Apa itu Sistem Penentududukan Global? Memahami GPS

Sistem Penentududukan Global atau GPS adalah Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS) yang menyediakan sistem penentuan kedudukan, navigasi, dan masa (PNT). Ia dibangunkan oleh Jabatan Pertahanan Amerika Syarikat (AS) DoD) pada awal 1970-an. Terdapat sistem Navigasi berasaskan Satelit lain seperti GLONASS Rusia, Galileo Eropah dan BeiDou China, tetapi Sistem Penentududukan Global (GPS) Amerika Syarikat dan Sistem Satelit Navigasi Global Rusia (GLONASS) adalah satu-satunya berasaskan Satelit yang berfungsi sepenuhnya. Sistem navigasi dengan 32 buruj satelit dan 27 buruj satelit masing-masing. Sebelum pengembangan Teknologi GPS, bantuan utama untuk navigasi (di laut, darat atau air) adalah peta dan kompas. Dengan pengenalan GPS, kedudukan navigasi dan lokasi menjadi sangat mudah dengan ketepatan kedudukan dua meter atau kurang. Sejarah Ringkasan Gambaran Keseluruhan Struktur GPSGPS Segmen GPSSegmen RuangSegmen PengawalSegmen PenggunaPrinsip Kerja GPSMenentukan Lokasi SatelitMenentukan Jarak antara Satelit dan Penerima GPSPosisi Penerima dalam Pesawat 2-D Kedudukan Penerima dalam Ruang 3D Jenis Penerima GPS Aplikasi Sistem Penentududukan Global (GPS) Sejarah GPS Sebelum pengembangan GPS, sistem navigasi darat seperti LORAN (Navigasi Jarak Jauh) oleh AS dan Decca Navigator System oleh UK adalah teknologi utama untuk navigasi. Kedua-dua teknik ini didasarkan pada Gelombang Radio dan jaraknya terbatas pada beberapa ratus kilometer. Pada awal 1960-an, tiga Organisasi Kerajaan Amerika Syarikat iaitu Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Negara (NASA), Jabatan Pertahanan (DoD) dan Jabatan Pengangkutan (DoT) bersama dengan beberapa organisasi lain mula mengembangkan sistem navigasi berasaskan satelit dengan tujuan untuk memberikan ketepatan tinggi, operasi bebas cuaca dan liputan global. Program ini berkembang menjadi Sistem Navigasi Satelit dan Sistem Penentududukan Global Ranging (NAVSTAR Global Positioning System). Sistem ini pertama kali dikembangkan sebagai sistem ketenteraan untuk memenuhi keperluan Ketenteraan Amerika Syarikat. Amerika Syarikat Tentera menggunakan NAVSTAR untuk navigasi serta sistem penyasaran sistem senjata dan sistem pemandu peluru berpandu. Kemungkinan musuh menggunakan sistem navigasi ini terhadap Amerika Syarikat adalah sebab utama mengapa orang awam tidak diberi akses kepadanya. Satelit NAVSTAR pertama telah dilancarkan pada tahun 1978 dan pada tahun 1994 satu buruj penuh 24 satelit diletakkan di orbit dan dengan itu menjadikan ia beroperasi sepenuhnya. Pada tahun 1996, AS Kerajaan menyedari pentingnya GPS untuk orang awam dan menyatakan sistem penggunaan dua kali, yang membolehkan akses kepada tentera dan juga orang awam. Gambaran Keseluruhan Struktur GPS Teknik asas sistem navigasi berasaskan satelit Sistem Penentududukan Global (GPS) adalah untuk mengukur jarak antara penerima dan beberapa satelit yang diamati secara serentak. Kedudukan satelit ini sudah diketahui dan oleh itu dengan mengukur jarak antara empat satelit ini dan penerima, tiga koordinat kedudukan penerima GPS iaitu garis lintang, garis bujur dan ketinggian dapat ditentukan. Oleh kerana perubahan kedudukan penerima dapat ditentukan dengan sangat tepat, halaju penerima juga dapat ditentukan. Segmen GPS Struktur Sistem Penentududukan Global yang kompleks ini terbahagi kepada tiga segmen utama: Segmen Ruang, Segmen Kawalan dan Pengguna Segmen. Dalam hal ini, segmen kawalan dan segmen ruang dikembangkan, dikendalikan dan dikendalikan oleh Tentera Udara Amerika Syarikat. Gambar berikut menunjukkan tiga segmen sistem GPS. Segmen RuangSpesmen Ruang (SS) GPS terdiri daripada rasi bintang 24 satelit yang mengorbit di sekitar Bumi dalam orbit sekitar bulat. Satelit diletakkan dalam enam satah orbit dengan setiap satah orbit yang terdiri daripada empat satelit. Kecenderungan satah orbit dan kedudukan satelit disusun dengan cara tertentu sehingga minimum enam satelit selalu berada dalam pandangan dari mana-mana lokasi di Bumi. Datang ke susunan buruj di ruang angkasa, GPS Satelit diletakkan di Orbit Bumi Medium (MEO) pada ketinggian kira-kira 20,000 KM. Untuk meningkatkan redundansi dan meningkatkan ketepatan, jumlah bilangan Satelit GPS dalam buruj telah ditambah kepada 32, yang mana 31 satelit beroperasi. Segmen KawalanSegmen Kawalan (CS) GPS terdiri daripada rangkaian pemantauan dan kawalan di seluruh dunia dan stesen penjejakan. Tugas utama segmen kawalan adalah untuk mengesan kedudukan Satelit GPS dan menjaganya dalam orbit yang betul dengan perintah manuver bantuan. Di samping itu, sistem kawalan juga menentukan dan mengekalkan integriti sistem onboard, keadaan atmosfera, data dari jam atom dan parameter lain. Segmen Kawalan GPS sekali lagi dibahagikan kepada empat subsistem: Stesen Kawalan Induk Baru (NMCS), Stesen Kawalan Induk Alternatif (AMCS), empat Antena Darat (GA) dan rangkaian Stesen Monitor (MS) di seluruh dunia. Nod kawalan pusat untuk Satelit Satelit GPS adalah Master Control Station (MSC). Ia terletak di Pangkalan Tentera Udara Schriever, Colorado dan beroperasi 24 × 7. Tanggungjawab utama Stesen Kawalan Induk adalah: Penyelenggaraan satelit, Pemantauan muatan, penyegerakan jam atom, manuver Satelit, mengurus prestasi Isyarat GPS, memuat naik data Mesej Navigasi, mengesan Kegagalan Isyarat GPS dan bertindak balas terhadap kegagalan tersebut. Terdapat beberapa Stesen Monitor (MS) tetapi enam daripadanya adalah penting. Mereka terletak di Hawaii, Colorado Springs, Pulau Ascension, Diego Garcia, Kwajalein dan Cape Canaveral. Stesen Monitor ini secara berterusan mengesan kedudukan satelit dan data dihantar ke Master Control Station untuk analisis lebih lanjut. Untuk menghantar data ke satelit, terdapat empat Ground Antena (GA) yang terletak sebagai Pulau Ascension, Cape Canaveral, Diego Garcia dan Kwajalein. Antena ini digunakan untuk menaikkan data ke satelit dan datanya boleh jadi seperti pembetulan Jam, Perintah Telemetri dan Mesej Navigasi. Segmen Pengguna Segmen Pengguna sistem GPS terdiri daripada pengguna akhir teknologi seperti orang awam dan tentera untuk navigasi, tepat atau standard kedudukan dan masa. Secara amnya, untuk mengakses perkhidmatan GPS, pengguna harus dilengkapi dengan Penerima GPS seperti Modul GPS Berdiri, Telefon Mudah Alih yang diaktifkan dan Konsol GPS khusus. Dengan Penerima GPS ini, pengguna awam dapat mengetahui kedudukan standard, tepat masa dan kelajuan semasa tentera menggunakannya untuk kedudukan yang tepat, panduan peluru berpandu, navigasi, dan lain-lain. Prinsip Kerja GPS Dengan bantuan Penerima GPS, kita dapat mengira kedudukan objek di mana sahaja di Bumi sama ada dalam ruang dua dimensi atau tiga dimensi. . Untuk ini, penerima GPS menggunakan kaedah Matematik yang disebut Trilateration, kaedah yang menggunakan kedudukan objek dapat ditentukan dengan mengukur jarak antara objek dan beberapa objek lain dengan posisi yang sudah diketahui. Oleh itu, sekiranya Penerima GPS, dalam rangka untuk mengetahui lokasi penerima, modul penerima harus mengetahui dua perkara berikut: • Lokasi Satelit di ruang dan • Jarak antara Satelit dan Penerima GPS Menentukan Lokasi Satelit Untuk menentukan lokasi satelit, Penerima GPS menggunakan dua jenis data yang dihantar oleh Satelit GPS: Data Almanac dan Data Ephemeris. Satelit GPS terus menghantar kedudukan anggarannya. Data ini disebut data Almanac, yang dikemas kini secara berkala ketika satelit bergerak di orbit. Data ini diterima oleh Penerima GPS dan disimpan dalam ingatannya. Dengan bantuan data Almanac, Penerima GPS dapat menentukan orbit satelit dan juga di mana satelit seharusnya berada. Keadaan di ruang tersebut tidak dapat diramalkan dan ada kemungkinan besar satelit mungkin menyimpang dari jalan sebenar mereka. Stesen Kawalan Induk (MCS) bersama dengan Stesen Monitor khusus (MS) mengesan laluan satelit bersama dengan maklumat lain seperti ketinggian, kelajuan, orbit dan lokasi. Sekiranya terdapat sebarang ralat pada salah satu parameter, data yang diperbetulkan adalah dihantar ke satelit supaya mereka berada dalam kedudukan yang tepat. Data orbit ini yang dihantar oleh MCS ke satelit disebut Data Ephemeris. Satelit, setelah menerima data ini, membetulkan kedudukannya dan juga mengirimkan data ini ke Penerima GPS. Dengan bantuan kedua-dua data tersebut iaitu Almanac dan Ephemeris, Penerima GPS dapat mengetahui kedudukan satelit yang tepat sepanjang masa. Menentukan Jarak antara Satelit dan Penerima GPS Untuk mengukur jarak antara Penerima GPS dan Satelit, masa meletakkan peranan utama. Formula untuk mengira jarak satelit dari Penerima GPS diberikan di bawah:Jarak = Halaju Cahaya x Masa Transit Isyarat SatelitDi sini, Masa Transit ialah Masa yang diambil oleh Isyarat Satelit (Isyarat dalam bentuk Gelombang Radio, dihantar oleh Satelit ke Penerima GPS) untuk mencapai Penerima.Kelajuan cahaya adalah nilai tetap dan sama dengan C = 3 x 108 m / s. Untuk mengira waktu, pertama kita perlu memahami isyarat yang dihantar oleh Satelit. Sinyal Transkod yang dihantar oleh Satelit disebut Pseudo Random Noise (PRN). Oleh kerana satelit menghasilkan kod ini dan mula dihantar, Penerima GPS juga mula menghasilkan kod yang sama dan cuba menyegerakkannya. Penerima GPS kemudian menghitung jumlah kelewatan masa yang harus dilalui oleh kod Penerima sebelum diselaraskan dengan satelit yang dihantar. kod. Setelah lokasi satelit dan jaraknya dari Penerima GPS diketahui, maka mengetahui kedudukan Penerima GPS di Ruang 2D atau Ruang 3D dapat dilakukan dengan menggunakan kaedah berikut. tertib untuk mencari kedudukan objek atau Penerima GPS dalam ruang 2 - Dimensi iaitu XY Plane, yang perlu kita temui hanyalah jarak antara penerima GPS dan dua satelit. Biarkan D1 dan D2 menjadi jarak Penerima dari Satelit 1 dan Satelit 2 masing-masing. Sekarang, dengan satelit di pusat dan jejari D1 dan D2, lukis dua bulatan di sekeliling mereka di Pesawat XY. Gambaran bergambar bagi kes ini ditunjukkan dalam gambar berikut. Dari gambar di atas, jelas bahawa Penerima GPS dapat terletak di salah satu daripada dua titik di mana kedua-dua bulatan tersebut bersilang. Sekiranya kawasan di atas satelit dikecualikan, kita dapat menunjuk titik Penerima GPS pada titik persimpangan bulatan di bawah satelit. Maklumat jarak dari dua satelit cukup untuk menentukan kedudukan Penerima GPS di satah 2-D atau XY. Tetapi dunia nyata adalah Ruang 3 - Dimensi dan kita perlu menentukan kedudukan 3 - Dimensi Penerima GPS iaitu Lintang, Bujur dan Ketinggiannya. Kami akan melihat prosedur langkah demi langkah untuk menentukan lokasi 3 Dimensi Penerima GPS. Kedudukan Penerima dalam Ruang Angkasa 3D Mari kita anggap bahawa lokasi satelit berkenaan dengan Penerima GPS sudah diketahui. Jika Satelit 1 berada pada jarak D1 dari Penerima, maka jelaslah bahawa kedudukan penerima boleh berada di mana-mana permukaan sfera yang terbentuk dengan satelit 1 sebagai pusat dan D1 sebagai jejarinya. Jika jarak satelit kedua (Satelit 2) dari penerima adalah D2, maka kedudukan penerima dapat dibatasi pada bulatan yang dibentuk oleh persimpangan dua sfera dengan jari-jari D1 dan D2 dengan Satelit 1 dan 2 di pusat masing-masing. Dari gambar ini , kedudukan Penerima GPS dapat disempitkan ke titik pada bulatan persimpangan. Jika kita menambah satelit ketiga (Satelit 3) dengan jarak D3 dari Penerima GPS ke dua satelit yang sedia ada, maka lokasi penerima adalah terhad kepada persimpangan tiga sfera iaitu salah satu daripada kedua-dua titik tersebut. Dalam situasi masa nyata, kesamaran Penerima GPS terletak di salah satu daripada dua kedudukan tidak dapat dilaksanakan. Ini dapat diselesaikan dengan memperkenalkan satelit keempat (Satelit 4) dengan jarak D4 dari penerima. Satelit keempat akan dapat menentukan lokasi Penerima GPS dari kemungkinan dua lokasi yang ditentukan sebelumnya dengan hanya tiga satelit. Oleh itu, dalam masa nyata, minimum 4 satelit diperlukan untuk menentukan lokasi objek yang tepat. Secara praktikal, Sistem GPS berfungsi sedemikian rupa sehingga sekurang-kurangnya 6 satelit sentiasa dapat dilihat oleh objek (Penerima GPS) yang berada di mana sahaja di Bumi. Penerima GPS GPS digunakan oleh orang awam dan tentera. Oleh itu, jenis penerima GPS boleh dikelaskan kepada Penerima GPS awam dan penerima GPS tentera. Tetapi kaedah klasifikasi standard adalah berdasarkan jenis kod yang dapat dikesan oleh penerima. Pada asasnya, terdapat dua jenis kod yang dihantar oleh Satelit GPS: Kod Pemerolehan Kasar (Kod C / A) dan Kod P -. Unit Penerima GPS pengguna hanya dapat mengesan Kod C / A. Kod ini tidak tepat dan oleh itu sistem kedudukan awam dipanggil Standard Positioning Service (SPS). Kod P, sebaliknya digunakan oleh Tentera dan merupakan kod yang sangat tepat. Sistem penentududukan yang digunakan oleh tentera disebut Precise Positioning Service (PPS). Penerima GPS dapat diklasifikasikan berdasarkan kemampuan untuk menyahkod isyarat ini. Cara lain untuk mengklasifikasikan penerima GPS yang tersedia secara komersial adalah berdasarkan kemampuan menerima isyarat. Menggunakan kaedah ini, Penerima GPS boleh dibahagikan kepada: Tunggal – Penerima Kod Frekuensi Tunggal – Pembawa Frekuensi – Penerima Kod Lancar Tunggal – Kod Frekuensi & Penerima Pembawa Dwi – Penerima FrekuensiAplikasi Sistem Penentududukan Global (GPS)GPS telah menjadi bahagian penting dalam Infrastruktur Global. serupa dengan Internet. GPS telah menjadi elemen utama dalam pengembangan pelbagai aplikasi yang tersebar di pelbagai aspek kehidupan moden. Peningkatan pembuatan skala besar dan miniaturisasi komponen telah mengurangkan harga Penerima GPS. Senarai kecil aplikasi di mana GPS memainkan peranan penting disebutkan di bawah. Pertanian moden telah meningkatkan pengeluaran dengan bantuan GPS. Petani menggunakan Teknologi GPS bersama dengan alat elektronik moden untuk mendapatkan maklumat yang tepat mengenai kawasan ladang, hasil rata-rata, penggunaan bahan bakar, jarak tempuh, dan lain-lain. Dalam bidang automobil, kenderaan berpandu automatik adalah yang paling sering digunakan dalam aplikasi industri atau pengguna. GPS membolehkan kenderaan ini dalam navigasi dan kedudukan. Orang awam menggunakan Penerima GPS untuk tujuan navigasi. Penerima GPS boleh menjadi modul khusus atau modul tertanam dalam telefon bimbit dan jam tangan. Mereka sangat membantu dalam trekking, perjalanan jalan raya, memandu, dll. Ciri tambahan termasuk masa dan kelajuan kenderaan yang tepat. Perkhidmatan kecemasan seperti bomba dan ambulans mendapat manfaat daripada kedudukan tepat lokasi bencana oleh GPS dan boleh bertindak balas tepat pada masanya. Tentera menggunakan penerima GPS berketepatan tinggi untuk navigasi, pengesanan sasaran, peluru berpandu sistem bimbingan, dll. Terdapat banyak aplikasi lain di mana GPS digunakan atau skop penggunaan yang besar di masa depan. Catatan Berkaitan: Komunikasi Tanpa Wayar: Pengenalan, Jenis dan Aplikasi Multiplexer dan DemultiplexerMengapa Internet Anda Terus Terputus? Asas Program C TerbenamApa itu Sensor MEMS?

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej