GPS и навигационна система

тема:

Общ
Определяне на позицията
Навигационна система

цялостната:
GPS е съкращение от Global Positioning System. GPS се състои от мрежа от сателити, които обикалят около Земята. Те непрекъснато показват къде се намират. GPS приемниците в навигационното оборудване се нуждаят от 3 до 8 сателита, за да определят позицията и посоката (на движение) на Земята с точна точност на метър.

Определяне на позицията:
За позициониране се използват 24 спътника, обикалящи около Земята на височина от приблизително 20.000 XNUMX км. Позициите на спътниците се определят по такъв начин, че най-малко пет спътника да могат едновременно да достигнат една и съща точка на Земята.

Едно триизмерно пространство може да бъде изчислено с поне три сателита, ако знаем разстоянието между три фиксирани точки. Местоположението се определя чрез изчисляване на времето между изпращането и получаването на сигналите. Можем да изчислим разстоянието между приемника и всеки сателит, като умножим времето по скоростта на светлината (300.000 XNUMX км в секунда). Когато направим това с поне три сателита, можем да начертаем въображаеми линии до една обща точка. Четвърти сателит повишава точността на позициониране.

Позицията се показва от приемника в градуси дължина и ширина. Екваторът е на 0°, а полюсите са на 90°. Линиите на дължината (меридианите) свързват полюсите. Меридианите са въображаеми линии през Земята:

перпендикулярно на екватора;
от стълб до стълб.

Земята е разделена на 360 градуса, които се измерват от началния меридиан. От този начален меридиан разстоянието се измерва в градуси (от 0° до 180°) съответно източна и западна дължина. Степен (°) могат да бъдат разделени на:

максимум 60 минути (')
и една минута за максимум 60 секунди (“).

Заедно с позицията в градуси спрямо екватора (географската ширина) и евентуално височината може да се посочи всяко място на Земята.

В Амстердам следващата позиция се осигурява от GPS приемника сигурно:

Брой сателити: 4
N: 52°22'02.8″
О: 4°53'48.7″

Посоченото местоположение в Амстердам е приблизително 52° северна ширина (N) и 4° източна дължина (E) от главния меридиан и екватора.

Холандия се намира на изток от главния меридиан и на север от екватора. Гледайки вляво от главния меридиан (част от Франция и по-голямата част от Испания), това е в северозападното полукълбо. Под екватора говорим за южното полукълбо. Ако потърсим координатите на Южна Африка (югоизточно полукълбо) и Бразилия (югозападно полукълбо) в Google Maps, координатите изглеждат така:

Южна Африка координати:

Ю: 28°21'15.5″
О: 23°53'13.0″

Бразилия координати:

Ю: 4°51'56.4″
W: 51°57'27.7″

Навигационна система:
Кръговете за географска ширина и дължина са показани на карти на държави и пътища. Географското положение на всяко място е известно. След като GPS приемникът в колата знае текущата позиция, тя може да бъде сравнена с координатите на пътната карта.

Посоката на движение и разстоянието до дестинацията се изчисляват с помощта на сателитите и се показват на дисплея в автомобила.

Пример: искаме да шофираме от Дордрехт (Южна Холандия) до Париж.
Координатите са както следва:

Dordrecht: 51°48’33.2″N 4°38’53.0″E
Parijs: 48°51’16.8″N 2°20’52.0″E

Местоположението на дестинацията и разстоянието се изчисляват въз основа на координатите. Използвайки информацията в предишния параграф, можем да кажем следното за координатите:

От 51 градуса на север до 48 градуса. Това е по-близо до екватора, така че маршрутът е на юг;
От 4 градуса изток до 2 градуса: това е по-близо до основния меридиан, така че маршрутът е на запад.

Софтуерът в навигационния компютър изчислява най-логичния маршрут на базата на пътната карта. Това взема предвид фактори като: неасфалтирани пътища, платени пътища, фериботни услуги и т.н. Когато системата е свързана към интернет, софтуерът също взема предвид условията на трафика. Ако се окаже, че има закъснение по най-логичния (стандартен) маршрут, ще бъде предложен алтернативен маршрут. Това може да е маршрут на по-голямо разстояние, но все пак бърз поради благоприятните условия на движение.