GPS ir navigacijos sistema

tEMA:

Bendras
Pozicijos nustatymas
Navigacijos sistema

Bendrieji:
GPS yra pasaulinės padėties nustatymo sistemos santrumpa. GPS susideda iš palydovų, besisukančių aplink žemę, tinklo. Jie nuolat nurodo, kur jie yra. Navigacinės įrangos GPS imtuvams reikia 3–8 palydovų, kad būtų galima tiksliai matuoklio tikslumu nustatyti padėtį ir (kelionės) kryptį Žemėje.

Pozicijos nustatymas:
Padėčiai nustatyti naudojami 24 palydovai, skriejantys aplink Žemę maždaug 20.000 XNUMX km aukštyje. Palydovų padėtys nustatomos taip, kad bent penki palydovai vienu metu galėtų pasiekti tą patį Žemės tašką.

Trimatę erdvę galima apskaičiuoti su mažiausiai trimis palydovais, jei žinome atstumą tarp trijų fiksuotų taškų. Vieta nustatoma skaičiuojant laiką nuo signalų išsiuntimo iki gavimo. Atstumą tarp imtuvo ir kiekvieno palydovo galime apskaičiuoti laiką padauginę iš šviesos greičio (300.000 XNUMX km per sekundę). Kai tai darome su mažiausiai trimis palydovais, galime nubrėžti įsivaizduojamas linijas į vieną bendrą tašką. Ketvirtasis palydovas padidina padėties nustatymo tikslumą.

Padėtį imtuvas rodo ilgumos ir platumos laipsniais. Pusiaujas yra 0 ° kampu, o ašigaliai yra 90 ° kampu. Ilgumos linijos (dienovidiniai) jungia ašigalius. Meridianai yra įsivaizduojamos linijos visoje Žemėje:

statmena pusiaujui;
nuo stulpo iki stulpo.

Žemė yra padalinta į 360 laipsnių, kurie matuojami nuo pirminio dienovidinio. Nuo šio pirminio dienovidinio atstumas matuojamas laipsniais (nuo 0° iki 180°) atitinkamai rytų ilguma ir vakarų ilguma. Laipsnis (°) galima suskirstyti į:

maks. 60 minučių (')
ir vieną minutę per daugiausiai 60 sekundžių (“).

Kartu su padėtimi laipsniais pusiaujo atžvilgiu (platuma) ir, galbūt, aukščiu, galima nurodyti bet kurią vietą Žemėje.

Amsterdame kitą vietą nustato GPS imtuvas tam tikras:

Palydovų skaičius: 4
Š: 52°22'02.8″
O: 4°53'48.7"

Nurodyta vieta Amsterdame yra maždaug 52° šiaurės platumos (Š) ir 4° rytų ilgumos (R) nuo pagrindinio dienovidinio ir pusiaujo.

Nyderlandai yra į rytus nuo pagrindinio dienovidinio ir į šiaurę nuo pusiaujo. Žvelgiant į kairę nuo pagrindinio dienovidinio (dalis Prancūzijos ir didžiosios Ispanijos dalies), tai yra šiaurės vakarų pusrutulyje. Žemiau pusiaujo mes kalbame apie pietinį pusrutulį. Jei „Google“ žemėlapiuose ieškotume Pietų Afrikos (Pietryčių pusrutulis) ir Brazilijos (Pietvakarių pusrutulis) koordinates, koordinatės atrodytų taip:

Pietų Afrikos koordinatės:

S: 28°21'15.5″
O: 23°53'13.0"

Brazilijos koordinatės:

S: 4°51'56.4″
W: 51°57'27.7"

Navigacijos sistema:
Platumos ir ilgumos apskritimai rodomi šalių ir kelių žemėlapiuose. Kiekvienos vietos geografinė padėtis yra žinoma. Kai automobilyje esantis GPS imtuvas žino esamą padėtį, ją galima palyginti su kelių žemėlapio koordinatėmis.

Kelionės kryptis ir atstumas iki kelionės tikslo apskaičiuojami naudojant palydovus ir rodomi automobilio ekrane.

Pavyzdys: norime važiuoti iš Dordrechto (Pietų Olandija) į Paryžių.
Koordinatės yra tokios:

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

Tikslo vieta ir atstumas apskaičiuojami pagal koordinates. Naudodamiesi ankstesnėje pastraipoje pateikta informacija, apie koordinates galime pasakyti taip:

Nuo 51 laipsnio šiaurės iki 48 laipsnių. Tai yra arčiau pusiaujo, todėl maršrutas yra pietų kryptimi;
Nuo 4 laipsnių rytų iki 2 laipsnių: tai yra arčiau pagrindinio dienovidinio, todėl maršrutas nukreiptas į vakarus.

Navigacijos kompiuteryje esanti programinė įranga pagal kelių žemėlapį apskaičiuoja logiškiausią maršrutą. Tai atsižvelgia į tokius veiksnius kaip: neasfaltuoti keliai, mokami keliai, keltų paslaugos ir kt. Kai sistema prijungta prie interneto, programinė įranga taip pat atsižvelgia į eismo sąlygas. Jei pasirodys, kad logiškiausiame (standartiniame) maršrute vėluojama, bus pasiūlytas alternatyvus maršrutas. Tai gali būti ilgesnis maršrutas, bet vis tiek greitas dėl palankių eismo sąlygų.