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