Бүгүнкү күндө GPS жөнүндө укпаган адам жок болсо керек. Бирок, баары эле анын эмне экенин толук түшүнө бербейт. Макалада биз глобалдык позициялоо системасы эмне экенин, ал эмнелерден тураарын жана ал кантип иштээрин аныктоого аракет кылабыз.
Тарых
GPS навигация системасы АКШнын Коргоо министрлиги тарабынан иштелип чыккан жана башкарылган Navstar комплексинин бир бөлүгү. Комплекстин долбоору 1973-жылы ишке ашырыла баштаган. Ал эми 1978-жылдын башында, ийгиликтүү сыноодон өткөндөн кийин, алар ишке киргизилген. 1993-жылга чейин Жердин айланасына 24 спутник учурулган, алар биздин планетанын бетин толугу менен каптаган. Navstar аскер тармагынын жарандык бөлүгү GPS деп аталып калды, ал Global Positioning System ("глобалдык жайгаштыруу системасы") дегенди билдирет.
Анын негизи алты тегерек орбита боюнча кыймылдаган спутниктерден турат. Алардын туурасы болгону бир жарым метр, узундугу беш метрден бир аз ашат. Бул учурда салмагы сегиз жүз кырк килограммды түзөт. Алардын баары биздин планетанын каалаган жеринде толук аткарууну камсыз кылат.
Көзөмөл Колорадо штатында жайгашкан негизги башкаруу станциясынан жүргүзүлөт. Бул жерде Шрайвер аба күчтөрүнүн базасы - элүүнчү космостук күч.
Жер жүзүндө ондон ашык байкоочу станциялар бар. Алар Ассенсион аралында, Гавайиде, Кважалейнде, Диего Гарсияда, Колорадо-Спрингсте, Канаверал тумшугунда жана башка жерлерде кездешет, алардын саны жыл сайын өсүп жатат. Алардан алынган бардык маалымат башкы станцияда иштетилет. Жаңыртылган дайындар ар бир жыйырма төрт саат сайын жүктөлүп берилет.
Бул глобалдык позициялоо АКШнын Коргоо министрлиги тарабынан башкарылган спутник системасы. Ал ар кандай аба ырайында иштейт жана маалыматты тынымсыз өткөрүп турат.
Иштөө принциби
GPS глобалдык позициялоо системалары төмөнкү компоненттердин негизинде иштейт:
- спутниктик трилатерация;
- спутник диапазону;
- так убакыт маалымдамасы;
- жайгашкан жер;
- түзөтүү.
Келгиле, аларды кененирээк карап чыгалы.
Трилатация – бул үч спутниктин маалыматтарынын алыстыгын эсептөө, анын аркасында белгилүү бир чекиттин жайгашкан жерин эсептөөгө болот.
Диапазон спутниктерге чейинки аралыкты билдирет, жарыктын ылдамдыгын эске алуу менен радиосигнал алардан кабыл алгычка чейин жеткенге чейинки убакыт менен эсептелинет. Убакытты аныктоо үчүн псевдококустук код түзүлөт, анын аркасында кабыл алуучу каалаган убакта кечигүүнү оңдой алат.
Төмөнкү көрсөткүч түз көрсөтүп туратсааттын тактыгына жараша болот. Спутниктерде бир наносекундга так болгон атомдук сааттар бар. Бирок, алардын кымбаттыгынан улам алар бардык жерде колдонулбайт.
Спутниктер Жерден жыйырма миң километрден ашык бийиктикте, так орбитадагы туруктуу кыймыл үчүн жана атмосфералык каршылыкты кыскартуу үчүн зарыл болгон өлчөмдө жайгашкан.
Дүйнөдөгү глобалдык позициялоо системасынын иштеши учурунда жоюу кыйын болгон каталар кетирилет. Бул сигналдын тропосфера жана ионосфера аркылуу өтүшүнө байланыштуу, ал жерде ылдамдык төмөндөп, өлчөөлөрдүн бузулушуна алып келет.
Карталоо системасынын компоненттери
Көптөгөн глобалдык позициялоо тутумунун өнүмдөрү жана ГИС картасын түзүү колдонмолору бар. Алардын аркасында географиялык маалыматтар тез түзүлөт жана жаңыланат. Бул өнүмдөрдүн компоненттери GPS кабыл алгычтары, программалык камсыздоо жана маалымат сактагыч түзмөктөр.
Приёмниктер дифференциалдык режимде иштеген секундага жетпеген жыштык жана ондогон сантиметрден беш метрге чейинки тактык менен эсептөөлөрдү жүргүзө алышат. Алар бири-биринен көлөмү, эс тутумунун сыйымдуулугу жана көз салуу каналдарынын саны боюнча айырмаланат.
Адам бир жерде турганда же кыймылдап жатканда ресивер спутниктерден сигналдарды кабыл алып, анын жайгашкан жери боюнча эсептөөлөрдү жасайт. Координаттар түрүндөгү натыйжалар дисплейде көрсөтүлөт.
Контролляторлор маалыматтарды чогултуу үчүн керектүү программаны иштеткен көчмө компьютерлер. Программа кабыл алгычтын жөндөөлөрүн көзөмөлдөйт. Драйверлер бармаалыматтарды жаздыруунун ар кандай өлчөмдөрү жана түрлөрү.
Ар бир система программалык камсыздоо менен жабдылган. Маалыматты дисктен компьютериңизге жүктөгөндөн кийин, программа "дифференциалдык коррекция" деп аталган атайын иштетүү ыкмасын колдонуу менен маалыматтардын тактыгын жогорулатат. Программалык камсыздоо маалыматтарды визуализациялайт. Алардын айрымдарын кол менен түзөтсө болот, башкаларын басып чыгарса болот жана башкалар.
GPS глобалдык позициялоо - маалымат базаларына кирүү үчүн маалыматты чогултууга жардам берген системалар жана программалык камсыздоо аларды ГИС программаларына экспорттойт.
Дифференциалдык оңдоо
Бул ыкма чогултулган маалыматтардын тактыгын бир топ жакшыртат. Бул учурда кабыл алгычтардын бири белгилүү бир координаттардын чекитинде жайгашкан, ал эми экинчиси белгисиз жерде маалыматты чогултат.
Дифференциалдык оңдоо эки жол менен ишке ашырылат.
- Биринчи - реалдуу убакыт режиминдеги дифференциалдык оңдоо, мында ар бир спутниктин каталары негизги станция тарабынан эсептелинет жана билдирилет. Жаңыртылган маалымат туураланган маалыматтарды көрсөткөн ровер тарабынан кабыл алынат.
- Экинчи - пост-процессингдеги дифференциалдык коррекция - негизги станция оңдоолорду компьютердеги файлга түз жазганда ишке ашат. Түпнуска файл жаңыртылган файл менен бирге иштетилет, андан кийин дифференциалдуу оңдолгон файл алынат.
Trimble карта системалары эки ыкманы тең колдонууга жөндөмдүү. Ошентип, эгер реалдуу убакыт режими үзгүлтүккө учураса, аны пост-процессингде колдонуу мүмкүн бойдон калат.
Колдонмо
GPSар кандай аймактарда колдонулат. Мисалы, глобалдык позициялоо системалары жаратылыш ресурстары тармагында кеңири колдонулат, мында геологдор, биологдор, токойчулар жана географтар аларды позицияларды жана кошумча маалыматтарды жазуу үчүн колдонушат. Бул ошондой эле инфраструктуранын жана шаарды өнүктүрүүнүн чөйрөсү, анда транспорт агымы жана коммуналдык система көзөмөлдөнөт.
Глобалдык позициялоонун GPS-системалары айыл чарбасында да кеңири колдонулат, мисалы, талаалардын өзгөчөлүктөрүн сүрөттөйт. Коомдук илимдерде тарыхчылар жана археологдор аларды тарыхый жерлерге багыттоо жана жаздыруу үчүн колдонушат.
GPS карта системаларынын масштабы муну менен эле чектелбейт. Аларды так координаттар, убакыт жана башка маалымат керек болгон башка колдонмолордо колдонсо болот.
GPS ресивер
Бул Navstar спутниктеринен келген радиосигналдардын кечигүүлөрү жөнүндөгү маалыматтын негизинде антеннанын абалын аныктаган радио кабылдагыч.
Өлчөө үч метрден беш метрге чейинки тактыкта түзүлөт, ал эми жердеги станциядан сигнал болсо - бир миллиметрге чейин. Эски үлгүлөрдөгү коммерциялык типтеги GPS навигаторлорунун тактыгы жүз элүү метрге, ал эми жаңыларында үч метрге чейин жетет.
Алгычтардын негизинде GPS каттоочу, GPS трекерлер жана GPS навигаторлору жасалган.
Жабдуулар ыңгайлаштырылган же кесипкөй болушу мүмкүн. Экинчисапаты, иштөө режимдери, жыштыктары, навигация системалары жана баасы боюнча айырмаланат.
Ыңгайлаштырылган кабыл алгычтар так координаттарды, убакытты, бийиктикти, колдонуучу белгилеген багытты, учурдагы ылдамдыкты, жол маалыматын билдирүүгө жөндөмдүү. Маалымат түзмөк туташтырылган телефондо же компьютерде көрсөтүлөт.
GPS навигаторлору: карталар
Карталар навигатордун сапатын жакшыртат. Алар вектордук жана растрдык типте болот.
Вектордук варианттар объекттер, координаттар жана башка маалыматтар тууралуу маалыматтарды сактайт. Алар табигый рельефти жана мейманканалар, май куюучу станциялар, ресторандар ж.б. сыяктуу көптөгөн объектилерди чагылдыра алат, анткени аларда сүрөттөр жок, азыраак орун ээлейт жана тезирээк иштейт.
Растрдык түрлөрү эң жөнөкөй. Алар географиялык координаттардагы аймактын сүрөтүн билдирет. Спутниктен сүрөт тартууга же кагаз түрүндөгү картаны сканерлееге болот.
Учурда колдонуучу объекттери менен толуктай ала турган навигация системалары бар.
GPS трекерлер
Мындай радиоприемник өзү тиркелген ар кандай объекттердин кыймылын көзөмөлдөө жана көзөмөлдөө үчүн маалыматтарды кабыл алат жана өткөрүп берет. Ал координаттарды аныктаган кабыл алгычты жана аларды алыста жайгашкан колдонуучуга жөнөтүүчү өткөргүчтү камтыйт.
GPS трекерлери келет:
- жеке, жекече колдонулат;
- унаа, бортко туташтырылганавто тармактар.
Алар ар кандай объектилердин (адамдар, транспорт каражаттары, жаныбарлар, товарлар ж.б.у.с.) жайгашкан жерин аныктоо үчүн колдонулат.
Бул түзмөктөрдү трекер иштеген жыштыктарда тоскоолдук жараткан сигналдарды басуу үчүн колдонсо болот.
GPS-логгер
Бул радиолор эки режимде иштей алат:
- кадимки GPS кабылдагыч;
- логгер, басып өткөн жол тууралуу маалыматты жаздыруу.
Алар төмөнкүлөр болушу мүмкүн:
- көчмө, чакан өлчөмдөгү кайра заряддалуучу батарея менен жабдылган;
- унаа, борттогу тармактан иштейт.
Кароггерлердин заманбап моделдеринде эки жүз миңге чейин упай жазууга болот. Ошондой эле жолуңуздагы бардык чекиттерди белгилөө сунушталат.
Түзмөктөр туризмде, спортто, көзөмөлдөөдө, картографияда, геодезияда жана башкаларда жигердүү колдонулат.
Бүгүн глобалдык позициялоо
Берилген маалыматтын негизинде, мындай системалар мурунтан эле бардык жерде колдонулуп келет деген тыянак чыгарууга болот жана мейкиндик дагы кеңири таралган.
Глобалдык позициялоо керектөө секторун камтыйт. Акыркы техникалык инновацияларды колдонуу системаны рыноктун ушул сегментинде эң көп талап кылынган системалардын бирине айлантат.
GPS менен бирге Россияда ГЛОНАСС жана Европада Галилео иштелип жатат.
Ошол эле учурда глобалдык позициялоонун кемчиликтери да жок эмес. Мисалы, темир-бетон имаратынын батиринде, туннелде же жертөлөдө, так жайгашкан жерди аныктаңыз.мүмкүн эмес. Жердеги магниттик бороондор жана радио булактары нормалдуу кабыл алууга тоскоол болушу мүмкүн. Навигация карталары бат эле эскирип калат.
Эң чоң кемчилиги бул система толугу менен АКШнын Коргоо министрлигине көз каранды, ал каалаган убакта, мисалы, кийлигишүүнү күйгүзүп же жарандык бөлүгүн толугу менен өчүрө алат. Ошондуктан, GPS жана ГЛОНАСС глобалдык позициялоо тутумдарынан тышкары Галилео дагы өнүгүп жатканы абдан маанилүү.
