GPS og navigationssystem

emne:

generelt
Stedbestemmelse
Navigations system

overordnet:
GPS er en forkortelse af Global Positioning System. GPS består af et netværk af satellitter, der kredser om jorden. Disse angiver løbende, hvor de er placeret. GPS-modtagere i navigationsudstyr har brug for 3 til 8 satellitter for at bestemme positionen og (rejse)retningen på Jorden med nøjagtig målers nøjagtighed.

Positionsbestemmelse:
24 satellitter bruges til at positionere, kredse om Jorden i en højde af cirka 20.000 km. Satellitternes positioner bestemmes på en sådan måde, at mindst fem satellitter samtidigt kan nå det samme punkt på Jorden.

Et tredimensionelt rum kan beregnes med mindst tre satellitter, hvis vi kender afstanden mellem tre fikspunkter. Placeringen bestemmes ved at beregne tiden mellem afsendelse og modtagelse af signalerne. Vi kan beregne afstanden mellem modtageren og hver satellit ved at gange tiden med lysets hastighed (300.000 km pr. sekund). Når vi gør dette med mindst tre satellitter, kan vi tegne imaginære linjer til ét fælles punkt. En fjerde satellit øger nøjagtigheden af positionering.

Positionen vises af modtageren i længde- og breddegrader. Ækvator er på 0° og polerne er på 90°. Længdelinierne (meridianerne) forbinder polerne. Meridianer er imaginære linjer på tværs af Jorden:

vinkelret på ækvator;
fra pæl til pæl.

Jorden er opdelt i 360 grader, som måles fra en prime meridian. Fra denne prime meridian måles afstanden i grader (fra 0° til 180°) henholdsvis østlig længde og vestlig længde. En grad (°) kan opdeles i:

maks. 60 minutter (')
og et minut på maks. 60 sekunder (“).

Sammen med positionen i grader i forhold til ækvator (breddegraden) og eventuelt højden kan et hvilket som helst sted på Jorden angives.

I Amsterdam leveres den næste position af GPS-modtageren bestemte:

Antal satellitter: 4
N: 52°22'02.8"
O: 4°53'48.7"

Den angivne placering i Amsterdam er cirka 52° nordlig bredde (N) og 4° østlig længde (E) fra prime meridian og ækvator.

Holland ligger øst for nominelmeridianen og nord for ækvator. Ser man til venstre for prime meridianen (en del af Frankrig og det meste af Spanien) er dette på den nordvestlige halvkugle. Under ækvator taler vi om den sydlige halvkugle. Hvis vi slår koordinaterne for Sydafrika (syd-østlig halvkugle) og Brasilien (syd-vestlig halvkugle) op på Google Maps, ser koordinaterne sådan ud:

Sydafrika koordinerer:

S: 28°21'15.5"
O: 23°53'13.0"

Brasilien koordinerer:

S: 4°51'56.4"
B: 51°57'27.7"

Navigations system:
Bredde- og længdegradscirklerne er vist på lande- og vejkort. Den geografiske placering af hvert sted er kendt. Når først GPS-modtageren i bilen kender den aktuelle position, kan den sammenlignes med kørekortets koordinater.

Kørselsretningen og afstanden til destinationen beregnes ved hjælp af satellitterne og vises på displayet i bilen.

Eksempel: vi vil køre fra Dordrecht (Sydholland) til Paris.
Koordinaterne er som følger:

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

Placeringen af destinationen og afstanden beregnes ud fra koordinaterne. Ved at bruge oplysningerne i det foregående afsnit kan vi sige følgende om koordinaterne:

Fra 51 grader nord til 48 grader. Dette er tættere på ækvator, så ruten er sydpå;
Fra 4 grader øst til 2 grader: dette er tættere på prime meridianen, så ruten er mod vest.

Softwaren i navigationscomputeren beregner den mest logiske rute baseret på vejkortet. Dette tager højde for faktorer som: ikke-asfalterede veje, betalingsveje, færgeforbindelser osv. Når systemet er forbundet til internettet, tager softwaren også højde for trafikforholdene. Hvis det viser sig, at der er en forsinkelse på den mest logiske (standard) rute, vil en alternativ rute blive tilbudt. Dette kan være en rute over længere afstande, men stadig en hurtig rute på grund af gunstige trafikforhold.