Stappen in GPS - dummies

GPS staat voor Global Positioning System. Een speciale radio-ontvanger meet de afstand van uw locatie tot satellieten die in een baan om de aarde zenden radiosignalen. GPS kan uw positie overal ter wereld bepalen. Best cool, toch? Afgezien van het kopen van de ontvanger, is het systeem gratis voor iedereen.

U kunt een goedkope GPS-ontvanger kopen, er wat batterijen in plaatsen, inschakelen en klaar voor gebruik! Uw locatie verschijnt op het scherm. Geen kaart, kompas, sextant of zonnewijzer vereist. Net als magie. Het is echter niet echt magie, maar is geëvolueerd van enkele geweldige praktische toepassingen van de wetenschap die de afgelopen 50 jaar samen zijn gekomen.

Hoe GPS werkt

De fijne kneepjes van GPS zijn doordrenkt van wiskunde, natuurkunde en techniek, maar je hoeft geen raketgeleerde te zijn om te begrijpen hoe GPS werkt. GPS bestaat uit drie delen:

• Satellieten
• Grondstations
• Ontvangers

Oogsatellieten

In GPS-jargon is een satelliet het ruimtesegment. Een constellatie van 24 GPS-satellieten (21 operationele en 3 reserveonderdelen) banen rond de 12.000 kilometer boven de aarde. De satellieten zoemen door de hemel op ongeveer 7, 000 mijl per uur. Het duurt ongeveer 12 uur voordat een satelliet volledig rond de aarde draait, waarbij hij ongeveer elke 24 uur precies dezelfde plek passeert. De satellieten zijn op een plaats waar een GPS-ontvanger signalen van ten minste zes satellieten op elk moment op elke locatie op aarde kan ontvangen (als niets de signalen hindert).

Een satelliet heeft drie belangrijke stukken hardware:

• Computer: Deze boordcomputer bestuurt de vlucht en andere functies.
• Atoomklok: Hierdoor blijft de tijd nauwkeurig binnen drie nanoseconden (ongeveer drie miljardste van een seconde).
• Radiozender: Hiermee worden signalen naar de aarde verzonden.

GPS-satellieten helpen u niet alleen te blijven. Alle GPS-satellieten sinds 1980 dragen NUDET-sensoren. Nee, dit is geen hightech pornografiedetectiesysteem. NUDET is een afkorting voor NUclear DETonation; GPS-satellieten hebben sensoren om kernwapenexplosies te detecteren, beoordelen de dreiging van een nucleaire aanval en helpen bij het evalueren van nucleaire aanvalsschade.

De GPS-satellieten op zonne-energie hebben een beperkte levensduur (ongeveer 10 jaar). Wanneer ze falen, worden reserveonderdelen geactiveerd of worden nieuwe satellieten in de baan gestuurd om de oude te vervangen. Dit geeft de overheid een kans om het GPS-systeem te upgraden door hardware met nieuwe functies in de ruimte te plaatsen.

GPS-satellieten zenden twee soorten radiosignalen uit: C / A-code en P-code. Grove acquisitie (C / A-code) is het type signaal dat door consumenten-GPS-eenheden wordt ontvangen. Precisiecode (P-code) biedt uiterst precieze locatie-informatie. P-code is moeilijk te blokkeren en spoof. Het Amerikaanse leger is de primaire gebruiker van P-codetransmissies en gebruikt een gecodeerde vorm van de gegevens, zodat alleen speciale ontvangers toegang hebben tot de informatie.

Grondstations afdekken

Grondstations zijn het besturingssegment van GPS. Vijf onbemande grondstations rond de aarde bewaken de satellieten. Informatie van de stations wordt verzonden naar een hoofdbesturingsstation - het Geconsolideerde Ruimtevaartcentrum (CSOC) op de Schriever Luchtmachtbasis in Colorado - waar de gegevens worden verwerkt om de ephemeris- en timingfouten van elke satelliet te bepalen.

Een efemeride is een lijst met de voorspelde posities van astronomische lichamen zoals de planeten of de maan. Ephemerides (het meervoud van ephemeris ) bestaat al duizenden jaren vanwege hun belang in hemelnavigatie. Ephemerides worden samengesteld om de posities te volgen van de talloze satellieten die rond de aarde cirkelen.

De verwerkte gegevens worden eenmaal per dag naar de satellieten verzonden met aardingsantennes over de hele wereld. Dit is vergelijkbaar met het synchroniseren van een persoonlijke digitale assistent (PDA) met uw pc om ervoor te zorgen dat alle gegevens synchroon lopen tussen de twee apparaten. Omdat de satellieten kleine ingebouwde raketten hebben, kan de CSOC ze besturen om ervoor te zorgen dat ze in een juiste baan blijven.

GPS-ontvangers

Iedereen met een GPS-ontvanger kan de satellietsignalen ontvangen om te bepalen waar hij zich bevindt. Consumenten kunnen praktische GPS-ontvangers kopen in winkels voor sportartikelen. Ze zijn gemakkelijk te gebruiken en zijn vooral bedoeld voor recreatieve en andere doeleinden waarvoor geen hoge locatienauwkeurigheid vereist is. De Big Three-fabrikanten op de GPS-markt voor consumenten zijn Garmin, Magellan en Lowrance. Consumenten GPS-ontvangers zijn redelijk geprijsd, van minder dan $ 100 tot $ 400 in de VS

Hoe nauwkeurig is een GPS-ontvanger?

Volgens de overheid en fabrikanten van GPS-ontvangers, kunt u verwachten dat uw GPS-eenheid binnen 49 voet nauwkeurig is (dat is 15 meter voor mensen met metrische vaardigheden). Als uw GPS meldt dat u zich op een bepaalde locatie bevindt, kunt u er redelijk zeker van zijn dat u zich op minder dan 50 meter van die exacte set coördinaten bevindt.

GPS-ontvangers vertellen u hoe nauwkeurig uw positie is. Op basis van de kwaliteit van de satellietsignalen die het apparaat ontvangt, geeft het scherm de geschatte nauwkeurigheid weer in feet of meters. Nauwkeurigheid is afhankelijk van

• Ontvangerlocatie

Belemmeringen die satellietsignalen blokkeren

Hoewel GPS-ontvangers van enquêtegeschiedenis een nauwkeurigheid van minder dan twee centimeter kunnen bieden, zijn ze zeer gespecialiseerd en duur, hebben ze veel training nodig en zijn ze ' t erg draagbaar. Hun nauwkeurigheid wordt bereikt met DGPS en nabewerking van verzamelde gegevens om locatiefouten te verminderen. De gemiddelde GPS-gebruiker heeft dit niveau van nauwkeurigheid niet nodig.

Wolken, regen, sneeuw en weer verminderen de sterkte van GPS-signalen niet genoeg om de nauwkeurigheid te verminderen.De enige manier waarop het weer signalen kan verzwakken, is wanneer zich een aanzienlijke hoeveelheid regen of sneeuw ophoopt op de antenne van de GPS-ontvanger of op een luifel boven een boom.