GPS - Global Positioning System 16

8/6/2019 GPS - Global Positioning System 16

1/16

SEMINARSKI RAD

GPS - Global Positioning System


2/16

UVOD Jo je rani ovek koristio tehniku prepoznavanja i pamenja

objekata i struktura u prirodi koristei ih kao putokaz. Ostavljanjekamenia, oznaavanje drvea i posmatranje planina i zvezda inilisu najraniji oblik orjentacije koja je uz razvoj tehnike i instrumenataevoluirala do dananjih satelitskih sistema.

Danas je potreba za pozicioniranjem i praenjem objekata ililjudi izraenija nego ikada ranije, pa i ne udi toliko ulaganje u razvojnavigacionih sistema. Kao rezultat toga,danas se za navigacijukoriste GPS sateliti koji pokrivaju celu zemljinu kuglu. Merenjemduina do satelita, mogue je odrediti poloaj bilo koje take nazemlji sa tanou od nekoliko desetina metara do samo nekolikomilimetara.

slika 1


3/16

TA JE GPS? GPS - Globalni Pozicioni Sistem (Global Positioning System) je sistem za

pozicioniranje pomou satelita.To je ustvari satelitski radionavigacijskisistem namenjen globalnom pozicioniranju. Sistem je razvijen za potrebeamerikog ministarstva odbrane (U.S. Department of Defence -DoD) da binakon nekoliko godina bio odobren i za civilnu upotrebu. GPS omoguujekorisnicima na moru, kopnu i u vazduhu odreivanje 3D pozicije, brzine i

tanog vremena 24 sata dnevno bez obzira na atmosferske prilike,tanou veom nego bilo koji radionavigacioni sistem do sada. Izgradnja Globalnog Pozicionog Sistema poela je 1973 godne, prvo

lansiranje satelita usledilo je u februaru 1978. godine, zatim je sistemproiren u februaru 1989. godine lansiranjem druge generacije satelita, asistem je proglaen potpuno operativnim 17. 07.1995. godine.

GPS sistem ine tri osnovna segmenta: svemirski segment (24 satelita na visini od 20.200 km) kontrolni segment (serija kontrolnih stanica irom sveta i glavni kontrolni

centar Colorado Springsu,California,USA) korisniki segment (GPS prijemnik i antena)


4/16

IZRAUNAVANJE POZICIJE

PO

MOU

GPS-a Izraunavanje pozicije zasniva se na odreivanju pseudo-udaljenosti (pseudo-ranges). Udaljenost izmeu satelita i prijemnikamoe biti izraunata merenjem proteklog vremena od trenutkaodailjanja signala sa satelita do trenutka prijema signala uprijemnik. Vremensko kanjenje mnoi se brzinom svetlosti da bi se

odredila udaljenost satelit-prijemnik. Odreivanje pozicije take najjednostavniji je nain korienjaGPS sistema. Za odreivanje trodomenzionalnih koordinata(geografske duine, irine i nadmorske visine) prijemnika potrebnisu podaci minimum tri satelita, dok je etvrti potreban radisinhronizacije vremena.

Sateliti lete na visini od oko 20.000 km iznad zemlje. Ukoliko

znamo rastojanja od nekoliko satelita, a zatim sa svakog od njihopiemo sferu iji je poluprenik rastojanje do satelita, u presekuemo dobiti nau poziciju. Pogledajte sledee slike:


5/16

slika 2

Opiimo sferu iji je poluprenik udaljenost od satelita do traenetake. Ta taka se nalazi negde na povrini sfere (slika 2).

slika 3

Ako se zatim opie i sfera oko drugog satelita, na poloajbie suen na krunicu nastalu kao presek dve sfere(slika 3).


6/16

slika 4

Presekom i sfere opisane oko treeg satelita, mogui poloajsvodi se na samo dve take (slika 4). Jedna od njih je obino negde

u svemiru, ime je iskljuena kao taan odgovor. Ovim je napoloaj precizno odreen na osnovu preseka duina sa tri satelita.


7/16

UPOTREBA GPS-a Razvoj globalnog satelitskog sistema za odreivanje pozicije GPS,

prihvaen je ne samo u navigaciji ve i u raznim GEO-naukama.Mogunost izraunavanja koordinata 24 sata dnevno bez obzira nameteoroloke prilike i nepotrebnost dogledanja meu takama, vrlobrzo su GPS prijemnike uinile korisnim i opteprihvaenim

terenskim instrumentom. Upotreba GPS prijemnika sve je ea, a iznenaujeraznolikost zadataka u kojima ovaj sistem daje pouzdane rezultate.Danas GPS prijemnike osim za vojne potrebe, to je bio osnovnipovod izrade sistema, koriste geodeti, umari, geolozi, geofiziari,geografi, hidrografi, agronomi, ukratko sve struke kojima jeneophodan terenski rad. Tako npr, klasina geodetska merenja

uglova i duina elektrooptikim daljinomjerima radi uspostavljanjadravne mree prvog i drugog reda, prelaze u istoriju geodezije.Mogunosti tehnologije GPS-a izazvale su, nesumnjivo, najveciskok u razvoju savremene geodezije, tako da mnogi naunicismatraju metodu GPS-a revolucijom u razvoju geodetske nauke.


8/16

Osim strune i profesionalne upotrebe u raznim naukama GPS jenaao iroku primenu i u svakidanjem civilnom ivotu razni oblicitransporta (zemljom, vodom i vazduhom), sport (nautika,

padobranstvo, planinarenje, ), pa sve do ugraivanja GPS-a kaosistema za navigaciju u automobile. Ovo je ve jako korisno akotreba da pronaete put do nekog udaljenog grada iliodmaralita.Takoe,razvijeni su sistemi za praenje vozila kojipodatak o svojoj lokaciji putem mree mobilne telefonije alju uposeban nadzorni centar. Jednostavnim pozivom u ovaj centar, ilislanjem SMS zahteva, dobiete informaciju o trenutnom poloaju, a

slube nadzora su povezane i sa nadlenim institucijama koje, usluaju da je vozilo otueno mogu pravovremeno da reaguju.

Prednosti precizne navigacije na moru, u pustinjama, dunglama ili,pak, snenim bespuima su oigledne. Sve to vam je potrebno zadobru orjentaciju jeste GPS ureaj sa mapama i uvek znate gde ste,

bez obzira na nedostatak vizuelnih orjentira.


9/16

NEDOSTACI Kao prvo, GPS prijemnik mora da vidi satelite da bi uopte bio u stanju da izrauna

svoju poziciju. Ukoliko se izmeu neba i prijemnika nalazi netrasparentna prepreka,GPS ureaj je praktino slep i sve to moe jeste da korisniku javi da nemaoitavanja. Prepreke mogu biti, zidovi tunela, zgrada, garaa...

Atmosferski uticaji takoe mogu da utiu na smanjenje preciznosti ureaja, pa

se tako moe desiti da utvreni poloaj odstupa i do vie desetina metara odstvarnog. Ovo za uslove pustinje ili otvorenog mora apsolutno nije bitno, ali zanaprimer navigaciju u automobilima predstavlja velika odstupanja.

to se sistema nadzora tie, ozbiljan problem nastaje i ukoliko nema komunikacije

izmeu mobilnog ureaja na vozilu i nadzornog centra. U tom sluaju mobilni ureajzna gde je ali nije u stanju da tu informaciju prosledi nadzornoj slubi. To direktnoznai da je nadzorni centar ostao na informaciji o poslednjem poloaju koji je oitan ina podacima o praenim parametrima koje je do tada primio.

Takoe, ni GPS ureaji nisu veni i nepokvarljivi. Iako su konstruisani za rad uekstremnim uslovima (kolebanja temperature,vlaga,vibracije...), ureaj moe daotkae.


10/16

GREKE PRI MERENJU

Postoji nekoliko tipinih izvoragreaka u GPSpozicioniranju:

SA (Selective Availability) -selektivna dostupnost

greke efemerida greke asovnika uticaj jonosfere i troposfere viestruka refleksija signala uticaj geometrije satelita

slika 5: Sumarniuticaj svih greaka


11/16

Selective Availability - SAje namerno kvarenje GPS signala. Kaorezultat uticaja SA, sa jednim autonomnim prijemnikom ne moe sepostii vea tanost pozicioniranja od 100 metara. SA je programamerikog ministarstva odbrane (DoD) koji je uveden kako bi se

otealo korienje ove tehnologije u armijama potencijalnihprotivnika SAD. Uticaj SA se uspeno moe otkloniti tehnikomdiferenciranja, odnosno istovremenim korienjem dva GPSprijemnika. Vojni prijemnici imaju mogunost dekodiranja signala iautomatskog uklanjanja uticaja ove greke. Ta vrsta prijemnika uupotrebi je u NATO snagama.OVAJ TIP GREKE VIE NIJE PRISUTAN, JER JE AMERIKA

VLADA DEKRETOM UKINULA SA DEGRADACIJU 01.05.2000.GODINE.

TANOST GPS POZICIONIRANJA Pozicioniranje samostalnim prijemnikom Prijemnici sa P(Y) kodom GIS prijemnici Geodetski prijemnici Tanost GPS prijemnika odreena je kvalitetom samog ureaja, kao

i primenjenim tehnikama merenja.


12/16

Geodetski prijemnici Geodetski prijemnici se koriste za merenja najvie preciznosti.

Zavisno od tehnike merenja postie se tanost od 1cm pa do nekolikomilimetara. U realnom vremenu obino se postie tanost od oko 1 cm.Meutim naknadnom obradom i tehnikama statikih merenja tanost semoe podii na samo par milimetara.

Primer visoko kvalitetnog prijemnika za mjerenja u realnomvremenu je 4700SL. Osim visoko preciznih geodetskih merenja oviprijemnici se koriste i za seizmika osmatranja, merenja u rudarstvu igraevinarstvu, kao i brojnim drugim strukama koje zahtevaju precizna

mjerenja. IZBOR GPS PRIJEMNIKA Izbor GPS prijemnika u prvom redu je odreen naim potrebama

u pogledu tanosti, a zatim i drugim opcijama (mogunost registracijepodataka, veliina memorije, pratei softver, dimenzije, podrka).Prikazani nivoi tanosti odreuju i klase cena. U klasu najnie tanostiulazite sa prijemnicima od nekoliko stotina dolara. Metarska tanost vaskota nekoliko hiljada dolara, dok za centimetarsku i viu tanost morateda odvojite od jedne do vie desetina hiljada dolara.

Osnovni kriterijumi za izbor GPS prijemnika su: potreban nivo tanosti namena prijemnika (aplikacije) Tek potom na red dolazi izbor modela i konfigurisanje sistema


13/16

Izbor prema aplikaciji

Pre izbora GPS sistema korisnik mora specificirati funkcionalnezahteve koje oprema mora zadovoljiti. Ista kategorija prijemnika urazliitim konfiguracijima moe zadovoljiti razliitie potrebe. Naprimer slina oprema moe biti namenjena za:

merenje

obeleavanje taaka, linija ili povri registraciju GIS podataka navigaciju u vozilu dispeersku kontrolu vozila pomorsku ili avio navigaciju daljinsko upravljanje ili kontrolu raznih ureaja . U okviru pojedinih oblasti primene, mogue je precizno

konfigurisanje opreme. Iako isti prijemnik moe podrati razlititeopcije, postoji itav niz aplikacija u kojima bi pojedine opcije bilenepotrebne, a svojim ueem bi povisile cenu sistema.


14/16

REZULTATI U REALNOM VREMENU I SANAKNADNOM OBRADOM

Rezultati GPS merenja se mogu dobiti nakon obrade u birou (postprocessing) ili u realnom vremenu jo u toku merenja (real-time).

Za rad sa naknadnom obradom dovoljna su dva ili vieprijemnika i odgovarajui softver za naknadnu obradu. Za nekeaplikacije (obeleavanje, precizna navigacija) ne mogu da se koristesistemi sa naknadnom obradom.

Sistemi za rad u realnom vremenu zahtevaju dodatnu opremu, kao idogradnju samih prijemnika (zavisno od modela), tako da su skupljiod sistema sa naknadnom obradom.

Opremu za rad u realnom vremenu, pored odgovarajuih

prijemnika, ine jo i radio modemi sa odgovarajuim antenama, kojisu namenjeni komunikaciji izmeu baze i pokretnih prijemnika .


15/16

KOMENTAR Sve bre irenje upotrebe GPS-a prati i stalni razvoj prijemnika. Oni postaju sve

manji, bri, pouzdaniji i jeftiniji, potencirajui time svoje koritenje. Dananji runiGPS prijemnici veliine mobilnog telefona poseduju mogunost simultanog praenjado 12 satelita, omoguavajui time rad i u podrujima slabijeg prijema signala, npr. uumi, uskim kanjonima ili u ulicama koje su zaklonjene zgradama. Takvi ureaji prvupoziciju izraunavaju za svega 1-2 minuta, a zatim svake sekunde daju novoizraunate koordinate. Osim pozicije GPS prijemnik rauna i brzinu (maksimalna,

trenutna i srednja brzina), i smer kretanja. Skoro svi runi ureaji omoguujumemorisanje od 500 i vie taaka s geografskom koordinatom, vremenommemorisanja podatka i komentarom (kua, most, potok, i dr.) i 20-tak ruta od 30taaka. Memorisane take se mogu kablom prebaciti u raunar za kasniju obradu.

Noviji runi GPS ureaji imaju ugraenu i mapu odreenog podruja (eMAP,GPS III Plus, Street Pilot, eTrex Legend, eTrex Vista itd.). Ovi prikazi mogu varirati od

jednostavne skice okoline, koja slui kao pomo u orjentaciji, do vrlo detaljnogprikaza ulica u gradovima ili obale sa simbolima svetionika, kablova, marina, sidrita i

sl. Sve ee se u takvim prijemnicima nalaze i baze podataka gradova, mesta, ulica,muzeja, bolnica, restorana, itd. sortirane po odreenoj tematici.


16/16

Sluiti se takvim ureajem jednostavno je i gotovo automatizovano.Nakon ukljuivanja i prijema signala s etiri neophodna satelita

ureaj rauna prvu poziciju (FIX) nakon ega se moemo kretati pozamiljenoj ili planiranoj ruti.

Budunost GPS-a je zaista zadivljujua. Krug korisnikasvakodnevno se iri, i iako je kod nas njegova upotreba ogranienaponajpre nedostatkom pokrivenosti teritorije kvalitetnim mapama,sigurno je da GPS prijemnici ulaze u na svakodnevni ivot poputtelefona, radio prijemnika ili televizora.

Documents

GPS - Global Positioning System 16