System GPS i nawigacja

Onderwerp:

Zarys ogólny
Określanie pozycji
System nawigacyjny

Ogólne:
GPS to skrót od Global Positioning System. GPS składa się z sieci satelitów krążących wokół Ziemi. W sposób ciągły wskazują, gdzie się znajdują. Odbiorniki GPS w sprzęcie nawigacyjnym potrzebują od 3 do 8 satelitów, aby określić pozycję i kierunek (podróży) na Ziemi z dokładną dokładnością licznika.

Określenie pozycji:
Do pozycjonowania wykorzystywane są 24 satelity, krążące wokół Ziemi na wysokości około 20.000 XNUMX km. Położenia satelitów są ustalane w taki sposób, aby co najmniej pięć satelitów mogło jednocześnie dotrzeć do tego samego punktu na Ziemi.

Przestrzeń trójwymiarową można obliczyć z co najmniej trzech satelitów, jeśli znamy odległość między trzema stałymi punktami. Lokalizacja jest określana poprzez obliczenie czasu pomiędzy wysłaniem i odebraniem sygnałów. Odległość między odbiornikiem a każdym satelitą możemy obliczyć, mnożąc czas przez prędkość światła (300.000 XNUMX km na sekundę). Kiedy zrobimy to z co najmniej trzema satelitami, możemy narysować wyimaginowane linie do jednego wspólnego punktu. Czwarty satelita zwiększa dokładność pozycjonowania.

Odbiornik wyświetla pozycję w stopniach długości i szerokości geograficznej. Równik ma kąt 0°, a bieguny 90°. Linie długości geograficznej (południki) łączą bieguny. Południki to wyimaginowane linie na Ziemi:

prostopadle do równika;
od bieguna do bieguna.

Ziemia jest podzielona na 360 stopni, które mierzone są od południka zerowego. Od tego południka głównego odległość mierzona jest w stopniach (od 0° do 180°) odpowiednio długość wschodnia i zachodnia. Stopień (°) można podzielić na:

maks. 60 minut (')
i jedną minutę w maksymalnie 60 sekundach („).

Wraz z położeniem w stopniach względem równika (szerokości geograficznej) i ewentualnie wysokością można wskazać dowolne miejsce na Ziemi.

W Amsterdamie następną pozycję podaje odbiornik GPS niektórzy:

Liczba satelitów: 4
N: 52°22'02.8″
O: 4°53'48.7″

Wskazana lokalizacja w Amsterdamie to około 52° szerokości geograficznej północnej (N) i 4° długości geograficznej wschodniej (E) od południka zerowego i równika.

Holandia położona jest na wschód od południka zerowego i na północ od równika. Patrząc na lewo od południka zerowego (część Francji i większość Hiszpanii), znajduje się to na półkuli północno-zachodniej. Poniżej równika mówimy o półkuli południowej. Jeśli sprawdzimy współrzędne Republiki Południowej Afryki (półkula południowo-wschodnia) i Brazylii (półkula południowo-zachodnia) w Mapach Google, współrzędne wyglądają następująco:

Współrzędne Republiki Południowej Afryki:

S: 28°21'15.5″
O: 23°53'13.0″

Współrzędne Brazylii:

S: 4°51'56.4″
Szer.: 51°57'27.7″

System nawigacyjny:
Koła szerokości i długości geograficznej są pokazane na mapach krajów i dróg. Znane jest położenie geograficzne każdego miejsca. Gdy odbiornik GPS w samochodzie zna aktualną pozycję, można ją porównać ze współrzędnymi na mapie drogowej.

Kierunek podróży i odległość do celu obliczane są za pomocą satelitów i pokazywane na wyświetlaczu w samochodzie.

Przykład: chcemy jechać z Dordrecht (Holandia Południowa) do Paryża.
Współrzędne są następujące:

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

Na podstawie współrzędnych obliczana jest lokalizacja celu podróży oraz odległość. Korzystając z informacji z poprzedniego akapitu, możemy powiedzieć o współrzędnych co następuje:

Od 51 stopni na północ do 48 stopni. To jest bliżej równika, więc trasa wiedzie na południe;
Od 4 stopni na wschód do 2 stopni: jest to bliżej południka zerowego, więc trasa biegnie w kierunku zachodnim.

Oprogramowanie komputera nawigacyjnego oblicza najbardziej logiczną trasę na podstawie mapy drogowej. Uwzględnia to takie czynniki, jak: drogi nieutwardzone, drogi płatne, usługi promowe itp. Gdy system jest podłączony do Internetu, oprogramowanie uwzględnia również warunki na drodze. Jeżeli okaże się, że na najbardziej logicznej (standardowej) trasie występuje opóźnienie, zaoferowana zostanie trasa alternatywna. Może to być trasa dłuższa, ale nadal szybka ze względu na sprzyjające warunki na drodze.