Komme inn i GPS - dummies

GPS står for Global Positioning System. En spesiell radiomottaker måler avstanden fra posisjonen din til satellitter som bane jordens radiosignaler. GPS kan finne posisjonen din hvor som helst i verden. Ganske kul, va? Bortsett fra å kjøpe mottakeren, er systemet gratis for alle.

Du kan kjøpe en billig GPS-mottaker, stikke noen batterier i den, slå den på og presto! Din plassering vises på skjermen. Ingen kart, kompass, sekstant eller solskala er nødvendig. Akkurat som magi. Det er egentlig ikke magisk, men har utviklet seg fra noen flotte praktiske anvendelser av vitenskap som har kommet sammen de siste 50 årene.

Slik fungerer GPS

GPS-kompleksene er gjennomsyret i matematikk, fysikk og ingeniørfag, men du trenger ikke å være en rakettforsker for å forstå hvordan GPS fungerer. GPS består av tre deler:

• Satellitter
• Jordstasjoner
• Mottakere

Eyeing satellitter

I GPS-jargong er en satellitt romsegmentet. En konstellasjon av 24 GPS-satellitter (21 operative og 3 reservedeler) kretser rundt 12 000 kilometer over jorden. Satellittene zoomer gjennom himmelen på rundt 7 000 kilometer i timen. Det tar omtrent 12 timer for en satellitt å bane jorden helt, og passere nøyaktig samme sted omtrent hver 24. time. Satellittene er plassert der en GPS-mottaker kan motta signaler fra minst seks av satellittene når som helst, hvor som helst på jorden (hvis ingenting hindrer signalene).

En satellitt har tre viktige deler av maskinvare:

• Datamaskin: Denne innebygde datamaskinen styrer flyets og andre funksjoner.
• Atomisk klokke: Dette holder nøyaktig tid innen tre nanosekunder (rundt tre milliarddeler av et sekund).
• Radiosender: Dette sender signaler til jorda.

GPS-satellitter hjelper deg ikke bare med å bli funnet. Alle GPS-satellitter siden 1980 har NUDET-sensorer. Nei, dette er ikke noe høyteknologisk pornografi-deteksjonssystem. NUDET er et akronym for NUclear DETONation; GPS-satellitter har sensorer til å oppdage atomvåpeneksplosjoner, vurdere trusselen om atomangrep, og bidra til å evaluere skade på atomvåpen.

De soldrevne GPS-satellittene har en begrenset levetid (rundt 10 år). Når de begynner å mislykkes, er reservedeler aktivert eller nye satellitter blir sendt til bane for å erstatte de gamle. Dette gir regjeringen en sjanse til å oppgradere GPS-systemet ved å sette maskinvare med nye funksjoner inn i rommet.

GPS-satellitter overfører to typer radiosignaler: C / A-kode og P-kode. Grov oppkjøp (C / A-kode) er typen signal som forbruker GPS-enheter mottar. Presisjonskode (P-kode) gir svært presis plasseringsinformasjon. P-kode er vanskelig å syltetøy og spoof. Den amerikanske militæren er den primære brukeren av P-kode-sendinger, og den bruker en kryptert form for dataene, slik at kun spesielle mottakere kan få tilgang til informasjonen.

Dekkstasjoner

Jordstasjoner er kontrollsegmentet til GPS. Fem ubemannede grunnstasjoner rundt jorden overvåker satellittene. Informasjon fra stasjonene sendes til en masterkontrollstasjon - Consolidated Space Operations Center (CSOC) ved Schriever Air Force Base i Colorado - der dataene behandles for å bestemme hver satellitts ephemeris og timingfeil.

En ephemeris er en liste over de anslåtte posisjonene til astronomiske legemer som planeter eller månen. Ephemerides (flertallet av ephemeris ) har eksistert i tusenvis av år på grunn av deres betydning i himmelsk navigasjon. Ephemerider er sammensatt for å spore posisjonene til de mange satellittene som kretser rundt jorden.

De behandlede dataene sendes til satellittene en gang daglig med jordantenner rundt om i verden. Dette er som å synkronisere en personlig digital assistent (PDA) med din personlige datamaskin for å sikre at alle dataene synkroniseres mellom de to enhetene. Fordi satellittene har små innebygde raketter, kan CSOC styre dem for å sikre at de holder seg i riktig bane.

GPS-mottakere

Enhver som har en GPS-mottaker, kan motta satellittsignalene for å avgjøre hvor han eller hun befinner seg. Forbrukerne kan kjøpe praktiske GPS-mottakere i sportsforretninger. De er enkle å bruke og er for det meste rettet mot rekreasjons- og andre bruksområder som ikke krever et høyt nøyaktighetsnivå. De tre store produsentene i forbruker GPS-markedet er Garmin, Magellan og Lowrance. Forbruker GPS-mottakere er rimelig, fra mindre enn $ 100 til $ 400 i USA.

Hvor nøyaktig er en GPS-mottaker?

Forventer at GPS-enheten din skal være nøyaktig innenfor 49 fot (det er 15 meter for metrisk-savvy folk) ifølge myndighetene og GPS-mottakere. Hvis din GPS rapporterer at du er på et bestemt sted, kan du være rimelig sikker på at du er innenfor 49 fot av det nøyaktige settet av koordinater.

GPS-mottakere forteller deg hvor nøyaktig posisjonen din er. Basert på kvaliteten på satellittsignalene som enheten mottar, viser skjermen estimert nøyaktighet i meter eller meter. Nøyaktigheten avhenger av

• Mottakerplassering

Obstruksjoner som blokkerer satellittsignaler

Selv om GPS-mottakere av undersøkelsesgrad kan gi nøyaktighet mindre enn to centimeter, er de veldig spesialiserte og dyre, krever mye trening, og aren ' t veldig bærbar. Deres nøyaktighet oppnås med DGPS og etterbehandling av innsamlede data for å redusere lokaliseringsfeil. Den gjennomsnittlige GPS-brukeren trenger ikke dette nivået av presisjon.

Skyer, regn, snø og vær reduserer ikke styrken på GPS-signaler for å redusere nøyaktigheten.Den eneste måten at været kan svekke signaler, er når en betydelig mengde regn eller snø samler seg på GPS-mottakerantennen eller på en overliggende trehage.