Introduzione ai sistemi di posizionamento globale

Hai mai perso il tuo portafoglio e non riesci a trovarlo o a nessuno dei tuoi effetti personali che hai perso e che non sei riuscito a rintracciare? È qui che un sistema di posizionamento globale può venire fuori dalla tua fuga e farti rallegrare. Oggi, GPS è un termine che non ha bisogno di molte presentazioni. Il GPS è stato una parte importante della nostra vita quotidiana, dalla ricerca al viaggio, dalla localizzazione al raggiungimento, dalla ricerca al tracciamento e alla connessione. Fin dalla sua istituzione nel 1973 negli Stati Uniti da parte del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, il GPS ha già avuto un ruolo significativo nel genere umano e ha senza dubbio dimostrato la sua importanza per ognuno di noi.

Il GPS, come suggerisce il nome, Global Positioning System, indica la posizione di qualsiasi oggetto a livello globale, vale a dire rispetto a questo intero pianeta, il pianeta Terra con l'aiuto del sistema di navigazione satellitare in cui viene utilizzata una pletora di satelliti che ruotano attorno alla Terra localizza un oggetto. Ti consente di sapere dove si trova esattamente un oggetto specifico o dove si trovava in passato, la sua velocità alla volta, tutto il giorno, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche, in qualsiasi parte del mondo.

Inizialmente sviluppato per essere utilizzato dai servizi militari degli Stati Uniti, è stato reso pubblicamente disponibile a un costo molto basso. Oggi, i ricevitori GPS sono collegati a tutti i tipi di prodotti commerciali come telefoni cellulari, smartphone, orologi, automobili, biciclette, ecc. In effetti, il GPS è stato reso così economico che puoi semplicemente utilizzarlo per qualsiasi piccolo oggetto per seguirlo.

Funzionamento dei sistemi di posizionamento globale (GPS)

Il GPS utilizza il principio matematico di "trilaterazione" per determinare la posizione di un oggetto ed è un sistema di oltre 30 satelliti in orbita attorno alla Terra.

Le entità coinvolte nel funzionamento del GPS sono:

  1. Satelliti (il segmento spaziale)
  2. Sistema di controllo (gestito dall'esercito americano)
  3. segnali
  4. Ricevitori di segnale (segmento utenti - utenti civili e militari con i loro dispositivi GPS con antenna)
  • La posizione dei satelliti è nota dai segnali che trasmettono al ricevitore.
  • Questi segnali sono ricevuti dai ricevitori collegati negli oggetti che devono essere localizzati.
  • Il punto importante qui è che sono necessari almeno 4 satelliti per ottenere la posizione esatta del ricevitore sulla Terra.
  • 3 satelliti vengono utilizzati per tracciare la posizione del luogo.
  • Il quarto satellite viene utilizzato per confermare la posizione target dei satelliti.
  • Il ricevitore GPS prende le informazioni dal satellite e utilizza il metodo di triangolazione per determinare la posizione esatta di un utente.

Vantaggi e svantaggi del GPS

Di seguito sono riportati i vantaggi e gli svantaggi dei sistemi di posizionamento globale:

vantaggi

  • Un ottimo strumento per utenti militari, civili e commerciali
  • Auto senza conducente, sistemi di localizzazione dei veicoli, sistemi di navigazione basati su GPS ci forniscono indicazioni passo-passo e punto-punto
  • Il GPS ha una velocità molto rapida di tracciamento di un oggetto

svantaggi

  • Problemi di precisione nelle aree urbane
  • Segnali deboli (quindi non molto utili in acqua, aree interne o aree dense)

Errori dei sistemi di posizionamento globale

Il GPS comprende satelliti, ricevitori, trasmissione del segnale tra satelliti e ricevitori. Quindi possono verificarsi errori in una qualsiasi delle tre entità sopra menzionate.

  • Errori nella propagazione del segnale

Come sappiamo che i segnali dei satelliti GPS che stanno orbitando attorno alla Terra devono raggiungere il ricevitore e per questo, i segnali devono viaggiare attraverso l'atmosfera terrestre. In primo luogo, i segnali passano attraverso la ionosfera (la parte più alta dell'atmosfera), quindi attraverso la troposfera (la parte più bassa dell'atmosfera). Pertanto, un segnale GPS è influenzato due volte dall'atmosfera a causa della quale vi è una gamma di errori da zero a 30 metri nei segnali.

  • Errori del satellite

Il primo errore è l'errore di posizione del satellite. Poiché la posizione dei satelliti è una previsione calcolata dalle precedenti osservazioni dei satelliti da parte delle stazioni di controllo GPS, le previsioni non possono essere fatte con assoluta precisione, le previsioni sono inaccurate.

Pertanto, le posizioni dei satelliti contenute nel "messaggio satellitare" non sono esatte a causa delle quali la posizione dell'oggetto calcolata è talvolta errata.

In secondo luogo, ci sono errori nell'orologio satellitare. Poiché gli orologi atomici utilizzati nei satelliti non sono perfetti, la misurazione del tempo di viaggio impiegato dai segnali per raggiungere i ricevitori e l'intervallo tra satellite e ricevitore è corrotto.

  • Errori che si verificano sul ricevitore

Si verificano quattro errori principali all'estremità del ricevitore o della sua antenna:

1. Errore orologio ricevitore: un ricevitore ha anche un orologio per il confronto con l'orologio interno al satellite per la misurazione del tempo di viaggio del segnale. Questo orologio ha errori che sono definiti come "errori di clock del ricevitore".

2. Rumore di misurazione : dipende dal tipo di "righello" utilizzato per le misurazioni della portata. I segnali GPS hanno 3 righelli

  • Codice di acquisizione grossolana (C / A)
  • P-code
  • Fase portante

Questi righelli consentono la precisione di pochi metri, qualche decimetro e qualche millimetro.

3. Errori multipath: si verificano a causa della riflessione di segnali da parte di edifici o altri oggetti che interferiscono con i segnali diretti inviati dai satelliti.

4. Errori di movimento dell'antenna: si verificano a causa del movimento del punto di riferimento elettrico o del centro di fase dell'antenna mentre i segnali vengono ricevuti da diverse direzioni.

Limitazioni dei sistemi di posizionamento globale

Di seguito sono riportati alcuni limiti del GPS:

1. Ricezione di segnali

Poiché il ricevitore GPS richiede la ricezione continua del segnale da almeno 4 satelliti GPS, se ci sono acqua, pareti, terra o altri ostacoli nel percorso di viaggio dei segnali, i segnali non sono in grado di penetrare questi ostacoli. In tali casi, la visibilità GPS dei satelliti GPS è molto limitata. Come nelle aree urbane con enormi grattacieli, i segnali mancano per un lungo periodo di tempo.

2. Precisione

Qualsiasi sistema che prevede la misurazione ha una possibilità di errori. Il GPS non è diverso da quello. Dal momento che molte misurazioni sono coinvolte nel GPS, ci sono molte possibilità di inesattezza nel fornire la posizione esatta di un oggetto.

3. Integrità

Un ricevitore richiede informazioni dai satelliti, inviano segnali noti come "messaggi satellitari" al ricevitore contenenti informazioni codificate della distanza del satellite dal ricevitore, posizioni dei satelliti, ecc. Quando un ricevitore ottiene una misurazione combinata da 4 satelliti, è in grado per mostrare la sua posizione. Ma se la posizione del satellite è calcolata in modo errato o la portata è errata, ciò si traduce in una posizione del ricevitore errata. I segnali coinvolti in tali problemi vengono definiti "segnali difettosi". Questi segnali influiscono sull'integrità della posizione fornita all'utente. Un utente non è a conoscenza del fatto che la posizione sia corretta o meno. Pertanto, è ampiamente consigliato per il monitoraggio dell'integrità dei dati GPS.

Conclusione

Si può concludere che a seconda del GPS è buono, ma si dovrebbe sempre controllare l'accuratezza dei risultati del GPS. Si può anche osservare che l'accuratezza può essere aumentata ma a costi. Nonostante tutti i limiti e gli errori, il GPS è ancora oggi il miglior sistema di posizionamento.

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Questa è stata una guida ai sistemi di posizionamento globale. Qui discutiamo dell'introduzione, del funzionamento, dei vantaggi delle limitazioni e degli svantaggi del GPS. Puoi anche dare un'occhiata ai seguenti articoli per saperne di più–

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  2. Cos'è la progettazione del sistema?
  3. Applicazioni di intelligenza artificiale
  4. Cos'è Spring Cloud?

Categoria:

Sviluppo software