Global Positioning System (GPS) Global Positioning System (GPS)

Global Positioning System (GPS) Global Positioning System (GPS)

GPS is the most modern approach towards solving one of the great questions of human history “where are we?” Global Positioning System is a worldwide radio-navigation system formed from a constellation of 24 satellites and their ground stations.The Global Positioning System (GPS) is developed by US Department of defense. GPS is het meest moderne aanpak voor het oplossen van een van de grote vragen van de geschiedenis van de mens "waar zijn wij?" Global Positioning System is een wereldwijd radio-navigatie systeem gevormd uit een constellatie van 24 satellieten en hun grond stations.The Global Positioning System (GPS ) Is ontwikkeld door het Amerikaanse ministerie van defensie. Additional 5 more satellites are added into the constellation to make this network of 29 satellites to obtain more precise and accurate information. Extra 5 meer satellieten worden toegevoegd in het sterrenbeeld te maken van dit netwerk van 29 satellieten om meer exacte en nauwkeurige informatie. Originally GPS was built to use for the military applications, however, the US government realising its importance for civilian use made it available for public in 1980. Oorspronkelijk GPS werd gebouwd om te gebruiken voor militaire toepassingen, maar de Amerikaanse regering het realiseren van haar belang voor civiel gebruik gemaakt voor het publiek in 1980. The GPS can be used free of cost for the civilian purposes. De GPS kan worden gebruikt vrij van kosten voor de civiele doeleinden.

GPS can be used for determining a basic position of object or the people on the earth, knowing the movement from one place to other place, monitoring the movement of people and things, creating maps of the world, and bringing precise timings to the world. GPS kan worden gebruikt voor het bepalen van een standpunt van object of de mensen op de aarde, te weten de beweging van de ene plaats naar de andere plaats, het toezicht op het verkeer van mensen en dingen, het maken van kaarten van de wereld, en brengen precieze tijdschema's aan de wereld. The current GPS consists of three major segments: space segment (SS), a control segment (CS), and a user segment (US). De huidige GPS bestaat uit drie belangrijke segmenten: het ruimtesegment (SS), een controle-segment (CS), en een gebruiker segment (VS). The space segment is composed of the orbiting GPS satellites, or Space Vehicles (SV). Het ruimtesegment bestaat uit een baan om de GPS-satellieten, of Space Vehicles (SV). The GPS is designed such a way that 24 SVs are always to be distributed equally among six circular orbital planes of the earth. De GPS is zodanig ontworpen dat 24 SVs zijn altijd te worden gelijkelijk verdeeld tussen zes circulaire orbitale vliegtuigen van de aarde. The orbital planes are centered on the earth and the six planes have approximately 55° inclination and are separated by 60° right ascension of the ascending node. De orbitale vliegtuigen zijn gecentreerd op de aarde en de zes vliegtuigen hebben ongeveer 55 ° helling en worden gescheiden door 60 ° rechte klimming van de klimmende knoop.

These satellites are orbiting at an altitude of approximately 20,200 kilometers (12,600 miles or 10,900 nautical miles; orbital radius of 26,600 km (16,500 mi or 14,400 NM)). Deze satellieten zijn in een baan op een hoogte van ongeveer 20200 kilometer (12600 mijlen of 10900 zeemijl; orbital straal van 26600 km (16500 mi of 14400 NM)). Each SV makes two complete orbits each day, so it passes over the same location on Earth twice each day. Elke SV maakt twee volledige banen elke dag, dus het gaat over dezelfde plaats op aarde tweemaal per dag. The orbits are arranged so that at least six satellites are always within line of sight from almost anywhere on Earth. De banen zijn geordend zodat ten minste zes satellieten zijn altijd binnen de lijn van het zicht op bijna elke plek op Aarde.

The orbiting paths of the satellites are monitord by US Air Force monitoring stations in Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, and Colorado Springs, Colorado, along with monitor stations operated by the National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) These mmonitoring stations are the eyes and ears of GPS and monitor satellites as they pass overhead by measuring distances to them every 1.5 seconds. De paden baan van de satellieten zijn monitord door de US Air Force monitoring stations in Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, en Colorado Springs, Colorado, samen met de monitor stations worden geëxploiteerd door de National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) Deze mmonitoring stations zijn De ogen en oren van GPS-satellieten en te controleren, aangezien zij pas overhead door het meten van afstanden tot hen iedere 1,5 seconden. This data is then smoothed using ionospheric and meteorological information and sent to Master Control Station at Colorado Springs. Deze gegevens worden vervolgens met behulp van ionospheric gladgemaakt en meteorologische informatie en verstuurd naar Master Control Station in Colorado Springs. The ionospheric and meteorological data is needed to get more accurate delay measurements, which in turn improve location estimation. De ionospheric en meteorologische gegevens is nodig om meer vertraging nauwkeurige metingen, die op hun beurt verbeteren locatie schatting. Master control station estimates parameters describing satellites' orbit and clock performance. Master control station schattingen parameters beschrijven satellieten 'baan en klok prestaties. It also assesses health status of the satellites and determines if any re-positioning may be required. Tevens beoordeelt de gezondheid status van de satellieten en bepaalt eventuele re-positioning kan worden verlangd. This information is then returned to three uplink stations (stationed at the Ascension Island, Diego Garcia and Kwajalein monitor stations) which transmits the information to satellites. Deze informatie wordt vervolgens teruggebracht tot drie uplink stations (gestationeerd op de Ascension Island, Diego Garcia en Kwajalein monitor stations), die de informatie doorgeeft aan satellieten.

GPS receiver is the user segment of the GPS system. GPS-ontvanger is de gebruiker segment van het GPS-systeem. GPS receivers are composed of an antenna, tuned to the frequencies transmitted by the satellites, receiver-processors, and a highly-stable clock (often a crystal oscillator). GPS-ontvangers zijn samengesteld uit een antenne, afgestemd op de frequenties door de satellieten, de ontvanger-processoren, en een zeer stabiele klok (vaak een kristaloscillator). This may be built to display location and speed information to the user. Dit kan worden gebouwd voor het display locatie en de snelheid van informatie aan de gebruiker. A receiver is often described by its number of channels: this signifies how many satellites it can monitor simultaneously. Een ontvanger is vaak beschreven door het aantal kanalen: dit geeft aan hoeveel satellieten kan controleren tegelijk. Originally limited to four or five, this has progressively increased over the years such that, as of 2006, receivers typically have between twelve and twenty channels. Oorspronkelijk beperkt tot vier of vijf, dit is geleidelijk toegenomen in de loop der jaren zo dat, vanaf 2006, ontvangers normaliter tussen twaalf en twintig kanalen.

GPS receivers can display position data to a PC or other device using the NMEA 0183 protocol. GPS-ontvangers kan weergeven van gegevens op een pc of een ander apparaat met de NMEA 0183-protocol. NMEA 2000 is a new and less widely adopted protocol. NMEA 2000 is een nieuwe en minder grote schaal vastgesteld protocol. Both are proprietary and controlled by the US-based National Marine Electronics Association. Beide zijn eigendom en wordt beheerd door het US-based National Marine Electronics Association. References to the NMEA protocols have been compiled from public records, allowing open source tools like gpsd to read the protocol without violating intellectual property laws. Verwijzingen naar de NMEA protocollen zijn samengesteld uit openbare registers, waardoor open source tools zoals gpsd te lezen van het protocol zonder het schenden van de wetgeving inzake intellectuele eigendom. Other proprietary protocols exist as well, such as the SiRF protocol. Andere specifieke protocollen bestaan, zoals de SiRF protocol. Receivers can interface with other devices using methods including a serial connection, USB or Bluetooth. Ontvangers kunnen interface met andere apparaten met behulp van methoden inclusief een seriële aansluiting, een USB-of Bluetooth.

Satellite transmits Ephemeris and Almanac Data to GPS receivers. Satelliet zendt Ephemeris en Almanac gegevens te GPS-ontvangers. Ephemeris data contains important information about status of satellite (healthy or unhealthy), current date and time. Ephemeris gegevens bevat belangrijke informatie over de status van de satelliet (gezond of ongezond), de huidige datum en tijd. This part of signal is essential for determining a position. Dit deel van het signaal is van essentieel belang voor het bepalen van een standpunt. Almanac data tells GPS receiver where each GPS satellite should be at any time throughout the day. Almanak gegevens vertelt GPS ontvanger waar elke GPS-satelliet moet worden op elk moment van de dag. Each satellite transmits almanac data showing orbital information for that satellite and for every other satellite in the system. Elke satelliet zendt almanak gegevens waaruit blijkt dat de baansnelheid informatie voor satelliet en voor iedere andere satelliet in het systeem.

GPS uses concept of time of arrival (TOA) of signals to determine user’s position. GPS gebruikt concept van de tijd van aankomst (TOA) signalen te bepalen van het standpunt van de gebruiker. This involves measuring the time taken for a signal at a known location to reach a user receiver. Dit houdt in het meten van de tijd die nodig is voor een signaal op een bekende locatie voor het bereiken van een gebruiker ontvanger. The signals are transmitted by an emitter (satellite). De signalen worden verstuurd door een zender (de satelliet). Time interval is basically signal propagation time. Tijd interval is in principe signaal propagatie tijd. Time interval (signal propagation time) is multiplied by speed of signal (speed of light) to obtain distance from satellite to receiver. Tijd interval (signaal propagatie tijd) wordt vermenigvuldigd met de snelheid van het signaal (snelheid van het licht) te verkrijgen afstand van satelliet-ontvanger. By measuring propagation time of signals broadcast from multiple satellites at known locations, receiver can determine its position. Door het meten van propagatie tijd uitzenden van signalen uit meerdere satellieten op bekende locaties, de ontvanger zijn positie kan bepalen.

Assuming we have precise clocks, how do we measure signal travel time? Ervan uitgaande dat wij hebben nauwkeurige klokken, hoe kunnen we die meten signaal reistijd? In order to make this measurement, the receiver and satellite both need clocks that can be synchronized down to the nanosecond. Om ervoor te zorgen dat deze meting, de ontvanger en de satelliet zowel behoefte klokken die kunnen worden gesynchroniseerd naar de nanoseconde. Accurate time measurements are required. Nauwkeurige tijd metingen zijn vereist. (If we are off by a thousandth of a second, at the speed of light, that translates into almost 200 miles of error) (Als we zijn uitgeschakeld door een duizendste van een seconde, met de snelheid van het licht, dat zich vertaalt in bijna 200 mijl van de fout)
To make a satellite positioning system using only synchronized clocks, it was required to have atomic clocks not only on all the satellites, but also in the receiver itself. Voor het maken van een systeem voor plaatsbepaling per satelliet met slechts gesynchroniseerd klokken, was het nodig om atoomklokken niet alleen op alle satellieten, maar ook in de ontvanger zelf. Atomic clocks are highly accurate and precise clocks which utilize the natural vibrations found within some atoms. Atoomklokken zijn zeer nauwkeurige en nauwkeurige klokken die gebruik maken van de natuurlijke trillingen gevonden binnen enkele atomen. But atomic clocks cost somewhere between $50,000 and $100,000, which makes them too expensive for everyday consumer use. Maar atoomklokken kosten ergens tussen € 50000 en € 100000, waardoor ze te duur voor dagelijks gebruik door consumenten.

The Global Positioning System has a clever solution to this problem. Het Global Positioning System is een slimme oplossing voor dit probleem. Every satellite contains an expensive atomic clock, but the receiver uses an ordinary quartz clock which it constantly resets. Elke satelliet bevat een dure atoomklok, maar de ontvanger maakt gebruik van een gewone kwarts klok die zij constant reset. In a nutshell, the receiver looks at incoming signals from four or more satellites and gauges its own inaccuracy. In een notendop, de ontvanger wordt gekeken naar binnenkomende signalen uit vier of meer satellieten en manometers een eigen onnauwkeurigheid.

When we measure the distance to four located satellites, we can draw four spheres that all intersect at one point. Wanneer we het meten van de afstand tot vier satellieten ligt, kunnen we stellen dat alle vier bollen elkaar op een punt. Three spheres will intersect even if the numbers are way off, but four spheres will not intersect at one point if we measured incorrectly. Drie bollen zullen elkaar zelfs als de nummers zijn weg, maar vier bollen niet zal samenkomen op een punt als we gemeten onjuist. Since the receiver makes all its distance measurements using its own built-in clock, the distances will all be proportionally incorrect. Aangezien de ontvanger maakt al haar afstand metingen met behulp van zijn eigen ingebouwde klok, de afstanden zullen alle worden proportioneel onjuist. The receiver can easily calculate the necessary adjustment that will cause the four spheres to intersect at one point. De ontvanger kan gemakkelijk berekenen van de noodzakelijke aanpassing die zal leiden tot de vier bollen te snijden op een punt. Based on this, it resets its clock to be in sync with the satellite's atomic clock. Gebaseerd op deze, reset de klok te synchroniseren met de satelliet de atoomklok.

The receiver does this constantly whenever its on, which means it is nearly as accurate as the expensive atomic clocks in the satellites. De ontvanger heeft dit constant wanneer haar op, wat betekend dat is bijna net zo nauwkeurig als de dure atoomklokken in de satellieten. The receiver can easily calculate the necessary adjustment that will cause the four spheres to intersect at one point. De ontvanger kan gemakkelijk berekenen van de noodzakelijke aanpassing die zal leiden tot de vier bollen te snijden op een punt. Based on this, it resets its clock to be in sync with the satellite's atomic clock. Gebaseerd op deze, reset de klok te synchroniseren met de satelliet de atoomklok.
The GPS receiver simply stores an almanac that tells it where every satellite should be at any given time. De GPS-ontvanger gewoon winkels een almanak die vertelt het waar elke satelliet moet op een gegeven moment. Things like the pull of the moon and the sun do change the satellites' orbits very slightly. Dingen zoals de aantrekkingskracht van de maan en de zon doet de satellieten 'banen zeer licht. However, the Department of Defense constantly monitors their exact positions and transmits any adjustments to all GPS receivers as part of the satellites' signals. Echter, het ministerie van Defensie voortdurend monitoren hun exacte positie en zendt eventuele aanpassingen van alle GPS-ontvangers, als onderdeel van de satellieten 'signalen.

There are two kinds of error experienced in GPS and these can be categorized as intentional and unintentional. Er zijn twee soorten fout ervaren in het GPS-en deze kan worden gecategoriseerd als een opzettelijke en onopzettelijke. Intentional errors: government can and does degrade the accuracy of GPS measurements. Opzettelijke fouten: de overheid kan en doet degraderen de nauwkeurigheid van GPS-metingen. This is done to prevent hostile forces from using GPS to full accuracy. Dit is gedaan om te voorkomen dat vijandige troepen uit met behulp van GPS aan de volledige nauwkeurigheid. Policy of inserting inaccuracies in GPS signals is called Selective Availability (SA). Beleid van het inbouwen van onnauwkeurigheden in de GPS-signalen is genaamd Selectieve Beschikbaarheid (SA). SA was single biggest source of inaccuracy in GPS and was deactivated in 2000. SA was op een na grootste bron van onnauwkeurigheid van het GPS en het werd uitgeschakeld in 2000.

To ward off inaccuracies due to SA or other errors, the technique called differential correction can yield accuracies within 1-5 meters, or even better, with advanced equipment. Om afweren als gevolg van onjuistheden SA of andere fouten, de techniek genaamd differentiële correctie kan opleveren nauwkeurigheden binnen 1-5 meter, of zelfs beter, met geavanceerde apparatuur. Differential correction requires a second GPS receiver, a base station, collecting data at a stationary position on a precisely known point. Differentiële correctie vereist een tweede GPS-ontvanger, een base station, het verzamelen van gegevens op een stationaire positie op een punt precies bekend.

Because physical location of base station is known, a location with GPS location is determined by using satellites. Omdat fysieke locatie van base station is bekend, een locatie met GPS locatie is bepaald met behulp van satellieten. A GPS receiver essentially determines the receiver's position on Earth. Een GPS-ontvanger in wezen bepaalt de ontvanger de positie op Aarde. Once the receiver makes this calculation, it can tell us the latitude, longitude and altitude of its current position. Zodra de ontvanger maakt deze berekening, kan zij ons vertellen de lengtegraad, breedtegraad en hoogte van zijn huidige positie. To make the navigation more user-friendly, most receivers plug this raw data into map files stored in memory. Om de navigatie meer gebruikersvriendelijk, de meeste ontvangers plug deze ruwe gegevens in kaart bestanden opgeslagen in het geheugen. We can use maps stored in the receiver's memory, connect the receiver to a computer that can hold more detailed maps in its memory, or simply buy a detailed map of our area and find way using the receiver's latitude and longitude readouts. We kunnen gebruik kaarten opgeslagen in het geheugen van de ontvanger, het verbinden van de ontvanger naar een computer die kan meer gedetailleerde kaarten in haar geheugen, of gewoon kopen een gedetailleerde kaart van onze omgeving en de manier vinden met behulp van de ontvanger van de lengte-en breedtegraad uitlezingen.

Some receivers let us download detailed maps into memory or supply detailed maps with plug-in map cartridges. Sommige ontvangers Laat het ons downloaden gedetailleerde kaarten in het geheugen of het aanbod gedetailleerde kaarten met plug-in kaart cartridges. A standard GPS receiver will not only place us on a map at any particular location, but will also trace our path across a map as we move. Een standaard GPS-ontvanger zal ons niet alleen plaats op een kaart op een bepaalde locatie, maar zal ook sporen onze weg over een kaart als we verhuizen. If we leave our receiver on, it can stay in constant communication with GPS satellites to see how our location is changing. Als we ons verlaten op de ontvanger, kan het verblijf in constante communicatie met de GPS-satellieten om te zien hoe onze locatie verandert.

This is what happens in cars equipped with GPS. Dit is wat er gebeurt in auto's uitgerust met GPS. With this information and its built-in clock, the receiver can give us several pieces of valuable information: how far we've traveled, how long we've been traveling, our current speed, our average speed, a trail showing us exactly where we have traveled on the map, and the estimated time of arrival at our destination if we maintain our current speed. Met behulp van deze informatie en de ingebouwde klok, de ontvanger kan geven ons een aantal stukken van waardevolle informatie: hoe ver we reisde, hoe lang hebben we reizen, onze huidige snelheid, de gemiddelde snelheid, een parcours toont ons precies waar We hebben reisde op de kaart, en de geschatte tijd van aankomst op onze bestemming als we vasthouden aan onze huidige snelheid.
Isn’t GPS amazing? GPS is niet verbazingwekkend?