ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก

ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS)เป็นระบบนำทางที่ใช้ดาวเทียม ได้สร้างการปฏิวัติในการนำทางและตำแหน่งตำแหน่ง ส่วนใหญ่จะใช้ในการระบุตำแหน่งการนำทางการตรวจสอบและการสำรวจแอปพลิเคชัน

ที่สำคัญ advantagesของการนำทางด้วยดาวเทียมคือการระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์และการซิงโครไนซ์เวลา นั่นเป็นเหตุผลที่ระบบนำทางด้วยดาวเทียมกลายเป็นส่วนสำคัญในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่โดยที่ความคล่องตัวเป็นตัวแปรสำคัญ

ส่วนพื้นที่ GPS ที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ประกอบด้วยดาวเทียมยี่สิบสี่ดวงใน MEO ดาวเทียมเหล่านี้แบ่งออกเป็นหกกลุ่มเพื่อให้แต่ละกลุ่มมีดาวเทียมสี่ดวง กลุ่มของดาวเทียมสี่ดวงถูกเรียกว่าเป็นหนึ่งเดียวconstellation. กลุ่มดาวสองกลุ่มที่อยู่ติดกันจะถูกคั่นด้วยลองจิจูด 60 องศา

orbital period ของดาวเทียมแต่ละดวงมีค่าประมาณเท่ากับ twelve hours. ดังนั้นดาวเทียมทุกดวงจึงหมุนรอบโลกสองครั้งในทุกๆวัน เมื่อใดก็ตามเครื่องรับ GPS จะรับสัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวง

รหัส GPS และบริการ

ดาวเทียม GPS แต่ละดวงส่งสัญญาณสองสัญญาณ L1 and L2 มีความถี่ต่างกัน Trilaterationเป็นวิธีง่ายๆในการค้นหาตำแหน่ง (Latitude, Longitude, Elevation) ของเครื่องรับ GPS โดยใช้วิธีนี้ตำแหน่งของจุดที่ไม่รู้จักสามารถวัดได้จากจุดที่ทราบสามจุด

รหัส GPS

ต่อไปนี้เป็นรหัส GPS สองประเภท

  • รหัสการได้มาอย่างหยาบหรือรหัส C / A
  • รหัสที่แม่นยำหรือรหัส P

สัญญาณ L 1ถูกมอดูเลตด้วยลำดับบิตสุ่มหลอก 1.023 Mbps รหัสนี้เรียกว่า Coarse Acquisition code หรือC/A code และถูกใช้โดยสาธารณะ

สัญญาณ L 2ถูกมอดูเลตด้วยลำดับบิตสุ่มหลอก 10.23 Mbps รหัสนี้เรียกว่ารหัสที่แม่นยำหรือP codeและใช้ในระบบกำหนดตำแหน่งทางทหาร โดยทั่วไปรหัส P นี้จะถูกส่งในรูปแบบที่เข้ารหัสและเรียกว่าเป็นY code

รหัส P ให้ความแม่นยำในการวัดที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับรหัส C / A เนื่องจากอัตราบิตของรหัส P มีค่ามากกว่าอัตราบิตของรหัส C / A

บริการ GPS

ต่อไปนี้เป็นบริการสองประเภทที่จัดหาให้โดย GPS

  • บริการระบุตำแหน่งที่แม่นยำ (PPS)
  • บริการกำหนดตำแหน่งมาตรฐาน (SPS)

PPS receiversให้ติดตามทั้ง C / รหัสและ P โค้ดบนสองสัญญาณ, L 1และ L 2 รหัส Y ถูกถอดรหัสที่เครื่องรับเพื่อให้ได้รหัส P

SPS receiversให้ติดตามเพียง C / รหัสสัญญาณ, L 1

ตัวรับสัญญาณ GPS

มีเพียงการส่งทางเดียวจากดาวเทียมไปยังผู้ใช้ในระบบ GPS ดังนั้นผู้ใช้แต่ละคนไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งสัญญาณ แต่มีเพียงไฟล์GPS receiver. ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อค้นหาตำแหน่งที่ถูกต้องของวัตถุ มันทำงานนี้โดยใช้สัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียม

block diagram ของเครื่องรับ GPS แสดงดังรูปด้านล่าง

ฟังก์ชั่นของแต่ละบล็อกที่มีอยู่ในเครื่องรับ GPS มีการระบุไว้ด้านล่าง

  • Receiving Antennaรับสัญญาณดาวเทียม ส่วนใหญ่เป็นเสาอากาศแบบโพลาไรซ์แบบวงกลม

  • Low Noise Amplifier (LNA) ขยายสัญญาณที่ได้รับอ่อน

  • Down converter แปลงความถี่ของสัญญาณที่ได้รับเป็นสัญญาณ Intermediate Frequency (IF)

  • IF Amplifier ขยายสัญญาณความถี่กลาง (IF)

  • ADCทำการแปลงสัญญาณแอนะล็อกซึ่งได้รับจากเครื่องขยายสัญญาณ IF เป็นดิจิตอล สมมติว่าบล็อกการสุ่มตัวอย่างและการหาปริมาณยังมีอยู่ใน ADC (ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล)

  • DSP (Digital Signal Processor) สร้างรหัส C / A

  • Microprocessorทำการคำนวณตำแหน่งและให้สัญญาณเวลาเพื่อควบคุมการทำงานของบล็อกดิจิทัลอื่น ๆ จะส่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์ไปยังหน่วยแสดงผลเพื่อแสดงบนหน้าจอ