Avui, probablement, no hi ha ningú que no hagi sentit parlar del GPS. Tanmateix, no tothom té una comprensió completa de què és. A l'article intentarem esbrinar què és el sistema de posicionament global, en què consisteix i com funciona.
Història
El sistema de navegació GPS forma part del complex Navstar, desenvolupat i gestionat pel Departament de Defensa dels EUA. El projecte del complex es va començar a executar l'any 1973. I ja a principis de 1978, després de proves reeixides, el van posar en funcionament. El 1993, s'havien llançat 24 satèl·lits al voltant de la Terra, que cobrien completament la superfície del nostre planeta. La part civil de la xarxa militar Navstar es va conèixer com a GPS, que significa Global Positioning System ("sistema de posicionament global").
La seva base està formada per satèl·lits que es mouen en sis òrbites circulars. Només tenen un metre i mig d'amplada, i una mica més de cinc metres de llarg. El pes en aquest cas és d'uns vuit-cents quaranta quilos. Tots ofereixen un rendiment total a qualsevol lloc del nostre planeta.
El seguiment es realitza des de l'estació de control principal, situada a l'estat de Colorado. Hi ha la base de la força aèria de Schriver, la cinquantena força espacial.
Hi ha més de deu estacions de seguiment a la Terra. Es troben a l'illa de l'Ascensió, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cap Cañaveral i altres llocs, el nombre dels quals creix cada any. Tota la informació rebuda d'ells es processa a l'estació principal. Les dades actualitzades es pengen cada vint-i-quatre hores.
Aquest posicionament global és un sistema de satèl·lit operat pel Departament de Defensa dels EUA. Funciona amb qualsevol clima i transmet informació constantment.
Principi de funcionament
Els sistemes de posicionament global GPS funcionen en funció dels components següents:
- trilateració per satèl·lit;
- abast per satèl·lit;
- referència horaria exacta;
- ubicació;
- correcció.
Mirem-los més de prop.
Trilateració és el càlcul de la distància de les dades de tres satèl·lits, gràcies al qual és possible calcular la ubicació d'un punt determinat.
Ranging significa la distància als satèl·lits, calculada pel temps que triga el senyal de ràdio a viatjar des d'ells fins al receptor, tenint en compte la velocitat de la llum. Per determinar l'hora, es genera un codi pseudoaleatori, gràcies al qual el receptor pot arreglar el retard en qualsevol moment.
La figura següent indica un directedepenent de la precisió del rellotge. Els satèl·lits tenen rellotges atòmics que tenen una precisió d'un nanosegon. Tanmateix, a causa del seu alt cost, no s'utilitzen a tot arreu.
Els satèl·lits es troben a una altitud de més de vint mil quilòmetres de la Terra, exactament tant com és necessari per al moviment estable en òrbita i l'estrenyiment de la resistència atmosfèrica.
Durant el funcionament del sistema de posicionament global al món es cometen errors difícils d'eliminar. Això es deu al pas del senyal per la troposfera i la ionosfera, on la velocitat disminueix, la qual cosa provoca errors en la mesura.
Components d'un sistema de mapes
Hi ha molts productes de sistemes de posicionament global i aplicacions de mapes GIS. Gràcies a ells, les dades geogràfiques es formen i s'actualitzen ràpidament. Els components d'aquests productes són receptors GPS, programari i dispositius d'emmagatzematge de dades.
Els receptors són capaços de fer càlculs amb una freqüència inferior a un segon i una precisió de desenes de centímetres a cinc metres, funcionant en mode diferencial. Es diferencien entre si per la mida, la capacitat de memòria i el nombre de canals de seguiment.
Mentre una persona està parada en un lloc o es mou, el receptor rep senyals dels satèl·lits i fa un càlcul sobre la seva ubicació. Els resultats en forma de coordenades es mostren a la pantalla.
Els controladors són ordinadors portàtils que executen el programari necessari per recollir dades. El programari controla la configuració del receptor. Les unitats tenendiferents dimensions i tipus d'enregistrament de dades.
Cada sistema està equipat amb programari. Després de carregar informació de la unitat a l'ordinador, el programa augmenta la precisió de les dades mitjançant un mètode de processament especial anomenat "correcció diferencial". El programari visualitza les dades. Alguns d'ells es poden editar manualment, d' altres es poden imprimir, etc.
Posicionament global GPS: sistemes que ajuden a recopilar informació per introduir-la a bases de dades i el programari l'exporta als programes GIS.
Correcció diferencial
Aquest mètode millora significativament la precisió de les dades recollides. En aquest cas, un dels receptors es troba en un punt de determinades coordenades, i l' altre recull informació on es desconeix.
La correcció diferencial s'implementa de dues maneres.
- La primera és la correcció diferencial en temps real, on els errors de cada satèl·lit són calculats i informats per l'estació principal. El mòbil rep les dades actualitzades, que mostra les dades corregides.
- La segona, la correcció diferencial en el postprocessament, té lloc quan l'estació principal escriu les correccions directament en un fitxer de l'ordinador. El fitxer original es processa juntament amb l'actualitzat i després s'obté un de corregit de manera diferencial.
Els sistemes de mapes Trimble són capaços d'utilitzar els dos mètodes. Així, si s'interromp el mode en temps real, serà possible utilitzar-lo en el postprocessament.
Aplicació
GPSaplicat en diferents àmbits. Per exemple, els sistemes de posicionament global s'utilitzen àmpliament a la indústria dels recursos naturals, on geòlegs, biòlegs, forestals i geògrafs els utilitzen per registrar posicions i informació addicional. També és una zona d'infraestructures i desenvolupament urbà on es controlen els fluxos de trànsit i el sistema de serveis públics.
Els sistemes GPS de posicionament global també s'utilitzen àmpliament a l'agricultura, descrivint, per exemple, les característiques dels camps. A les ciències socials, els historiadors i els arqueòlegs les utilitzen per navegar i registrar llocs històrics.
L'abast dels sistemes de mapes GPS no es limita a això. Es poden utilitzar en qualsevol altra aplicació on es necessiti coordenades precises, temps i altra informació.
Receptor GPS
Aquest és un receptor de ràdio que determina la posició de l'antena en funció de la informació sobre els retards de temps dels senyals de ràdio dels satèl·lits Navstar.
Les mesures es formen amb una precisió de tres a cinc metres, i si hi ha un senyal d'una estació terrestre, fins a un mil·límetre. Els navegadors GPS de tipus comercial de mostres antigues tenen una precisió de cent cinquanta metres i, en els nous, de fins a tres metres.
Es fabriquen receptors, registradors GPS, rastrejadors GPS i navegadors GPS.
L'equip pot ser personalitzat o professional. Segondifereix en qualitat, modes de funcionament, freqüències, sistemes de navegació i preu.
Els receptors personalitzats poden informar de coordenades precises, temps, altitud, rumb especificat per l'usuari, velocitat actual i informació de la carretera. La informació es mostra al telèfon o a l'ordinador al qual està connectat el dispositiu.
Navegadors GPS: mapes
Els mapes milloren la qualitat del navegador. Hi ha tipus vectorials i ràster.
Les variants vectorials emmagatzemen dades sobre objectes, coordenades i altra informació. Poden presentar terreny natural i molts objectes com hotels, benzineres, restaurants, etc., ja que no contenen imatges, ocupen menys espai i funcionen més ràpid.
Els tipus de ràster són els més senzills. Representen una imatge de la zona en coordenades geogràfiques. Es pot fer una foto de satèl·lit o escanejar un mapa en paper.
Actualment, hi ha sistemes de navegació que l'usuari pot complementar amb els seus objectes.
Rastreadors GPS
Aquest receptor de ràdio rep i transmet dades per controlar i fer un seguiment dels moviments dels diferents objectes als quals està connectat. Inclou un receptor que determina les coordenades i un transmissor que les envia a un usuari situat a distància.
Hi ha seguidors GPS:
- personal, utilitzat individualment;
- automòbil, connectat a bordxarxes automàtiques.
S'utilitzen per determinar la ubicació de diversos objectes (persones, vehicles, animals, mercaderies, etc.).
Aquests dispositius es poden utilitzar per suprimir senyals que formen interferències a les freqüències on opera el rastrejador.
GPS-logger
Aquestes ràdios poden funcionar en dos modes:
- receptor GPS normal;
- registrador, que registra informació sobre el camí que s'ha recorregut.
Poden ser:
- portàtil, equipat amb una bateria recarregable de mida petita;
- automòbil, alimentat per la xarxa a bord.
En els models moderns de registradors és possible registrar fins a dos-cents mil punts. També es recomana marcar qualsevol punt del camí.
Els dispositius s'utilitzen activament en turisme, esports, seguiment, cartografia, geodèsia, etc.
Posicionament global avui
A partir de la informació proporcionada, es pot concloure que aquests sistemes ja s'utilitzen a tot arreu i que l'abast tendeix a ser encara més estès.
El posicionament global cobreix el sector de consum. L'ús de les últimes innovacions tècniques converteix el sistema en un dels més demandats en aquest segment de mercat.
Junt amb el GPS, GLONASS s'està desenvolupant a Rússia i Galileo a Europa.
Al mateix temps, el posicionament global no està exempt de inconvenients. Per exemple, en un apartament d'un edifici de formigó armat, en un túnel o soterrani, determineu la ubicació exactaimpossible. Les tempestes magnètiques i les fonts de ràdio a terra poden interferir amb la recepció normal. Els mapes de navegació queden obsolets ràpidament.
El major inconvenient és que el sistema depèn completament del Departament de Defensa dels EUA, que en qualsevol moment pot, per exemple, activar la interferència o desactivar completament la part civil. Per tant, és tan important que a més del sistema de posicionament global GPS i GLONASS, i Galileo també s'estan desenvolupant.
