Navigacioni sistemi na vozilu

NAVIGACIONI SISTEMI NA VOZILU

GLOBALNI POZICIONI SISTEM (GPS)
Globalni pozicioni sistem je trenutno jedini potpuno funkcionalan globalni satelitski navigacioni sistem.GPS se sastoji od 24 satelita raspoređenih u orbiti Zemlje, koji šalju radio signal na površinu Zemlje. GPS prijemnici na osnovu ovih radio signala mogu da odrede svoju tačnu poziciju – nadmorsku visinu, geografsku širinu i geografsku dužinu – na bilo kom mestu na planeti danju i noću, pri svim vremenskim uslovima. GPS ima veliku primenu kao globalni servis u raznim oblastima, u komercijalne i naučne svrhe: navigacija na moru, zemlji i u vazduhu, mapiranju zemljišta, pravljenju karata, određivanju tačnog vremena, otkrivanju zemljotresa i slično. U početku je korišćen isključivo u vojne svrhe da bi kasnije bio besplatno stavljen na raspolaganje svima kao javno dobro. Godišnji troškovi održavanja sistema su oko 750 miliona američkih dolara.

OSNOVE RADA
GPS Prijemnik je uređaj koji proračunava svoju poziciju na osnovu merenja udaljenosti od tri ili više GPS satelita. Svaki satelit emituje mikrotalasnu sekvencu radio signala koja je poznata prijemniku. Dok prijemnik prima taj signal, u stanju je da odredi vreme koje protekne od emitovanja radio signala sa satelita do prijema na svojoj poziciji. Udaljenost prijemnika od satelita se proračunava na osnovu tog vremena, budući da radio signal putuje poznatom brzinom. Signal takođe nosi informaciju o trenutnom položaju satelita sa kog se emituje. Ako se zna udaljenost prijemnika od satelita i pozicija satelita, poznato je da se prijemnik nalazi negde na sferi određene dimenzije u čijem je centru satelit. Pošto su poznate pozicije tri satelita i udaljenost prijemnika od svakog od njih, postupkom trilateracije se može odrediti pozicija prijemnika. Trilateracija se bazira na činjenici da se tri sfere seku u najviše dve tačke (od kojih jedna obično nema smisla).
GPS sistem se sastoji od tri komponente, komponente u vasioni, kontrolne komponente i korisničke komponente.
KOMPONENTA U VASIONI

GPS sateliti u orbiti Zemlje

Komponentu u vasioni čine GPS sateliti u orbiti Zemlje. Broj i raspored satelita se menjao tokom vremena, a tehnička izvedba napredovala kako se GPS sistem razvijao. Blok I sateliti su puštani u rad od 1978. do 1985. godine i do danas su svi van funkcije. Originalni koncept Blok II satelita predstavljaju 24 GPS satelita koji se kreću u 6 orbitalnih ravni, ravnomerno raspoređenih u odnosu na Zemlju, koje su nagnute pod uglom od 55° u odnosu na ekvatorijalnu ravan. Prečnik orbita je oko četiri puta veći od prečnika Zemlje i svaki od satelita jednom obiđe svoju orbitu za 12 časova, tako da u odnosu na površinu Zemlje svaki satelit svakog dana obiđe istu putanju. Ovaj broj i pravilan raspored satelita garantuje da se o svakoj tački na Zemlji u svakom trenutku na horizontu brinu četiri satelita. To su četiri satelita potrebna za određivanje pozicije GPS prijemnika.

KONTROLNA KOMPONENTA

Kontrolnu komponentu čine stanice za praćenje satelita, kontrolne stanice i zemljišne antene. Stanice za praćenje satelita se nalaze na Havajima, Kvajlin ostrvu, Aknezijskom ostrvu, ostrvu Dijego Garsija i Kolorado Springsu, u Koloradu. Uloga ovih stanica je da prate kretanje satelita i podatke šalju glavnoj kontrolnoj stanici u Kolorado Springsu. Tu se vrše proračuni i preko zemljišnih antena koje se nalaze na Kvajlin ostrvu, Aknezijskom ostrvu, i ostrvu Dijego Garsija. Satelitima se šalju ažurirani podaci o njihovoj tačnoj poziciji i vremenu.
KORISNIČKA KOMPONENTA

Korisničku komponenu čine GPS prijemnici na Zemlji. Prijemnici mogu biti komponente uključene u druge uređaje, kao npr mobilni telefon, časovnik i slično, ili samostalni uređaji. Na primer, GPS prijemnik baziran na SiRF Star III čipu ima dimenzije samo 12 x 15 mm. Drugi, samostalni uređaji, imaju displej za prikazivanje pozicije, brzine i/ili vremena i mogu imati interfejse sa drugim uređajima.
Osnovne komponente GPS prijemnika su antena podešena na frekvenciju GPS satelita, kristalni oscilator koji služi kao časovnik i mikroprocesor koji obrađuje signale. Prijemnici se često opisuju prema tome koliko kanala imaju. Svaki kanal prati po jedan satelit. Stariji modeli su imali četiri do pet kanala, a današnji uglavnom 12 do 20 kanala.
Neki GPS prijemnici komuniciraju sa drugim uređajima preko serijskih interfejsa kao što su USB ili Bluetooth, koristeći standardne protokole. NMEA 0183 i NMEA 2000 su široko rasprostranjeni protokoli. Iako su zaštićeni protokoli , objavljeno je dovoljno javnih dokumenata koji ih opisuju da se mogu koristiti bez kršenja autorskih prava. Postoje i drugi protokoli, kao SiRF i MTK.