GPS (Global Positioning Systém)

Miroslav Tichý, tic136
Obsah
 Úvod
 Historie GPS
 Struktura GPS systému
 Kosmický, řídící, uživatelský segment
 Jak GPS funguje
 Nepřesnosti
 Literatura
GPS - Úvod
 globální družicový polohový systém provozovaný
Ministerstvem obrany Spojených států amerických
 možno určit polohu a přesný
čas kdekoliv na Zemi nebo nad
Zemí s přesností do jednotek
metrů
 přesnost GPS lze s použitím
dalších metod ještě zvýšit až
na jednotky centimetrů
 využívá se v mnoha oborech
lidské činnosti
Historie GPS
 navazuje na předchozí projekt Transit (1964-1996)
 Vojenské námořnictvo USA
 1973 – vznikl původní systém NAVSTAR GPS
 sloučením dvou projektů určených pro určování polohy a
pro přesné určování času
 Vojenské účely
 od 1978 - vypouštění 11 vývojových družic
 1979 – návrh rozšířen z nedostatečných 18 na 24 družic
 od 90. let přístupný pro civilní účely(omezená přesnost)
 2000 – plnohodnotné zpřístupnění GPS
Kosmický segment
 soustava družic obíhajících kolem Země ve výšce 20 200 km
na 6 přesně specifikovaných oběžných drahách
 dráhy jsou vzájemně posunuty o 60°, na každé jsou původně
4 (pravidelně), nyní 5-6(nepravidelně)rozmístěných satelitů
 projektován na 24 družic, nyní je využíváno 32

Družice : asi 1,8 tuny, 3,8 km/s,
oběhne Zemi za 11h 58min
 družice vysílají rádiové vlny
na základě přesných atomových
hodin
Řídící a kontrolní segment
 pozemní stanice - hlavní kontrolní stance(Colorado
Springs) a monitorovací stanice rozmístěné
rovnoměrně po obvodu Země, většinou blízko rovníku
 monitoruje a stará se o kosmický segment
 zasílá povely družicím, provádí jejich manévry, správu
a údržbu atomových hodin
 pokud by došlo k zničení
pozemních stanic řídícího
a kontrolního segmentu,
přechod do režimu AUTO
Uživatelský segment
 GPS přijímač signálu z jednotlivých družic, které jsou
v danou chvíli nad obzorem
 přijímač je pasivní (komunikace pouze od družic k uživateli)
 na základě přijatých dat počítá polohu přístroje,
nadmořskou výšku, přesný datum a čas
 aby byla navigace pro uživatele přijatelnější, přenáší
přijímače tato surová data do
mapových podkladů,
uložených v paměti
navigačních přístrojů
Jak GPS funguje?
 Družice vysílá rádiový signál(kódovanou zprávu)
 Přijímač vypočítává zpoždění signálu a z něj pomocí
známé rychlosti signálu vzdálenost od družice
 Synchronizace atom. hodin
družice a hodin přijímače
 Signál se šíří známou
(konstantní) rychlostí
 Je třeba znát i polohu družic
 Pomocí trilaterace (protínání)
se určí přesná poloha
 Přijímače v dnešní době vyhledávají
4 a více satelitů (přesnost výpočtu)
Nepřesnosti
 systém předpokládá prostupování rádiového signálu
skrze atmosféru stálou rychlostí
 mezi satelity a navigací nesmí být žádná překážka
 Nefunguje v tunelech, budovách, pod vodou …
 V hustě zastavěných městech někdy špatná dostupnost
 AGPS - určení polohy používá i informace ze sítě
mobilních telefonů, schopen určit polohu i v budovách
 odrazy rádiových signálů od velkých objektů
 čas od času samy družice vysílají špatná data, která
nesprávně udávají jejich polohu
Děkuji za pozornost
Zdroje
 http://cs.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_Syste
m
 http://www.recenze.okamzite.eu/articles/jak-fungujegps/
 http://www.svethardware.cz/art_doc7B651FBD154DE90CC12573C500329D3A.html