GPS a navigační systém

téma:

obecný
Určení polohy
Navigační systém

Obecné:
GPS je zkratka pro Global Positioning System. GPS se skládá ze sítě satelitů, které obíhají kolem Země. Ty neustále ukazují, kde se nacházejí. Přijímače GPS v navigačních zařízeních potřebují 3 až 8 satelitů k určení polohy a směru (cesty) na Zemi s přesnou metrovou přesností.

Určení pozice:
K určování polohy slouží 24 satelitů, které obíhají Zemi ve výšce přibližně 20.000 XNUMX km. Polohy satelitů jsou určeny tak, aby alespoň pět satelitů mohlo současně dosáhnout stejného bodu na Zemi.

Trojrozměrný prostor lze vypočítat s nejméně třemi satelity, pokud známe vzdálenost mezi třemi pevnými body. Místo je určeno výpočtem doby mezi odesláním a příjmem signálů. Vzdálenost mezi přijímačem a každým satelitem můžeme vypočítat vynásobením času rychlostí světla (300.000 XNUMX km za sekundu). Když to uděláme s alespoň třemi satelity, můžeme kreslit pomyslné čáry k jednomu společnému bodu. Čtvrtý satelit zvyšuje přesnost určování polohy.

Pozice je zobrazena přijímačem ve stupních zeměpisné délky a šířky. Rovník je na 0° a póly jsou na 90°. Čáry zeměpisné délky (poledníky) spojují póly. Meridiány jsou pomyslné čáry napříč Zemí:

kolmo k rovníku;
od pólu k pólu.

Země je rozdělena na 360 stupňů, které se měří od nultého poledníku. Od tohoto nultého poledníku se vzdálenost měří ve stupních (od 0° až 180°) východní a západní délky. Stupeň (°) lze rozdělit na:

max. 60 minut (')
a jednu minutu za max. 60 sekund (“).

Spolu s polohou ve stupních vzhledem k rovníku (zeměpisná šířka) a případně výškou lze označit libovolné místo na Zemi.

V Amsterdamu další polohu poskytuje přijímač GPS určitý:

Počet satelitů: 4
N: 52°22'02.8″
O: 4°53'48.7″

Uvedená poloha v Amsterdamu je přibližně 52° severní šířky (N) a 4° východní délky (V) od nultého poledníku a rovníku.

Nizozemsko se nachází východně od nultého poledníku a severně od rovníku. Při pohledu doleva od nultého poledníku (část Francie a většina Španělska) je to na severozápadní polokouli. Pod rovníkem mluvíme o jižní polokouli. Pokud na Mapách Google vyhledáme souřadnice Jižní Afriky (jihovýchodní polokoule) a Brazílie (jihozápadní polokoule), souřadnice vypadají takto:

Jihoafrické souřadnice:

S: 28°21'15.5″
O: 23°53'13.0″

Brazílie souřadnice:

S: 4°51'56.4″
Š: 51°57'27.7″

Navigační systém:
Kruhy zeměpisné šířky a délky jsou zobrazeny na zemských a silničních mapách. Zeměpisná poloha každého místa je známá. Jakmile přijímač GPS v autě zná aktuální polohu, lze ji porovnat se souřadnicemi na mapě.

Směr jízdy a vzdálenost do cíle se vypočítávají pomocí satelitů a zobrazují se na displeji v autě.

Příklad: chceme jet z Dordrechtu (Jižní Holandsko) do Paříže.
Souřadnice jsou následující:

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

Umístění cíle a vzdálenost se vypočítá na základě souřadnic. S využitím informací v předchozím odstavci můžeme o souřadnicích říci následující:

Od 51 stupňů severně do 48 stupňů. To je blíže k rovníku, takže trasa je na jih;
Od 4 stupňů východně do 2 stupňů: toto je blíže k nultému poledníku, takže trasa směřuje na západ.

Software v navigačním počítači vypočítá na základě automapy nejlogičtější trasu. To bere v úvahu faktory, jako jsou: nezpevněné silnice, zpoplatněné silnice, trajektové služby atd. Když je systém připojen k internetu, software také zohledňuje dopravní podmínky. Pokud se zdá, že na nejlogičtější (standardní) trase dochází ke zpoždění, bude nabídnuta alternativní trasa. Může se jednat o trasu na delší vzdálenost, ale stále rychlou trasu kvůli příznivým dopravním podmínkám.