GPS és navigációs rendszer

téma:

Általános
Pozíció meghatározása
Navigációs rendszer

összesen:
A GPS a Global Positioning System rövidítése. A GPS a Föld körül keringő műholdak hálózatából áll. Ezek folyamatosan jelzik, hol találhatók. A navigációs berendezésekben lévő GPS-vevőknek 3-8 műholdra van szükségük ahhoz, hogy pontos méteres pontossággal meghatározzák a helyzetet és (utazási) irányt a Földön.

Pozíció meghatározása:
A helymeghatározásra 24 műholdat használnak, amelyek körülbelül 20.000 XNUMX km-es magasságban keringenek a Föld körül. A műholdak helyzetét úgy határozzák meg, hogy legalább öt műhold egyidejűleg elérje a Föld ugyanazt a pontját.

Egy háromdimenziós tér legalább három műholddal kiszámítható, ha ismerjük három fix pont távolságát. A hely meghatározása a jelek küldése és fogadása közötti idő kiszámításával történik. A vevő és az egyes műholdak közötti távolságot úgy tudjuk kiszámítani, hogy az időt megszorozzuk a fénysebességgel (300.000 XNUMX km/s). Ha ezt legalább három műholddal tesszük, képzeletbeli vonalakat húzhatunk egy közös ponthoz. A negyedik műhold növeli a helymeghatározás pontosságát.

A pozíciót a vevő hosszúsági és szélességi fokban jeleníti meg. Az Egyenlítő 0°-ban, a pólusok 90°-ban vannak. A hosszúsági vonalak (meridiánok) kötik össze a pólusokat. A meridiánok képzeletbeli vonalak a Földön:

merőleges az egyenlítőre;
pólustól pólusig.

A Föld 360 fokra oszlik, amelyeket egy fő meridiántól mérnek. Ettől a kezdőmeridiántól mérjük a távolságot fokban (0-tól° 180-ra°) keleti hosszúság, illetve nyugati hosszúság. Diplomát (°) a következőkre osztható:

max. 60 perc (')
és egy perc maximum 60 másodpercben (“).

Az egyenlítőhöz viszonyított fokban megadott pozícióval (szélesség) és esetleg magassággal együtt a Föld bármely pontja megjelölhető.

Amszterdamban a következő pozíciót a GPS-vevő biztosítja bizonyos:

Műholdak száma: 4
N: 52°22'02.8"
O: 4°53'48.7″

A jelzett hely Amszterdamban körülbelül az északi szélesség 52°-a (É) és a keleti hosszúság 4°-a (K) van az elsődleges meridiántól és az egyenlítőtől.

Hollandia az elsődleges meridiántól keletre és az Egyenlítőtől északra található. Az elsődleges meridiántól balra nézve (Franciaország egy része és Spanyolország nagy része) az északnyugati féltekén található. Az Egyenlítő alatt a déli féltekéről beszélünk. Ha megnézzük Dél-Afrika (délkeleti félteke) és Brazília (délnyugati félteke) koordinátáit a Google Térképen, a koordináták így néznek ki:

Dél-afrikai koordináták:

S: 28°21'15.5″
O: 23°53'13.0″

Brazília koordináták:

S: 4°51'56.4″
Szé: 51°57'27.7"

Navigációs rendszer:
A szélességi és hosszúsági körök az ország- és útitérképeken jelennek meg. Az egyes helyek földrajzi elhelyezkedése ismert. Miután az autóban lévő GPS-vevő ismeri az aktuális pozíciót, összehasonlítható az útiterv koordinátáival.

A menetirányt és a céltól való távolságot a műholdak segítségével számítják ki, és az autó kijelzőjén jelenítik meg.

Példa: Dordrechtből (Dél-Hollandia) Párizsba szeretnénk autózni.
A koordináták a következők:

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

Az úti cél helyét és a távolságot a koordináták alapján számítják ki. Az előző bekezdés információit felhasználva a következőket mondhatjuk el a koordinátákról:

Északi 51 foktól 48 fokig. Ez közelebb van az Egyenlítőhöz, így az útvonal déli;
Kelet 4 foktól 2 fokig: ez közelebb van a főmeridiánhoz, így az útvonal nyugat felé halad.

A navigációs számítógép szoftvere az útiterv alapján kiszámítja a leglogikusabb útvonalat. Ez olyan tényezőket vesz figyelembe, mint például: burkolatlan utak, fizetős utak, kompjáratok stb. Amikor a rendszer csatlakozik az internethez, a szoftver a forgalmi viszonyokat is figyelembe veszi. Ha úgy tűnik, hogy a leglogikusabb (normál) útvonalon késés van, akkor a rendszer egy alternatív útvonalat ajánl fel. Lehet, hogy ez hosszabb útvonal, de a kedvező forgalmi viszonyok miatt mégis gyors útvonal.