|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK GPS – ist alles so einfach und zuverlässig? Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation GPS in der Übersetzung aus dem Englischen ist ein globales Positionierungssystem. Das amerikanische Satellitenfunknavigationssystem GPS ist für die hochpräzise Navigationsunterstützung im globalen Maßstab für alle Teilstreitkräfte der USA und zivile Nutzer gedacht. Die US-Regierung hat mehr als 10 Milliarden US-Dollar für die Schaffung dieses Systems ausgegeben und gibt weiterhin Geld für seine weitere Entwicklung und Unterstützung aus. Die Entwicklung des Systems begann in den 70er Jahren. 1978 wurden die ersten Satelliten gestartet. 1983 wurde das System für die zivile Nutzung freigegeben und 1991 wurden die Beschränkungen für den Verkauf von Empfangsgeräten in Russland aufgehoben. Russische Schiffe und Schiffe wurden aktiv mit GPS-Empfängern ausgestattet. Im ersten Jahrzehnt des neuen Jahrtausends werden Satellitennavigationssysteme zum wichtigsten Mittel zur Positionierung von Land-, Luft- und Seeobjekten. Dank moderner integrierter Schaltkreistechnologie sind GPS- und GLONASS-Empfänger klein, zuverlässig und günstig, sodass sie mit der Zeit auch von Touristen, Autoliebhabern und sogar Pilzsammlern erworben werden können. Der mit dem Pager verbundene Empfänger kann Ihnen sagen, wo Ihr Kind gerade läuft oder wo beispielsweise Ihr Auto steht. Und das mit höchster Präzision. Mit Hilfe des Empfängers wird nicht nur der Standort des sich bewegenden Objekts ermittelt, sondern auch die Geschwindigkeit seiner Bewegung, die zurückgelegte Strecke, die Entfernung und Richtung zum vorgesehenen Punkt, die Ankunftszeit sowie Abweichungen vom eingestellten Kurs berechnet. Anscheinend ist es nützlich, sich an die Funktionsprinzipien eines Satellitennavigationssystems zu erinnern. Um ihren Standort auf der Erde genau zu bestimmen, verwenden sie traditionell geodätische Zeichen oder geodätische Orientierungspunkte oder astronomische Objekte (Sonne, Sterne). In Funknavigationssystemen sind solche geodätischen Markierungen Funkfeuer, deren Standort bekannt ist. Ähnlich funktioniert ein Satellitennavigationssystem, bei dem anstelle von geodätischen Zeichen und Funkbaken Satelliten verwendet werden, die spezielle Signale aussenden. Der aktuelle Standort der Satelliten im Orbit ist bekannt. Im Gegensatz zu geodätischen Zeichen sind sie mobil, ihre Umlaufdauer um die Erde beträgt 12 Stunden. Satelliten selbst übermitteln Informationen über ihren Standort. Ihre Entfernung wird bestimmt, indem die Zeit gemessen wird, die ein Funksignal benötigt, um von einem Satelliten zu einem Funkempfänger zu gelangen, und diese Zeit mit der Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle multipliziert wird. Die Synchronisierung der Uhren der Satelliten (die atomare Referenzfrequenzgeneratoren verwenden) und der Empfänger ermöglicht eine genaue Messung der Entfernungen zu den Satelliten. Um die Koordinaten eines Ortes auf der Erde zu berechnen, müssen Sie die Entfernungen zu den Satelliten und deren Position im Weltraum kennen. Die GPS-Satelliten befinden sich in hohen Umlaufbahnen (20 km) und ihre Koordinaten sind . kann mit großer Genauigkeit vorhergesagt werden. Die Trackingstationen des US-Verteidigungsministeriums erfassen regelmäßig selbst kleinste Veränderungen der Umlaufbahnen und übertragen diese Daten an Satelliten. Die gemessenen Entfernungen zu den Satelliten werden Pseudoentfernungen genannt, da bei ihrer Bestimmung eine gewisse Unsicherheit besteht. Die Sache ist. dass die Ionosphäre und Troposphäre der Erde Verzögerungen bei Satellitensignalen verursachen, was zu einem Fehler bei der Berechnung der Entfernung führt. Es gibt noch weitere Fehlerquellen – insbesondere die Rechenfehler der Bordcomputer, das elektrische Rauschen der Empfänger und die Mehrwegeausbreitung von Funkwellen. Auch eine ungünstige relative Position der Satelliten am Himmel kann zu einer entsprechenden Vergrößerung des Gesamtpositionierungsfehlers führen. Um Entfernungen zu bestimmen, erzeugen Satelliten und Empfänger komplexe binäre Codesequenzen, sogenannte Pseudozufallscodes. Die Bestimmung der Signallaufzeit erfolgt durch Vergleich der Verzögerung des Pseudozufallscodes des Satelliten mit dem gleichen Code des Empfängers. Jeder Satellit verfügt über zwei eigene Pseudozufallscodes. Um zwischen Entfernungsmesscodes und Informationsmeldungen verschiedener Satelliten zu unterscheiden, wählt der Empfänger die entsprechenden Codes aus. Pseudozufällige Ranging-Codes und Satelliteninformationsnachrichten ermöglichen die gleichzeitige Übertragung von Nachrichten aller Satelliten auf derselben Frequenz ohne gegenseitige Beeinträchtigung. Die Strahlungsleistung der Satelliten ist gering und die gegenseitige Beeinflussung der Signale der Satelliten ist vernachlässigbar. Die Messgenauigkeit kann durch Differenzmessungen verbessert werden. Eine Bodenreferenzstation mit genau bekannten geodätischen Koordinaten berechnet die Differenz zwischen der Position ihres Empfängers und ihrer tatsächlichen Position. Die Differenz in Form einer Korrektur wird über Funkkanäle an die Verbraucher übermittelt, um die Messwerte der Empfänger zu korrigieren. Diese Korrekturen beseitigen einen erheblichen Teil der Fehler bei Entfernungs- und Standortmessungen. Die Berechnung der Koordinaten in den Empfängern erfolgt automatisch und wird dem Benutzer in einer praktischen kartografischen Form bereitgestellt. Das globale GPS-System umfasst drei Segmente. Der erste Raum umfasst 24 IC3. rotiert in sechs Umlaufbahnen mit jeweils vier Satelliten in einer Höhe von 20 km. Der zweite, bodengestützte, besteht aus einem Komplex bodengestützter Kontrollstationen, Steuerung und Dateneingabe zur Korrektur von Satellitennavigationsinformationen. Die Leitstation befindet sich im Joint Military Space Systems Control Center in Colorado Springs. Überwachungsstationen messen ständig die Parameter der Satelliten-Ephemeride und übermitteln Korrekturinformationen über Sendestationen an Satelliten zur Übermittlung an Verbraucher. Das dritte Segment umfasst Endgeräte: Satellitensignalempfänger, die alle erforderlichen Navigationsdaten ermitteln und darstellen. Der Hauptabnehmer von GPS-Informationen ist das US-Verteidigungsministerium. GPS-Empfänger wurden in allen Kampf- und Transportflugzeugen und -schiffen sowie in den Lenksystemen hochpräziser Marschflugkörper und in den Lenksystemen der neuen US-Lenkbomben eingeführt. Dies bedeutet, dass das US-Militär präzisionsgelenkte Raketenangriffe aus einer Entfernung von 1000 km planen kann, und zwar nicht nur gegen Gebäude und Strukturen, sondern sogar mit der Genauigkeit, ein bestimmtes Fenster zu treffen. Darüber hinaus können diese Angriffe von U-Booten und aus der Luft durchgeführt werden. Die Hauptvorteile von GPS-Empfängern. oben aufgelistet. - Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit, Standortfähigkeit rund um die Uhr und Einhaltung internationaler Standards. Allerdings ist nicht alles so einfach und zugänglich, wie es auf den ersten Blick scheint. Der Hauptparameter, der das Navigationssystem charakterisiert, ist die Positionsgenauigkeit. Wie bereits erwähnt, ist das GPS-System seit 1983 für die zivile Nutzung geöffnet, aber wir werden es nicht vollständig klären. Für professionelle zivile GPS-Empfänger, typischerweise unter 5000 US-Dollar, ist nur der C/A-Modus verfügbar, das sogenannte Free-Access-Signal, das von Satelliten mit einer Frequenz von 1575,42 MHz (L1) ausgesendet wird und eine Positionsgenauigkeit innerhalb von 100 m bietet Die Fehlergröße kann bis zu 300 m betragen. Die US-Regierung behält sich das Recht vor, die Genauigkeit der verfügbaren C/A-Signale jederzeit durch Einschalten des sogenannten selektiven Zugriffsmodus zu verringern. Mit anderen Worten, es wird absichtlich ein erheblicher Versatz der Satellitenuhr erzeugt und die Parameter des pseudozufälligen C/A-Codes werden geändert, was absichtlich zu Verzerrungen in den Informationen über den aktuellen Standort des Satelliten führt. All dies führt zu erheblichen Fehlern bei der Positionierung und tatsächlich zur Unmöglichkeit einer genauen Navigation mit dem GPS-System, was die Voraussetzungen für Unfälle und sogar Katastrophen schafft. Die Sache ist, dass eine solche absichtliche Datenverfälschung alle Verbraucher des zivilen GPS-Signals betrifft. Gleichzeitig bietet die Einführung des selektiven Zugriffs militärischen Benutzern GPS-Empfängerindikatoren für den Normalbetrieb und die erforderliche hohe Genauigkeit. Dazu senden Satelliten auf einer zweiten Frequenz – 1227,6 MHz (L2) – einen militärischen PY-Code aus, der eine hohe Genauigkeit bietet, für zivile Empfänger jedoch nicht verfügbar ist. Die Kosten für Empfängerindikatoren mit Zugriff auf den Militärcode betragen durchschnittlich 50 US-Dollar. Aber auch hier hat das US-Militär den Fall vorhergesehen, dass Empfängerindikatoren mit Zugriff auf den PY-Militärcode an US-feindliche Benutzer gelangen können. Um dies zu verhindern, wird ein RY-Code-Verschlüsselungsmodus eingeführt, der es unbefugten Benutzern unmöglich macht, zu navigieren. Durch den Vergleich der Ankunftszeiten der Signale auf den Frequenzen L1 und L2 wird auch die Ortungsgenauigkeit beim Zugriff auf den Militärcode erhöht. Der Empfang von Signalen mit dem Code C/A auf nur einer Frequenz bietet eine solche Möglichkeit nicht. Das ist die Besonderheit von Satellitennavigationssystemen. dass sich beim Ausfall einzelner Satelliten alle seine Eigenschaften allmählich verschlechtern. Dann gibt es regelmäßig Zonen und große Bereiche, in denen die Messgenauigkeit nicht mehr akzeptabel ist, was zu schwerwiegenden Zwischenfällen führen kann. Viele Störungen des GPS-Systems werden nur vom Bodenstationskomplex erkannt. Der Nutzer wird hierüber mit einer Verzögerung von 15 Minuten bis 4 Stunden benachrichtigt. Ein solches Ereignis tritt etwa alle vier Monate auf. Russischen GPS-Nutzern wird in der Regel die Möglichkeit genommen, rechtzeitig Informationen über solche Ausfälle zu erhalten. Eine genauere Untersuchung der Funktionen des GPS-Systems ergab, dass das von ihm für die Berechnungen verwendete geozentrische Koordinatensystem WGS-84 in erster Linie auf westliche Verbraucher ausgerichtet ist. In Russland wurde zur genauen Kartierung ein eigenes Koordinatensystem PZ-90 erstellt. was nicht dasselbe ist wie WGS-84. da sie auf unterschiedlichen Modellen des Erdellipsoids basieren. Folglich können gleiche geodätische Breiten- und Längengrade eines Punktes auf der Erde unterschiedlich sein. Mit anderen Worten: Bei der Bestimmung eines Ortes auf einer russischen Karte mithilfe von GPS-Empfängern sind zusätzliche Fehler aufgrund von Unterschieden in den Koordinatensystemen unvermeidlich. Leider sind Wirtschafts- und Informationskonfrontationen in der modernen Welt zu einem normalen Phänomen geworden. Gleichzeitig hatten unsere Verbraucher unter den neuen wirtschaftlichen Bedingungen, als viele amerikanische Waren und Dienstleistungen auf den Markt strömten, auch die Möglichkeit, die Dienste des GPS-Systems zu nutzen. Die Amerikaner beeilten sich, ihr Produkt in allen möglichen Anwendungsfällen „abzustecken“. Ob es Ihnen gefällt oder nicht, aber wenn Sie beispielsweise in nordamerikanischen Gewässern und Regionen amerikanischer Verbündeter segeln, verwenden Sie bitte das GPS-System. Besitzer von Schiffsempfängern dieses Systems können überall auf der Welt und jederzeit zu Geiseln des US-Militärs werden. Selbst wenn Sie mit Hilfe von GPS in den Küstenmeeren Russlands segeln, können Sie aufgrund einer Nichtübereinstimmung der geozentrischen Koordinatensysteme auf Grund laufen. Eine detaillierte Untersuchung der Situation hat gezeigt, dass die Genauigkeit des GPS-Systems, insbesondere in Nordamerika, auf einer Vielzahl von Korrekturen für verschiedene Städte und Orte in den Vereinigten Staaten basiert. die in der Regel zuvor in den elektronischen Speicher von GPS-Empfängern eingegeben werden. Für das Territorium Russlands gibt es bei diesen Empfängern keine derartigen Korrekturen. Vor diesem Hintergrund führt die alleinige Nutzung des GPS-Systems in Russland zu einer Verletzung der Interessen seiner nationalen Sicherheit. Seit 1982 wird in unserem Land mit der Schaffung eines inländischen globalen Navigationssatellitensystems - GLONASS - begonnen, das ungefähr nach den gleichen Prinzipien wie GPS arbeitet und die Möglichkeit einer zivilen Nutzung bietet. Bereits im September 1993 wurde dieses System offiziell in Betrieb genommen und 1995 mit vollständiger Satellitenbestückung in Betrieb genommen. Das Hauptunterscheidungsmerkmal des russischen GLONASS-Systems besteht darin, dass es im zivilen Anwendungsmodus eine Positionierungsgenauigkeit erreicht. Sie kommt der Genauigkeit von GPS-Empfängern nahe, die den militärischen PY-Code verwenden. Darüber hinaus arbeiten GLONASS-Empfänger sowohl im GPS-Koordinatensystem WGS-84 als auch im russischen PZ-90-Koordinatensystem. 1996 stellte die Regierung der Russischen Föderation das GLONASS-System als eine der Komponenten des Weltnavigationssystems zur Verfügung. Russische Fabriken haben eine Reihe von GLONASS-Navigationsgeräten hergestellt: „Breeze“, „Reper“. „Skipper“, „Gnome-M“, „Anführer“, „Goliath“. Darüber hinaus handelt es sich bei diesen Empfängerindikatoren um eine kombinierte Version von GLOHACC / GPS. Der Markt für solche Geräte in Russland nimmt gerade erst Gestalt an. Unter Berücksichtigung der genannten Merkmale des GPS-Systems können inländische Geräte ernsthaft mit fast sechzig ausländischen Unternehmen konkurrieren, die eine breite Palette von GPS-Empfängerindikatoren auf den russischen Markt liefern. Darüber hinaus hat die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) im selben Jahr 1996 GLONASS und GPS nur als Komponenten des weltweiten Funknavigationssystems zugelassen und empfohlen, sie in einem kombinierten Modus zu verwenden. Inländische Empfänger. In der Regel sind sie in diesen beiden Systemen kombiniert und verfügen über einen Differenzmodus, wodurch sie gegenüber nicht ausgerichteten GPS-Empfängern ausländischer Hersteller im Vorteil sind. Russische Benutzer sollten die Vor- und Nachteile sorgfältig abwägen, bevor sie importierte Geräte kaufen. Beispielsweise stellen wir die typischen Eigenschaften der kombinierten Navigationsempfänger GLOHACC/GPS des Moskauer Designbüros „Korund“ vor. Die Empfängeranzeigen sind für den gleichzeitigen Empfang von Signalen von GLONASS- und GPS-Systemen (C/A-Code) von 14 Satelliten ausgelegt. Der quadratische Mittelwertfehler des Standorts beträgt 10 m, die Höhe beträgt 15 m bei einem günstigen Standort der GLONASS-Satelliten (für GPS-Empfänger 30 m bzw. 60 m). Die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung im Differenzmodus beträgt 1 ... 3 m, die Höhe beträgt 1,5 ... 4 m. Der Fehler bei der Geschwindigkeitsmessung beträgt 0,1 m/s. Es werden die Koordinatensysteme PZ-90, SK-95, SK-42, WGS-84 verwendet. Zur Kommunikation mit Leitsystemen und Informationsverarbeitung steht eine RS-232-Schnittstelle zur Verfügung. Abmessungen - 180x195x70 mm, Gewicht - von einem bis zwei Kilogramm. Russische Hersteller von kombinierten Empfänger-Indikatoren für globale Satellitensysteme gerieten in einen schwierigen Marktkampf mit ausländischen Unternehmen, die Geräte mit ähnlichem Zweck herstellten. Es gibt allen Grund zu der Hoffnung, dass die von inländischen Spezialisten entwickelten Produkte mit ausländischen Empfängerindikatoren durchaus konkurrenzfähig sein werden. Autor: V. Kuryshev, Seweromorsk, Region Murmansk.
Alkoholgehalt von warmem Bier
07.05.2024 Hauptrisikofaktor für Spielsucht
07.05.2024 Verkehrslärm verzögert das Wachstum der Küken
06.05.2024
▪ Seltenste Augenfarbe enthüllt ▪ Die globale Erwärmung wird den Nordpol für die Schifffahrt öffnen ▪ Wenn wir schlafen, erinnern wir uns ▪ Die Menge hat einen kollektiven Geist
▪ Abschnitt der Website Erdung und Erdung. Artikelauswahl ▪ Artikel Wer kann Musik auf Schallplatten identifizieren, ohne sie anzuhören? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Maschinist einer automatischen Bewässerungsmaschine. Standardanweisung zum Arbeitsschutz ▪ Artikel Küchentimer auf einem Mikrocontroller. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik ▪ Artikel Hüpfende Münze. Fokusgeheimnis
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite