GPS – Global Positioning System

1. GPS – GlobalPositioningSystem Autoři: Ondřej Plánička Jakub Šrom

2. GPS • Vojenský systém pro získávání polohy • Družicový systém • Vlastněný Ministerstvem obrany USA • Roční rozpočet se pohybuje kolem 600 – 900 mil. Dolarů • Alternativy : Galileo, Compass, Glonass

3. Historie GPS • Vývoj zahájen 1973 sloučením systému 621B a Timanation • 1974 – 1979 testováno na pozemních přijímačích • 1979 – 1985 vypouštění 24 družic • Začátek 80.let – zpřístupnění veřejnosti • 17.ledna 1994 – plná operační dostupnost

4. Princip funkce GPS • Dálkoměrný systém • Určování polohy podle vzdálenosti od bodu se známou polohou • Rádiový systém • Používá se ve spojení s dálkoměrným systémem • Družicový systém • Družice se známou polohou, obíhají Zemi

5. Určování polohy • 4 přístupy • Kódový • Fázový • Dopplerovský • Úhloměrný

6. Kódový systém • Nejčastěji používaná • Na základě časových značek a známé pozice vysílačů (družic) je možno spočítat polohu a čas v místě přijímače • Po příjmu signálu jsou dekódovány značky času a polohy každé družice v prostoru (efemeridy) • Pro výpočet se používají pouze družice, které jsou nad obzorem výše než limitní hodnota, běžně 5°-10°. Tzv. elevační maska.

7. Ostatní systémy • Fázový systém • Vyžaduje vhodné podmínky a je časově náročné • Vychází z možnosti měřit jednotlivé fáze harmonických vln zdroje a jejich změny • Používá se v geodesii • Dopplerovský systém • Měření pracuje na principu zjišťování změny frekvence pro pohybující se zdroj signálu • Na základě údajů z jedné družice lze vypočítat relativní polohu vůči družici ve dvojrozměrném prostoru. Z toho je možno dopočítat následně polohu na Zemi, nebo rychlost.

8. Struktura systému GPS • Kosmický • Řídící • Uživatelský

9. Kosmický segment • Projektováno na 24 družic, nyní 32 • Družice váží 3,8 tun, rychlost 3,8 km/s, oběh Země za 11h 58min • Družice obsahuje • 3 až 4 atomové hodiny • Senzory na detekci vypuštění balistických střel a jaderných výbuchů • 12 antén pro vypuštění rádiových kódů • Solární panely a baterie jako zdroj energie

10. Kosmický segment • Viditelnost družic v ČR max. 12, min. 6 • Obnova kosmického segmentu cca 20 let • Dva stavy implementace • Plná operační schopnost • Částečná operační schopnost

11. Řídící a Kontrolní Segment • Velitelství • Navstar Headquarters v LA California • Řídící středisko • Na letecké základně Schriever v Colorado Springs • Záložní řídící středisko • 3 povelové stanice • 18 monitorovacích stanic

12. Řídící a Kontrolní Segment • monitoruje kosmický segment, zasílá povely družicím, provádí jejich manévry a údržbu atomových hodin • Při zničení pozemních stanic, jsou družice schopny fungovat v automatickém režimu až 6 měsíců

13. Uživatelský Segment • Uživatelé pomocí GPS přijímače přijímají signály z jednotlivých družic, které jsou v danou chvíli nad obzorem. • Komunikace probíhá pouze od družic k uživateli, GPS přijímač je tedy pasivní

14. Uživatelský Segment • Dvě skupiny uživatelů • Autorizovaní uživatelé • vojenský sektor USA a vybrané spojenecké armády • podpora velení a vojáků v poli, navádění zbraňových systémů, přesný čas (<10-7s) • Ostatní uživatelé • Především civilní sektor • geologie a geofyzika, geodézie a geografické informační systémy, archeologie, lesnictví a zemědělství, turistika a zábava

15. Děkujeme za pozornost Dotazy?