Globálny lokalizačný systém: Rozdiel medzi revíziami

rev vand
(rev vand)
 
'''Užívateľská''' zložka je tvorená GPS prijímačmi, užívateľmi samotnými, vyhodnocovacími nástrojmi a postupmi potrebnými na vyhodnotenie [[meranie|meraní]]. GPS prijímače vykonajú na základe prijatých signálov z družíc predbežné výpočty [[poloha|polohy]], [[rýchlosť|rýchlosti]] a [[čas]]u. Pre výpočet všetkých štyroch súradníc je potrebné prijímať signály aspoň zo štyroch družíc. Prijímače sa delia na jednokanálové a viackanálové. Jednokanálové prijímače sú vybavené len jedným vstupným [[kanál]]om, takže pri sledovaní viacerých družíc musia postupne prepínať tento vstupný kanál na jednotlivé družice. Viackanálové prijímače majú dostatočný počet vstupných kanálov, aby mohli súčasne sledovať všetky dostupné družice a tým zvyšovať presnosť výpočtu. Jednou zo základných úloh GPS je navigácia v trojrozmernom priestore. V poslednom čase nastal prudký rozvoj výroby GPS prijímačov v ručnom prevedení, ktorý by sa dal porovnať s rozvojom mobilnej komunikácie v posledných piatich rokoch.
 
== Ako GPS pracuje ==
To, čo sa deje v každom GPS prijímači by sme mohli opísať ako určovanie polohy meraného [[bod]]u z [[priesečník]]u [[guľová plocha|guľových plôch]], ktorých [[polomer]] je daný meranými [[vzdialenosť]]ami. Tento systém sa nazýva tiež dĺžkomerný systém. Meranou veličinou je doba šírenia [[rádiový signál|rádiového signálu]] z družicovej antény k anténe GPS prijímača tdi. Rýchlosť šírenia signálu je rovná [[rýchlosť svetlo|rýchlosti svetla]]. Každá družica v navigačnej správe okrem iných údajov posiela aj parametre svojej dráhy (efemeridy) z ktorých vieme vypočítať aktuálnu polohu družice (XS, YS, ZS). Keď poznáme súradnice družíc, môžeme polohu užívateľa (X, Y, Z) určiť vypočítaním sústavy troch rovníc o troch neznámych. Problém merania polohy by bol jednoduchý, keby časové základne (hodiny) družice a užívateľa boli synchrónne. Hlavný problémom je doba, ktorá uplynie medzi vyslaním diaľkomerného signálu z GPS družice a jeho prijatím užívateľským GPS prijímačom. Časová základňa užívateľského zariadenia je posunutá o neznámy časový interval '''Dt''', ktorý môžeme prepočítať na vzdialenosť '''b = c Dt''' (kde c je rýchlosť svetla). K neznámym súradniciam užívateľa pristupuje teda neznáma '''b''' a pre výpočet polohy potrebujeme celkom štyri rovnice
 
'''(x<sub>i</sub> - x)<sup>2</sup> + (y<sub>i</sub> - y)<sup>2</sup> + (z<sub>i</sub> - z)<sup>2</sup> = (D<sub>i</sub> + b)<sup>2</sup> '''
 
'''D<sub>i</sub> = c tmi'''
 
'''i = 1, 2, 3, 4'''
 
Užívateľské GPS zariadenie generuje kópiu signálu vysielaného zvolenou družicou, túto kópiu zosynchronizuje s prijímaným signálom a meria posun ''tmi'' počiatku tejto kópie vzhľadom k počiatku svojej časovej základni. Meraný čas ''tmi'' môže prepočítať na vzdialenosť ''Di'', ktorá sa nazýva pseudovzdialenosť (pseudorange). Ak sa meranie uskutočňuje minimálne k štyrom družiciam, máme k dispozícii všetky veličiny potrebné pre riešenie sústavy rovníc, ktorých neznámymi sú [[súradnica|súradnice]] (X, Y, Z) a posun ''Dt'' užívateľovej časovej základne vzhľadom k časovej základni družice.
 
== Technické údaje o systéme ==
 
== Služby SA, SPS a PPS ==
Určenie polohy pomocou systému '''GPS''' je veľmi presné aj pri použití jedného kanálu a kódu C/A (Coarse/Acquistions). [[Spojené štáty|Americká]] vláda vzhľadom na strategické záujmy a bezpečnosť štátu rozhodla o zavedení zvláštneho režimu prevádzky GPS - výberový prístup (SA - Selective Availability). Výberový prístup spočíva v zámernom zhoršovaní presnosti merania vzdialenosti tým, že sa menila hodinová frekvencia signálu a efemeridy vo vysielanej navigačnej správe. Výsledkom toho meraná pseudovzdialenosť nezodpovedala vzdialenosti užívateľa od družice a nezodpovedal ani posun jeho hodín vzhľadom k systémovým hodinám. Táto náhodná funkcia, ktorá zhoršovala presnosť merania, bola zavedená 25. 3. 1990 u všetkých družíc bloku II. Po protestoch odbornej verejnosti však Americká vláda prehodnotila svoje rozhodnutie o zavedení SA a dňom 1. 5. 2000 bol zvláštny režim výberového prístupu (Selective Availability) zrušený! Dosiahnuteľná presnosť GPS prijímačov v určení polohy je teraz 10 - 15 [[meter|m]].
Určenie polohy pomocou systému '
 
Už od začiatku budovania celého systému sa uvažovalo o využívaní toho systému nielen vojenskými, ale aj civilnými užívateľmi. Preto sa hľadala rozumná miera obmedzenia prístupu civilných užívateľov, ktorá by zaistila prijateľne nízke riziko zneužitia celého systému, a pritom by podstatne neobmedzovala civilné využitie. Nakoniec sa rozhodlo o rozdelení prístupu pre autorizovaných a neautorizovaných užívateľov. Autorizovaný užívateľ je [[armáda Spojených štátov]], armády niektorých ďalších štátov [[NATO]] a prípadne vybraný civilný užívateľ. Autorizovaní užívatelia využívajú službu s označením presná polohová služba (PPS - Precise Positioning Service). Táto služba pozostáva v prístupe k C/A kódu na nosnej frekvencii L1 a k P - kódu (Precision code) resp. Y - kódu (šifrovaný Precision code) na frekvenciách L1 a L2 bez obmedzenia. K využívaniu služby PPS musí byť autorizovaný užívateľ vybavený špeciálnym GPS prijímačom, ktorý po zadaní hesla dokáže eliminovať umelú chybu SA a spracovávať šifrovaný Y - [[kód]]. Neautorizovaným užívateľom je poskytovaná štandardná polohová služba (SPS - Standard Positioning Service). Táto služba pozostáva v prístupe k C/A kódu a navigačným dátovým správam na nosnej frekvencii L1 a je nepretržite k dispozícii všetkým užívateľom GPS po celom svete.
 
== Diferenčný GPS (DGPS) ==
101 000

úprav