynny. Mae sawl Gorsaf Fonitro (MS) ond mae chwech ohonynt yn bwysig. Maent wedi'u lleoli yn Hawaii, Colorado Springs, Ynys Dyrchafael, Diego Garcia, Kwajalein a Cape Canaveral. Mae'r Gorsafoedd Monitro hyn yn olrhain lleoliad y lloerennau yn barhaus ac anfonir y data i'r Orsaf Reoli Feistr i'w dadansoddi ymhellach. Er mwyn trosglwyddo data i loerennau, mae pedair antena daear (GA) wedi'u lleoli fel Ynys Dyrchafael, Cape Canaveral, Diego Garcia a Kwajalein. Defnyddir yr antenâu hyn i gysylltu data â lloerennau a gall y data fod yn unrhyw beth fel cywiro Cloc, Gorchmynion Telemetreg a Negeseuon Llywio.User SegmentThe Segment Defnyddiwr y system GPS yn cynnwys defnyddiwr terfynol y dechnoleg fel sifiliaid a milwrol ar gyfer llywio, manwl gywir neu safonol lleoli ac amseru. Yn gyffredinol, er mwyn cyrchu'r gwasanaethau GPS, mae'n rhaid i'r defnyddiwr fod â Derbynyddion GPS fel Modiwlau GPS Arunig, Ffonau Symudol sydd â GPS a Chonsoliau GPS pwrpasol. Gyda'r Derbynwyr GPS hyn, gall defnyddwyr sifil wybod safle safonol, cywir amser a chyflymder tra bo'r fyddin yn eu defnyddio ar gyfer union leoli, canllawiau taflegrau, llywio, ac ati. Egwyddor Gweithio GPS Gyda chymorth Derbynwyr GPS, gallwn gyfrifo lleoliad gwrthrych yn unrhyw le ar y Ddaear naill ai mewn gofod dau ddimensiwn neu dri dimensiwn . Ar gyfer hyn, mae derbynyddion GPS yn defnyddio dull Mathemategol o'r enw Trilateration, dull y gellir pennu lleoliad gwrthrych trwy fesur y pellter rhwng y gwrthrych ac ychydig o wrthrychau eraill sydd â swyddi sydd eisoes yn hysbys. Felly, rhag ofn Derbynwyr GPS, mewn trefn. i ddarganfod lleoliad y derbynnydd, mae'n rhaid i'r modiwl derbynnydd wybod y ddau beth a ganlyn: • Lleoliad y Lloerennau yn y gofod a • Pellter rhwng y Lloerennau a'r Derbynnydd GPS Yn pennu Lleoliad y Lloerennau Er mwyn canfod lleoliad y lloerennau, mae'r GPS Receivers yn defnyddio dau fath o ddata a drosglwyddir gan y Lloerennau GPS: y Data Almanac a'r Data Ephemeris. Mae'r Lloerennau GPS yn trosglwyddo ei safle bras yn barhaus. Gelwir y data hwn yn ddata Almanac, sy'n cael ei ddiweddaru o bryd i'w gilydd wrth i'r lloeren symud yn yr orbit. Mae'r Derbynnydd GPS yn derbyn y data hwn a'i storio er cof amdano. Gyda chymorth data Almanac, gall y Derbynnydd GPS allu canfod orbitau'r lloerennau a hefyd lle mae'r lloerennau i fod. Ni ellir rhagweld yr amodau yn y gofod ac mae siawns enfawr y gallai'r lloerennau wyro oddi wrthynt. eu llwybr go iawn. Mae'r Uwch Orsaf Reoli (MCS) ynghyd â'r Gorsafoedd Monitro (MS) pwrpasol yn olrhain llwybr y lloerennau ynghyd â gwybodaeth arall fel uchder, cyflymder, orbit a lleoliad. Os oes unrhyw wall yn unrhyw un o'r paramedrau, y data wedi'i gywiro yw eu hanfon i'r lloerennau fel eu bod yn aros yn yr union safle. Data Ephemeris yw'r enw ar y data orbitol hwn a anfonir gan yr MCS i loeren. Mae'r lloeren, wrth dderbyn y data hwn, yn cywiro ei safle a hefyd yn anfon y data hwn i'r Derbynnydd GPS. Gyda chymorth y ddau ddata h.y. Gall Almanac ac Ephemeris, y Derbynnydd GPS allu gwybod union leoliad y lloerennau, yr holl amser. Penderfynu ar y Pellter rhwng y Lloerennau a'r Derbynnydd GPS Er mwyn mesur y pellter rhwng y Derbynnydd GPS a'r Lloerennau, mae amser yn gosod rôl fawr. Rhoddir y fformiwla ar gyfer cyfrifo pellter y lloeren o'r Derbynnydd GPS isod: Pellter = Cyflymder Golau x Amser Transit y Signal LloerenHere, yr Amser Transit yw'r Amser a gymerir gan y Signal Lloeren (Arwydd ar ffurf Tonnau Radio, a anfonir gan y Lloeren i Derbynnydd GPS) i gyrraedd y Derbynnydd. Mae cyflymder y golau yn werth cyson ac mae'n hafal i C = 3 x 108 m / s. Er mwyn cyfrifo'r amser, yn gyntaf mae angen i ni ddeall y signal a anfonir gan y Lloeren. Gelwir y Signal Transcoded a drosglwyddir gan y Lloeren yn Sŵn ar Hap ffug (PRN). Wrth i'r lloeren gynhyrchu'r cod hwn a dechrau ei drosglwyddo, mae'r Derbynnydd GPS hefyd yn dechrau cynhyrchu'r un cod ac yn ceisio eu cydamseru. Yna mae'r Derbynnydd GPS yn cyfrif faint o oedi y mae'n rhaid i'r cod a gynhyrchir gan y Derbynnydd ei gael cyn cydamseru â'r lloeren a drosglwyddir. code.Once lleoliad y lloerennau a'u pellter o'r Derbynnydd GPS yn hysbys, yna gellir darganfod lleoliad y Derbynnydd GPS naill ai mewn Gofod 2D neu Gofod 3D gan ddefnyddio'r dull canlynol. Gosod y Derbynnydd mewn PlaneIn 2-D er mwyn dod o hyd i leoliad y gwrthrych neu'r Derbynnydd GPS mewn 2 - Gofod dimensiwn h.y. Plân XY, y cyfan sydd angen i ni ddod o hyd iddo yw'r pellter rhwng y derbynnydd GPS a dau o'r lloerennau. Gadewch i D1 a D2 fod yn bellter y Derbynnydd o Lloeren 1 a Lloeren 2 yn y drefn honno. Nawr, gyda'r lloerennau yn y canol a radiws o D1 a D2, tynnwch ddau gylch o'u cwmpas ar awyren XY. Dangosir cynrychiolaeth ddarluniadol yr achos hwn yn y ddelwedd ganlynol. O'r ddelwedd uchod, mae'n amlwg y gellir lleoli'r Derbynnydd GPS yn y naill neu'r llall o'r ddau bwynt lle mae'r ddau gylch yn croestorri. Os yw'r ardal uwchben y lloerennau wedi'i heithrio, gallwn nodi lleoliad y Derbynnydd GPS ar bwynt croestoriad y cylchoedd o dan y lloerennau. Mae'r wybodaeth bellter o ddwy loeren yn ddigonol er mwyn canfod lleoliad y Derbynnydd GPS ynddo Plân 2-D neu XY. Ond mae'r byd go iawn yn ofod Dimensiwn 3 - ac mae angen i ni bennu lleoliad 3 - Dimensiwn y Derbynnydd GPS h.y. ei Lledred, Hydred ac Uchder. Byddwn yn gweld gweithdrefn gam wrth gam i bennu lleoliad 3 dimensiwn y Derbynnydd GPS. Mae lleoliad y Derbynnydd yn 3D SpaceLet yn cymryd yn ganiataol bod lleoliadau'r lloerennau mewn perthynas â'r Derbynnydd GPS eisoes yn hysbys. Os yw Lloeren 1 bellter o D1 o'r Derbynnydd, yna mae'n amlwg y gall safle'r derbynnydd fod yn unrhyw le o arwyneb y sffêr sy'n cael ei ffurfio gyda lloeren 1 fel canol a D1 fel ei radiws. Os yw'r pellter o ail loeren (Lloeren 2) o'r derbynnydd yw D2, yna gellir cyfyngu safle'r derbynnydd i'r cylch a ffurfiwyd trwy groesffordd dau sffêr â radiws D1 a D2 â Lloerennau 1 a 2 yn y canolfannau yn y drefn honno. O'r ddelwedd hon. , gellir culhau safle'r Derbynnydd GPS i bwynt ar y cylch croestoriad. Os ydym yn ychwanegu trydydd lloeren (Lloeren 3) gyda phellter D3 o'r Derbynnydd GPS i'r ddwy loeren bresennol, yna mae lleoliad y derbynnydd wedi'i gyfyngu i groesffordd y tri sffêr h.y. un o'r ddau bwynt. Mewn sefyllfaoedd amser real, nid yw cael amwysedd Derbynnydd GPS wedi'i leoli mewn un o'r ddwy swydd yn hyfyw. Gellir datrys hyn trwy gyflwyno pedwaredd loeren (Lloeren 4) gyda phellter D4 o'r derbynnydd. Bydd y bedwaredd loeren yn gallu nodi lleoliad y Derbynnydd GPS o'r ddau leoliad posibl a bennwyd yn gynharach gyda dim ond tri lloeren. Felly, mewn amser real, mae angen o leiaf 4 lloeren i bennu union leoliad y gwrthrych. Yn ymarferol, mae'r System GPS yn gweithio fel bod o leiaf 6 lloeren bob amser yn weladwy i wrthrych (Derbynnydd GPS) sydd wedi'i leoli yn unrhyw le ar Earth.Types Derbynwyr GPS Defnyddir y GPS gan sifiliaid a milwrol. Felly, gellir dosbarthu'r mathau o dderbynnydd GPS yn Dderbynwyr GPS Sifil a Derbynwyr GPS Milwrol. Ond mae'r ffordd safonol o ddosbarthu yn seiliedig ar y math o god y gall y derbynnydd allu ei ganfod. Yn sylfaenol, mae dau fath o godau y mae Lloeren GPS yn eu trosglwyddo: Cod Caffael Bras (Cod C / A) a P-Code. Dim ond Cod C / A y gall yr unedau Derbynnydd GPS defnyddiwr ei ganfod. Nid yw'r cod hwn yn gywir ac felly gelwir y system lleoli sifil yn Wasanaeth Lleoli Safonol (SPS). Ar y llaw arall, defnyddir y Cod P - gan y Fyddin ac mae'n god hynod gywir. Yr enw ar y system leoli a ddefnyddir gan y fyddin yw Gwasanaeth Lleoli Union (PPS). Gellir dosbarthu'r Derbynwyr GPS yn seiliedig ar y gallu i ddadgodio'r signalau hyn. Mae ffordd arall o ddosbarthu derbynyddion GPS sydd ar gael yn fasnachol yn seiliedig ar y gallu i dderbyn signalau. Gan ddefnyddio'r dull hwn, gellir rhannu Derbynyddion GPS yn: Sengl - Derbynnydd Cod AmleddSingle - Cludwr Amledd - Derbynnydd Cod SmoothedSingle - Cod Amledd a Derbynnydd CludwrDual - Derbynyddion Amledd Mae Cymwysiadau System Lleoli Byd-eang (GPS) GPS wedi dod yn rhan hanfodol o'r Seilwaith Byd-eang, tebyg i'r Rhyngrwyd. GPS fu'r elfen allweddol yn natblygiad ystod eang o gymwysiadau sy'n lledaenu ar draws gwahanol agweddau ar fywyd modern. Mae cynnydd mewn gweithgynhyrchu ar raddfa fawr a miniaturization cydrannau wedi gostwng pris Derbynwyr GPS. Cyfeirir isod at restr fach o gymwysiadau lle mae GPS yn chwarae rhan bwysig. Mae amaethyddiaeth fodern wedi gweld hwb mewn cynhyrchu gyda chymorth GPS. Mae ffermwyr yn defnyddio Technoleg GPS ynghyd â dyfeisiau electronig modern i gael gwybodaeth fanwl gywir am arwynebedd caeau, cynnyrch cyfartalog, defnydd tanwydd, pellter wedi'i orchuddio, ac ati. Ym maes automobiles, cerbydau tywysedig awtomataidd yw'r rhai a ddefnyddir amlaf yn y cymwysiadau diwydiannol neu ddefnyddwyr. Mae GPS yn galluogi'r cerbydau hyn i fordwyo a lleoli. Mae pobl yn defnyddio Derbynyddion GPS at ddibenion llywio. Gall y derbynnydd GPS fod yn fodiwl pwrpasol neu'n fodiwl wedi'i fewnosod mewn ffonau symudol ac oriorau arddwrn. Maent yn ddefnyddiol iawn wrth ferlota, teithiau ffordd, gyrru, ac ati. Mae nodweddion ychwanegol yn cynnwys amser a chyflymder cywir y cerbyd. Mae gwasanaethau brys fel tân ac ambiwlans yn elwa o leoliad cywir lleoliad y trychineb gan GPS a gallant allu ymateb ar amser. Mae milwrol yn defnyddio derbynyddion GPS manwl uchel ar gyfer llywio, olrhain targedau, taflegryn. systemau canllaw, ac ati. Mae yna nifer o gymwysiadau eraill lle mae GPS yn cael ei ddefnyddio neu gwmpas enfawr i'w ddefnyddio yn y dyfodol. Swyddi Cysylltiedig: Cyfathrebu Di-wifr: Cyflwyniad, Mathau a ChymwysiadauMultiplexer a DemultiplexerPhy Mae'ch Rhyngrwyd yn Cadw'n Datgysylltu? Hanfodion Rhaglen C Mewnosod C Beth yw Synwyryddion MEMS?

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon