Τι
είναι το GPS | Πως
να επιλέξετε GPS | Ιστορία
- Θεωρία
Ιστορία
και θεωρία
Ο προκάτοχος του ήταν σε βάση εδάφους, LORAN and Omega systems,
τα οποία χρησιμοποιούνταν για τις επίγειες αποστολές σημάτων αντί
των δορυφόρων. Αυτά τα συστήματα μεταδίδουν ραδιοφωνικά μια ραδιοσυχνότητα
από σταθμό γνωστής "κύριας" θέσης, που ακολουθείται από
τους επαναλαμβανόμενους παλμούς σε διάφορους "δέκτες".
Η καθυστέρηση μεταξύ της υποδοχής και της αποστολής του σήματος
στους δέκτες ελέγχετε προσεκτικά, επιτρέποντας στους δέκτες να
συγκρίνουν την καθυστέρηση μεταξύ της υποδοχής και την καθυστέρηση
μεταξύ της αποστολής.
Από αυτό, η απόσταση από τον καθένα από τους δέκτες μπορούσε
να καθοριστεί, παρέχοντας μια αποτύπωση.
Το πρώτο δορυφορικό σύστημα ναυσιπλοΐας ήταν ένα σύστημα που
κατασκευάστηκε από τον στρατό των ΗΠΑ και τέθηκε σε λειτουργία
στην δεκαετίας
του '60 και βασίστηκε στην επίδραση Doppler: οι δορυφόροι ταξίδεψαν
στις γνωστές πορείες και μετέδωσαν ραδιοφωνικά τα σήματά τους
σε μια γνωστή συχνότητα.
Η λαμβανόμενη συχνότητα διαφέρει ελαφρώς από τη συχνότητα ραδιοφωνικής
μετάδοσης λόγω της μετακίνησης του δορυφόρου όσον αφορά το δέκτη.
Με τον έλεγχο αυτής της μετατόπισης συχνότητας πέρα από ένα σύντομο
χρονικό διάστημα, ο δέκτης μπορεί να καθορίσει τη θέση του στην
μια ή στην άλλη πλευρά του δορυφόρου. Διάφορες τέτοιες μετρήσεις
συνδυάζονται με μια ακριβή γνώση της τροχιάς του δορυφόρου και
μπορούν να καθορίσουν μια ιδιαίτερη θέση.
Τα σύγχρονα συστήματα είναι αμεσότερα. Ο δορυφόρος μεταδίδει
ραδιοφωνικά ένα σήμα που περιέχει τη θέση του δορυφόρου και του
ακριβούς χρόνου
που το σήμα διαβιβάστηκε. Η θέση του δορυφόρου διαβιβάζεται σε
ένα μήνυμα στοιχείων που μεταβάλλεται σε έναν κώδικα που χρησιμεύει
ως μια αναφορά συγχρονισμού.
Ο δορυφόρος χρησιμοποιεί ένα ατομικό ρολόι για να διατηρήσει
το συγχρονισμό όλων των δορυφόρων στον αστερισμό. Ο δέκτης συγκρίνει
το χρόνο της ραδιοφωνικής μετάδοσης που κωδικοποιείται στη μετάδοση,
με το χρόνο της υποδοχής που μετριέται από ένα εσωτερικό ρολόι,
με αυτόν τον τρόπο μετράει τον χρόνο -of-flight στο δορυφόρο.
Διάφορες τέτοιες μετρήσεις μπορούν να γίνουν συγχρόνως σε διάφορους
δορυφόρους, επιτρέποντας με μια συνεχή αποτύπωση να παραχθούν
στον πραγματικό χρόνο.
Κάθε απόσταση μέτρησης, ανεξάρτητα από το σύστημα που χρησιμοποιείται,
τοποθετεί το δέκτη σε μια σφαιρική κάψα σε συγκεκριμένη απόσταση
από τον εκφωνητή. Με τη λήψη διάφορων τέτοιων μετρήσεων και την
έρευνα ενός σημείου όπου συναντιούνται, παράγεται μια αποτύπωση.
Εντούτοις, στην περίπτωση των γρήγορων δεκτών, η θέση του σήματος
κινείται όπως τα σήματα παραλαμβάνονται από διάφορους δορυφόρους.
Επιπλέον, τα ραδιοκύματα παρουσιάζουν ελαφρά επιβράδυνση καθώς
περνούν μέσω της ιονόσφαιρας, αυτή η επιβράδυνση ποικίλλει ανάλογα
με τη γωνία του δέκτη στο δορυφόρο, επειδή αλλάζει η απόσταση
μέσω της ιονόσφαιρας.
Ο βασικός υπολογισμός προσπαθεί έτσι να βρει την πιο σύντομη
κατεύθυνση της εφαπτομένης γωνίας στους τέσσερις πόλους της σφαιρικής
κάψας
που κεντροθετούνται σε τέσσερις δορυφόρους.
Οι δορυφορικοί δέκτες ναυσιπλοΐας μειώνουν τα λάθη με τη χρησιμοποίηση
των συνδυασμών σημάτων από τους πολλαπλάσιους δορυφόρους και
πολλαπλάσια correlators, και έπειτα τη χρησιμοποίηση των τεχνικών
όπως το φιλτράρισμα
Kalman για να περιοριστεί ο θόρυβος.
