GPS- определения координат на местности. История развития

Введение

Для большинства из нас, живущих размеренной жизнью, ежедневно курсируя между квартирой и местом работы или учебы, функция GPS в телефоне представляется не слишком нужной опцией, которая используется производителем для того, чтобы повысить стоимость аппарата.
Но стоит встать перед проблемой поиска дома в малознакомом районе, как тут же понимаешь всю пользу GPS.
Актуальность темы в том, что технологией GPS пользуются не только автолюбители и таксисты. Она также популярна среди любителей попутешествовать на природе, рыбаков и просто людей, ведущих активный образ жизни и постоянно ходящих/ездящих туда-сюда. Если кому-то нужно узнать, где он находится, где расположена нужная ему локация, с какой скоростью он движетесь и как скоро достигнет цели, GPS придет на помощь.
Причина широкой популярности этой технологии кроется в следующем:
-зона действия покрывает весь земной шар;
-технология используется не только в дорогих защищенных GPS-трекерах, но и в сравнительно дешевых GPS-навигаторах для автомобилей и даже в смартфонах;
-за пользование GPS не нужно платить.
Степень изученности. В разработке данной темы были использованы работы таких авторов как: Гаусс К.Ф., Данилов В. В., Киселев М. И., Михайлов А. Ю., Фокина Л.А. и др.
Целью данной работы является изучение GPS- определения координат на местности, исходя из поставленной цели, были определены следующие задачи:
- Рассмотреть понятие и историю развития GPS;
- Исследовать принцип работы GPS;
- Охарактеризовать общие принципы определения координат с помощью GPS.
Структура данной работы состоит из: введения, 3 глав, заключения и списка используемой литературы.
1. Понятие история GPS
(Global System — система координат) — поисковая , составленная совокупности 24 , помещенных орбиту Министерством и станций , объединенных общую . Глобальная определения работает любых условиях, любой мира, 24 в . Никаких на системы координат существует.
изначально в военных : система нуждалась, одной , в наведения оружия действия , с стороны, универсальной навигации, для применения армии. эти в –создание точного , - с 1960- годов обороны приступило работе. перспективность системы только военных , разработчикам поставлена , чтобы было широкому пользователей, при , что смогут любой ограничить системы1.
основные к были , военно- и -воздушные США к концепции радиосигналов, со , в навигации. , поводом запуск искусственного . США за полетом, сигнал передатчика наземных с известными . Были параметры сигналов толщу атмосферы возникающий движении по доплеровский частоты, которому вычислить орбиту . Доктор МакКлар ( McClure) APL( Physics ) указал, , наоборот, известна орбита , то доплеровскому можно точное спутника орбите. интерес обратной : расчет приемника основании со сигналов.
Transit, в 1964 , стала GPS. состояла 7 низкоорбитальных , которые стабильные . Несколько станций и параметры . Пользователи свои на поверхности, доплеровский частоты каждого . В 1967 система стала для пользователей. была быстро для судов, из- большого недостатков могла в и быстродвижущихся .
Второй GPS, , был под Роджера в (Naval Laboratory, -морская лаборатория). исследований в 1964 и в запуск искусственных , несущих борту часы, со прецизионных точного и двухмерных приемника. идея в синхронизированных , излучающих сигнал. задержку сигнала спутников, заранее координаты, вычислить до и на этого приемника. образом, заложен экспериментально базовый работы 2.
Тем ВВС работали трехмерной («Система 621В») непрерывным . В 1972 была работа , использующей метод сигналов – кодовое на псевдослучайного сигнала. этом все излучают одной частоте, модулируется псевдослучайным , индивидуальным каждого , который значительно помехоустойчивость передавать сигнале о спутников (), а метки времени. простейшем коды быть открытыми общего , так секретными. пользователям доступны открытые , поэтому было преднамеренные в , передаваемую кодами, работоспособным только оборудование, гражданские перестанут с точностью. время этой была концепция системы 16 спутников геостационарных , чьи на поверхность вытянуты 30° севернее южнее .
В последующих лет , собранный координации всех групп, различные системы, определил, должна система навигации. апреле 1973 военно- силы утверждены, ведущий DNSS ( Navigation System, система навигации)

. декабре же Министерство США и первый трех разработки GPS, , построенной сформулированной .
Первый подразумевал подтверждение общей спутниковой системы, заложенного нее и дальнейшего работ. второй включались инженерные , в – производство развертывание GPS. экспериментальные позволили метод дальности использованием радиосигнала прецизионных времени, от часов. орбиты последовательно с 925 до 13000 , а достигли величины 20145 км. же менялась частота : сначала 400 , затем 1227 , и достигла значения 1575 . Военные двойное спутников , в к оборудованию и времени, могли на датчики взрыва (, nuclear ), предназначенные обнаружения испытания оружия, ядерной и масштабов 3.
В 1979 года базовые системы введены строй, Центр о к этапу . Период 1980 по 1989 отмечен сохранить развитие , сопровождавшееся существенными , связанными образом проблемами . Первый этого был на в 1989 года приступил работе апреле. были еще 23 .
Одновременно спутниковым развивались и . Управление перенесено авиабазу , штат . Система полностью и успешное между пунктами , спутниками оконечным .
Первым боевым для стал в заливе, в 1990-1991 . Спутники позволили антииракской маневрировать, на и огонь беспрецедентной 24 часа сутки. были – частые бури, мощенных , растительного и ориентиров.
марте 1994 формирование GPS завершено 24-го . Система стометровую позиционирования гражданских . Также заявлено, Министерство США за 48 уведомлять пользователей плановом сервиса позиционирования уведомлять аварийных . С 1996 на начали спутники типа, расширенные , включая автономной . Она спутнику, случае контакта наземной , функционировать без точности минимум 180 .
Во разработки концепции считалось, точности 100 метров достаточно гражданских . При в 1970-х выяснилось, коды точности достичь лучших . Реальная позиционирования то находилась пределах 20-30 . Для преимущества в GPS решено преднамеренное точности гражданских (вводились ошибки передаваемые навигационные , занижалась эталонных времени). GPS , и стандартная точность удовлетворять . В с 1 2 мая 2000 принудительное точности отключено.
GPS из сегментов:
• сегмент
• контроля управления
• навигационной потребителей/ спутниковой
В время группировка насчитывает 32 .
В время третий модернизации , в которого разработка производство аппаратов поколения III улучшенными помехозащищенности, , доступности целостности -временного навигационного .
Таблица 1. сегмент4
штатных
32
высота
20 200 км.
плоскостей
6
полуось
26 560
период
11 . 58 мин.
55 градусов
 
орбитальной осуществляется космических Block . Согласно Block предназначены смены орбите BlockIIA, Block заменят IIR.
Block с сроком существования для навигационных с нового сигнала и точности -временной , доступности радиосигнала, излучения.
новых сигналов обеспечивает структуры информации применением видов , а переход структуры сообщения NAV структуры CNAV CNAV-2, точно в формате о GPS ( время, состояния , эфемеридно- информация, системы т..). При сообщения в пакетов длительности используемой суперкадров/.
Существенным структуры является количества , используемых целевому , с 32 63, а возможность передать о конкретного (целостности) задержкой более 6 .
2. Принцип GPS
система следующим – приемник измеряет распространения от до . Из сигнала получает о спутника. определения от до задержка умножается скорость .
Arduino точки геометрии навигационной можно так: сфер, середине находятся , пересекаются в находится . Радиус из соответственно расстоянию этого спутника. от спутников получить о и , четвертый дает о объекта поверхностью. значения свести систему , из можно координату . Таким , для точного необходимо 4 измерения до (если неправдоподобные , достаточно измерений).
в уравнения расхождение расчетным фактическим спутника. , которая в этого, эфемеридной составляет 1 до 5 . Также вклад интерференция, давление, , температура, ионосферы атмосферы. совокупность ошибок довести до 100 . Некоторые можно математически5.
уменьшить погрешности, дифференциальный GPS. нем получает радиоканалу необходимые к от станции