Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał
bg‑gray1

Zasada działania odbiornika GPS

W skład systemu nawigacji wchodzą trzy główne segmenty:

  • segment kosmiczny obejmujący satelity,

  • segment naziemny nadzorujący pracę systemu,

  • segment użytkowników, czyli każdy użytkownik systemu nawigacji lub urządzenie techniczne korzystające z sygnału systemu.

RVfAeOmR5HjKs
Schemat działania systemu GPS
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

Bardzo ważnym elementem systemu GPS jest czas. Odbiornik mierzy czas przebiegu sygnału od satelity do anteny odbiornika, a jednocześnie obliczane są współrzędne miejsca, w którym znajdował się satelita w momencie nadania sygnału. Dzięki temu znana jest odległość odbiornika od satelity. Jeden pomiar pozwala na wytyczenie pewnego rodzaju sfery w miejscu, gdzie znajdował się satelita w momencie nadania sygnału. Wykonanie dwóch kolejnych pomiarów pozwoli na zakreślenie dwóch innych sfer. Wyznaczone w ten sposób obszary przecinają się. Miejsca przecięć sfer będą określać poszukiwaną lokalizację odbiornika. Mając łącznie trzy pomiary (trzy sfery), ustalone zostaną dwa punkty, w których może znajdować się antena odbiornika. Dlatego też konieczny jest jeszcze jeden pomiar (czwarty) pozwalający na uwzględnienie poprawki zegara odbiornika. Reasumując: do wyznaczenia dokładnej pozycji systemem GPS konieczny jest jednoczesny pomiar z co najmniej czterech różnych satelitów.

R1RQSl3twkMxf
Lokalizacja GPS
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.
bg‑gray1

Dokładność wyznaczania położenia odbiornikiem GPS

Wpływ na dokładność wyznaczanej pozycji w systemach GPS ma wiele czynników. Do najważniejszych należy zaliczyć:

  • status użytkownika (dostęp standardowy – odbiorcy cywilni, dostęp rozszerzony – siły zbrojne USA),

  • stosowane metody pomiaru odległości satelity od odbiornika,

  • korzystanie z systemów wspomagających naziemnych lub satelitarnych,

  • jakość odbiornika.

R1IQvsJrTkD2b1
Różne modele odbiorników GPS
Źródło: S. Kühn, CC BY 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.

Aktualnie przyjmuje się, że 80% pomiarów wykonywanych jest w zakresie błędu 1–3 metra. Statystyki te dotyczą jedynie standardowych odbiorników GPS, niewykorzystujących dodatkowych poprawek korygujących pomiar – zwiększających jego dokładność (np. system DGPSDGPSDGPS).

bg‑gray1

Źródła błędu systemu GPS

Do wyznaczania pozycji obiektu niezbędny jest odbiór sygnałów z satelitów. Co więcej, wymagana jest odpowiednia liczba satelitów. Powoduje to, że odbiorniki GPS najlepiej działają na terenach otwartych przy widoczności całej sfery niebieskiej. Dlatego też w praktyce do głównych ograniczeń w korzystaniu z systemu GPS należy zaliczyć przeszkody terenowe, np. budynki, drzewa lub inne obiekty znajdujące się na drodze sygnału. Wewnątrz budynków do anteny odbiornika mogą zazwyczaj docierać jedynie sygnały odbite lub bardzo słabe i zniekształcone. Powoduje to, że wskazania odbiorników są niewiarygodne. Warto dodać, że służby wojskowe mogą zakłócać cywilny sygnał GPS. Wówczas dokładność wyznaczania pozycji może spadać do 100 metrów.

bg‑gray1

Wyznaczanie współrzędnych z wykorzystaniem odbiornika GPS

Gdy dysponujemy już odbiornikiem GPS, wyznaczenie współrzędnych danego miejsca nie powinno sprawić większego problemu. Obsługa większości odbiorników GPS jest intuicyjna i podobna do obsługi telefonu komórkowego. Po włączeniu odbiornika na jego ekranie powinna od razu pojawić się informacje o czasie i lokalizacji (współrzędnych geograficznych). Szczegółowy sposób obsługi odbiornika i korzystanie z wybranych funkcji są uzależnione od posiadanego modelu.

Słownik

DGPS
DGPS

Differential GPS czyli różnicowy GPS; pozwala na wspomaganie pomiarów GPS poprzez zastosowanie poprawek uzyskiwanych ze stacji referencyjnych, których współrzędne lokalizacyjne są znane

konstelacja satelitów
konstelacja satelitów

liczba i rozmieszczenie satelitów nawigacyjnych w przestrzenni kosmicznej; czasem konstelacją bywa nazywany układ satelitów, który wykorzystywany jest do wyznaczania pozycji danego miejsca w określonej chwili

NAVSTAR
NAVSTAR

Navigation Satellite Time and Ranging, czyli satelitarny układ określania czasu i odległości; była to pierwotna nazwa systemu GPS