Hoje, provavelmente, não há quem não tenha ouvido falar em GPS. No entanto, nem todos têm uma compreensão completa do que é. No artigo vamos tentar descobrir o que é o sistema de posicionamento global, em que consiste e como funciona.
Histórico
O sistema de navegação GPS faz parte do complexo Navstar, desenvolvido e operado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. O projeto do complexo começou a ser implementado em 1973. E já no início de 1978, após testes bem-sucedidos, eles o colocaram em operação. Em 1993, 24 satélites foram lançados ao redor da Terra, cobrindo completamente a superfície do nosso planeta. A parte civil da rede militar Navstar ficou conhecida como GPS, que significa Global Positioning System ("sistema de posicionamento global").
Sua base é composta por satélites que se movem em seis órbitas circulares. Eles têm apenas um metro e meio de largura e pouco mais de cinco metros de comprimento. O peso neste caso é de cerca de oitocentos e quarenta quilos. Todos eles oferecem desempenho total em qualquer lugar do nosso planeta.
O rastreamento é realizado a partir da principal estação de controle, localizada no estado do Colorado. Há a Base Aérea de Schriver - a quinquagésima força espacial.
Existem mais de dez estações de rastreamento na Terra. Eles são encontrados na Ilha da Ascensão, Havaí, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cabo Canaveral e outros lugares, cujo número cresce a cada ano. Todas as informações recebidas deles são processadas na estação principal. Os dados atualizados são enviados a cada vinte e quatro horas.
Este posicionamento global é um sistema de satélite operado pelo Departamento de Defesa dos EUA. Funciona em qualquer clima e transmite informações constantemente.
Princípio de funcionamento
Os sistemas de posicionamento global GPS funcionam com base nos seguintes componentes:
- trilateração por satélite;
- variação de satélite;
- referência de tempo exato;
- local;
- correção.
Vamos dar uma olhada neles mais de perto.
Trilateração é o cálculo da distância dos dados de três satélites, graças ao qual é possível calcular a localização de um determinado ponto.
Ranging significa a distância até os satélites, calculada pelo tempo que o sinal de rádio leva para viajar deles até o receptor, levando em consideração a velocidade da luz. Para determinar o tempo, é gerado um código pseudo-aleatório, graças ao qual o receptor pode corrigir o atraso a qualquer momento.
A figura a seguir indica umadependendo da precisão do relógio. Os satélites têm relógios atômicos com precisão de um nanossegundo. No entanto, devido ao seu alto custo, eles não são usados em todos os lugares.
Os satélites estão localizados a uma altitude de mais de vinte mil quilômetros da Terra, exatamente o necessário para o movimento estável em órbita e estreitamento da resistência atmosférica.
Durante a operação do sistema de posicionamento global no mundo, são cometidos erros difíceis de eliminar. Isso se deve à passagem do sinal pela troposfera e ionosfera, onde a velocidade diminui, o que leva a falhas de medição.
Componentes de um sistema de mapeamento
Existem muitos produtos de sistemas de posicionamento global e aplicativos de mapeamento GIS. Graças a eles, os dados geográficos são rapidamente formados e atualizados. Os componentes desses produtos são receptores GPS, software e dispositivos de armazenamento de dados.
Os receptores são capazes de realizar cálculos com frequência inferior a um segundo e precisão de dezenas de centímetros a cinco metros, operando em modo diferencial. Eles diferem entre si em tamanho, capacidade de memória e número de canais de rastreamento.
Enquanto uma pessoa está em um lugar ou em movimento, o receptor recebe sinais de satélites e faz um cálculo sobre sua localização. Os resultados na forma de coordenadas são mostrados no display.
Controladores são computadores portáteis que executam o software necessário para coletar dados. O software controla as configurações do receptor. As unidades têmdiferentes dimensões e tipos de gravação de dados.
Cada sistema está equipado com software. Depois de carregar as informações da unidade para o computador, o programa aumenta a precisão dos dados usando um método de processamento especial chamado "correção diferencial". O software visualiza os dados. Alguns deles podem ser editados manualmente, outros podem ser impressos e assim por diante.
GPS posicionamento global - sistemas que ajudam a coletar informações para entrada em bancos de dados, e o software as exporta para programas GIS.
Correção diferencial
Este método melhora significativamente a precisão dos dados coletados. Neste caso, um dos receptores está localizado em um ponto de certas coordenadas, e o outro coleta informações onde elas são desconhecidas.
A correção diferencial é implementada de duas maneiras.
- A primeira é a correção diferencial em tempo real, onde os erros de cada satélite são calculados e reportados pela estação principal. Os dados atualizados são recebidos pelo rover, que exibe os dados corrigidos.
- A segunda - correção diferencial no pós-processamento - ocorre quando a estação principal grava as correções diretamente em um arquivo no computador. O arquivo original é processado junto com o atualizado, então é obtido um corrigido diferencialmente.
Os sistemas de mapeamento Trimble são capazes de usar ambos os métodos. Assim, se o modo de tempo real for interrompido, continua sendo possível usá-lo no pós-processamento.
Aplicativo
GPSaplicado em diversas áreas. Por exemplo, os sistemas de posicionamento global são amplamente utilizados na indústria de recursos naturais, onde geólogos, biólogos, silvicultores e geógrafos os utilizam para registrar posições e informações adicionais. É também uma área de infraestrutura e desenvolvimento urbano onde os fluxos de tráfego e o sistema de utilidades são controlados.
GPS-sistemas de posicionamento global também são amplamente utilizados na agricultura, descrevendo, por exemplo, as características dos campos. Nas ciências sociais, historiadores e arqueólogos os usam para navegar e registrar locais históricos.
O escopo dos sistemas de mapeamento GPS não se limita a isso. Eles podem ser usados em qualquer outra aplicação onde são necessárias coordenadas precisas, tempo e outras informações.
receptor GPS
Este é um receptor de rádio que determina a posição da antena com base nas informações sobre os atrasos de tempo dos sinais de rádio dos satélites Navstar.
As medições são formadas com uma precisão de três a cinco metros, e se houver um sinal de uma estação terrestre - até um milímetro. Os navegadores GPS do tipo comercial em amostras antigas têm uma precisão de cento e cinquenta metros, e nas novas - até três metros.
Com base em receptores, são feitos registradores GPS, rastreadores GPS e navegadores GPS.
Os equipamentos podem ser personalizados ou profissionais. Segundodifere em qualidade, modos de operação, frequências, sistemas de navegação e preço.
Os receptores personalizados são capazes de relatar coordenadas precisas, hora, altitude, rumo especificado pelo usuário, velocidade atual, informações da estrada. As informações são exibidas no telefone ou computador ao qual o dispositivo está conectado.
Navegadores GPS: mapas
Mapas melhoram a qualidade do navegador. Eles vêm em tipos vetoriais e raster.
Variantes vetoriais armazenam dados sobre objetos, coordenadas e outras informações. Podem apresentar terreno natural e muitos objetos como hotéis, postos de gasolina, restaurantes, etc., pois não contêm imagens, ocupam menos espaço e funcionam mais rápido.
Os tipos raster são os mais simples. Eles representam uma imagem da área em coordenadas geográficas. Uma foto de satélite pode ser tirada ou um mapa em papel - escaneado.
Atualmente, existem sistemas de navegação que o usuário pode complementar com seus objetos.
Rastreadores GPS
Esse receptor de rádio recebe e transmite dados para controlar e rastrear os movimentos de vários objetos aos quais está conectado. Inclui um receptor que determina as coordenadas e um transmissor que as envia a um usuário localizado à distância.
Os rastreadores GPS vêm em:
- pessoal, usado individualmente;
- automóvel, conectado ao onboardredes automáticas.
Eles são usados para determinar a localização de vários objetos (pessoas, veículos, animais, mercadorias e assim por diante).
Estes dispositivos podem ser usados para suprimir sinais que formam interferência nas frequências onde o rastreador opera.
Registro GPS
Estes rádios são capazes de operar em dois modos:
- receptor GPS normal;
- logger, registrando informações sobre o caminho percorrido.
Podem ser:
- portátil, equipado com uma pequena bateria recarregável;
- automóvel, alimentado pela rede de bordo.
Nos modelos modernos de registradores é possível registrar até duzentos mil pontos. Também é sugerido marcar todos os pontos em seu caminho.
Os dispositivos são usados ativamente em turismo, esportes, rastreamento, cartografia, geodésia e assim por diante.
Posicionamento global hoje
Com base nas informações fornecidas, pode-se concluir que tais sistemas já são utilizados em todos os lugares, e o escopo tende a ser ainda mais amplo.
O posicionamento global abrange o setor de consumo. A utilização das mais recentes inovações técnicas torna o sistema um dos mais procurados neste segmento de mercado.
Juntamente com o GPS, o GLONASS está sendo desenvolvido na Rússia e o Galileo na Europa.
Ao mesmo tempo, o posicionamento global tem suas desvantagens. Por exemplo, em um apartamento de um prédio de concreto armado, em um túnel ou porão, determine a localização exataimpossível. Tempestades magnéticas e fontes de rádio no solo podem interferir na recepção normal. Os mapas de navegação rapidamente ficam desatualizados.
A maior desvantagem é que o sistema é totalmente dependente do Departamento de Defesa dos EUA, que a qualquer momento pode, por exemplo, ativar interferências ou desativar totalmente a parte civil. Portanto, é tão importante que além do sistema de posicionamento global GPS e GLONASS, e Galileo também estejam em desenvolvimento.
