Είσοδος σε GPS - ανδρείκελα

Το GPS αντιπροσωπεύει το Global Positioning System. Ένας ειδικός ραδιοφωνικός δέκτης μετρά την απόσταση από την τοποθεσία σας σε δορυφόρους που περιστρέφονται γύρω από τα ασύρματα ραδιοφωνικά σήματα. Το GPS μπορεί να εντοπίσει τη θέση σας οπουδήποτε στον κόσμο. Αρκετά δροσερό, ε; Εκτός από την αγορά του δέκτη, το σύστημα είναι δωρεάν για κανέναν.

Μπορείτε να αγοράσετε ένα φθηνό δέκτη GPS, να αναπαράγετε μερικές μπαταρίες, να το ενεργοποιήσετε και να πατάτε! Η τοποθεσία σας εμφανίζεται στην οθόνη. Δεν απαιτείται χάρτης, πυξίδα, sextant, ούτε ηλιακό ρολόι. Ακριβώς όπως η μαγεία. Δεν είναι πραγματικά μαγικό όμως, αλλά έχει εξελιχθεί από ορισμένες μεγάλες πρακτικές εφαρμογές της επιστήμης που έχουν συναντηθεί τα τελευταία 50 χρόνια.

Πώς λειτουργεί το GPS

Οι περιπλοκές του GPS είναι γεμάτες από μαθηματικά, φυσική και μηχανική, αλλά δεν χρειάζεται να είστε επιστήμονας πυραύλων για να καταλάβετε πώς λειτουργεί το GPS. Το GPS αποτελείται από τρία μέρη:

• Δορυφόροι
• Σταθμοί εδάφους
• Δέκτες

Δορυφόροι

Στην ορολογία GPS, ένας δορυφόρος είναι ο διαστημικός τομέας. Ένας αστερισμός από 24 δορυφόρους GPS (21 λειτουργικά και 3 ανταλλακτικά) περιστρέφεται γύρω στα 12, 000 μίλια πάνω από τη Γη. Οι δορυφόροι ζουμ στους ουρανούς σε περίπου 7, 000 μίλια την ώρα. Χρειάζονται περίπου 12 ώρες για να δορυφορικό δορυφόρο να τροχιάσει πλήρως τη Γη, περνώντας από το ίδιο ακριβώς σημείο περίπου κάθε 24 ώρες. Οι δορυφόροι τοποθετούνται όπου ένας δέκτης GPS μπορεί να λαμβάνει σήματα από τουλάχιστον έξι δορυφόρους ανά πάσα στιγμή, σε οποιαδήποτε θέση στη Γη (αν δεν υπάρχει εμπόδιο στα σήματα).

Ο δορυφόρος διαθέτει τρία βασικά κομμάτια υλικού:

• Υπολογιστής: Αυτός ο ενσωματωμένος υπολογιστής ελέγχει την πτήση του και άλλες λειτουργίες.
• Ατομικό ρολόι: Αυτός διατηρεί ακριβή χρόνο μέσα σε τρία νανοδευτερόλεπτα (περίπου τρία δισεκατομμύρια του δευτερολέπτου).
• Ραδιοφωνικός πομπός: Αυτό στέλνει σήματα στη Γη.

Οι δορυφόροι GPS δεν σας βοηθούν να μείνετε μόνος σας. Όλοι οι δορυφόροι GPS από το 1980 φέρουν αισθητήρες NUDET. Όχι, αυτό δεν είναι κάποιο σύστημα ανίχνευσης πορνογραφίας υψηλής τεχνολογίας. Το NUDET είναι ένα αρκτικόλεξο για την NUclear DETonation. Οι δορυφόροι GPS έχουν αισθητήρες για την ανίχνευση πυρηνικών όπλων, για την εκτίμηση της απειλής πυρηνικής επίθεσης και για την αξιολόγηση των ζημιών από τις πυρηνικές απεργίες.

Οι ηλιακοί δορυφόροι GPS έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής (περίπου 10 χρόνια). Όταν αρχίσουν να αποτυγχάνουν, ενεργοποιούνται τα ανταλλακτικά ή αποστέλλονται νέοι δορυφόροι σε τροχιά για να αντικατασταθούν τα παλαιά. Αυτό δίνει στην κυβέρνηση την ευκαιρία να αναβαθμίσει το σύστημα GPS τοποθετώντας εξοπλισμό με νέα χαρακτηριστικά στο διάστημα.

Οι δορυφόροι GPS μεταδίδουν δύο τύπους ραδιοφωνικών σημάτων: τον κωδικό C / A και τον κωδικό P. Ακαθάριστη απόκτηση (κωδικός C / A) είναι ο τύπος σήματος που λαμβάνουν οι μονάδες GPS του καταναλωτή. Ο κωδικός ακριβείας (P-code) παρέχει εξαιρετικά ακριβείς πληροφορίες θέσης. P-κώδικα είναι δύσκολο να μπλοκάρει και spoof. Ο στρατός του Ηνωμένου Βασιλείου είναι ο κύριος χρήστης μεταδόσεων κώδικα P και χρησιμοποιεί μια κρυπτογραφημένη μορφή δεδομένων, ώστε μόνο οι ειδικοί δέκτες να έχουν πρόσβαση στις πληροφορίες.

Σταθμοί εδάφους που καλύπτουν

Οι επίγειοι σταθμοί είναι το τμήμα ελέγχου του GPS. Πέντε μη επανδρωμένοι επίγειοι σταθμοί γύρω από τη Γη παρακολουθούν τους δορυφόρους. Οι πληροφορίες από τους σταθμούς αποστέλλονται σε έναν κεντρικό σταθμό ελέγχου - το Ενοποιημένο Κέντρο Επιχειρήσεων Διαστήματος (CSOC) στη βάση αεροπορικής δύναμης Schriever στο Κολοράντο - όπου τα δεδομένα επεξεργάζονται για να καθορίσουν τα εφήμερα και τα χρονικά σφάλματα κάθε δορυφόρου.

Ένα ephemeris είναι ένας κατάλογος των προβλεπόμενων θέσεων των αστρονομικών σωμάτων όπως οι πλανήτες ή η Σελήνη. Οι Ephemerides (ο πληθυντικός των ephemeris ) ήταν εδώ και χιλιάδες χρόνια εξαιτίας της σημασίας τους στην ουράνια ναυσιπλοΐα. Τα εφέμερη καταρτίζονται για να παρακολουθήσουν τις θέσεις των πολυάριθμων δορυφόρων που περιστρέφονται γύρω από τη γη.

Τα επεξεργασμένα δεδομένα αποστέλλονται στους δορυφόρους μία φορά την ημέρα με κεραίες εδάφους που βρίσκονται σε όλο τον κόσμο. Αυτό είναι σαν συγχρονισμός ενός προσωπικού ψηφιακού βοηθού (PDA) με τον προσωπικό υπολογιστή σας για να διασφαλιστεί ότι όλα τα δεδομένα είναι συγχρονισμένα μεταξύ των δύο συσκευών. Επειδή οι δορυφόροι έχουν μικρές ενσωματωμένες ρουκέτες, η CSOC μπορεί να τις ελέγξει για να εξασφαλίσει ότι μένουν σε σωστή τροχιά.

Δέκτες GPS

Οποιοσδήποτε έχει δέκτη GPS μπορεί να λάβει τα δορυφορικά σήματα για να καθορίσει πού βρίσκεται. Οι καταναλωτές μπορούν να αγοράσουν πρακτικούς δέκτες GPS σε καταστήματα αθλητικών ειδών. Είναι εύκολο στη χρήση και προορίζονται κυρίως για ψυχαγωγικές και άλλες χρήσεις που δεν απαιτούν υψηλό επίπεδο ακρίβειας θέσης. Οι μεγάλοι τρεις κατασκευαστές στην αγορά GPS των καταναλωτών είναι οι Garmin, Magellan και Lowrance. Οι καταναλωτές GPS δέκτες είναι λογικές τιμές, από λιγότερο από $ 100 έως $ 400 στο U. S.

Πόσο ακριβής είναι ένας δέκτης GPS;

Σύμφωνα με την κυβέρνηση και τους κατασκευαστές δέκτη GPS, αναμένετε ότι η μονάδα GPS σας είναι ακριβής μέσα σε 49 πόδια (δηλαδή 15 μέτρα για τους μετρικούς καταλαβαίνω). Αν το GPS σας αναφέρει ότι βρίσκεστε σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, μπορείτε να είστε αρκετά σίγουροι ότι βρίσκεστε σε απόσταση μόλις 50 μέτρα από αυτό το ακριβές σύνολο συντεταγμένων.

Οι δέκτες GPS σας δείχνουν πόσο ακριβής είναι η θέση σας. Με βάση την ποιότητα των δορυφορικών σημάτων που λαμβάνει η μονάδα, στην οθόνη εμφανίζεται η εκτιμώμενη ακρίβεια σε πόδια ή μέτρα. Η ακρίβεια εξαρτάται από τη θέση

• του δέκτη

Τα εμπόδια που εμποδίζουν τα δορυφορικά σήματα

Παρόλο που οι δέκτες GPS ποιότητας μπορούν να παρέχουν ακρίβεια μικρότερη από 2 εκατοστά, είναι πολύ εξειδικευμένες και δαπανηρές, απαιτούν μεγάλη εκπαίδευση, t πολύ φορητό. Η ακρίβειά τους επιτυγχάνεται με την DGPS και τη συλλογή δεδομένων που συλλέγονται μετά την επεξεργασία για τη μείωση των σφαλμάτων στη θέση. Ο μέσος χρήστης GPS δεν χρειάζεται αυτό το επίπεδο ακρίβειας.

Τα σύννεφα, η βροχή, το χιόνι και ο καιρός δεν μειώνουν τη δύναμη των σημάτων GPS αρκετά για να μειώσουν την ακρίβεια.Ο μόνος τρόπος με τον οποίο ο καιρός μπορεί να αποδυναμώσει τα σήματα είναι όταν μια σημαντική ποσότητα βροχής ή χιονιού συσσωρεύεται στην κεραία του δέκτη GPS ή σε μια κορυφή δέντρου.