全球性定位系統(GPS)

全球性定位系統(GPS)

GPS 是對於解決的最現代的方法人類歷史4a.oewhere 的了不起的問題的當中一個是全球性定位系統是全世界收音機航海系統被形成從24 衛星的星座的we?4a.. 並且他們的地面stations.The 全球性定位系統(GPS) 由美國國防部開發。另外的5 枚另外衛星增加入星座做這個網路29 枚衛星獲得更加精確和更加準確的資訊。GPS 最初被建立使用為軍事應用, 然而, 1980 年美國政府意識到它的重要性至於平民使用被做它可利用為公眾。GPS 可能被使用免於費用為平民目的。

GPS 可能被使用為確定對象或人民的一個基本的位置在地球, 知道運動從一個地方對其它地方, 監測人和事的運動, 創造世界的地圖, 和帶來精確時間給世界。當前的GPS 包括三主要段: 間隔段(SS), 控制段(CS), 和用戶段(美國) 。空間段由軌道的GPS 衛星, 或航天器(SV) 組成。GPS 被設計這樣方式, 24 SVs 總將相等地被分佈在地球的六個圓軌道平面之中。軌道平面圍繞在地球上並且六架飛機有近似地554A. 傾向和由604A. 上升的結的正確的上生分離。

這些衛星是軌道的在高度大約20,200 公里(12,600 英哩或10,900 海里; 軌道半徑26,600 公里(16,500 mi 或14,400 毫微米)) 。各SV 做二條完全軌道□天, 因此它通過在同樣地點在地球上兩次每天。軌道被安排以便至少六枚衛星總是在視線之內從幾乎任何地方在地球上。

衛星的軌道的道路是monitord 由美國空軍監視駐地在夏威夷, Kwajalein 、阿森松島、Diego Garcia, 和科羅拉多斯普林斯, 科羅拉多, 與螢幕駐地一起由全國Geospatial 智力代辦處管理(NGA) 這些mmonitoring 的駐地是GPS 的眼睛和耳朵和監測衛星因為他們通過在頭頂上測量距離到他們每1.5 秒。這資料使光滑使用ionospheric 和氣象資訊和然後寄發到主要控制站在科羅拉多斯普林斯。ionospheric 和氣象資料是需要的得到更加準確的延遲測量, 反之改進地點估計。主要控制站估計參量描述衛星的軌道和時鐘表現。它估計衛星的健康狀態和並且確定如果任何改變位置也許必需。傳達資訊給衛星的這資訊然後返回到三個對空通訊駐地(駐防在阿森松島、Diego Garcia 和Kwajalein 螢幕駐地) 。

GPS 接收器是GPS 系統的用戶段。GPS 接收器由天線組成, 定調對頻率由衛星、接收器處理器, 和一個高穩定的時鐘(經常一臺晶體控制振盪器) 傳送。這也許被修造顯示地點和速度資訊對用戶。接收器由它的渠道的數字經常描述: 這符號化多少枚衛星它可能同時監測。最初限制到四或五, 這多年來進步地增加了這樣, 2006 年自, 接收器典型地有在十二種和二十種渠道之間。

GPS 接收器裝顯示位置資料於罐中對一臺個人電腦或其它設備使用NMEA 0183 協議。NMEA 2000 年是一個新和較不廣泛被採取的協議。兩個是私有和受控的由基於我們的全國海洋電子協會。在NMEA 協議的參考被編寫了從公開紀錄, 允許開放來源工具像gpsd 讀協議沒有違犯知識產權法律。其它私有的協議存在, 譬如SiRF 協議。接收器可能協調與其它設備運用方法包括連續連接、USB 或Bluetooth 。

衛星傳達星曆表和年曆資料給GPS 接收器。星曆表資料包含關於衛星(健康或不健康), 現行資料和時刻的狀況的重要資訊。這信號的部分是根本的為確定位置。年曆資料告訴GPS 接收器何處各枚GPS 衛星應該任何時候日間是。各枚衛星傳送年曆資料顯示軌道資訊為那枚衛星和為其他衛星在系統。

GPS 使用到達時間的概念(TOA) 信號確定user4a.™s 位置。這介入測量時期被需要為信號在一個已知的地點到達用戶接收器。信號由放射器(衛星) 傳送。間隔時間基本上是信號傳播時間。間隔時間(信號傳播時間) 以信號乘(光速的速度) 獲得距離從衛星到接收器。由測量信號的傳播時間播放從多枚衛星在已知的地點, 接收器能確定它的位置。

假設我們怎麼有精確時鐘, 我們測量信號旅行時間? 為了做這次測量, 接收器和衛星兩個需要可能同步下來對納秒的時鐘。準確時間測量必需。(如果我們是由第一千分之一一秒鐘, 以光速, 翻譯成幾乎200 英哩錯誤)
做衛星定位系統使用唯一同步的時鐘, 它必需有原子鐘不僅在所有衛星, 而且在接收器。原子鐘是高度運用自然振動被發現在一些原子之內的準確和精確時鐘。但原子鐘花費某處在$50,000 和$100,000 之間, 使他們太昂貴至於每天消費者使用。

全球性定位系統有一種聰明的解答對這個問題。每枚衛星包含一個昂貴的原子鐘, 但接收器用途它經常重新設置的普通的石英鐘。簡言之, 接收器看接踵而來的信號從四枚或更多衛星和測量它自己的不精確性。

當我們測量距離到四枚被找出的衛星, 我們能畫四球形那所有相交。三球形將相交既使數字方式關閉, 但四球形不會相交如果我們不正確地測量了。因為接收器做所有它的距離測量使用它自己的固定時鐘, 距離全部是成比例不正確的。接收器可能容易地計算將導致四球形相交的必要的調整。根據這, 它重新設置它的時鐘是在sync 與衛星的原子鐘。

接收器經常做這每當它, 手段它是幾乎一樣準確的像昂貴的原子鐘在衛星。接收器可能容易地計算將導致四球形相交的必要的調整。根據這, 它重新設置它的時鐘是在sync 與衛星的原子鐘。
GPS 接收器簡單地存放告訴它的年曆何處每枚衛星應該在指定時候是。事像月亮和太陽的拉扯非常輕微地改變衛星的軌道。但是, 國防部經常監測他們確切的位置和傳達所有調整給所有GPS 接收器作為衛星的信號一部分。

有二种錯誤被體驗在GPS 並且這些可能被分類像故意和有意無意。故意錯誤: 政府能和貶低GPS 測量準確性。這做防止敵對力量使用GPS 對充分的準確性。插入不精確性政策在GPS 信號稱Selective Availability (SA) 。2000 年SA 是唯一最大的源泉的不精確性在GPS 和被撤銷了。

擋住不精確性由於SA 或其它錯誤, 技術叫做有差別的更正可能產生準確性在1-5 米之內, 甚至改善, 與先進的設備。有差別的更正要求第二臺GPS 接收器, 一個基地, 收集資料在一個固定式位置在精確地知道的點。

由於基地的實際位置為人所知, 一個地點以GPS 地點由使用確定衛星。GPS 接收器根本上確定接收器的位置在地球。一旦接收器做這演算, 它可能告訴我們緯度、經度和高度它的當前位置。使航海更加用戶友好, 多數接收器塞住這原始資料入地圖文件被存放在記憶。我們能使用地圖被存放在接收器的記憶, 連接接收器到可能拿著更加詳細的地圖在它的記憶的電腦, 或簡單地買我們的區域一張詳細的地圖和發現方式使用接收器的緯度和經度讀出。

一些接收器讓我們下載詳細的地圖入記憶或詳細的地圖把插入式地圖彈藥筒供給。一臺標準GPS 接收器不僅將安置我們在地圖在任一個特殊地點, 但並且將追蹤我們的道路橫跨地圖如同我們搬走。如果我們留下我們的接收器, 它可能停留在與GPS 衛星的恆定的通信看怎麼我們的地點改變。

這是什麼發生在汽車裡被裝備以GPS 。與這資訊和它的固定時鐘, 接收器可能提供我們可貴的資訊幾個片斷: 多遠我們旅行了, 多久我們旅行, 我們當前的速度、我們的平均速度、足跡確切地顯示我們我們旅行了在地圖的地方, 和估計的到達時間在我們的目的地如果我們維護我們當前的速度。
Isn4a.™t GPS 驚奇?