All about G.P.S

Έχουμε λάβει εδώ και πολύ καιρό μια αξιόλογη προσπάθεια του μόνιμου πλέον συνεργάτη μας από την άλλη πλευρά του Ατλαντικού, τον Στέφανο ΄Ατσαλο, με θέμα το…

Global Positioning System (G.P.S)

Μια ανάλυση του συστήματος, λεπτομερής και σε βάθος, που πιστεύουμε θα μας βάλει μέσα στα »βαθιά» της λειτουργίας του.

Το σύστημα αυτό, πολλοί από μας το γνωρίζουμε και από την πράξη, όταν …κάποτε ανοίγαμε δρόμους στα βόρεια, με handheld GPS reiceivers και κρατούσαμε ψηλά το ΟΡΑΜΑ του να δείχνουμε ότι είμαστε εδώ, ως Αεροπορία Στρατού, όταν οι συνάδελφοι της Π.Α, ούτε τολμούσαν να πλησιάσουν τα σύνορα,  παρότι είχαν τους ίδιους τύπους Ε/Π με μας.

Αλλά τότε δεν είχαμε gunslinger και λοιπούς μακάκες….

Ας μην συνεχίσω.

Αδικώ την προσπάθεια του Στέφανου.

Ας μελετήσουμε τα όσα μας έχει γράψει

…και προσοχή στην τελευταία του παράγραφο (αυτό για τους πολύ -πολύ μικρούς στην πτητική εμπειρία…….

Army Aviator

…………………………………………………………………………………………….

Τo   GPS  (Global Positioning System), είναι  ένα Παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα ναυτιλίας το οποίο αναπτύχθηκε από το Υπουργείο Εθνικής Άμυνας των Ηνωμένων Πολιτειών.  Είναι το μόνο σύστημα σε πλήρη λειτουργία στον κόσμο. Χρησιμοποιεί εάν «πλέγμα» που αποτελείται από 24 έως 32 δορυφόρους σε μεσαία τροχιά πάνω από την γη (medium earth orbit ) 20.200 χιλιομ. οι οποίοι εκπέμπουν ακριβή σήματα μικροκυμάτων** που επιτρέπουν στα μέσα που φέρουν δέκτες GPS, να προσδιορίζουν το παρόν σημείο τους, την ώρα, και την ταχύτητα τους. Η επίσημη ονομασία του είναι NAVSTAR-GPS,  ωστόσο δεν αποτελεί το ακρωνύμιο αυτού του συστήματος.  Όμοια δορυφορικά συστήματα ναυτιλίας είναι το Ρωσικό GLONASS (19.100 χιλιομ. πάνω από τη γη, αλλά δεν έχει τελειοποιηθεί ακόμη), το Ευρωπαϊκό GALILEO positioning system  (23.222 χιλιομ.πάνω από τη γη, του οποίου αναμένεται η έναρξη λειτουργίας), το Κινέζικο (ανακοινωθέν) COMPASS navigation  system  (σε 35.786 χιλιομ. πάνω από τη γη), το Ινδικό IRNSS (36.000 χιλιομ. πάνω από τη γη)  και το Γαλλικό DORIS.

** Συχνότητα  L1 στα 1575.42 MHZ που μεταφέρει το σήμα  και τον κωδικό για τους  SPS δέκτες και την συχνότητα  L2  στα 1227.60 MHZ  που  χρησιμοποιείται για την μέτρηση της ιονοσφαιρικής καθυστέρησης  στους  PPS δέκτες. (Για τους δέκτες αυτούς βλέπε σημείωση στη σελίδα 2)

Μετά την κατάρριψη του Κορεάτικου Αεροπλάνου, Boeing 747 πτήση 007 το 1983, που εισήλθε σε απαγορευμένη περιοχή της Σοβιετικής Ένωσης, ο πρόεδρος της Αμερικής Ronald Reagan εξέδωσε μια οδηγία καθιστώντας το GPS ελεύθερο για χρήση από τους πολίτες όλου του κόσμου  χαρακτηρίζοντας το ως «κοινό αγαθό». Από τότε το GPS έγινε ένα βοήθημα ναυτιλίας ευρείας χρήσης και ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατασκευή χαρτών, επιτήρησης του εδάφους, επαγγελματικής και επιστημονικής χρήσης αλλά και αναψυχής. Η ακριβής ώρα που δίνει το σύστημα αυτό  έχει πολλούς χρήστες, όπως επίσης χρησιμοποιείται για τιςεπιστημονικές μελέτες των σεισμών, καθώς επίσης και το συγχρονισμό των δικτύων επικοινωνίας.

Στη διεύθυνση αυτή    http://www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/white.htm,  θα βρείτε την απόφαση του Λευκού Οίκου για την απελευθέρωση της χρήσης του GPS προς τους πολίτες όλου του κόσμου.     

Το πρώτο δορυφορικό σύστημα ναυτιλίας είχε την ονομασία Transit, που χρησιμοποιήθηκε από το Ναυτικό της Αμερικής, το οποίο δοκιμάστηκε με επιτυχία το 1960. Χρησιμοποιώντας έναν πλέγμα  από 5 δορυφόρους, είχε την ικανότητα να δώσει ένα σημείο (fix) κάθε μια (1) ώρα. Το 1967 το Ναυτικό των ΗΠΑ ανέπτυξε το δορυφόρο Timation ο όποιος είχε την ικανότητα να τοποθετεί ρολόγια ακριβείας στο διάστημα, μια τεχνολογία στην οποία βασίζεται το GPS. Το 1970 εμφανίζεται το OMEGA σαν το πρώτο παγκόσμιο σφαιρικό σύστημα ναυτιλίας βασιζόμενο σε επίγειους σταθμούς.  Ο σχεδιασμός του GPS βασίζεται κατά ένα μέρος στις αρχές λειτουργίας των επίγειων συστημάτων LORAN και DECCA τα οποία αναπτύχτηκαν κατά την διάρκεια του  2ου  Παγκοσμίου πολέμου.

Μια επιπλέον έμπνευση για την δημιουργία του GPS ήταν ο δορυφόρος  SPUTNIK που εκτόξευσαν οι Ρώσοι το 1957. Μια ομάδα Αμερικανών επιστημόνων που παρακολουθούσε τα σήματα που εξέπεμπε ο δορυφόρος, «ανακάλυψαν» ότι λόγο της συνέπειας του φαινομένου Doppler, η συχνότητα του σήματος του δορυφόρου ήταν ισχυρότερη όταν ο δορυφόρος πλησίαζε, ενώ το σήμα γινόταν ασθενέστερο όταν ο δορυφόρος απομακρύνονταν. Κατέληξαν λοιπόν στο συμπέρασμα ότι αν γνωρίζουν ακριβώς το σημείο που βρίσκονται  επάνω στη γη, μπορούν να γνωρίζουν με μεγάλη ακρίβεια την θέση και την τροχιά του δορυφόρου μετρώντας την  «ανωμαλία» του φαινομένου Doppler.

Φαινόμενο Doppler. Στα κύματα που κινούνται προς τα αριστερά, η συχνότητα είναι ισχυρότερη  από ότι δεξιά.

Φαινόμενο Doppler. Στα κύματα που κινούνται προς τα αριστερά, η συχνότητα είναι υψηλότερη από ότι δεξιά.

Το μόνο που έμελλε να κάνουν αυτοί οι επιστήμονες είναι να λύσουν το ακριβώς αντίθετο πρόβλημα. Αν δηλαδή γνωρίζουν την ακριβή θέση του δορυφόρου, να είναι σε θέση να υπολογίσουν την ακριβή θέση τους επάνω στην γη.

Ένας δέκτης GPS υπολογίζει την θέση του μετρώντας  με ακρίβεια τα σήματα που στέλνουν οι δορυφόροι. Το «μέτρημα» του χρόνου λήψεως του σήματος είναι ζωτικής σημασίας για την ακρίβεια του  GPS. Τα σήματα αυτά ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Ο δέκτης μετρά τον χρόνο εκπομπής του σήματος και χρησιμοποιώντας την γνωστή ταχύτητα του φωτός υπολογίζει την απόσταση του κάθε δορυφόρου. Αυτές οι αποστάσεις σε συνδυασμό με την τοποθεσία των δορυφόρων καθορίζουν το σημείο του δέκτη. Η τελική θέση (τοποθεσία) του δέκτη εκφράζεται σε …

Α. Γεωγραφικό μήκος, πλάτος και ενδεχομένως το ύψος

Β. Τοποθεσία επάνω στον χάρτη και ενδεχομένως το ύψος.

Από ότι φαίνεται, 3 δορυφόροι απαιτούνται για να έχουμε την ακριβή θέση μας, αφού το διάστημα είναι τριών διαστάσεων, ωστόσο ένα μικρό λάθος του ρολογιού του δέκτη μπορεί να προκαλέσει μεγάλο λάθος θέσης και ο δέκτης ίσως να χρειάζεται και ένα τέταρτο δορυφόρο για να διορθώσει το ρολόι του . Αν και 4 δορυφόροι απαιτούνται για φυσιολογική λειτουργία του δέκτη πολλές φορές και λιγότεροι μας δίνουν αξιόπιστες πληροφορίες όταν μια παράμετρος, όπως το ύψος, είναι γνωστά, αν πρόκειται για αεροσκάφος η πλοίο.

Η πλέον σημαντική πηγή λάθους είναι το ρολόι του δέκτη. Με γνωστή την μεγάλη αξία της ταχύτητας του φωτός, οι υπολογιζόμενες αποστάσεις του δέκτη από τους δορυφόρους, ή όπως αλλιώς λέγονται ψεύδο-αποστάσεις, είναι πολύ ευαίσθητες στο λάθος του ρολογιού του δέκτη. Αυτό απαιτεί ένα ρολόι μεγάλης ακρίβειας και φυσικά ακριβό στο κόστος κατασκευής. Από την άλλη πλευρά όμως οι κατασκευαστές των δεκτών δεν θέλουν να κατασκευάσουν ένα τέτοιο ακριβό ρολόι διότι οι δέκτες δεν θα ήταν προσιτοί για μαζική χρήση.

Ο χρόνος στο σύστημα GPS μετριέται σε εβδομάδες και δευτερόλεδεπτα. Η δε ταχύτητα αποστολής  του σήματος και η πιθανότητα λάθους υπολογίζεται σε nanoseconds. Ένα (1) nanosecond  είναι ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Η ταχύτητα του φωτός σε 1.2 nanoseconds καλύπτει απόσταση 30 εκατοστών. Από αυτό καταλαβαίνουμε την αξία της ακρίβειας που πρέπει να έχει το ρολόι του δέκτη.

(υπάρχουν άλλες 3 σελίδες. Για να διαβάσετε όλες τις σελίδες του σημειώματος με την άνεσή σας, κτυπήστε την επικεφαλίδα του All about G.P.S )

Comments
6 Σχόλια to “All about G.P.S”
  1. Ο/Η Στεφανος Ατσαλος λέει:

    @ AA
    Δεκτες οι παρατηρησεις σου αν και το «χαρτινο» ετσι αναφερεται στο κειμενο χωρις να γινεται λογος για το ephemeris.
    Οσο για την χρηση του συμφωνω απολυτα δεδομενου οτι εχω και εγω ενα. Σε μεγαλες πολεις (που δεν γνωριζεις) ειναι καλο αλλα λογω της τασης του ανθρωπινου εγκεφαλου να «τεμπελιαζει» θελει μεγαλη προσοχη διοτι στο τελος γινεσαι εξαρτημενος. Πραγματι σου δινει την «κοντινοτερη» διαδρομη αλλα δεν ειναι και η συντομοτερη.
    Παντως καλου κακου στο πισω καθισμα εχω τον χαρτη,you never know.

  2. Ο/Η Army Aviator λέει:

    @ ΑΑ

    Σε ευχαριστώ αγαπητέ μου και για τις παρατηρήσεις σου, που διορθώνω άμεσα, ως administrator του blog, αλλά κυρίως για τις πολύ σωστές και επίκαιρες (για τους καιρούς μας) θέσεις σου, μια και το ντελίριο της νέας τεχνολογίας, μας αποξένωσε (;) από τα παραδοσιακά, τα σταθερά μονοπάτια της ναυτιλίας.
    Το επεσήμανε και ο Στέφανος στη τελευταία του παράγραφο.

  3. Ο/Η AA λέει:

    Εξαιρετική κάλυψη κ. Άτσαλε. Μια σύγχρονη ευκολία που άνοιξε μια ολόκληρη αγορά, αυτή των δεκτών, αλλά και δευτερεύουσες αγορές με υπηρεσίες που εφάπτοντε του προσδιορισμού θέσης…και έχει ακόμα μέλλον.

    Θα ήθελα μόνο να αναφέρω δύο πολύ μικρές παρατηρήσεις.
    1) Στη πρώτη σελίδα, η λεζάντα της εικόνας του φαινομένου Doppler αναφέρει «η συχνότητα είναι ισχυρότερη» ενώ η συχνότητα μπορεί να είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη.

    2) Στην τρίτη σελίδα αναφέρεται οτι «Το ρολόι αυτό αλλιώς ονομάζεται «χάρτινο» (έγγραφο)». Υποθέτω οτι αναφέρεστε στο ephemeris (; ) το οποίο είναι το ισοδύναμο ίσως του Almanac…Δεν αλλάξανε και πολλά πράγματα απο την εποχή του εξάντα απλά αυτοματοποιήθηκαν και αντί για αστέρια, κρεμάσαμε στον ουρανό και παρακολουθούμε τα δικά μας ουράνια σώματα 🙂
    (Το σήμα του GPS περνάει και αυτό μια σειρά απο πολύπλοκες διορθώσεις που βελτοιώνουν κατα πολύ την ακρίβεια του και είναι πραγματικά ένα θάυμα της τεχνολογίας που όλη αυτή η επεξεργαστική ισχύς μπορεί να χωρέσει σε τόσο μικρό χώρο).

    Click to access GPS_signal_propagation.pdf

    Δυστυχώς το GPS το ακολουθεί τυφλά (χωρίς εισαγωγικά) πολύ κόσμος (Ποιός είσαι; ο Doolittle?), απο φορτηγατζήδες που ακολουθούν τη «συντομότερη διαδρομή» μέσα σε δρόμους που δεν χωράνε μέχρι αεροπόρους που ακολουθόντας την «ευθεία» του GPS περνάνε αδιάκριτα μέσα απο ελεγχόμενους χώρους εναέριας κυκλοφορίας (παρ’ όλα αυτά τα ακριβότερα συστήματα επισημαίνουν αυτές τις περιοχές). Στη θάλασσα τα πράγματα είναι χειρότερα. Το GPS μπορεί να σε φέρνει πάνω απο μια τοποθεσία, αλλά η παλίρροια μπορεί να έχει άλλη άποψη για το αν μπορείς να περάσεις εκείνη την ώρα η όχι. (Και πάλι βέβαια, τα ακριβά συστήματα -με τις πανάκριβες περιοδικές ενημερώσεις- μπορούν να επισημάνουν τέτοιες καταστάσεις…)

    Τις καλύτερες ευχές μου Armyaviator, ωραία εισαγωγή στο 2009…έτσι για να ξέρουμε που πάμε! 🙂

  4. Ο/Η Στεφανος Ατσαλος λέει:

    Γεια σας και παλι.

    Κλικ εδω, κλικ εκει, φτασαμε στο διαστημα. καντε τωρα και ενα κλικ εδω

    http://www.n2yo.com/?s=27811

    για να δειτε που βρισκεται και το δικο μας «πουλι» HELLAS SAT.

  5. Ο/Η Στεφανος Ατσαλος λέει:

    Καλησπερα σε ολους.

    Στο παρακατω link Θα δειτε «ζωντανα» ολους τους δορυφορους , αν δε προσεξετε στην δεξια πλευρα της οθονης δινει τις πληροφοριες για τον συγκεκριμενο δορυφορο καθως επισης και τα στοιχεια που αλλαζουν συνεχως.

    Ακριβως απο κατω θα δειτε τις δικες σας συντεταγμενες.

    http://www.n2yo.com/satellites/?c=20

Trackbacks
Check out what others are saying...


Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2009.

    Δεκέμβριος 2009

    Νοέμβριος 2009

    FOD 2009_11

    Οκτώβριος 2009

    HUMAN FACTOR

    Σεπτέμβριος 2009

    DAZZLERS 1

    Αύγουστος 2009

    dynamic rollover poster greeka

    ΙΟΥΛΙΟΣ 2009

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΙΟΥΝΙΟΣ 2009

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΜΑΪΟΣ 2009

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2009

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    ΜΑΡΤΙΟΣ 2009

    T/R+TREE = TROUBLE !

    T/R+TREE = TROUBLE !

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2013.

    Ιανουάριος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2013

    ΠΟΣΤΕΡ ΦΕΒ 2013

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2013

    Χωρίς τίτλο2

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Μάϊος 2013

    ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΒΕΓΓΑΛΙΚΩΝ002

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Οκτώβριος 2013

    cf87cf89cf81ceafcf82-cf84ceafcf84cebbcebf2Hires εδώ

    Νοέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2010.

    Δεκέμβριος 2010


    Νοέμβριος 2010


    Οκτώβριος 2010

    Σεπτέμβριος 2010

    Αύγουστος 2010

    Ιούλιος 2010

    Ιούνιος 2010


    Μάϊος 2010

    Απρίλιος 2010

    Μάρτιος 2010

    Φεβρουάριος 2010

    Ιανουάριος 2010


    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2014.

    Ιανουάριος 2014

    Poster_2014-01Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάρτιος 2014

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

    Απρίλιος 2014

    Χωρίς τίτλο3Hires εδώ

    Μάϊος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2014

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2014

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2014

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2014

    ΠΟΣΤΕΡ ΟΚΤ

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2014

    Poster_2014-12

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2011.

    Δεκέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Νοέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Οκτώβριος 2011

    HiRes εδώ

    Σεπτέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Αύγουστος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούλιος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούνιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάϊος 2011

    HiRes εδώ

    Απρίλιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάρτιος 2011

    HiRes εδώ

    Φεβρουάριος 2011

    HiRes εδώ

    Ιανουάριος 2011

    HiRes εδώ

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2015.

    Ιανουάριος 2015

    2015-1 ΠΟΣΤΕΡ1Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2015

    2015-2 POSTERHires εδώ

    Μάρτιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Απρίλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάϊος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Αύγουστος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2015

    8415961Hires εδώ

    Νοέμβριος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Δεκέμβριος 2015

    keep-calm-and-have-a-safe-flight-45Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2012.

    Δεκέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2012

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Αύγουστος 2012

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2012

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2012

    Hires εδώ

    Μάιος 2012

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2012

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2012

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2012

    Hires εδώ

    Ιανουάριος 2012

    HiRes εδώ

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2016.

    Ιανουάριος 2016

    Poster_2016-1Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2016

    2016-2 POSTERHires εδώ

Αρέσει σε %d bloggers: