Šiandien GPS (Global Positioning System) navigatoriai yra nepakeičiami pagalbininkai keliaujant, sportuojant ar net grybaujant. Tačiau, ar kada susimąstėte, kaip tiksliai jie nustato jūsų buvimo vietą? Ar visada galime pasikliauti jų rodomomis koordinatėmis?
Panagrinėkime, kas lemia GPS navigatorių koordinačių tikslumą, kokie veiksniai gali jį paveikti ir kaip galime pagerinti navigacijos patikimumą.
GNSS: Pasaulinė Palydovinės Navigacijos Sistema
GNSS (Global Navigation Satellite System - Pasaulinė palydovinės navigacijos sistema) yra palydovų tinklas, kuris perduoda aukšto dažnio radijo signalus, turinčius laiko ir atstumo duomenis, kuriuos gali priimti imtuvas, leidžiantis naudotojui nustatyti savo vietą Žemės rutulyje. Šios sistemos yra nuolat atnaujinamos, kad atitiktų kylančius patikimumo reikalavimus.
Šiuo metu veikia kelios pagrindinės palydovinės navigacijos sistemos:
- JAV - Global Positioning System (GPS)
- Rusijos - GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System)
- Europos Sąjungos - GALILEO (kuriama)
Be to, egzistuoja SBAS (Satellite-Based Augmentation System), teikianti pagerintą tikslumą. SBAS perduoda diferencialinio signalo pataisymus tam tikrose teritorijose, panaudodama antžemines stotis ir geo-stacionarius palydovus.
Veikimo Principas
Palydovinės navigacijos satelitai be perstojo siunčia laiko ir atstumo informaciją, skriedami aplink Žemę tikslia orbita. Palydovinės navigacijos imtuvai panaudoja šitą informaciją nustatyti koordinates trianguliacijos principu. Kiekvienas žemės taškas atpažįstamas iš dviejų skaičių eilės, vadinamos koordinatėmis. Šios koordinatės atspindi tikslų tašką, kur horizontali linija - platuma - kerta vertikalią liniją - ilgumą.
Imtuvas prisijungia mažiausiai prie trijų palydovų ir pasinaudoja gauta informacija koordinatėms nustatyti. Palygindamas signalo siuntimo laikus, imtuvas apskaičiuoja atstumą iki palydovo. Pasinaudodamas atstumu iki kiekvieno iš trijų (ar daugiau) palydovų, imtuvas nustato savo koordinates. Pagal šiuos atstumo matmenis imtuvas gali matuoti greitį, kelionės laiką, atstumą, aukštį (virš jūros lygio) ir kt.
Imtuvas veikia „regos lauko“ principu, vadinasi, jis turi „matyti“ bent jau tris palydovus. Vidutiniškai aštuoni palydovai nuolat matomi kiekviename Žemės taške. Kuo daugiau palydovų matoma, tuo tikslesni imtuvo duomenys. Taigi radijo signalai pereis pro debesis, stiklą, plastiką ir pan., tačiau imtuvas jų negaus būdamas po žeme ir uždarose vietose.
Kaip veikia GPS ir kaip jis tapo geresnis, nei kada nors įsivaizdavo dizaineriai
GPS Imtuvų Tipai Ir Jų Panaudojimas
GPS imtuvai skiriasi pagal paskirtį ir savybes. Automobiliniai GPS navigatoriai pasižymi patogiu valdymu, dideliu ekranu ir balsinėmis komandomis, tačiau yra jautrūs drėgmei bei smūgiams. Turistiniai GPS imtuvai yra atsparūs drėgmei ir smūgiams, sugeba įsiminti daug maršrutų, bet turi mažesnį ekraną ir nepraneša komandų balsu.
Patyręs medžiotojas, žvejys, grybautojas, geologas ar tolimųjų reisų vairuotojas žino, kaip rasti kelią. Karinė JAV, NATO, Rusijos pramonė atsigręžė į paprastą žmogų. Ir pasirodė, kad visai nesunku atrasti adatą šieno kupetoje. Sraigtasparnis nusileis būtent ten, kur yra žmogus, nebepasimirš grybingos vietos, tavo draugas suras tik tau žinomą žuvingą vietą. Ir nebereikalingos žvaigždės ar saulė, norint susiorientuoti nežinomoje vietoje. GPS imtuvų atmintyje saugomas tavo nueitas atstumas ir keliais mygtuko paspaudimais pažymėtos visos dominančios vietos. Be to, maršrutus gali susiplanuoti ir įsikelti į GPS imtuvą namuose ar pasinaudoti draugo turima informacija.
GPS imtuvas - tai viskas vienoje vietoje: žemėlapis, kompasas, laik-rodis, užrašų knygutė ir kt. Laivai, lėktuvai, vilkikai, keliautojai ir šiaip nuotykių ieškotojai visame pasaulyje jau keletą metų efektyviai naudoja elektroninius GPS imtuvus. Pasaulinė palydovinė navigacija padidina produktyvumą ir tikslumą įvairiose pramonės šakose. Ji suteikia naują džiaugsmą ir pasitikėjimą daugeliui navigacijos, sporto ir laisvalaikio šakų.
Imtuvo Tikslumas Ir Jį Įtakojantys Veiksniai
GPS imtuvo tikslumas vidutiniškai yra apie 15 metrų. Tačiau, naudojant pataisytus signalus iš SNAS (Satellite Navigation Augmentation Systems), galima pasiekti 3 metrų ir geresnį tikslumą. JAV 3 metrų tikslumas pasiekiamas pasinaudojant antžeminių stočių ir pastovios pozicijos palydovų tinklu, vadinamu WAAS (Wide Area Augmentation System). Europoje panaši sistema vadinama EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System). Azijoje pataisytus signalus perduoda MSAS (Multifunctional Transport Satellite-based Augmentation System).
Tikslumui padidinti gali būti naudojama ir DGPS (Differential Global Positioning System), antžeminės stotys su žinomomis koordinatėmis, kurios perduoda pataisytus palydovų signalus. Įvairios DGPS technologijos gali padidinti tikslumą nuo kelių metrų iki kelių milimetrų. Tikslumas gali būti didinamas ir naudojant RTK (Real Time Kinematic) sistemą.
GPS sekimo tikslumas labai priklauso nuo aplinkos, kurioje vaikas yra. Atviros erdvės - parkai, paplūdimiai, sporto aikštynai - paprastai užtikrina 3-5 metrų tikslumą. Miesto centre situacija komplikuojasi. Aukšti pastatai sukuria taip vadinamą „miesto kanjono” efektą, kai GPS signalai atsispindi nuo pastatų sienų. Patalpų viduje GPS praktiškai neveikia. Čia į pagalbą ateina Wi-Fi pozicionavimas, tačiau jo tikslumas priklauso nuo to, kiek Wi-Fi tinklų yra aplinkui ir ar jie yra žinomi pozicionavimo duomenų bazėse. Požeminiai tuneliai, garažai ar rūsiai - čia dauguma vaikų laikrodžių tiesiog „praranda” vaiką.
| Sistema | Regionas | Tikslumas |
|---|---|---|
| WAAS | Šiaurės Amerika | 3 metrai ir mažiau |
| EGNOS | Europa | Apie 3 kartus geresnis nei standartinis GPS |
| MSAS | Azija | Apie 3 kartus geresnis nei standartinis GPS |
Gamtos Trikdžiai
Žaibų poveikis gali pasireikšti įvairiais būdais. Pats didžiausias poveikis būna tada, kai žaibo iškrova įvyksta visai greta. Tokiais atvejais GPS imtuvas gali būti sugadinamas. Fiksuotų (stacionariai įrengtų, pvz., laivuose) imtuvų apsaugai labai rekomenduotina įrengti gerus žaibolaidžius. Kitas poveikis pasireiškia dideliais žaibų sukeliamų elektromagnetinių bangų trukdymais, tai gali labai apsunkinti DGPS signalų priėmimą. Šiems trukdymams sumažinti naudojamos specialios mažatriukšmės „magnetinės kilpos“ tipo priėmimo antenos.
Išvados
GPS navigatorių koordinačių tikslumas priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant palydovų skaičių, aplinkos sąlygas ir naudojamas technologijas. Nors absoliutaus tikslumo pasiekti ne visada įmanoma, modernios technologijos ir papildomos sistemos leidžia ženkliai pagerinti navigacijos patikimumą. Svarbu atsižvelgti į šiuos aspektus renkantis GPS įrenginį ir naudojant jį įvairiose situacijose.
tags: #gps #navigatoriai #koordinaciu #sklypas