73765830 GPS Sistem de Pozitionare Globala

8/12/2019 73765830 GPS Sistem de Pozitionare Globala

1/34

UNIVERSITATE DE STIINTE AGRICOLE SI MEDICINA VETERINARA ABANATULUI REGELE MIHAI I AL ROMANIEIDIN TIMISOARA

SISTEME DE POZITIONARE GLOBALA- GPS

BELCIU ANCA

AN III, M.T.C

1


2/34

1. GPS SISTEM DE POZITIONARE GLOBALA

Acest sistem, proiectat i exploatat iniial de DepartamentulAprrii (D.O.D) al Statelor Unite, este utilizat astzi i n mediul ciil pe

scar lar!, "iind "olosit la determinarea cu precizie a poziiei !eo!ra"ice(lon!itudine, latitudine i altitudine), a unui o#iect, denumit !eneric$receptor%. Operaia se realizeaz prin recepionarea, prelucrarea iinterpretarea unor semnale emise de o reea de satelii, a"lai pe or#ite!eostaionare.

De&a lun!ul timpului, au "uncionat dierse sisteme, mai multsau mai puin per"ormante, cum ar "i (n ordine cronolo!ic) ' O*+-,O, OA+, /O+ASS, etc. Sistemul propus pentru analiza esteNAVSTAR GPS.

Semnalele /0S sunt codate i recepionate simultan de la satelii (cei mai $izi#ili%) pentru poziionarea ntr&un sistem de coordonate2,3, i -, concomitent cu datele $cloc4% reprezent5nd timpul unic al reeleide satelii.

0entru o#inerea direct a coordonatelor !eo!ra"ice, a "ostnecesar cuplarea receptorului /0S cu un calculator, iar ansam#lul "ormat ,

prin miniaturizare, a "cut ast"el posi#il rsp5ndirea n mas a acestuiaparat. Aem deci posi#ilitatea de a localiza un o#iect, at5t pe uscat sau

6


3/34

ntinderi de ap c5t i n aer, cu o#seraia c datorit propa!rii di"icile aundelor centimetrice, "olosirea sistemului n interiorul cldirilor din #eton,

peteri sau su# ap, duce la erori care i limiteaz aciunea.Sistemul prezint o precizie de p5n la 67m, dar, n aplicaiile

militare, prin "olosirea unor receptoare per"ormante, se pot o#ine localizride ordinul metrilor.

De menionat c n domeniul auto, sistemul de poziionare!lo#al /0S, are o mare aplica#ilitate n tra"icul rutier, apel5nd la $8rielectronice% pentru orientare, sau prin 9onciune cu sistemul /S: (pentrutransmiterea in"ormaiilor), se poate intereni de la distan n corectareadatelor priind transportul respecti sau c8iar restricion5nd deplasarea ncazul c5nd automo#ilul este implicat intr&un "urt.

1.1. CELE 3 MODULE ALE SISTEMULUI GPS

;uncionarea sistemului /0S este or!anizat pe moduleinterconectate ntre ele prin linii radio de transmisii de date, lucru ce asi!urat5t utilizarea sistemului c5t i e"ectuarea coreciilor necesare unei"uncionri precise. Aceste module sunt'

& modulul $spa!" constituit din reeaua de satelii planuri (or#ite) c5te , o dat la 16 ore, la o altitudine de 6?.6?? @m,(altitudine ce permite pe de o parte meninerea casi constant a poziiei rotaie & nt5rziere doar min.zi, iar pe de alt parte s existe o mare ariede acoperire = izi#ilitate concomitent din orice punct al !lo#ului a unuinumr ntre 7 i B satelii.

C


4/34

Sursa de ener!ie o reprezint lumina solar, du#lat deacumulatori, durata medie de ia a unui satelit "iind estimat la circa ,7ani. ansarea pe or#it a celor 6 de satelii a nceput n anul 1EB, darcon"i!uraia complet a reelei a "ost o#inut n 1EE. eeaua a "ostoperant n toi aceti ani, ns aria de acoperire i precizia de poziionare nuau atins parametrii scontai dec5t n 1EE. 0e tot parcursul acestei perioade s&au "cut operaii de ntreinere deose#it de costisitoare (circa ? mld. dolari),iz5nd modernizarea sau c8iar aducerea la sol a sateliilor cu a9utorul naetei

spaiale n ederea reparrii sau c8iar a nlocuirii totale a ec8ipamentului.:enionm c "iecare satelit emite "olosind un cod unic = PRN

(0seudo andom +oise Fode), de recunoatere, put5ndu&i&se sta#ili ast"el cuprecizie locaia.

0oziia celor > plane or#itale este spaiat cu >? !rade, "iindnclinate "a de *cuator cu 77 !rade, alctuind ast"el o aderat$constelaie% de satelii.


5/34

Or#itele "inale ale sistemului /0S au "ost sta#ilizate n 1EEB,c5nd poziia !lo#al a sistemului or#ital era urmtoarea'

7


6/34

0roiecia plan, simpli"icat, n sistemul de re"erin latitudine eleaie at5t a celor 6 satelii operaionali (actii) c5t i a celor C $derezer% , este urmtoarea'

1.1.*. MODULUL CONTROL

otalitatea staiilor de la sol care au rolul de a corecta erorile cepot apare n sistem datorit modi"icrii poziiei or#itale a sateliilor actiisau a caracteristicilor de propa!are, constituie modulul de control.

Aceste staii sunt n numr de 7 (G1 & una reprezent5nd staia$master%), i sunt poziionate ast"el pe !lo#'

>


7/34

Hn timp ce unul din rolurile celor staii este de a monitorizadatele trimise de "iecare satelit i de a le comunica staiei $master%, aceastadin urm proceseaz parametrii, ia deciziile de corecie i transmite la r5ndulsu celor staii noii parametri or#itali, (acestea "iind sin!urele care posedec8ipamentul necesar de comunicaii cu sateliii ), care apoi le retransmitsateliilor pentru corecia or#itei.

1.1.3. MODULUL UTILIZATOR

otalitatea celor ce #ene"iciaz de sericiile reelei /0S seconstituie n modulul utilizator. Aminteam c, reeaua poate "i accesat


8/34

din orice punct al !lo#ului, n orice moment, cu a9utorul unui receptoradecat, de #and $% (CE?I177? :Jz).

0entru a "i operaional, un receptor /0S, tre#uie sconerteasc semnalele primite de la satelit n indicaii de poziie, viteziestimri de timp. Fei satelii cu care receptorul este simultan n contact,emit codat indicaii despre poziia distinct a lor, alturi de alte semnale de$sincronizare%, ast"el ca receptorul de nai!aie s poat calcula distanaexact p5n la "iecare satelit.

Ast"el receptorul /0S o"er localizarea n sistemul decoordonate 2,3, - i imp, put5nd "i utilizat deopotri la aioane, nae,e8icule terestre sau indiidual.

0recizia de poziionare se datoreaz coreciilor dese i rapide,precum i "olosirii unui $cloc4% a crui precizie de tact este o diiziune a"undamentalei unui ceas atomic (1?,6C:Jz), transmis de la sol n toatreeaua sateliilor.

:enionm c precizia de localizare mai depinde de coreciiledatorate "ormei reale a 0m5ntului (!eoid), c5t i de parametrii atmos"ericilocali.

Hn sta#ilirea acestor corecii sunt implicate o#seratoareastronomice, staii de monitorizare a atmos"erei, la#oratoare i nu n ultimulr5nd sisteme rapide de comunicaii, toate in"ormaiile coner!5nd ctre staia$master% situat la Kaza Aerian ;AFO+ de la Folorado Sprin!s,Fali"ornia.

1.*. SEMNALELE EMISE DE SATELITUL GPS

B


9/34

Semnalele transmise de satelit ctre receptorul /0S suntconstituite din dou trenuri de und purttoare ? :Jz) = destinat sericiului de poziionareprecis S00

;iecare (sau am5ndou) dintre aceste purttoare poate "imodulat n "az cu un semnal complex, "ormat din C coduri #inare, ianume


17/34

*lipsoidul "olosit n calculele sistemului /0S, este denumit8GS9("orld &eodetic 'i(tem )*+), i de"inete lon!itudinea, latitudineai altitudinea elipsoidului.

1.9. GEOIDUL 8GS 9

Sistemul de date eodetice care de"inete caracteristicile!eoidului N/SB determin ori!inea i orientarea axelor de re"erin, sistemutilizat i la carto!ra"ierea 0m5ntului. De&a lun!ul timpului, nc de laAristotel, au existat dierse ncercri de reprezentare a supra"eei exterioarea 0m5ntului, ns trecerea de la "orma s"eric la cea elipsoidal a putut "i

posi#il numai datorit ima!isticii prin satelit.Datele !eodezice moderne se o#in prin "olosirea unor

ec8ipamente complexe, cu participare internaional, care compara ima!inile

o#inute prin satelit cu ariaia dat de c5mpul !raitaional sau a itezeiun!8iulare de rotaie a 0m5ntului.

Dac re"erinele !eodezice prezint a#ateri, precizia depoziionare poate su"eri erori !rae, mer!5nd p5n la sute de metri, lucruinaccepta#il n cadrul nai!aiei, soluia "iind o corecie i o procesare "oarte

precis a datelor primite de la satelii.

1.9.1. ELIPSOIDUL DE RE5ERINTA

De"inirea elipsoidului de re"erin se "ace "olosind cele douraze a, # i a#aterea relati de la "orma s"eric (oalitatea) " ( a & # ) a,unde '

& raza mare 16 din diametrul ecuatorial, i& raza mic 16 din diametrul polar.Mn calculul computerizat se "olosete excentricitatea ptratic '

e6 6" = "6.

1


18/34

Datorit ariaiei determinrii mrimii semiaxelor de re"erin,au existat de&a lun!ul timpului mai multe re"erine corespunztor cu diersemoduri de determinare, receptoarele /0S corect5ndu&i astzi datele automatnumai dup re"erina 8GS 9.

a#elul cu eoluia datelor de re"erin n timp '

1.9.*. SUPRA5ATA PAMANTULUI

0m5ntul are o supra"a extrem de nere!ulat i ntr&o continumicare. opo!ra"ia ncearc s in cont de aceste ariaii utiliz5nd ca

1B


19/34

re"erin nielul mrii (acelai pe tot !lo#ul), n timp ce modelul!raitaional, prin utilizarea ariaiilor "orei !raitaionale, asociazaltitudinea local acestei alori.

Supra"aa topo!ra"ic reprezint ntinderea constituit din uscati ap,ntr&un anumit moment. +ielul real al mrii poate aria datoritalurilor mari sau a mareelor, put5nd cauza erori de poziionare de sute demetri.

1E


20/34

:etoda !raitaional ncearc s descrie c5t mai detaliatariaia c5mpului !raitaional, consider5nd ca ori!ine tot centrul0m5ntului (centrul de mas), reprezentat printr&un plan perpendicular pedirecia "irului cu plum# (erticala locului). re#uie spus c ariaiile localeale !raitaiei sunt cauzate at5t de modi"icri n inima 0m5ntului c5t i de

(upra.aa (coarei tere(tre/

:odelul :/$!+a( ncearc s reprezinte ntrea!a supra"a a0m5ntului, nein5nd cont de uscat i ap (cu toate c "ormarea supra"eeiexistente este o consecin numai a !raitaiei).

N/S B de"inete nlimea !eoidului pe tot ntinsul !lo#ului,iar #irourile de prelucrare a ima!inilor prin satelit (din cadrulDepartamentului Aprrii al Statelor Unite) pu#lic 8ri !ril din 1? n 1?!rade ale nlimii reale ale acestui !eoid.

Utiliz5nd patru puncte de interpolare i un al!oritmcorespunztor, se poate determina nlimea oricrui punct de pe !lo#.Mncadrarea n !ril se "ace "olosind o#li!atoriu aceeai scar a 8rii.

0entru a mri precizia, A!enia +aional de Jri i Hma!istic(SUA) tiprete 8ri dup modelul !eoidului N/S B, "olosind oreprezentare tip reea cu oc8iuri cu latura de ?,67!rade.

1.9.3. SISTEMUL DE COORDONATE GLOBAL

6?


21/34

Acest sistem de coordonate speci"ic orice locaie de pesupra"aa !lo#ului "olosind dierse metode, de la utilizarea de reelerectan!ulare (carto!ra"ii c8inezi nc din anul 6?), la poziia stelelor sau aliniilor considerate ima!inare (*cuator, ropicul acului sau alFapricornului). Determinarea poziiei cu a9utorul sextantului i a compasului(distan parcurs un!8i) este de acum istorie.

Astzi, indi"erent de tipul nai!aiei (aerian, terestr saumarin su#marin), determinarea curent a poziiei pe !lo# se "aceexprim5nd n !rade sau distan "a de *cuator sau /reenPic8coordonatele de lon!itudine sau latitudine.

1.9.. LATITUDINE LONGITUDINE ALTITUDINE

De"inirea poziiei prin acest sistem, utiliz5nd ca sistem dere"erin Ecuatorul i 0rimul %eridian (/reenPic8), este astzi cea maiuzitat procedur.

Q La&!&"+!%/aunui punct reprezint un!8iul "ormat ntre planul*cuatorului i erticala locului (normal pe elipsoid).

Q L$%:!&"+!%/a unui punct reprezint un!8iul "ormat ntreplanul de re"erin (meridianul $ ?%) i planul perpendicular pe *cuator, care

trece prin punct.Q A(&!&"+!%/a unui punct reprezint distana msuratperpendicular de la acesta la elipsoidul de re"erin (!eoid).

1.9.4. SISTEMUL ECE5 ;, SI Z AL GEOIDULUI8GS 9

61


22/34

/eoidul 8GS9,poate "i de"init ca o supra"a ec8ipotenial(aidoma "orei !raitaionale), constant n orice punct al !lo#ului terestru.;orma lui este nereulat (ca o pseudo & anelop ce urmrete "idel solul),ast"el nc5t relaiile de trans"ormare sunt deose#it de complexe.

.Mn acest sistem, coordonatele carteziene tre#uie trans"ormate n

coordonatele locale ale !eoidului< pro#lemele apar la conersia altitudinii,deoarece 1nlimile elip(oidale msurate tre#uie conertite n 1nlimiortometrice (caracteristice !eoidului), adic nlimile msurate "a denielul mrii, considerat ca re"erin i care se cunoate precis pe !eoid.

M$+/( +/ #a(#"(

73765830 GPS Sistem de Pozitionare Globala

Documents

Transcript of 73765830 GPS Sistem de Pozitionare Globala