Home >Documents >GLOBAL POSITIONING

GLOBAL POSITIONING

Date post:13-Aug-2015
Category:
View:71 times
Download:2 times
Share this document with a friend
Description:
REFERAT
Transcript:

GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)SISTEMUL DE POZITIONARE GLOBALA (GPS) este un satelit de navigatie care ofera informatii exacte despre locatie si timp, indifferent de conditiile meteorologice, oriunde pe sau in jurul Planetei unde exista o linie libera de vedere pentru patru sau mai multi sateliti GPS. Sistemul este mentinut de catre Statele Unite ale Americii si este accesibil oricarei personae care detine un receiver GPS. Proiectul GPS a fost dezvoltat in 1973 cu scopul de a depasi limitele impuse de sistemele de navigatie anterioare, integrand ideile predecesorilor, precum si numeroase studii ingineresti ale anului 1960. Sistemul de pozitionare globala a fost creat si realizat de catre Departamentul de Aparare, initial fiind executat cu ajutorul a 24 de sateliti, devenind pe deplin operational in 1994. Roger L. Easton a fost creditat ca fiind inventatorul acestui sistem. Avansarile tehnologice, precum si noile cerinte impuse noului sistem de pozitionare globala au condos la eforturi mari in modernizarea acestuia, si implementarea noii generatii de sateliti GPS III . Anuntul Vice presedintelui si a Casei Albe din 1998 a initiat aceste schimbari, care nu mai puteau fi intarziate. In anul 2000 Congresul Statelor Unite a autorizat efortul de modernizare a sistemului GPS III. In plus fata de acest sistem, si alte sisteme se vor afla in curs de dezvoltare. Sistemul Global de Navigatie Rus (GLONASS) a fost dezvoltat concomitent cu sistemul GPS, suferind insa de acoperire incomplete a globului pana in mijlocul anilor 2000. De asemenea exista si alte sisteme de navigatie : cel European Sistemul de Pozitionare Galileo, Sistemul de Navigatie Compas Chinez si Sistemul de Navigatie prin Satelit Indian. Designul sistemului GPS se bazeaza in special pe designul sistemelor de radionavigatie similare.

Fig. 1. Satelit GPS.

Fig. 2. Receptor GPS

PREDECESORI :In 1956, fizicianul germano-american Friedwardt Winterberg a propus un test de relativitate generala, folosind ceasuri atomice precise, amplasate in satelitii artificiali din orbite. Inspratii suplimentare au fost preluate cand Uniunea Sovietica a lansat primul satelit construit intregime de mana umana, Sputnik in 1957. Doi fizicieni americani, William Guier si George Weiffenbach, in cadrul laboratorului de fizica aplicata a fizicianului Johns Hopkin, au decis, pe cont propriusa monitorizeze transmisiile radio ale satelitului rus. In cateva ore si-au dat seama ca, din cauza efectului Doppler, (care presupunea variatia frecventei unei unde emise de o surs de oscilatii, daca aceasta se afla in miscare fata de receptor. Efectul Doppler poate fi constatat atat in cazul undelor electromagnetice (inclusiv lumina), cat si in cazul undelor elastice (inclusiv sunetul). Frecventa masurata creste atunci cand sursa se apropie de receptor, si scade cand sursa se departeaz de receptor) ar putea indica pozitia satelitului de-a lungul orbitei sale, datorita schimbarii Doppler. Directorul Laboratorului de Fizica Aplicata le-a acordat acestor doi cercetatori acces la UNIVAC, care reprezenta primul calculator comercial produs in Statele Unite, astfel aveau posibilitatea de a efectua toate calculele necesare pentru a duce la bun sfarsit proiectul inceput. In primavara anului urmator, directorul LAP, le-a cerut lui Guier si Weiffenbach sa investigheze situatia inversa : identificarea pozitiei utilizatorului prin intermediul satelitului. Primul sistem de navigatie prin satelit, Transit, folosit de catre Marina Statelor Unite, a fost testat cu succes in 1960. In 1967, Marina S.U.A a dezvoltat satelitul Timation care a demonstrat capacitatea de a amplasa ceasuri precise in spatiu, o tehnologie impusa sistemului GPS. In 1970, Sistemul de Navigatie Omega, bazat pe compararea semnalilui transmis din diferite statii de transmitere, a devenit primul sistem de navigatie prin intermediul undelor radio. Limitarile acestui sistem a impus gasirea unei solutii universale pentru a realiza sisteme cu o mai mare precizie si acuratete. Desi nevoia de acuratete a sistemului GPS din domeniul militar si civil era evidenta, nu era acceptata idea de a investi sume mari de bani in cercetare si dezvoltare. Amenintarea existentei S.U.A din timpul Razboilului Rece a fost singurul motiv care a determinat investitia in cercetare si dezvoltare a acestui sistem.

In 1960, Fortele Aeriene au propus un satelit controlat prin radio-navigatie, numit MOSAIC (Mobile System for Accurate ICBM Control), care este practic un sistem Loran 3D. Sistemul Loran fiind un sistem terestru de radio-navigatie, care permite navelor si aeronavelor sa isi determine pozitia si viteza prin undele radio de joasa frecventa transmise prin baliza fixe terestre de radio, folosind o unitate de receptor.

Fig.3 Sistemul Loran Un studiu de follow-on, numit Proiectul 57 a demarat in 1963, si a fost considerat studiul de la care a pornit conceptia GPS. In acelasi an s-a demarat un alt studiu, numit Proiectul 621B, care prezenta anumite atributii ale acestui sistem pe care le vedem si pe sistemele GPS din ziua de azi, promitand o acuratete crescuta pentru bombardierele Fortelor Aeriene, la fel ca si cea a ICBM-urilor. Un alt predecesor al GPS-ului a venit dintr-o alta partea a Armatei Statelor Unite. In 1964, Armata Statelor Unite ale Americii a lansat pe orbita primul satelit de supraveghere geodezica (SECOR). Cel de-al doilea satelit SECOR a fost lansat pe orbita in 1969.

DEZVOLTARE :Odata cu aceste evolutiile acestui sistem in paralel din anii 1960, s-a descoperit ca poate fi dezvoltat un altul prin sintetizarea celor mai bune tehnologii de pe sistemele 612B, Transit, Timation si secor, intr-un serviciu de multi-programe. Odata cu sarbatorirea Zilei muncii, in 1973 in acel sfarsit de saptamana s-a organizat o intalnire a 12 ofiteri militari ai Pentagonului, discutandu-se crearea sistemului satelit DNSS (Defense Navigation Satelite System). Mai tarziu, programul DNSS a fost numit Navastar. Odata cu asocierea individuala a fiecarui satelit cu numele Navastar, un nume mai cuprinzator a fost utilizat pentru a identifica intreaga constelatie de sateliti Navastar, si anume Navastar GPS, care a fost prescurtat mai tarziu GPS. Odata ce Linia Aeriana Coreana 007 a fost doborata din cauza intrarii in spatiul aerian interzis al URSS-ului, in vecinatatea Sakahali-ului si a Insulelor Moneron, presedintele Ronald Reagan a emis directiva de a transforma GPS-ul intr-un bun care sa poata fi utilizat de catre civili de indata ce acesta v-a fi dezvoltat suficient. Astfel ca,

primul satelit a fost lansat in 1989 si cel de-al 21-lea in 1994. Fizicianul Roger L. Easton a fost creditat ca fiind inventatorul GPS-ului. Initial, semnalul cel mai de calitate era rezervat pentru uzul militar, iar semnalul disponibil pentru uzul civil fiind intentionat degradat ( Disponibilitate Selectiva- care adauga intentionat erori de pana la 100 metrii pentru a nu putea fi folosit de catre inamici cu scopul preciziei tintei). Acest lucru s-a schimbat in momentul in care presedintele Bill Clinton a ordonat inchiderea acestei aplicaii de a selectiona disponibilitatea in data de 1 Mai, anul 2000, imbunatatind astfel precizia de la 100 m la 20 m. In continuare, guvernul Statelor Unite imbunatateste mereu sistemul GPS, atat in ceea ce priveste spatiul aerian(staelitii) cat si cel terestru.

CONCEPTE DE BAZA :Un receptor GPS calculeaza pozitia, sincronizand semnalele trimise de catre satelirii GPS deasupra Pamantului. Fiecare satelit transmite continuu mesaj care contin: Ora la care mesajul s-a transmis Pozitia satelitului la acel moment Receptorul foloseste fiecare mesaj pentru a determina timpul de tranzitie intre mesaje si calculeaza distanta catre fiecare satelit folosind viteza luminii. Fiecare distanta si locatie a satelitului defineste o sfera. Aceste distante si locatii ale satelitilor sunt folosite pentru a se putea determina locatia receptorului care foloseste ecuatiile de navigare. Aceasta locatie este apoi transpusa pe un display, sub forma de harta, sau pur si simplu ca si niste coordonate. Multe sisteme GPS afiseaza si alte informatii derivate din analiza datelor preluate, precum directia, viteza, etc. Intr-o operatiune tipica GPS, patru sau mai multi sateliti trebuie sa fie vizibili pentru a obtine un rezultat cu o acuratete cat mai mare.

STRUCTURA:Sistemul GPS este format din trei segmente: segmentu de spatiu (SS), segmentul de control (CS), si segmentul de utilizator (US). Fortele Aeriene ale S.U.A dezvolta, mentine, si opereaza segmentele de spatiu si control. Satelitii transmit semnale din spatiu, iar fiecare receptor foloseste aceste semnale pentru a calcula locatia 3D ( altitudine, latitudine si longitudine), precum si timpul curent. Segmentul spatial este format din 24 pana la 32 sateliti pe orbita mediana a Pamantului, si include de asemenea adaptoarele boosterelor de sarcina utila necesare

pentru a le lansa pe orbita. Segmentul de control este format dintr-o statie de control principala si o serie de antene terestre si statii de monitorizare.Segmentul de utilizator este format din totalitatea utilizatorilor de origine militara care folosesc Serviciul Precis de Pozitionare GPS, precum si utilizatorii civili, comercial si stiintifici care folosesc Serviciul Standard de Pozitionare GPS.

Fig. 4. Statie monitor de teren

APLICATII :Desi a fost conceput ca si un proiect destinat a fi dat spre folosinta militara, acum GPS-ul are dubla intrebuintare : atat militara cat si civila. Acest sistem a devenit un istrument cu o gama larga de utillizare atat in domeniul comercial, stiintific cat si pentru supraveghere si urmarire. Precizia de timp a GPS-ului faciliteaza activitatile de zi cu zi, cum ar fi operatiunile din domeniul bancar, de telefon mobil, cat si operatiunile de control al retelelor electrice. ~ Aplicatiile civile : Multe dintre aplicatiile folosite pentru sistemele utilizate de cat

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended