GPS ja navigointijärjestelmä

aihe:

Yleinen
Aseman määrittäminen
Navigointijärjestelmä

yleinen:
GPS on lyhenne sanoista Global Positioning System. GPS koostuu satelliiteista, jotka kiertävät maata. Ne osoittavat jatkuvasti, missä ne sijaitsevat. Navigointilaitteiden GPS-vastaanottimet tarvitsevat 3–8 satelliittia määrittääkseen sijainnin ja (matka)suunnan maan päällä tarkalla metritarkkuudella.

Aseman määritys:
Paikannukseen käytetään 24 satelliittia, jotka kiertävät maata noin 20.000 XNUMX km:n korkeudessa. Satelliittien sijainnit määritetään siten, että vähintään viisi satelliittia pääsee samanaikaisesti samaan pisteeseen maapallolla.

Kolmiulotteinen avaruus voidaan laskea vähintään kolmella satelliitilla, jos tiedämme kolmen kiinteän pisteen etäisyyden. Sijainti määritetään laskemalla signaalien lähettämisen ja vastaanottamisen välinen aika. Voimme laskea vastaanottimen ja kunkin satelliitin välisen etäisyyden kertomalla ajan valonnopeudella (300.000 XNUMX km sekunnissa). Kun teemme tämän vähintään kolmen satelliitin kanssa, voimme piirtää kuvitteellisia viivoja yhteen yhteiseen pisteeseen. Neljäs satelliitti lisää paikannustarkkuutta.

Vastaanotin näyttää sijainnin pituus- ja leveysasteina. Päiväntasaaja on 0°:ssa ja navat 90°:ssa. Pituusasteviivat (meridiaanit) yhdistävät navat. Meridiaanit ovat kuvitteellisia viivoja maan poikki:

kohtisuorassa päiväntasaajaa vastaan;
napasta napaan.

Maa on jaettu 360 asteeseen, jotka mitataan alkumeridiaanista. Tästä alkumeridiaanista mitataan etäisyys asteina (0° 180:een°) itäinen pituusaste ja läntinen pituusaste. Tutkinto (°) voidaan jakaa:

enintään 60 minuuttia (')
ja yksi minuutti enintään 60 sekunnissa (“).

Yhdessä sijainnin asteina suhteessa päiväntasaajaan (leveysaste) ja mahdollisesti korkeuden kanssa mikä tahansa paikka maapallolla voidaan osoittaa.

Amsterdamissa GPS-vastaanotin antaa seuraavan sijainnin tietty:

Satelliittien lukumäärä: 4
N: 52°22'02.8"
O: 4°53'48.7"

Ilmoitettu sijainti Amsterdamissa on noin 52° pohjoista leveyttä (N) ja 4° itäistä pituuspiiriä (E) päämeridiaanilta ja päiväntasaajalta.

Alankomaat sijaitsee päämeridiaanin itäpuolella ja päiväntasaajan pohjoispuolella. Päämeridiaanin vasemmalle puolelle katsottuna (osa Ranskaa ja suurinta osaa Espanjasta) tämä on luoteisella pallonpuoliskolla. Päiväntasaajan alapuolella puhumme eteläisestä pallonpuoliskosta. Jos etsimme Etelä-Afrikan (eteläinen pallonpuolisko) ja Brasilian (lounaispuolisko) koordinaatit Google Mapsista, koordinaatit näyttävät tältä:

Etelä-Afrikan koordinaatit:

S: 28°21'15.5"
O: 23°53'13.0"

Brasilian koordinaatit:

S: 4°51'56.4"
L: 51°57'27.7"

Navigointijärjestelmä:
Leveys- ja pituuspiirit näkyvät maa- ja tiekartoissa. Jokaisen paikan maantieteellinen sijainti tiedetään. Kun auton GPS-vastaanotin tietää nykyisen sijainnin, sitä voidaan verrata tiekartan koordinaatteihin.

Ajosuunta ja etäisyys määränpäähän lasketaan satelliittien avulla ja näytetään auton näytöllä.

Esimerkki: haluamme ajaa Dordrechtista (Etelä-Hollanti) Pariisiin.
Koordinaatit ovat seuraavat:

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

Kohteen sijainti ja etäisyys lasketaan koordinaattien perusteella. Käyttämällä edellisen kappaleen tietoja voimme sanoa koordinaateista seuraavaa:

51 astetta pohjoiseen 48 asteeseen. Tämä on lähempänä päiväntasaajaa, joten reitti on etelään;
4 astetta itään 2 asteeseen: tämä on lähempänä perusmeridiaania, joten reitti on länteen päin.

Navigointitietokoneen ohjelmisto laskee tiekartan perusteella loogisimman reitin. Tämä ottaa huomioon tekijät, kuten: päällystämättömät tiet, maksulliset tiet, lauttapalvelut jne. Kun järjestelmä on yhteydessä Internetiin, ohjelmisto ottaa huomioon myös liikenneolosuhteet. Jos näyttää siltä, että loogisimmalla (tavallisimmalla) reitillä on viive, tarjotaan vaihtoehtoinen reitti. Tämä voi olla pidempi reitti, mutta silti nopea reitti suotuisten liikenneolosuhteiden vuoksi.