Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak działają systemy śledzenia z pomocą GPS?

ghost666 04 Maj 2020 20:41 1644 24
  • System globalnej nawigacji satelitarnej (GPS) to system posiadający światowy zasięg radionawigacyjny utworzony z konstelacji 24 satelitów i szeregu związanych z nimi stacji naziemnych. Globalny system pozycjonowania jest finansowany i kontrolowany głównie przez Departament Obrony USA (DOD). System ten został początkowo zaprojektowany do wspierania działania wojska amerykańskiego, ale dziś jest także wielu cywilnych użytkowników GPS na całym świecie. Mogą oni korzystać ze standardowej usługi pozycjonowania bez żadnych opłat i ograniczeń.

    Wykorzystywanie globalnego systemu pozycjonowania to metoda ustalenia dokładnie, gdzie coś jest. Na przykład system śledzenia z pomocą nawigacji GPS może być umieszczony w pojeździe, telefonie komórkowym czy w specjalnych urządzeniach GPS, które mogą być elementami stałymi lub przenośnymi. GPS podaje w sposób ciągły informacji o dokładnej lokalizacji odbiornika. Może w ten sposób także śledzić ruch pojazdu lub osoby. System śledzenia GPS może być, na przykład, wykorzystywany przez firmę do monitorowania trasy dojazdu ciężarówki dostawczej, a przez rodziców do sprawdzania lokalizacji dziecka. Stosuje się go nawet do monitorowania lokalizacji cennych przedmiotów w transporcie.

    System GPS wykorzystuje sieć globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS). Sieć obejmuje szereg satelitów, które wykorzystują sygnały mikrofalowe przesyłane do urządzeń GPS w celu dostarczania informacji o lokalizacji, prędkości pojazdu, czasie i kierunku. Tak więc system nawigacji GPS może potencjalnie podawać zarówno dane nawigacyjne w czasie rzeczywistym, jak i dane historyczne dotyczące odbytej podróży.

    GPS zapewnia specjalne sygnały satelitarne, które są przetwarzane przez odbiornik. Odbiorniki GPS nie tylko śledzą dokładną lokalizację, ale mogą również obliczać prędkość i czas. Pozycje można obliczyć w trójwymiarowej przestrzeni za pomocą danych z czterech satelitów GPS. Kosmiczny element globalnego systemu pozycjonowania GPS składa się z 27 satelitów GPS krążących wokół Ziemi po 12-godzinnych orbitach. Cały czas są 24 działające i 3 dodatkowe (w przypadku awarii jednego) satelity. Wysyłają one sygnały radiowe, które odbierane przez odbiornik GPS.

    Sterowanie systemem pozycjonowania wykorzystuje dodatkowo stacje śledzenia, które znajdują się na całym świecie. Stacje monitorujące pomagają w śledzeniu sygnałów z satelitów GPS, które stale krążą wokół Ziemi. Pojazdy kosmiczne transmitują sygnały w zakresie mikrofal. Użytkownicy globalnych systemów pozycjonowania wykorzystują odbiorniki GPS, które przetwarzają te sygnały, aby można było na ich podstawie oszacować rzeczywistą pozycję, prędkość i czas.

    Działanie systemu opiera się na prostej matematycznej zasadzie zwanej triangulacją. Dzieli się ona na dwie kategorie: Triangulacja 2D i Triangulacja 3D. Aby wykonać proste obliczenia matematyczne, odbiornik GPS musi znać dwie informacje. Najpierw musi zapewnić, że lokalizacja danego miejsca jest śledzona przez co najmniej trzy satelity. Po drugie, musi znać odległość między miejscem, w którym się znajduje a każdym z tych pojazdów na orbicie okołoziemskiej. Jednostki, które mają wiele odbiorników, odbierają sygnały z kilku satelitów GPS jednocześnie. Przesyłane przez nie fale radiowe przemieszczają się z prędkością światła.

    System śledzenia GPS może działać na różne sposoby. Z komercyjnego punktu widzenia urządzenia GPS są zwykle używane do rejestrowania pozycji pojazdów podczas ich podróży. Niektóre systemy przechowują dane w samym systemie śledzenia GPS (znane jako śledzenie pasywne), a niektóre wysyłają informacje regularnie do scentralizowanej bazy danych lub systemu za pośrednictwem np. modemu (znane jako aktywne śledzenie).

    Pasywny system śledzenia GPS monitoruje lokalizację i przechowuje dane na temat podróży w pamięci w oparciu o określony rodzaj zdarzeń. Na przykład, tego rodzaju system GPS, może rejestrować dane, takie jak miejsce, w którym urządzenie się przemieszczało w ciągu ostatnich 12 godzin. Dane przechowywane w tego rodzaju systemie śledzenia GPS są zwykle przechowywane w pamięci wewnętrznej lub na karcie pamięci, którą można następnie pobrać i podłączyć do komputera w celu późniejszej analizy. W niektórych przypadkach dane mogą być wysyłane automatycznie do komputera z wykorzystaniem interfejsu bezprzewodowego zainstalowanego we wcześniej określonych, konkretnych punktach na trasie pojazdu.

    Aktywny system śledzenia GPS, znany również jako system czasu rzeczywistego, automatycznie wysyła informacje o położeniu do centralnego portalu czy systemu śledzenia w czasie rzeczywistym. Ten rodzaj systemu jest zwykle lepszą opcją dla celów komercyjnych, takich jak śledzenie floty czy monitorowanie osób, takich jak dzieci lub osoby starsze, ponieważ pozwala opiekunowi dokładnie wiedzieć, gdzie się oni znajdują w czasie rzeczywistym - czy są na czas i czy są tam, gdzie mają być podczas podróży w danym momencie. Jest to również przydatny sposób monitorowania zachowania pracowników podczas wykonywania pracy oraz usprawnienia wewnętrznych procesów i procedur dotyczących flot dostawczych.

    Jak działają systemy śledzenia z pomocą GPS?
    Śledzenie w czasie rzeczywistym jest także szczególnie przydatne z perspektywy bezpieczeństwa, jako że pozwala właścicielom pojazdów na dokładne monitorowanie pozycji pojazdu w dowolnym momencie. W ten sposób system nawigacji GPS zainstalowany w samochodzie, pozwala na jego namierzenie policji w przypadku, gdyby ten został, na przykład, skradziony.

    Jak działają systemy śledzenia z pomocą GPS?
    Śledzenie telefonu komórkowego

    Rozwój technologii komunikacyjnej już dawno przekroczył poziom zapewniania wyłącznie komunikacji z innymi ludźmi w ruchu. Obecnie urządzenia do komunikacji mobilnej stają się znacznie bardziej zaawansowane i oferują więcej niż tylko możliwość prowadzenia rozmowy. Śledzenie pozycji z pomocą sygnału GPS w telefonach komórkowych jest jedną z tych funkcji.

    Wszystkie telefony komórkowe stale nadają sygnał radiowy, nawet gdy nie jest prowadzona rozmowa. Firmy telefonii komórkowej od wielu lat potrafią dosyć precyzyjnie estymować lokalizację telefonu komórkowego, wykorzystując informacje triangulacyjne z wież stacji bazowych odbierających sygnał. Jednak wprowadzenie technologii GPS do telefonów komórkowych spowodowało, że śledzenie telefonu komórkowego z pomocą GPS sprawia, że informacje te są o wiele bardziej dokładne.

    Dzięki technologii nawigacji satelitarnej, która jest teraz bardzo powszechna w wielu nowych smartfonach, lokalizację każdego, kto ma smartfon z obsługą GPS, można dokładnie śledzić w dowolnym momencie. Śledzenie z pomocą systemu GPS w telefonie komórkowym może zatem być przydatną funkcją dla właścicieli firm, rodziców, przyjaciół i współpracowników, którzy chcą się ze sobą połączyć.

    Technologia lokalizacji opiera się na pomiarze poziomów mocy i wzorców sygnałów z anten, i wykorzystuje koncepcję, że telefon komórkowy zawsze komunikuje się bezprzewodowo z jedną z najbliższych stacji bazowych, więc jeśli masz informację, z którą stacją bazową komunikuje się telefon, to wiesz, że telefon jest blisko odpowiedniej stacji bazowej.

    Zaawansowane systemy określają sektor, w którym znajduje się telefon komórkowy i z grubsza szacują również odległość od stacji bazowej. Dalsze zbliżenie estymacji pozycji można osiągnąć interpolując sygnały między sąsiednimi wieżami antenowymi. Usługi kwalifikowane mogą osiągnąć w ten sposób dokładność do 50 metrów na obszarach miejskich, gdzie ruch mobilny i gęstość anten stacji bazowych jest wystarczająco wysoka. Obszary wiejskie itp. posiadają o wiele mniej anten, dlatego też oferują znacznie mniej precyzyjne określanie lokalizacji.

    Lokalizacja GSM to wykorzystanie triangulacji do określenia lokalizacji telefonów komórkowych, zwykle z zamiarem zlokalizowania użytkownika. Systemy oparte na lokalizacji można ogólnie podzielić na:

    * Oparty na sieci;
    * Na bazie odbiornika (np. telefonu komórkowego);
    * Hybrydowy.

    W oparciu o sieć

    Techniki sieciowe wykorzystują infrastrukturę sieciową usługodawcy do estymacji lokalizacji smartfona. Zaletą technik sieciowych (z punktu widzenia operatora sieci komórkowej) jest to, że można je wdrażać nieinwazyjnie, bez wpływu na telefony.

    Dokładność technik sieciowych jest różna, przy czym identyfikacja komórki jest najmniej dokładna, a triangulacja - najdokładniejsza. Dokładność technik sieciowych zależy ściśle od ilości komórek stacji bazowych w danym miejscu – zazwyczaj środowiska miejskie osiągają najwyższą możliwą dokładność.

    Na podstawie odbiornika

    Technologia oparta na smartfonie wymaga instalacji oprogramowania klienckiego na urządzeniu w celu ustalenia jego lokalizacji do celów E-911 (namierzanie osób dzwoniących pod 911 – numer alarmowy w USA, tak jak 112 w Polsce – przyp. red.). Technika ta określa lokalizację telefonu na podstawie identyfikacji komórki sieci bazowej, mocy odbieranego sygnału z BTSa komórki bazowej i sąsiednich. Ponadto, jeśli telefon jest również wyposażony w GPS, wówczas możliwe jest uzyskanie znacznie dokładniejszej informacji o lokalizacji. Wszystkie te informacje są następnie wysyłane do operatora sieci bezprzewodowej.

    Ta technologia wymaga jednakże instalacji oprogramowania klienckiego na telefonie komórkowym, co stanowi jego największą wadę, ponieważ trudno jest zainstalować oprogramowanie na telefonie komórkowym bez zgody użytkownika. Co ważniejsze, oprogramowanie musi być kompatybilne z różnymi systemami operacyjnymi. Wymaga to aktywnej współpracy operatora sieci z twórcami oprogramowania, które musi być w stanie obsługiwać różne systemy operacyjne telefonów. Wymaga to też współpracy z użytkownikami, którzy muszą wyrazić zgodę na instalację, a często także manualnie zainstalować odpowiednią aplikację.

    Hybrydowy

    Hybrydowe systemy pozycjonowania wykorzystują połączenie technologii wykorzystujących sieć i smartfona do określania lokalizacji. Jednym z przykładów może być tzw. wspomagany GPS, który wykorzystuje informacje GPS i informacje z sieci komórkowej do obliczenia dokładnej lokalizacji. Techniki hybrydowe zapewniają najlepszą dokładność z wszystkich trzech przedstawionych powyżej, ale dziedziczą również ograniczenia i wyzwania obu technologii.

    Przykłady technologii LBS (Usługi oparte na lokalizacji) obejmują:

    * Identyfikacja komórki sieci - dokładność tej metody może dawać precyzję lokalizacji na poziomie nawet kilkuset metrów w obszarach miejskich. Na obszarach rzadziej zaludnionych spada nawet do 35 km. Dokładność zależy od zasięgu konkretnej stacji bazowej, z jakiej korzysta telefon w danym momencie.
    * Ulepszona identyfikacja komórek - dzięki tej metodzie można uzyskać precyzję podobną do tej w przypadku Identyfikacji komórki, ale dla obszarów wiejskich o okrągłych komórkach sieci, dokładność poprawia się, by osiągnąć nawet 550 metrów.
    * U-TDOA - Różnica czasu przybycia w uplinku - sieć określa różnicę czasu pomiędzy pakietami, a w ten sposób estymuje odległość od każdej stacji bazowej, która nadaje dane do telefonu komórkowego.
    * TOA - czas przybycia - ta technologia wykorzystuje bezwzględny czas przybycia pakietów do określonej stacji bazowej, a nie różnicę między dwiema stacjami.
    * AOA - Angle of Arrival - mechanizm AOA lokalizuje telefon komórkowy w punkcie przecięcia linii wzdłuż kątów nadawania pakietów z każdej stacji bazowej. Wymaga możliwości rozpoznawania kąta przybycia/nadawania sygnału radiowego przez stację bazową.
    * E-OTD – Rozszerzona obserwowana różnica czasu – metoda podobna do U-TDOA, ale lokalizacja jest szacowana na podstawie pomiarów wykonanych telefonem komórkowym, a nie stacją bazową.
    * Assisted GPS - technologia oparta głównie na pomiarze GPS, która wykorzystuje obsługiwaną przez operatora stację naziemną do korygowania błędów GPS spowodowanych atmosferą, topografią itp. Technologia ta zwykle opiera się na metodach pozycjonowania opartego na komórkach w pomieszczeniach lub w mieście.
    * Hybrydowy - jak wspomniano powyżej, systemy pozycjonowania hybrydowego stosują różne metody w zależności od tego, które sygnały są dostępne lokalnie.

    Znaczenie systemów GPS

    GPS jest ważny, ponieważ pomaga ustalić, gdzie jesteś i dokąd zmierzasz, podróżując z jednego miejsca do drugiego. Nawigacja i pozycjonowanie są ważnymi, ale uciążliwymi czynnościami, które GPS znacznie ułatwia. GPS wykorzystuje „sztuczne gwiazdy” jako punkty odniesienia do obliczania pozycji z dokładnością do nawet kilku metrów, niemalże jak w czasach pierwszych odkrywców. Jednak dzięki najnowszym formom GPS możesz dokonywać pomiarów znacznie lepiej – specjalne systemy są w stanie mierzyć pozycję z precyzją nawet pojedynczych centymetrów. W dzisiejszych czasach GPS trafił do samochodów, samolotów, łodzi, sprzętu budowlanego, smartfonów, laptopów i nawet obuwia (patrz www.gpsshoe.com).

    Źródło: https://www.eetimes.com/how-does-a-gps-tracking-system-work/#

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9835 postów o ocenie 8046, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    _jta_
    Specjalista elektronik
    ghost666 napisał:
    Działanie systemu opiera się na prostej matematycznej zasadzie zwanej triangulacją.

    Triangulacja to było coś trochę innego - tam się mierzyło kąty, i jeden odcinek bazowy. GPS wykorzystuje precyzyjny pomiar czasu (z rozdzielczością kilku nanosekund) między sygnałami od satelitów. Mając takie sygnały od 3 satelitów na ogół może wyliczyć położenie 2D; mając je od 4, położenie 3D.

    Nie wiem, jak obecnie, ale kiedyś były ograniczenia - dane o czasie były zniekształcone według jakiegoś klucza, i trzeba było go znać, żeby szybko i dokładnie określić pozycję. Powszechnie dostępne urządzenia cywilne nie miały tego klucza, więc były mało dokładne i działały dużo wolniej, niż używane przez US Army.
  • #3
    Galareta
    Poziom 22  
    Zniekształcenia zaniechano lata temu już chyba. Ale niestety dalej atmosfera zniekształca. Aby uzyskać duża dokładność trzeba 2 odbiorniki, stacjonarny podaje korektę dla ruchomego wtedy - wykorzystywane w rolnictwie np 1-2cm dokładności. Rolnicze samodzielnie z korektami z satelity osiągają 30cm.

    A np taki najtańszy moduł z Chin wyciąga realnie około 8m dokładności na otwartej przestrzeni i mikro antenie dołączonej do zestawu. Czas złapania sygnału poniżej 30s startując pierwszy raz, kiedyś to zajmowało 10 minut jak się miało szczęście i dobra antene.
  • #4
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    _jta_ napisał:
    ghost666 napisał:
    Działanie systemu opiera się na prostej matematycznej zasadzie zwanej triangulacją.

    Triangulacja to było coś trochę innego - tam się mierzyło kąty, i jeden odcinek bazowy. GPS wykorzystuje precyzyjny pomiar czasu (z rozdzielczością kilku nanosekund) między sygnałami od satelitów. Mając takie sygnały od 3 satelitów na ogół może wyliczyć położenie 2D; mając je od 4, położenie 3D.


    Wystarczy pozycja od 3 satelitów zasadniczo, bo taka ilość daje Ci dwa potencjalne punkty, w których możesz się znajdować, jeśli dobrze kojarzę. Ale łatwo wybrać poprawne, bo jedna z nich jest pod ziemią wtedy...


    _jta_ napisał:
    Nie wiem, jak obecnie, ale kiedyś były ograniczenia - dane o czasie były zniekształcone według jakiegoś klucza, i trzeba było go znać, żeby szybko i dokładnie określić pozycję. Powszechnie dostępne urządzenia cywilne nie miały tego klucza, więc były mało dokładne i działały dużo wolniej, niż używane przez US Army.


    No trzeba mieć dane korekcyjne, dlatego profesjonalne odbiorniki GPS mają zazwyczaj moduły GSM.

    Galareta napisał:
    Zniekształcenia zaniechano lata temu już chyba. Ale niestety dalej atmosfera zniekształca. Aby uzyskać duża dokładność trzeba 2 odbiorniki, stacjonarny podaje korektę dla ruchomego wtedy - wykorzystywane w rolnictwie np 1-2cm dokładności. Rolnicze samodzielnie z korektami z satelity osiągają 30cm.


    Geodezyjne, na pojedynczym odbiorniku, mają te kilka cm dokładności (miałem okazje używać takich ~10 lat temu na studiach z Archeologii - namierzaliśmy nimi zabytki na wykopie).
  • #5
    Galareta
    Poziom 22  
    Stacjonarne odbiorniki z reguły mają lepszą dokładność od ruchomych - mogą synchronizację fazy przeprowadzać czy coś w tym rodzaju. Rolnicze muszą utrzymywać w ruchu dokładność dając dość częste odczyty pozycji (10Hz i więcej). Chodzi o prowadzenie równolegle. Autonomiczne (bez GSM i drugiego odbiornika tylko sygnały korekcyjne z satelity otrzymywane) oraz w cenach przyzwoitych (do 5 tys) utrzymują 30cm dokładności przejazd do przejazdu. Moduły tez się da kupić dokładne ublox produkuje moduły z możliwością pracy jako RTK - miałem w rękach NEO-M8P i w parze dochodziły do 1cm dokładności w ruchu. Cena za moduł to okolo 1000 zł. Ogólnie to teraz mamy poza GPS inne systemy innych państw itd.

    Dodatkową zaletą modułów za 10zł z Chin to dokładny czas, sam mam zegarek w samochodzie oparty o taki moduł.
  • #6
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Galareta napisał:
    Stacjonarne odbiorniki z reguły mają lepszą dokładność od ruchomych - mogą synchronizację fazy przeprowadzać czy coś w tym rodzaju. Rolnicze muszą utrzymywać w ruchu dokładność dając dość częste odczyty pozycji (10Hz i więcej). Chodzi o prowadzenie równolegle. Autonomiczne (bez GSM i drugiego odbiornika tylko sygnały korekcyjne z satelity otrzymywane) oraz w cenach przyzwoitych (do 5 tys) utrzymują 30cm dokładności przejazd do przejazdu. Moduły tez się da kupić dokładne ublox produkuje moduły z możliwością pracy jako RTK - miałem w rękach NEO-M8P i w parze dochodziły do 1cm dokładności w ruchu. Cena za moduł to okolo 1000 zł. Ogólnie to teraz mamy poza GPS inne systemy innych państw itd.

    Dodatkową zaletą modułów za 10zł z Chin to dokładny czas, sam mam zegarek w samochodzie oparty o taki moduł.


    Te modułu uBloxa już tanieją - do dostania w detali za 600 zł już :)

    Ja korzystałem z urządzeń geodezyjnych (mobilnych) od Leici - mieszczą się w kategorii do 5000 zł (obecnie - wtedy zestaw z tedolitem kosztował 20k PLN)
  • #7
    Salmantopman
    Poziom 10  
    Małe wtrącenie dla sprecyzowania : największą dokładność daje sytem GLONASS wykorzystujący rosyjskie satelity przydatny zwłaszcza w miejscach gdzie nie dociera sygnał GPS. Już nawet Samsung S4 go posiadał
  • #8
    Freddy
    Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    Mając takie sygnały od 3 satelitów na ogół może wyliczyć położenie 2D; mając je od 4, położenie 3D.
    Dokładniej to potrzeba 4 satelitów do ustalenia pozycji 2D, czwarty podaje informacje techniczne o czasie, poprawkach lokalizacji satelitów itp.
    Salmantopman napisał:
    największą dokładność daje sytem GLONASS wykorzystujący rosyjskie satelity przydatny zwłaszcza w miejscach gdzie nie dociera sygnał GPS
    Bardzo ciekawe, szkoda, że nieprawdziwe :)
    Jeśli tak piszesz, to pisz precyzyjnie GPS NAVSTAR, bo inaczej wychodzą z tego bajki :)
  • #9
    Salmantopman
    Poziom 10  
    Niestety navstar jak sam słusznie stwierdziłeś to GPS (nazwa zastrzeżona dla USA) . Oparty o amerykańskie satelity a GLONASS to też system globalny i na tym kończą się podobieństwa jednak oparty na radzieckich sputnikach. Zapraszam do dokładniejszej lektury zanim oskarżysz kogoś o pisanie bajek. Pozdrawiam :-)
  • #10
    Freddy
    Poziom 43  
    Salmantopman napisał:
    w miejscach gdzie nie dociera sygnał GPS
    Sam to napisałeś przecież, a nazwa GPS jest nazwą ogólną.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Salmantopman napisał:
    w miejscach gdzie nie dociera sygnał GPS
    Sam to napisałeś przecież, a nazwa GPS jest nazwą ogólną powszechnie stosowaną.
    GLONASS to Globalnaja Nawigacionnaja Sputnikowaja Sistiema (Глобальная навигационная спутниковая система) co po przetłumaczeniu znaczy dokładnie to samo co skrót GPS (Global Positioning System).
    Dopiero określenie GPS NAVSTAR jest zastrzeżone dla USA :)
  • #11
    Salmantopman
    Poziom 10  
    Najważniejsze że mniej więcej wiadomo o czym mowa czyli mamy konsensus :-). A pisząc o sygnale GPS miałem dokładnie go na myśli czyli USA dlatego np drony używają często obydwu systemów nawigacji czyli GPS i GNSS (Glonass)
  • #12
    Freddy
    Poziom 43  
    Salmantopman napisał:
    pisząc o sygnale GPS miałem dokładnie go na myśli czyli USA
    No i błąd spowodowany niedopowiedzeniem, ponieważ wyszło z tego, że GNSS sprawdza sie tam gdzie nie ma sygnału satelitarnego :)
    W elektronice nie ma mniej więcej, lecz należy precyzyjnie określać zagadnienie.
  • #13
    _jta_
    Specjalista elektronik
    ghost666 napisał:
    Wystarczy pozycja od 3 satelitów zasadniczo, bo taka ilość daje Ci dwa potencjalne punkty, w których możesz się znajdować

    Freddy napisał:
    Dokładniej to potrzeba 4 satelitów do ustalenia pozycji 2D, czwarty podaje informacje techniczne o czasie, poprawkach lokalizacji satelitów itp.

    Oba stwierdzenia są błędne. Nie ma odrębnej informacji o czasie. Jedyna informacja, jaką dostaje GPS, to czas, w jakim do niego docierają pakiety z danymi (według jego własnego zegara, ktory może być przesunięty, ale GPS potrafi wyliczyć, jak go skorygować) i ich zawartość (potrzebna informacja z pakietów to czas i miejsce nadania pakietu przez satelitę) - w szczególności, GPS nie rozpoznaje kierunków świata, "nie wie", jak jest usytuowany względem satelity (ale dostaje informacje, gdzie satelity są i mając wyznaczoną własną pozycję potrafi to pokazać).

    Porównując te dane dla sygnałów z kilku satelitów można dla 3 satelitów wyliczyć linię w czasoprzestrzeni, na której musiał się znajdować odbiornik, żeby różnice czasów były zgodne z tym, co odebrał, i wtedy punkt przecięcia tej linii z powierzchnią Ziemi jest wyznaczonym położeniem 2D (zapewne takie punkty przecięcia są 2, ale ruch satelitów powoduje, że jeden z nich przemieszcza się z dużą szybkością, więc można go odrzucić), i przy okazji określa czas. A dla 4 satelitów można wyliczyć punkt w czasoprzestrzeni - 3 współrzędne (położenie 3D) i czas. Większa ilość satelitów pozwala wyliczyć błąd określania pozycji - GPS-y podają EPE (Estimated Position Error), przynajmniej mój podaje.
  • #14
    baseemitercollector
    Poziom 14  
    _jta_ napisał:
    [
    Oba stwierdzenia są błędne. Nie ma odrębnej informacji o czasie. Jedyna informacja, jaką dostaje GPS, to czas, w jakim do niego docierają pakiety z danymi (według jego własnego zegara, ktory może być przesunięty


    Wydaje mi się, że nie tyle czas (jako absolutna miara) tylko różnice czasu propagacji pomiędzy poszczególnymi sygnałami wyemitowanymi z satelitów. Same różnice czasu propagacji pozwalają na wyliczenie położenia.
    Odbiornik GPS ma dwie pętle śledzące na kanał: początek kodu pseudolosowego oraz częstość modulacji pseudolosowej. Różne względne opóźnienia początku kodu pseudolosowego pomiędzy kanałami dają różnicę w czasie lotu sygnału. A częstość modulacji pseudolosowej pozwala na dostrojenie się do częstości odbieranego sygnału, pomiar efektu Dopplera itp. sprawy.
  • #15
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Czas w sensie "wielkość odczytana z zegara" (swojego). Ale on może być przesunięty względem czasu z zegarów, jakie mają satelity, więc uzyskuje się tylko różnice.

    Pomiar częstotliwości też jest wykonywany, bo GPS potrafi całkiem nieźle określać kierunek i szybkość przemieszczania się. Ale nie odróżnia w tym swojej orientacji.
  • #16
    Freddy
    Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    Jedyna informacja, jaką dostaje GPS, to czas, w jakim do niego docierają pakiety z danymi
    Skoro tak uważasz :) ... a skąd zna dokładne czasy wysłania i odebrania. Wewnętrzny zegar odbiornika jest bardzo niedokładny.
    Kiedyś byłem zmuszony dokładnie przestudiować dokumenty na stronie gps.gov. Funkcję dodatkowego satelity podałem w wielkim skrócie i uproszczeniu. My nawet nie widzimy tego dodatkowego. Zapewniam Cię że tak jest.

    Do wyjaśnienia zasady działania zwykłym użytkownikom powinien wystarczyć opis podany w temacie. #1
  • #17
    baseemitercollector
    Poziom 14  
    Freddy napisał:
    _jta_ napisał:
    Jedyna informacja, jaką dostaje GPS, to czas, w jakim do niego docierają pakiety z danymi
    Skoro tak uważasz :) ... a skąd zna dokładne czasy wysłania i odebrania. Wewnętrzny zegar odbiornika jest bardzo niedokładny.


    Odbiornik nie musi znać dokładnie czasu nadania i wysłania tylko - nadajniki muszą być zsynchronizowae. Wystarczy różnica w czasach propagacji.
    Na nośnej sygnału zakodowany jest sygnał nawigacyjny (szybkość 50 bps) który zawiera m.in położenia poszczególnych satelitów. Każdy satelita to nadaje, więc jeśli jeden zejdzie za horyzont to innych dokończy nadawanie. Odebranie pełnej wiadomości nawigacyjnej trwa 12.5 minut ale pozwala na zimny start bez znajomości wstępnego czasu i położenia.
    https://pl.wikipedia.org/wiki/Radionawigacja
    Akapit o radionawigacji hiperbolicznej.

    Dodano po 18 [minuty]:

    _jta_ napisał:
    Czas w sensie "wielkość odczytana z zegara" (swojego). Ale on może być przesunięty względem czasu z zegarów, jakie mają satelity, więc uzyskuje się tylko różnice.

    Pomiar częstotliwości też jest wykonywany, bo GPS potrafi całkiem nieźle określać kierunek i szybkość przemieszczania się. Ale nie odróżnia w tym swojej orientacji.


    Kierunek i szybkość przemieszczania się jest liczona ze zmian położenia. Ale lokalny oscylator odbiornika jest dostrajany do GPS.
  • #18
    Freddy
    Poziom 43  
    baseemitercollector napisał:
    Odebranie pełnej wiadomości nawigacyjnej trwa 12.5 minut
    Trochę przesadziłeś, tak było kiedyś :)
    baseemitercollector napisał:
    Wystarczy różnica w czasach propagacji.
    No a jak to według Ciebie jest obliczane?
    baseemitercollector napisał:
    Akapit o radionawigacji hiperbolicznej.
    To jest trochę inna zasada.
    Przy GPS jest trochę inaczej. Satelity nadają jeszcze almanach i efemerydę.

    Wikipedia dośc dobrze to nawet tłumaczy.
    Cytat:
    Sygnał dociera do użytkownika na dwóch częstotliwościach nośnych L1 = 1575,42 MHz (długość fali 19,029 cm) i L2 = 1227,6 MHz (długość fali 24,421 cm). Porównanie różnicy faz obu sygnałów pozwala na dokładne wyznaczenie czasu propagacji, który ulega nieznacznym wahaniom w wyniku zmiennego wpływu jonosfery, jednak nie w stopniu uniemożliwiającym określenie współrzędnych. Użytkownicy cywilni przybliżoną poprawkę jonosferyczną otrzymują w depeszy nawigacyjnej lub dzięki systemowi DGPS.

    To są jednak szczegóły mało istotne dla zwykłego użytkownika.
  • #19
    baseemitercollector
    Poziom 14  
    Freddy napisał:
    baseemitercollector napisał:
    Odebranie pełnej wiadomości nawigacyjnej trwa 12.5 minut
    Trochę przesadziłeś, tak było kiedyś :)
    baseemitercollector napisał:
    Wystarczy różnica w czasach propagacji.
    No a jak to według Ciebie jest obliczane?
    baseemitercollector napisał:
    Akapit o radionawigacji hiperbolicznej.
    To jest trochę inna zasada.
    Przy GPS jest trochę inaczej. Satelity nadają jeszcze almanach i efemerydę.


    Kolego, powtarzasz dokladnie to, co napisalem. W wiadomosci nawigacyjnej jest zawarty almanach ktory okresla polozenie satelitow na orbitach w danej chwili (czasie). To trwa 12.5 minuty z zimnego startu jesli nie ma sie zadnych informacji. Tak bylo kiedys i tak jest teraz - te dane sa caly czas nadawane bo podstawowy sygnal GPS sie nie zmienil (owszem nowsze odborniki maja A-GPS i pewne informacje ktore przyspieszaja proces).
    Z roznicy czasu propagacji wyznaczasz roznice odleglosci pomiedzy nadajnikami. Z nich wyznaczasz hiperbole na mapie lub w przestrzeni dla ktorych roznica odleglosci jest stala - bo juz masz polozenia satelitow. Z przeciecia sie roznych hiperbol wyznaczasz polozenie odbiornika. To jest wlasnie nawigacja hiperboliczna i GPS sie opiera na tej zasadzie.
    A jedyna wielkosci fizyczna ktora moze zmierzyc odbiornik jest wlasnie roznica w czasie dotarcia sygnalu do odbiornika.
  • #20
    Freddy
    Poziom 43  
    baseemitercollector napisał:
    A jedyna wielkosci fizyczna ktora moze zmierzyc odbiornik jest wlasnie roznica w czasie dotarcia sygnalu do odbiornika.
    W jaki sposób to robi, wyjaśnij mi z łaski swojej.
  • #21
    baseemitercollector
    Poziom 14  
    Freddy napisał:
    baseemitercollector napisał:
    A jedyna wielkosci fizyczna ktora moze zmierzyc odbiornik jest wlasnie roznica w czasie dotarcia sygnalu do odbiornika.
    W jaki sposób to robi, wyjaśnij mi z łaski swojej.


    Liczysz funkcję krosskorelacji pomiędzy odebranym sygnałem a lokalnie wygenerowaną pseudolosową sekwencją. Maksimum funkcji krosskorelacji powie Ci o dobrze dobranym opóżnieniu lokalnie wygenerowanej sekwencji pseudoloswej. Nie wiesz kiedy sekwencja została wysłana z satelity bo nie wiesz jak daleko jesteś ale możesz policzyć różnicę czasu propagacji dla dwóch satelitów mających inne, ortogonalne, sekwencje pseudolosowe. Czas trwania sekwencji (1ms) jest tak dobrany że się ona nie zawija i nie masz wątpliwości czy porównujesz sekwencje emitowane w tym samym czasie przez wszystkie satelity. Wszystkie satelity nadaja na tej samej częstości ale ich nośna jest zmodulowana różnymi ortogonalnymi sekwencjami pseudolosowymi więc odbiornik może odbierać na raz sygnały ze wszystkich widocznych satelitów i je śledzić jeśli tylko ma wystarczające zasoby do tego.
    No a jeśli jesteś sprytny to wiesz, że całka kroskorelacji równa się zespolonemu iloczynowi pomiędzy sprzeżoną transformatą Fouriera odebranego sygnału a transformatą Fouriera lokanej kopii. Licząc moduł iloczynu zespolonego dostajesz wartość funkcji autokorelacji. Więc całe zagadnienie to policzynie dużej liczby transformat co można zrobić sprzętowo. To jest jedna pętla śledząca (opóźnienie). Druga pętla reguluje częstość lokalnie generowanego ciągu pseudolosowego.
  • #22
    Freddy
    Poziom 43  
    Dziękuję, tylko to miało być wytłumaczenie dla prostego człowieka nie znającego zaawansowanej matematyki :)
    Ja znam temat od podszewki
  • #23
    baseemitercollector
    Poziom 14  
    Freddy napisał:

    Ja znam temat od podszewki


    Gratuluje, dobrze sie ukrywasz z wiedza.
  • #24
    ORMO_PL
    Poziom 19  
    Można by było poruszyć tutaj jeszcze temat wspomagania ustalania pozycji. Mam na myśli tutaj takie zabawki jak EGNOS czy WAAS.
    W ciągu ostatnich kilku lat dość mocno rozwinęły się systemy podejść do lądowania statków powietrznych. Dzięki podejściom RNAV (a konkretniej LPV) możemy osiągnąć na tyle zadowalającą dokładność, że samolot jest sprowadzany na ziemię w podejściu precyzyjnym, oferując pilotom minima do lądowania na poziomie ILS CAT 1.
  • #25
    Freddy
    Poziom 43  
    baseemitercollector napisał:
    Gratuluje, dobrze sie ukrywasz z wiedza.
    Dlaczego, podpis pod nickiem mam od wieeelu lat.