Transkript

1 FOND VYSOČINY Alžběta BRYCHTOVÁ& Jan GELETIČ Katedra geoinformatiky Univerzita Palackého v Olomouci

2 Co násn dnes čeká? Teoretická část Historie navigace Způsoby navigace Systém GPS, Glonnas, Galileo GPS přijímače a využití Praktická část Procházka s gépéeskouv ruce

3 Historie navigace Stěhováníz místa na místo potřeba určit svou polohu v prostoru vysvětlit jiným kudy se dostanou do místa zhodnotitnáročnost, bezpečnost a délku trasy zpočátku ve 2D, pak i 3D (vzdušný prostor)

4 Historie navigace Pravěk orientační body (skály, řeky) první mapy a plánky teritoria let př. n. l. plánek tábořištělovců mamutůu řeky Dyje námořní mapy Polynésanů

5 Historie navigace Doba zámořských objevů - orientace pomocí nebeských těles (hvězdy, slunce) - objev magnetismu -> kompas

6 Metody navigace pět základních metod: orientační body astronomická navigace Dead-Reckoning Inerciální navigace Radiová navigace

7 Metody navigace- Pilotáž navigace pomocí orientačních bodů přírodní jevy, budovy, majáky, bóje navigace od jednohoorientačního bodu k druhému problém:ne vždy je po ruce orientačníbod modifikace:pohyb pod daným úhlem od orientačního bodu s vynálezem kompasu se stal výchozím orientačním bodem severní pól (měření azimutu)

8 Metoda Astronomická navigace navigace založena na pozorováníhvězd, planet, Měsíce a Slunce deklinace = hvězdná šířka hvězdy (úhlová vzdálenost od roviny rovníku) deklinace hvězdy v nadhlavníku = zeměpisná šířka pozorovatele orientačním hvězda AlphaUrsaeMinorisa Sirius výhody: velmi přesná metoda nevýhody: časově náročná metoda

9 Metoda-Dead ead-reckoning navigace výpočtem poloha prostředku se určuje pečlivým vedením záznamůo jeho pohybu výchozíbod kurz pohybu délka trvání pohybu rychlost pohybu kompas přesýpací hodiny měřidlo rychlosti používal Kolumbus

10 Metoda Inerciáln lnínavigace známe výchozípozicia na základězrychlenív různých směrech (osách X, Y, Z) dokážeme zjistit současnou rychlost a pozici použití 3 gyroskopů(měřičnáklonů) a 3 akcelerometrů(měřič zrychlení)

11 Metoda Rádiová navigace založeno na znalosti fyzikálních zákonitostí šíření rádiových vln rádiovézářeníje část elmgspektrao vlnových délkách 1 mm x km c = λ* f nepřímáúměra mezi λa f vlnová délka dlouhá šířenísignálu na velkévzdálenosti, nekvalitnísignál, potřeba velkých antén krátká nutnost přímé viditelnosti, kvalitní signál

12

13 Princip -Rádiová navigace různé metody hlavní princip družicových systémů: radiomaják(družice nebo pozemní vysílač) vysílá signál(rádiový) nesoucídálkoměrnésignály a informaci o přesné pozici vysílače přijímačsignálu (Gépéeska) dekóduje zprávu nesenou rádiovým signálem a vypočításvou vzdálenost od radiomajáku k určenípozice na zeměkouli je třeba alespoň3 různých signálůz 3 různých radiomajáků(pokud chceme znát i nadmořskou výšku, tak 4)

14 Navigační polohovací systémy družicové: GALILEO ГЛОНАСС NAVSTAR GPS pozemní: USGC DGPS přesnánavigace lodípodél pobřeží Loran-C pro leteckou a lodnídopravu na územíusa a mnoho dalších

15 NAVSTAR GPS Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System určování polohy, rychlosti a času primárněurčen pro americkou armádua spřátelené armády (NATO) zcela pod kontrolou americkéarmády, vyvíjen a spravován ministerstvem obrany USA jediný plně funkční družicový navigační systém

16 segmenty systému GPS kosmický kontrolní uživatelský

17 kosmický segment 24 družic na 6 orbitách -téměřkruhových celkem na oběžnédráze 32 družic (24 operačních + 8 záložních) 1 družice = 775 kg výška nad povrchem Země20180 km, inklinace 55 k rovníku oběžnádoba 12 h družice nepřetržitěvysílajísignál L1 a L2 na dvou frekvencích (kt. nejsou ovlivňovány atmosférou): L1 (1575,42 MHz) nese C/A a P/Y kód L2 (1227,60 MHz) nese P/Y kód

18 kontrolní segment dohlíží nad správným chodem družic posílá korekční zprávy, upravuje čas, hlavní kontrolní stanice (Colorado Springs), 3-4 povelové stanice, 18 monitorovacích stanic

19 uživatelský segment uživatelé technologie GPS GPS přijímače: jednofrekvenční(l1) běžné přístroje dvoufrekvenční(l1 i L2) velmi přesnéměření počet přijímaných kanálů uživatelé autorizovaní(vojenský sektor USA a vybrané spřátelené armády) využívajítzv. PPS (precisionpositioningservice), dokážídešifrovat zprávu nesenou P/Y kódem na L1 a L2 ostatní(civilní sektor) využívají SPS (standard positioning service) a C/Akód na nosnéfrekvenci L1

20 princip určen enípolohy -rekapitulace družice neustále vysílá signál pro přenos signálu se používá dvou nosných frekvencích L1 a L2, kterénesou: dálkoměrné kódy(základ pro určení vzdálenosti družice od přístroje GPS) C/A (na L1) určen pro všechny uživatele P resp. Y (na L1 i L2) rovnice pro dekódováníjsou tajné (v doběmíru funguje P kód, který nenítajný, jakmile armáda aktivuje Y kód, tak uživatelé nejsou schopni využívat ani P kód) navigační zprávu(přesná poloha družice) informace o stavu družice almanach přibližnéinformace o orbitechdružic (aby byla GPSkase schopna rychleji chytit) informace o atmosférických podmínkách GPS přístroj(přijímač) signál příjme, vypočításvou pozici, popř. zjistí míru nepřesnosti výpočtu

21 přesnost měřm ěření přesnost měření je ovlivněna několika faktory: počet přijímaných frekvencí(l1 nebo L1+L2) počet viditelných družic(minimálně4, maximálně12, většinou 6-10) poměr šumuv signálu (pod stromy, v budovách ) použitý přístroj GPS aktuální politika USA anti-spoofing(zabezpečeníslužby GPS proti vysíláníklamných signálů nepřítele, které by napodobovaly pravý signál GPS šifrováním P kódu na Y kód) selektivnídostupnost (SA)(záměrnévnášeníchyby do signálu GPS) průměrnápřesnost za využitíc/a kódu je do 20 m, při aktivaci SA může být až200 m. SA byla odstraněna vynálezem šifrováníp kódu

22 zrušen ení selektivní dostupnosti

23 ГЛОНАСС - GLONASS Globalnaja navigacionaja sputnikovaja sistěma vyvinutý v SSSR (1970), nyní provozovaný ruskou armádou 3 dráhy, inklinace 65, plný stav 24 družic nikdy nebyl dosažen (dnes asi 20) obrovský úpadek řídící segment pouze na území SNS -> každá z družic je 16hod denně nekontrolovatelná

24 Galileo výstavbu zajišťuje Evropská unie 1. družice družice plný stav bude 30 družic na 3 orbitech Beidou Čínská lidová republika (2001) 4 družice funguje pouze na územíčlr

25 O GPS a lidech obrovská škála využití geodézie, mapování, řízeníkrizových situací, zemědělství především ale doprava (námořní, železniční, letecká, silniční) moře různých typů GPS přístrojů malé, velké, chytréa chytřejší, levné, drahé kupa různých navigačních software

26 Turistické GPS + odolné proti nárazu, vodě výdrž baterky cena (od 3000,-) podrobné mapy v ceně výborné do terénu - ovládání málo funkcí nevhodné a nebezpečné pro navigaci do auta

27 PDA - Personal Digital Assistant + ovládání stylusem vhodné pro navigaci v autě multifunkční přístroj možnost instalace různých navigačních SW a map - baterka nevydrží dlouho, po vybití dochází u starších typů ke ztrátě nastavení a dat křehké přístroje, nevhodné do terénu ztrácí se stylus cena (nejlevnější od 6000,-)

28 GPS v mobilu GPS jen do auta MIO, Tom-Tom, igo

29 O projektu 10 zábavně naučných tras s různou tematikou historie, architektura, příroda obrázky, textovéinformace, zajímavosti program Wherigo přístroje PDA, Garmin Colorado nebo Garmin Oregon možnost spolupráce ;-)

30 Pojeďte na výlet - plánujeme 3 půldennívýlety do lokalit GPS průvodce

31 Praktickáčást pět skupinek

32 Zajímav mavéodkazy Trimble, GPS tutorial Wherigo Navigovat.cz Wiki