Зміст
Введення
1. Історія
2. Принципи роботи GPS
3. Функції GPS приймачів
4. Як вибрати GPS приймач
5. Альтернативні системи GPS
Висновок
Список літератури
Введення
GPS - абревіатура від англійського Global Positioning System, проект був реалізований і належить військовому відомству США і спочатку замислювався лише для військових цілей. Основним завданням проекту є високоточне позиціонування різних рухливих і статичних об'єктів на місцевості. Основою системи є 24 NAVSTAR База стеження за супутниками. (Navigation Satellite Time and Ranging) супутника працюють в єдиній мережі, що знаходяться на шести різних кругових орбітах розташованих під кутом 60 В° один до одного, таким чином, щоб з будь-якої точки земної поверхні було видно від чотирьох до дванадцяти таких супутників. На кожній орбіті перебуває по 4 супутника, висота орбіт приблизно рівна 20200 км, а період обертання кожного супутника навколо землі 12:00. Система не повністю автономна, її працездатність контролюється станціями спостереження із Землі. Територіально станції спостереження знаходяться на Гаваях, атолі Кваджелейн, островах Вознесіння, Дієго-Гарсія і в Колорадо-Спрінгс, вся інформація записується і передається на головну командну станцію, розташовану на військовій базі Falcon в Колорадо, звідки здійснюється коректування орбіт і навігаційної інформації.
Супутникова Система Навігації (GPS) є американською системою, заснованою на радіонавігації місцевості, яка забезпечує надійне розташування, навігацію, і вибір часу послуг цивільним користувачам на безперервній міжнародній основі - вільний доступ для всіх. Для будь-якої людини, що має приймач GPS, система забезпечить можливість визначення місця розташування і часу. GPS забезпечує інформацією щодо точного місця розташування та інформацію про час для необмеженої кількості людей незалежно від погоди, часу доби, і в будь-якому місці на планеті. GPS складений з трьох частин: супутники, що обертаються навколо Землі; контроль і станцій на Землі; та приймачі GPS належать користувачам. Супутники GPS передають сигнали з місця, які сприймаються і ідентифікуються приймачами GPS. Кожний приймач GPS потім забезпечує тривимірне розташування (широта, довгота, і висота) плюс час. Люди можуть купити мобільні телефони з GPS, які доступні через мережу комерційних роздрібних продавців. Користувачі, які мають приймач, GPS може точно визначити місцезнаходження, і легко визначити, куди потрібно йти далі згідно попередньо вибраному маршруту. GPS став оплотом систем транспортування в усьому світі, забезпечуючи навігацію для авіації, наземного транспорту, і морських повідомлень. Допомагаючи під час катастроф і лиха, GPS допомагає аварійним службам для визначення місця розташування і можливості вибору часу для своїх рятувальних місій. Щоденні дії, такі як банківська справа, діяльність мобільних операторів, і навіть контроль мережі енергопередачі, полегшені завдяки точному вибору часу, наданими системою GPS. Фермери, інспектори, геологи і незліченні інші експерти виконують свою роботу більш ефективно, благополучно, економно, завдяки використанню сигналів GPS. Мета даного реферату розглянути такі питання як: історія виникнення GPS, принципи роботи GPS, основні функції GPS, як вибирати GPS і альтернативні системи GPS.
Історія
Ідея створення супутникової навігації народилася ще в 50-і роки. У той момент, коли СРСР був запущений перший штучний супутник Землі, американські вчені під чолі з Річардом Кершнер, спостерігали сигнал, що виходить від радянського супутника і виявили, що завдяки ефекту Доплера частота прийнятого сигналу збільшується при наближенні супутника і зменшується при його віддаленні. Суть відкриття полягала в тому, що якщо точно знати свої координати на Землі, то стає можливим виміряти положення і швидкість супутника, і навпаки, точно знаючи положення супутника, можна визначити власну швидкість і координати. Реалізована ця ідея була через 20 років. Датою народження технології, без якої сьогодні вже важко уявити сучасний світ, вважається лютий 1978 року - дата, коли був виведений на орбіту перший супутник поклав початок тому, що зараз називається GPS, а в повну потужність система запрацювала тільки в грудні 1993 року. Кожен супутник важить більше 900 кг і з розкритими сонячними батареями має розмір близько 5 метрів, потужність радіопередавача складає 50 ватів. Середній термін служби кожного супутника системи приблизно 10 років, і у міру того як супутник виробляє свій ресурс, на заміну йому на орбіту виводиться новий супутник. В основу роботи всієї системи закладена ідея визначення координат місця розташування об'єктів на землі, на основі розрахунку відстаней до групи супутників у космосі виміряних системою, при цьому супутники виконують роль точно координованих точок відліку. Відстань розраховується по звичайній формулі, відомої з курсу математики початкової школи, відстань є швидкість, помножена на час, швидкість в даному випадку дорівнює швидкості поширення радіохвиль 300000 км/с, і якщо точно знати час, коли цей сигнал був відправлений з супутника, то можна розрахувати відстань до нього. Для визначення розташування об'єкта в горизонтальній площині досить розрахунку заснованого на прийомі сигналів від трьох супутників системи. Для того, щоб зрозуміти, як це відбувається, потрібно трохи просторового мислення, припустимо, відстань від одного супутника відомо, і ми можемо описати сферу заданого радіуса навколо нього, коли стає відомим відстань і до другого супутника, то визначуване місце розташування буде розташовано десь в колі, задається перетином двох сфер, а третій супутник визначає дві точки на окружності, залишається розрахувати яка з них, і є шукане місце розташування? Одна з точок завжди може бути відкинута, оскільки вона має високу швидкість переміщення, або знаходиться під поверхнею Землі. Таким чином, знаючи відстань до трьох супутників, можна обчислити координати визначуваної точки. Узгодження часу, в якому працює передавач супутника і часу, по якому працює приймач на землі у всій цій ланцюга розрахунків, мабуть, сама складне завдання, оскільки мова йде про швидкість світла (300000 км/с), сигнал з висоти 20 тисяч кілометрів до землі доходить за нікчемно короткий час, рівне приблизно 0.06 секунди! При таких малих інтервалах часу розсинхронізація шкал часу системи навіть на 0.01 секунду, викличе похибка вимірювання координат на величини, вимірювані тисячами кілометрів. Ця проблема була вирішена шляхом відносної прив'язки часу приймачів до часу супутників. На борту кожного супутника встановлений атомний годинник. Це виключно точний прилад, точність ходу якого складає близько однієї наносекунди. Причому на кожному супутнику встановлені не одні такі години, а кілька, це зроблено для того, щоб абсолютно точно гарантувати правильність відліку часу. Важливий момент як В«нашВ» приймач розуміє, де знаходиться супутник, по відношенню до Землі? Всі відносно просто, в сигналі, переданому супутником міститься інформація про параметри орбіти, на якій він знаходиться, і інформація про всіх інших супутники системи, умовно кажучи, супутник передає інформацію про те, що я супутник такий те, знаходжуся там-то, повідомлення було послане в такий-то час, це звичайно дуже спрощено, але суть приблизно така. GPS-приймач, отримуючи це повідомлення, запам'ятовує передану супутником інформацію для подальшого використання. Ця ж інформація використовується для установки або корекції годинника приймача. Крім того, існує спосіб, завдяки якому є можливість, щоб точність ходу годинника, за якими працює приймач, не була настільки точною як в годиннику супутників, суть у тому, щоб виміряти дальність ще до одного супутника, і якщо три виміри дозволяють визначити місце розташування в просторі, т...
