全体的な位置方式(GPS)

全体的な位置方式(GPS)

GPS は人間歴史の4a.oewhere のすばらしい質問の解決の1 基の方の現代アプローチである全体的な位置方式が24 衛星の星座から形作られる世界的なラジオ運行システムの地面stations.The の全体的な位置方式(GPS) は米国の国防省によって開発されるwe?4a.. であり。より精密で、より正確な情報を得るために29 の衛星のこのネットワークを作るように付加的な5 つのより多くの衛星は星座に加えられる。しかし最初にGPS は軍の適用のために使用するために1980 年に公衆のために利用できるそれになされた一般市民の使用のための重要性を実現する米国の政府造られた。GPS は一般市民の目的のために費用の自由に使用することができる。

GPS は地球の目的または人々の基本的な位置の1 つの場所からの人々及び事の動きを監察する、世界の地図を作成する、及び世界に精密なタイミングを持って来る他の場所への動きを決定に知っている使用することができる。現在のGPS は3 つの主要な区分から成っている: スペース区分(SS) 、制御セグメント(CS) 、およびユーザーの区分(米国) 。スペース区分は軌道GPS 衛星、かスペース車(SV) で構成される。GPS は24 SVs が地球の6 つの円の軌道面間で均等に配られる常にべきであることそのような方法設計されている。軌道面は地球に集中し、6 つの平面におよそ554A. 傾斜があり、昇交点の604A. 赤経によって分かれている。

これらの衛星はおよそ20,200 キロメートル(12,600 マイルか10,900 の海里の高度で軌道である; 26,600 キロメートル(16,500 mi か14,400 NM)) の軌道半径。各SV は2 つの完全な軌道に毎日をする、従って毎日地球の同じ位置を二度渡る。軌道は少なくとも6 つの衛星が地球の視線の内にからのほとんどどこでも常にあるように整理される。

衛星の軌道道はハワイの米国の空軍モニタリングステーションによってmonitord 、Kwajalein 、上昇島、Diego Garcia 、およびコロラドスプリングス、コロラド州行う、国民のGeospatial 知性代理店(NGA) によって作動する監視局と共にそれらへの間隔を測定することを1.5 秒毎に頭上に渡るのでこれらのmmonitoring 場所はGPS の目そして耳、衛星を監察する。このデータは電離層及び気象情報を使用してそして滑らかになり、コロラドスプリングスのマスターの制御局に送られる。それから位置の推定を増進するより正確な遅れの測定を得るために電離層及び気象データは必要である。マスターの制御局は衛星の軌道及び時計の性能を記述する変数を推定する。それはまた衛星の健康状態を査定し、位置を変えることが要求されるかもしれないかどうか定める。衛星に情報を送信するこの情報は上昇島、Diego Garcia およびKwajalein ので配置される3 つのアップリンクの場所にそれから戻る(監視局) 。

GPS の受信機はGPS システムのユーザーの区分である。GPS の受信機はアンテナで、衛星、受信機プロセッサー、および高安定した時計(頻繁に水晶発振子) によって送信される頻度に調整されて構成される。ユーザーに位置及び速度情報を表示するためにこれは造られるかもしれない。受信機は頻繁にチャネルの数によって記述されている: これは何衛星を同時に監察できるか示す。4 か5 に最初に限られて、これは年にわたって漸進的に、2006 年現在に、受信機が12 そして20 のチャネルの間で普通持っていることそのような物を増加した。

GPS の受信機はNMEA 0183 の議定書を使用してPC か他の装置に表示位置データを缶詰にする。NMEA 2000 年は新しく、より少なく広く採用された議定書である。両方とも私達基づかせていた国民の海洋の電子工学連合によって専有そして管理されている。NMEA の議定書への参照は公共の記録から編集され、違反の知的財産の法律のない議定書を読むようにgpsd のようなオープンソース用具がする。他の専有議定書もSiRF の議定書のようなまた、ある。受信機は連続関係、USB またはBluetooth を含む方法を使用して他の装置によってインターフェイスできる。

衛星はGPS の受信機にEphemeris 及び年鑑データを送信する。Ephemeris データは(健康か不健康な) 衛星、本日および時間の状態についての重要な情報を含んでいる。信号のこの部分は位置を定める為に必要である。年鑑データは各GPS 衛星がいつでも日中あるべきであるどこでGPS の受信機に告げる。各衛星はシステムでその衛星とその他すべての衛星のための軌道情報を示す年鑑データを送信する。

GPS はuser4a. s の位置を定める信号の到着(TOA) の時の概念を™使用する。ユーザーの受信機に達するこれはかけられる信号のための時間を知られていた位置で測定することを含む。信号はエミッター(衛星) によって送信される。時間間隔は信号の伝播時間基本にである。衛星からの受信機への間隔を得る時間間隔(信号の伝播時間) は信号(光速) の速度によって増加する。信号の伝播時間の測定によって知られていた位置で多数衛星、受信機から位置を定めるできる放送しなさい。

仮定して私達精密な時計が、私達にいかに測定する信号の移動時間をあるか。この測定をすることを、受信機はおよび衛星は両方ナノ秒に合わせることができる時計が必要とする。正確な時間の測定は要求される。(私達がほぼ200 マイルの間違いに翻訳する) 光速に秒の第1000 によって、行えば、
すべての衛星の、また受信機自体の原子時計がしかあることを合わせられた時計だけを使用して衛星位置方式を作るためには、要求した。原子時計はある原子の内で見つけられる自然な振動を利用する非常に正確で、精密な時計である。しかし原子時計は$50,000 と$100,000 の間でどこかに要する、それらを毎日の消費者使用にとって余りに高くさせる。

全体的な位置方式にこの問題に利発な解決がある。あらゆる衛星は高い原子時計、受信機の使用を絶えず再調節する通常の水晶時計含んでいるが。簡潔に言えば、受信機は4 つまたはより多くの衛星からの入って来る信号を見、自身の誤りを正確に測る。

私達が4 つの取付けられた衛星への間隔を測定するとき、私達は4 つの球を引くことができるそのすべてが一時は横断する。3 つの球は私達が不正確に測定したら数が方法でもが、4 つの球は一時は横断しない横断する。受信機が自身の作り付けの時計を使用して間隔の測定すべてをするので、間隔はすべて比例して不正確である。受信機は容易に4 つの球が一時は横断する必要な調節を計算できる。これに基づかせていて、それは衛星の原子時計とのSYNC にあるために時計を再調節する。

受信機は平均がそれ衛星の高い原子時計ほぼ正確であるこれを時はいつでも絶えずする。受信機は容易に4 つの球が一時は横断する必要な調節を計算できる。これに基づかせていて、それは衛星の原子時計とのSYNC にあるために時計を再調節する。
GPS の受信機はあらゆる衛星がいつでもあるべきであるどこでそれに告げる年鑑を単に貯える。月および太陽の引きのような事は衛星の軌道を非常にわずかに変える。但し、国防省は絶えず厳密な位置を監察し、すべてのGPS の受信機に衛星の信号の一部として調節を送信する。

GPS で経験される2 種類の間違いがあり、これらは計画的及び無意識ように分類することができる。計画的の間違い: 政府はでき、GPS の測定の正確さを低下させる。これはされる完全な正確さに敵力がGPS を使用することを防ぐために。GPS 信号で誤りを挿入することの方針はSelective Availability (SA) 呼ばれる。SA はGPS の誤りの単一の最も大きいもと、2000 年に非活動化させた。

SA か他の間違いのために誤りを保護するためには、差動訂正と呼ばれる技術は1-5 メートル以内の正確さをもたらすか、または高度装置と、よくすることができる。差動訂正は第2 GPS の受信機、正確に知られていたポイントの静止した位置でデータを集める基地局を要求する。

基地局の物理的な位置が知られているので、GPS の位置の位置は衛星の使用によって定められる。GPS の受信機は本質的に地球の受信機の位置を定める。受信機がこの計算をすれば、私達に現在位置の緯度、経度および高度を告げることができる。運行をユーザーフレンドリーにするためには、ほとんどの受信機は記憶で貯えられる地図ファイルにこの生データを差し込む。私達は記憶のより詳しい地図を握ることができるまたは買い、私達の区域の詳しい地図をそして見つける受信機の緯度及び経度の読み出しを使用して方法をできるコンピュータに単に接続し、受信機を受信機の記憶で貯えられる地図を使用。

ある受信機は私達が詳しい地図を記憶にダウンロードするか、または差込式の地図のカートリッジを詳しい地図に供給することを可能にした。標準的なGPS の受信機はあらゆる特定の位置に地図にしか私達が動くように私達を置かないが、また地図を渡る私達の道を辿る。私達が私達の受信機を残せば、私達の位置がいかに変わっているか見るためにGPS 衛星との一定したコミュニケーションにとどまることができる。

これは起こるものがGPS が装備されている車でである。この情報および作り付けの時計によって、受信機は私達に貴重な情報の複数の部分を与えることができる: どの位まで私達が旅したか、ずっと私達がどの位旅しているか、私達が私達の現在の速度を維持すれば私達が地図で旅したところ私達の現在の速度、私達の平均速度、私達の行先で私達を、および到着予定時刻丁度示す道。
Isn4a.™t GPS の驚かせることか。