Доклад на тему «gps и его использование в современной жизни»
Скачать 98.97 Kb.
|
| Доклад на тему «GPS и его использование в современной жизни» Васкан Таисия 11 «А» GPS (. Global Positioning System — глобальная система позиционирования, читается Джи Пи Эс) —спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника используются сигналы как минимум с четырёх спутников. Возможность появления спутниковой системы навигации появилась после запуска СССР 4 октября 1957 года первого искусственного спутника Земли. Американские ученые, анализировавшие радиосигналы спутника, обнаружили, что их частота меняется в зависимости от движения спутника относительно земной поверхности. Это было проявлением эффекта Доплера, суть которого заключается в том, что длина и частота волны, регистрируемая приемником, зависит от движения источника и приемника. Благодаря этому появилась идея о том, что, зная точные координаты спутника, можно определить точное месторасположение земного наблюдателя. Идея стала основой первой спутниковой системы навигации под названием TRANSIT. Первая попытка запустить спутник в рамках программы TRANSIT состоялась в 1958 году. В 1960 году было выполнено первое успешное тестирование системы, а в 1964 году система навигации стала использоваться ВМС США. Благодаря дальнейшим разработкам система TRANSIT позволяла определить местоположение объекта с точностью до 100 метров, но она имела ряд существенных недостатков. Один из них - высокая сложность вычислений координат объекта. Также недостатком являлось невозможность получения координат в режиме реального времени, могло пройти больше часа, прежде чем спутник появлялся в зоне видимости. Окончательно система TRANSIT прекратила свою работу в 1996 году. В 1973 году началась разработка новой системы спутниковой навигации, которая также первоначально была военным проектом. Разработка была инициирована Министерством обороны США. Новая система получила название Navstar GPS. Первый тестовый спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года. На протяжении пяти следующих лет происходило тестирование системы навигации. Разворачивание спутниковой группировки происходило следующим образом. 22 февраля 1978 года был запущен первый спутник Navstar I первой группы спутников (Block I). Спутники первой группы были выпущены компанией Rockwell International и запускались с авиавоздушной базы Ванденберг с использованием ракет Атлас. Последний спутник Блока I был запущен в октябре 1985 года. Одиннадцать спутников первой группы использовались для проверки принципов работы GPS и в настоящее время уже выведены из эксплуатации. В сентябре 1983 года после инцидента с южнокорейским Боингом, который отклонился от курса и был сбит истребителем СССР, было принятое важное решение, определившее будущее GPS. Президент США Рональд Рейган заявил, что после окончательной доработки новая спутниковая система навигации будет использоваться и в гражданских целях, например, для гражданской авиации. На смену спутникам первой группы было запущено новое поколение спутников - Block II. В него вошло 9 новых космических элементов системы. Первый спутник был запущен в феврале 1989, а последний выведен из эксплуатации в марте 2007 года. Эта группа, как и 19 спутников серии IIA, также были разработаны корпорацией Rockwell. 6 спутников Блока IIA прекратили свою работу в апреле 2008 года. Два спутника из серии IIA снабжены лазерными отражателями, поэтому их положение может быть определено независимо от радиосигнала. Это помогает отличить ошибки, связанные с отклонением от орбиты, от погрешностей электронных устройств. В 1994 году спутниковая группировка была полностью укомплектована, и 17 июля 1995 года была зарегистрирована полная готовность системы. Спутники следующей серии Block IIR были разработаны компанией Lockheed Martin. Первый успешный запуск этих космических аппаратов при помощи ракеты-носителя Дельта II состоялся 23 июля 1997 года. В настоящее время выведено на орбиту 12 спутников этой серии. Главными особенностями нового блока является способность к самостоятельной корректировке ошибок и возможность быстрого ввода в эксплуатацию. Спутники серии IR-M способны передавать новые типы сигналов: новый сигнал для военных целей и более устойчивый тип сигнала для гражданских целей под названием L2C. В серию IR-M должно войти 8 аппаратов. Последний запуск спутника GPS IIR-19(M) состоялся 15 марта 2008 года. В течение 2008 года планируется запуск еще двух новых космических аппаратов. В настоящее время компанией Boeing-North American разрабатывается четвертое поколение спутников IIF. 1 мая 2000 года состоялось еще одно важное событие - был отключен избирательный доступ (Selective Availability, или S/A). Благодаря специальному алгоритму ранее точность работы GPS для гражданских пользователей искусственно снижалась. Президент США официально заявил, что теперь пользователи смогут определять свои координаты в 10 раз точнее, чем ранее. Космические спутникиОсновой системы являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли с частотой 2 оборота в сутки и двигаясь по 6-ти круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), высотой примерно 20180 км. Спутники излучают открытые для использования сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц (начиная с Блока IIR-M), а модели IIF будут излучать также на L5=1176,45 МГц . Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приемника. Сигнал с кодом стандартной точности (C/A код — модуляция BPSK(1)), передаваемый в диапазоне L1 (и сигнал L2C (модуляция BPSK) в диапазоне L2 начиная с аппаратов IIR-M), распространяется без ограничений на использование. Первоначально используемое на L1 искусственное загрубление сигнала (режим селективного доступа — SA) с мая 2000 года отключён. С 2007 года США окончательно отказались от методики искусственного загрубления. Планируется с запуском аппаратов Блок III введение нового сигнала L1C (модуляция BOC(1,1)) в диапазоне L1. Он будет иметь обратную совместимость, улучшенную возможность прослеживания пути и в большей степени совместим с сигналами Galileo L1. Для военных пользователей дополнительно доступны сигналы в диапазонах L1/L2, модулированные помехоустойчивым криптоустойчивым P(Y) кодом (модуляция BPSK(10)). Начиная с аппаратов IIR-M введён в эксплуатацию новый М-код (используется модуляция BOC(15,10)). Использование М-кода позволяет обеспечить функционирование системы в рамках концепции Navwar (навигационная война). М-код передается на существующих частотах L1 и L2. Данный сигнал обладает повышенной помехоустойчивостью, и его достаточно для определения точных координат (в случае с P-кодом было необходимо получение и кода C/A). Еще одной особенностью M-кода станет возможность его передачи для конкретной области диаметром в несколько сотен километров, где мощность сигнала будет выше на 20 децибел. Обычный сигнал М уже доступен в спутниках IIR-M, а узконаправленный будет доступен только при помощи спутников GPS-III. C запуском спутника блока IIF введена новая частота L5 (1176.45 МГц). Этот сигнал также называют safety of life (охрана жизни человека). Сигнал на частоте L5 мощнее на 3 децибела, чем гражданский сигнал, и имеет полосу пропускания в 10 раз шире. Сигнал смогут использовать в критических ситуациях, связанных с угрозой для жизни человека. Полноценно сигнал будет использоваться после 2014 года.
24 спутника обеспечивают 100% работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиционирования и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве (31 аппарат в марте 2010 года). Наземные станции контроля космического сегментаСлежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции, расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников. Применение GPS Приёмник сигнала GPS Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS всё чаще используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны,КПК и смартфоны и онбордеры.. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.
Картография :GPS используется в гражданской и военной картографии
Высказывались предложения об интеграции систем Iridium и GPS. ТочностьТипичная точность современных GPS-приёмников в горизонтальной плоскости составляет примерно 6-8 метров при хорошей видимости спутников и использовании алгоритмов коррекции. На территории США, Канады, Японии, КНР, Европейского Союза и Индии имеются станции WAAS, EGNOS,MSAS и т.д. передающие поправки для дифференциального режима, что позволяет снизить погрешность до 1-2 метров на территории этих стран. При использовании более сложных дифференциальных режимов, точность определения координат можно довести до 10 см. К сожалению, точность любой СНС сильно зависит от открытости пространства, от высоты используемых спутников над горизонтом. В ближайшее время все аппараты нынешнего стандарта GPS будут заменены на более новую версию GPS IIF, которая имеет ряд преимуществ, в том числе они более устойчивы к помехам. Но главное, что GPS IIF обеспечивает гораздо более высокую точность определения координат. Если нынешние спутники обеспечивают погрешность 6 метров, то новые спутники будут способны определять местоположение, как ожидается, с точностью не менее 60-90 см. Если такая точность будет не только для военных, но и для гражданских применений, то это приятная новость для владельцев GPS-навигаторов. На октябрь 2011 года на орбиту выведены первые два спутника из новой версии: GPS IIF SV-1 запущен в 2010 году и GPS IIF-2 запущен 16 июля 2011 года. Всего первоначальный контракт предусматривал запуск 33 спутников GPS нового поколения, но потом из-за технических проблем начало запуска перенесли с 2006 года на 2010 год, а количество спутников уменьшили с 33 до 12. Все они будут выведены на орбиту в ближайшее время. Повышенная точность спутников GPS нового поколения стала возможной благодаря использованию более точных атомных часов. Поскольку спутники перемещаются со скоростью около 14000 км/ч (3.874км/с) (первая космическая скорость на высоте 20 200 км), повышение точности времени даже в шестом знаке является критически важным для триангуляции. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Доклад Новые профессиональные компетенции педагогов в условиях информатизации образования Ак составляющая современной информационной культуры охватывает собой непрерывное обучение школьников информатике, регулярное использование... | | Доклад на тему: «использование компьютерных технологий на уроках иностранного языка» В условиях современного общества информационно-коммуникационная компетентность педагога, его способность решать профессиональные... |
| Доклад на тему: деятельность библиотеки образовательного учреждения... Перед современной общеобразовательной школой стоит много важнейших задач, но главной из них является обучить современного школьника... | | Районная научно-практическая конференция учащихся «Юные лидеры образования» Создание систем gps и глонасс коренным образом изменило ситуацию. Сегодня приемники gps/глонасс прочно вошли в нашу жизнь, а определение... |
 | Доклад на тему: «использование электрического тока в быту» Электричество – это энергия несущая силу и следовательно потенциальную опасность | | Доклад на тему: «Использование информационно-коммуникационных технологий... Не пытайтесь удовлетворить своё тщеславие, стараясь научить кого-то слишком многому. Разбудите в человеке любопытство. Достаточно... |
| Отчет «маркетинговое исследование российского рынка спутниковой навигационной... «об оснащении технических средств и систем аэронавигационного обслуживания, авиационно-космического поиска и спасания аппаратурой... | | Доклад тема: «Использование информационно-коммуникационных технологий... ... |
| Доклад Стендовый доклад Доклад – это устный рассказ (сочинение) на заданную или самостоятельно сформулированную тему | | Реферат по теме «глобальная навигационная спутниковая система (глонасс и gps)» В данном реферате рассматривается глонасс – Глобальная навигационная система, ее состав и принцип действия. А так же история развития... |
| Доклад «использование метода проектов в развитии творческого мышления... ... | | Доклад на тему: о работе Статья 14. Состав Совета безопасности Российской Федерации и порядок его формирования 5 |
| Конспект по теме «взаимосвязь палеогеографии с другими науками» Подготовить доклад на тему «Эволюция жизни в одном из геологических периодов (на выбор студента)» | | Использование цифрового микроскопа на уроках естественнонаучного цикла. Колошва о. Н Основная цель современной школы – создание условий для самореализации личности и удовлетворения образовательных потребностей каждого... |
| Курсовая работа по дисциплине: «Экономическая теория» на тему: «Государственное... Роль государственного регулирования в современной экономике. Структура финансового рынка 3 | | Сочинение: «Проблемы здорового образа жизни в произведениях русской... Проблема здорового образа жизни в произведениях русской литературы и в жизни современной молодёжи |
