GPS. Uživatelský segment. Global Positioning System

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "GPS. Uživatelský segment. Global Positioning System"

Tomáš Hruška
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 GPS Uživatelský segment Global Positioning System

2 Trocha 3D geometrie nikoho nezabije opakování

3 Souřadnice pravoúhlé a sférické- opakování

4 Souřadnice sférické- opakování

7 Pro výpočet délky vektoru v rovině použijeme známou Pythagorovu větu Na tomto obrázku (ve 2D, ale to je jedno), vidíme vektor v=(2,1) a vektor 2.v, jehož souřadnice jsou vynásobené dvěmi, tzn. 2.v=(4,2). Je snadné nahlédnout, že délka vektoru se také zdvojnásobila. Pro výpočet délky vektoru jsme použili známou Pythagorovu větu. Pro trojsložkové vektory to bude to samé, akorát že pod odmocninou budou všechny tři souřadnice:

9 Chceme zjistit, jestli leží na naší přímce bod a zkusíme k němu najít číslo t. A naopak pokud nám někdo zadá bod a chceme zjistit, jestli leží na naší přímce??, zkusíme k němu najít číslo t. Známe modrý bod i vektor a souřadnice bodu x,y,z, o kterém zjišťujeme, jestli na přímce je, máme tedy 3 rovnice s jednou neznámou, což není problém spočítat. Pokud nám ve všech řádcích vyjde stejné t, t pak bod na přímce leží!!. V opačném případě je bod x,y,z mimo přímku, protože nemůžeme zelený vektor natáhnout po přímce tak, aby dosáhl na bod x,y,z. Museli bychom změnit jeho směr, což už ale nejde, protože ho můžeme jen vynásobit číslem.

10 Vzdálenost mezi dvěma body v prostoru

Určení polohy přijímače GPS Přijímač (uživatelská část) si určuje svoji polohu (souřadnice P(x,y,z)) výpočtem na základě radiového měření vzdálenosti od Zemi obíhajících satelitů kosmické části.

11 Určení polohy přijímače GPS Přijímač (uživatelská část) si určuje svoji polohu (souřadnice P(x,y,z)) výpočtem na základě radiového měření vzdálenosti od Zemi obíhajících satelitů kosmické části. Poloha satelitů je známá (souřadnice (x i, y i, z i )) a vzdálenost od satelitů se měří na základě rychlosti šíření radiových vln a znalosti doby, za kterou signál ze satelitu doputuje k přijímači. Signál obsahuje tzv. navigační zprávu, z jejichž údajů je přijímač schopný určit svoji aktuální polohu.

12 Měření vzdálenosti od satelitu Rádiové vlny se šíří rychlostí světla. Když např.gps signal opustí satelit v čase T a je přijat v čase T + 3 Pak vzdálenost mezi satelitem a přijímačem =3 x rychlost světla T T + 3

13 Využití časoměrného PRN kódu Pseudo Random Noise Code Time Difference Satellite PRN Receiver PRN

14 Určení polohy přijímače GPS Satelit se známou polohou začne vysílat radiový signál v čase t 0 a přijímač zachytí začátek signálu v čase t 1, za tuto dobu urazí signál vzdálenost r 1. r 1 = c (t 1 t 0 ) Poloha satelitů je předávána přijímači jako součást obsahu tzv. navigační zprávy, ze které si musí přijímač svoji polohu vypočítat. Navigační zpráva se např. u systému GPS vysílá rychlostí pouhých 50 bit/s a její vysílání trvá 12,5 minuty!!. Kódový multiplex umožňuje používat pro všechny satelity stejnou nosnou frekvenci,

15 Princip určení polohy přijímače GPS

16 Určení polohy přijímače GPS Pro určení polohy přijímače stačí získat informaci od čtyř satelitů (i = 1,2,...,4). 1. Označíme-li (x, y, z) jako souřadnice přijímače a 2. (x i, y i, z i ) jsou souřadnice i-tého satelitu, 3. t i je změřená doba šíření signálu od i-tého satelitu k přijímači a 4. t je odchylka časové základny přijímače od systémového času, 5. pak pro vzdálenost na d i -tý satelit příjímač platí(výše)

17 Určení polohy přijímače GPS čtyři rovnice, pro čtyři neznámé : x, y, z a t Takto jsme získali soustavu čtyř rovnic pro čtyři neznámé x, y, z a t. Kde D i je tzv. pseudo- vzdálenost (pseudorange). Na základě získaného údaje t může přijímač opravit a synchronizovat svoje hodiny. Pseudovzdálenost vzhledem k tomu, že oba časy jsou zatíženy mnoha chybami. Pro navigaci v reálném čase je nutné chybu hodin přijímače δk určovat jako další neznámou!!(jsou tedy 4chyby: 3 souřadnice a oprava hodin přijímače stanice).

18 Princip odstranění chyby hodin v přijímači GPS Trimble Mapping System

19 Energetická bilance GPS (nutná vysoká citlivost GPS!!) Vysílač GPS: pouze 27W!! ze vzdálenosti km nad Zemí Na vstupu přijímače uživatele, obvykle úroveň okolo -160 dbw. dobrým vysoce citlivým GPS přijímačem lze získat signály až na úrovni -185 dbw a ve sledování, je možné pokračovat až na úroveň blížící -190 dbw!!!.)

20 Spektrum a propustnost atmosféry Q=h*c/λ λ Tuček (1998)

21 Modulace GPS složení vysílaného signálu-

23 Využití časoměrného PRN kódu Pseudo Random Noise Code Time Difference Satellite PRN Receiver PRN

25 Uživatelský segment -blokové schéma přijímače GPS RJ zpracovává přijaté signály na jedné nebo dvou frekvencích. Přijímaný signál se porovnává s referenčním signálem. Signály se filtrují časové údaje družice, navigační zpráva, nemodulovaný nosný kmitočet Mikroprocesorřídí celý přijímací systém, umožňuje interaktivní komunikaci a programování přijímače. Řeší navigační úlohu měřením pseudovzdáleností. Global Positioning System Křemenný oscilátor vytváří referenční signál.. Komunikační jednotka zajišťuje styk přijímače s uživatelem. Pomocí klávesnice se vkládají do přijímače doplňkové informace.

26 Postup zpracování signálu GPS

27 Uživatelský segment - pro příjem a zpracování GPS signálů Rozdělení podle využití: - navigační (vojenské i civilní) - geodetické, - přijímače s časovou synchronizací Global Positioning System

turistiku, cestování, navigaci do auta, - jednoduché

28 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Ruční GPS - nejširší oblast přijímačů vhodných pro turistiku, cestování, navigaci do auta, - jednoduché přístroje na loď, paragliding, motorku, kolo... Global Positioning System do auta

29 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Ruční GPS Global Positioning System paragliding Tréninkový náramkový běžecký počítač se snímačem tepové frekvence. létání

30 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Námořní - tzv. "mapové plottery", přístroje většinou s větší obrazovkou vhodnou pro zobrazení vyššího detailu, -často pouze s externím napájením - sonary nebo kombinované GPS se sonary Global Positioning System Mapový GPS se sonarem s barevným displejem s možností dohrávání map z edice MapSource na datové karty. Velký námořní barevný GPS a plotter s možností nahrávání podrobných map.

Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Námořní se sonary Sonary, nebo také echoloty jsou přístroje, které se používají pro získání informací o hloubce vody, typu dna nebo objektech

31 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Námořní se sonary Sonary, nebo také echoloty jsou přístroje, které se používají pro získání informací o hloubce vody, typu dna nebo objektech ve vodě. Sonar se skládá ze dvou základních částí: přístroje s displejem (vykresluje dno a objekty pod vodou) a sondy (vysílá zvukový signál pod vodu a přijímá odražené signály). Global Positioning System Sonar pro zobrazování dna a předmětů (ryb) pod lodí. Barevný dvoufrekvenční sonar pro zobrazování dna a předmětů (ryb) ryb pod lodí.

řízení přesného času počítačových sítí, sledování pohybu

.. - krytované nebo v podobě OEM karet Global Positioning

32 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Aplikační - GPS přijímače pro aplikace jako např. řízení přesného času počítačových sítí, sledování pohybu objektů... - krytované nebo v podobě OEM karet Global Positioning System 12-ti kanálový GPS přijímač v podobě OEM desky. 12-ti kanálový GPS přijímač s integrovanou anténou. Multifunkční PDA přístroj

33 Uživatelský segment Rozdělení navigačních GPS přístrojů: Letecké GPS přijímače pro použití v letadlech. Vestavěné nebo ruční. Hlavní odlišností je, že obsahují vestavěné letecké mapové prvky (Jeppesen databáze, VOR, NBD..) Global Positioning System Přenosný GPS přijímač s barevným displejem čitelným na slunci.

34 Uživatelský segment Geodetické GPS Přístroje Global Positioning System

okamžitá, průměrná a maximální rychlost přijímače, - směr pohybu, - přesný čas, -

35 Uživatelský segment Ruční GPS přístroje přehled základních funkcí: Global Positioning System - zaměření souřadnic polohy přijímače, - výška přijímače, - okamžitá, průměrná a maximální rychlost přijímače, - směr pohybu, - přesný čas, - stopky, - vzdálenost do cíle a směr k němu, - zbývající čas do cíle a čas dojezdu do cíle, - a další.

36 Uživatelský segment Ruční GPS přístroje přehled stránek přijímače: Global Positioning System satelitní stránka mapová stránka navigační stránka stránka trasového počítače stránka s navigační dálnicí Další stránky - stránka s barometrickým výškoměrem, - stránka s nastavením funkcí,

37 Zábava s GPS - Geocaching Global Positioning System

38 Zábava s GPS - Geocaching geocaching.com com Global Positioning System

39 Děkuji za pozornost Global Positioning System

Podobné dokumenty

Principy GPS mapování

Principy GPS mapování Irena Smolová GPS GPS = globální družicový navigační systém určení polohy kdekoliv na zemském povrchu, bez ohledu na počasí a na dobu, kdy se provádí měření Vývoj systému GPS původně