Sistemul de poziționare globală (GPS), o constelație de sateliți care acceptă poziționare exactă, navigare și cronometrare (PNT), măsurători la nivel mondial. GPS este unul dintre sistemele esențiale de poziționare prin satelit. A fost folosit în agricultura de precizie, topografie aeriană și aplicații de apărare.
Acest articol va explica ce este GPS-ul și cum funcționează. De asemenea, discutăm despre echipamentele și aplicațiile pe care GPS le acceptă. Mai multe informații despre tehnologiile prin satelit și GPS pot fi găsite în cartea noastră An Introduction to GNSS.

Ce este GPS-ul?

GPS oferă măsurători de poziționare, navigare și cronometrare (PNT). SUA operează Forța Spațială. U.S. Space Force este o ramură a SUA. GPS poate fi folosit de orice persoană din întreaga lume, inclusiv de forțele armate.
GPS a fost înființat în 1973 și a lansat primul său satelit în 1978. Blocurile sunt folosite pentru a descrie modul în care sunt creați și lansati sateliții. Între 1978 și 1981, au fost găsiți 10 sateliți GPS Bloc I. Sateliții din seria Block II, care au difuzat pe două frecvențe radio în banda L, au fost lansate în 1989. GPS Block II a fost gazda mai multor serii de dezvoltare, inclusiv Block IIA și IIR. Fiecare set de sateliti se bazează pe capacitățile și designul celorlalți, culminând cu Blocul III. A treia generație de sateliți GPS se bazează pe puterea de transmisie mai mare a seriei Block IIIA și pe semnale noi. În 2018, a fost lansat primul satelit IIIA zece.

Ce este GPS-ul?

GPS înseamnă Global Positioning System. De asemenea, se referă la sistemul de poziționare real, cum ar fi GPS-ul vehiculului dumneavoastră.

Ce este GPS-ul?

GPS, ca multe alte constelații GNSS, are trei segmente principale: control, spațiu și utilizator.
U.S. Space Force menține peste 30 de sateliți care orbitează segmentul spațial GPS. Acești sateliți transmit semnale radio către stațiile de monitorizare și control Pământului și către utilizatorii care au nevoie de o poziționare precisă prin satelit.
U.S. Space Force gestionează și segmentul de control GPS. Include antene la sol dedicate, stații de control și de rezervă și multe stații de monitorizare din întreaga lume. Aceste stații asigură că sateliții GPS sunt în stare bună de sănătate, orbitează în locurile corecte și au ceasuri atomice precise. Aceste stații sunt esențiale pentru acuratețea și sănătatea generală a constelației GPS.
Acest segment de utilizatori acoperă toți cei care se bazează pe sateliții GPS pentru a măsura PNT. Multe aplicații folosesc GPS-ul pentru a oferi poziționare și precizie de înaltă precizie în întreaga lume, cum ar fi un telefon mobil care oferă indicații pentru vehicule autonome și un fermier care urmărește rutele de plantare și recoltare.

Ce sunt semnalele prin satelit GPS și cum funcționează?

Sateliții își transmit poziția orbitală și timpul precis pe frecvențe radio. Semnalul este apoi primit de antene și procesat într-un receptor GPS pentru a determina locația exactă a utilizatorului.
Emisiuni GPS pe frecvențele civile L1 (1575,42MHz), L2 (1227,60MHz) și L5 (1176,45MHz). GPS-ul transmite, de asemenea, pe L3 (1381.05MHz) și L4 (379.913 MHz) pentru sistemele de creștere bazate pe satelit (SBAS) pentru guvernele guvernamentale și regionale. Mai mulți sateliți transmit cod M, care este un cod militar care este transmis pe frecvențele L1 și L2. Acest cod a fost creat pentru uzul exclusiv al armatei SUA.

Ce este codul M?

M-code este un semnal GPS transmis pentru a sprijini Departamentul de Apărare al Statelor Unite. Acest semnal a fost publicat pentru prima dată în 2005, odată cu lansarea satelitului Block IIR-M. M-code este un strat de apărare împotriva interferențelor cauzate de bruiaj prin 21 de sateliți GPS capabili de Mcode.
M-code difuzează pe frecvențele L1 L-Band existente ale GPS, dar este modulat pentru a nu interfera cu semnalele L1/L2. Codul M poate fi folosit pentru a calcula PNT de către receptorii militari. Aplicațiile militare folosesc, de asemenea, codul M pentru a crește puterea semnalelor L1 sau L2, crescând astfel rezistența la interferențe, bruiaj și falsificare. M-code oferă un strat de protecție împotriva interferențelor cu semnalele GPS încă vulnerabile la bruiaj. Apărări suplimentare anti-brulare sunt esențiale pentru stabilirea unui PNT asigurat pe GPS.

Precizie GPS

Procesorul este singurul lucru care face ca un sistem de poziționare să funcționeze. Un receptor GPS de înaltă precizie va funcționa mult mai bine decât un smartphone. Sursele potențiale de eroare sunt identificate și modelate pentru a optimiza acuratețea la stațiile de monitorizare și control.
Erorile de ceas, deplasările orbitale, întârzierile pe mai multe căi și interferența cu frecvența radio sunt principalele cauze ale erorilor. Diluarea geometrică a preciziei este cauzată de aceste surse, care pot afecta în mod constant sincronizarea, poziționarea și acuratețea navigației.
Anumite tehnologii pot ajuta la reducerea diluției în precizie și a acestor erori. Acestea includ abonamente pentru serviciile de corecție GNSS/GPS, SBAS și fuziunea unor senzori suplimentari, cum ar fi sistemele de navigație inerțiale sau radar. Algoritmi diferiți pot reduce, de asemenea, erorile din receptoarele GPS, cum ar fi calculele pseudo-razelor și undei purtătoare care calculează o poziție.

În episoadele trei și 4, discutăm despre cum să evităm erorile în seria noastră de seminarii web Introducere în GNSS.

GPS vs. GNSS: Care este diferența?

GNSS descrie fiecare constelație de satelit de pe orbită. GPS-ul este doar un exemplu de GNSS. Multe constelații alcătuiesc GNSS, inclusiv GLONASS și GPS (operat în Rusia de Roscosmos State Corporation for Space Activities). Pentru o tehnologie de poziționare precisă și fiabilă, sunt necesare multe constelații. În loc de GNSS vs. GPS, o modalitate mai bună este să vă uitați la modul în care GPS-ul se compară cu alte constelații GNSS.
În articolul nostru Ce este GNSS, comparăm GPS-ul cu alte constelații precum GLONASS și BeiDou.

aplicații GPS

GPS-ul este utilizat de multe aplicații din întreaga lume care se bazează pe tehnologia satelitului pentru a asigura poziționare, navigare și măsurători de sincronizare. Deși aceste aplicații variază în funcție de industrie, necesitatea de a avea o poziționare precisă, navigare sigură, urmărire și monitorizare a mișcărilor unui obiect, cartografierea unei zone și măsurarea timpului într-o fracțiune de secundă este tipică.
Aplicațiile miniere, de exemplu, se bazează pe GPS pentru a mapa o zonă și a începe operațiunile. Companiile folosesc GPS-ul pentru a urmări zăcămintele minerale și pentru a identifica zonele care ar trebui evitate pentru a le reduce impactul asupra mediului. De asemenea, le permite să transporte minerale în mod autonom pe site.
GPS este utilizat alături de alte constelații pentru aplicații care necesită poziționare de înaltă precizie. Armata SUA se bazează exclusiv pe GPS din cauza semnalului cod M criptat. Armata poate folosi codul M pentru a obține acces continuu la locația sa și pentru a crește rezistența la posibile surse de interferență și bruiaj.

Echipamente și soluții GPS

Echipamentul GPS permite măsurători precise PNT în multe industrii. Echipamentul GPS este esențial pentru sincronizare precisă, poziționare fiabilă și navigare sigură. Al optulea capitol al Introducerii noastre în GNSS prezintă echipamentele specializate pe care le suportă tehnologia GPS. Vom da câteva exemple.
Antena dvs. este cea mai importantă piesă de tehnologie după ce receptorul GPS vă calculează PNT. O antenă GPS/GNSS acționează ca un gatekeeper, asigurându-se că sunt recepționate numai semnale de satelit de înaltă calitate pentru a permite calcule precise. Aceste calcule pot fi suplimentate de serviciile de corecție GNSS/GPS, care pot corecta erorile de trasee multiple și de sincronizare. Antenele și serviciile de corecție sunt două tehnologii GPS cheie care permit utilizarea aplicațiilor GPS pe tot globul.
Tehnologia GPS Anti-Jam (GAJT) este o gamă de antene anti-blocare care protejează semnalele satelitului de interferențe, bruiaj și falsificare. În același timp, semnalele M-code oferă o protecție minimă împotriva bruiajului, în timp ce GAJT și alte opțiuni antiblocare măresc rezistența sistemului pentru a asigura PNT.

GPS-ul poate fi folosit pentru a asigura poziția, navigarea și sincronizarea

Am explicat ce este GPS-ul, cum funcționează și cum să-l folosești pentru diverse aplicații. GPS a fost primul sistem de poziționare prin satelit care a fost stabilit. Inovațiile sale au continuat să sprijine adoptarea și creșterea altor tehnologii de poziționare. GPS-ul va continua să fie o parte centrală a vieții de zi cu zi, pe măsură ce aplicațiile autonome bazate pe GPS devin tot mai comune.