Σύστημα πλοήγησης αυτοκινήτου: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ Μετακίνηση κατηγορίας |
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
||
Γραμμή 1:
Το '''σύστημα πλοήγησης''' οχημάτων βασίζεται στο σύστημα εντοπισμού θέσης GPS ('''Global Positioning System'''). Αποτελείται από ένα σύνολο συσκευών που, συνεργαζόμενες έχουν ως αποτέλεσμα την καθοδήγηση του οδηγού του οχήματος έτσι, ώστε, μέσω ηλεκτρονικού χάρτη καθοδήγησης να φτάσει στον προορισμό του.
Το σύστημα αυτό βασίζεται σε ένα σύνολο δορυφόρων το οποίο, ως αρχικός ''οδηγός'', δίνει πληροφορίες σε μια ηλεκτρονική συσκευή εγκατεστημένη στο όχημα και συνεργάζεται, με το κατάλληλο λογισμικό, με ενσωματωμένους ηλεκτρονικούς χάρτες, ώστε να μπορεί ο οδηγός να εντοπίζει σε αυτούς την θέση στην οποία βρίσκεται με το όχημά του.
Το σύστημα ξεκίνησε από το υπουργείο άμυνας των Ηνωμένων πολιτειών , και ονομάστηκε NAVSTAR GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System). ▼
▲Το σύστημα ξεκίνησε από το υπουργείο άμυνας των Ηνωμένων πολιτειών
==
Το πρώτο δορυφορικό σύστημα ήταν ένα σύστημα που κατασκευάστηκε από τον στρατό των [[ΗΠΑ]] το [[1960]]. Οι δορυφόροι εγκαταστάθηκαν στις καθορισμένες τροχιές τους και μετέδιδαν(ραδιοφωνικά) σήματα σε γνωστή συχνότητα. Η λαμβανόμενη συχνότητα διαφέρει ελαφρά από τη συχνότητα ραδιοφωνικής μετάδοσης λόγω της μετακίνησης του δορυφόρου όσον αφορά το δέκτη (φαινόμενο Doppler). Με τον έλεγχο αυτής της μετατόπισης συχνότητας
Παράλληλα με το GPS
▲Με τον έλεγχο αυτής της μετατόπισης συχνότητας πέρα από ένα σύντομο χρονικό διάστημα, ο δέκτης μπορεί να καθορίσει τη θέση του στην μια ή στην άλλη πλευρά του δορυφόρου. Διάφορες τέτοιες μετρήσεις συνδυάζονται με μια ακριβή γνώση της τροχιάς του δορυφόρου και μπορούν να καθορίσουν μια ιδιαίτερη θέση
▲Παράλληλα με το GPS, η Πρώην Σοβιετική Ένωση προχώρησε στη δημιουργία ενός παρόμοιου συστήματος προσδιορισμού θέσης με την ονομασία GLONASS. Αρχικά, ο χαρακτήρας του συστήματος GLONASS ήταν στρατιωτικός, αντίστοιχος με το GPS, και κάλυπτε τις ανάγκες της Πρώην Σοβιετικής Ένωσης και των συμμαχικών αυτής χωρών. Με τη διάλυση της Σοβιετικής Ένωσης και τις αλλαγές σε πολιτικό επίπεδο, η χρήση του συστήματος GLONASS άρχισε να επεκτείνεται και έξω από τα σύνορα της Σοβιετικής Ένωσης. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει μια σημαντική προσπάθεια για την συνεργασία των συστημάτων GPS και GLONASS, η οποία δίνει μεγαλύτερη κάλυψη στην επιφάνεια της γης για τους χρήστες των συστημάτων αυτών και μεγαλύτερο πλήθος παρατηρούμενων δορυφόρων.
== '''Τρόπος λειτουργίας του συστήματος πλοήγησης (GPS)''' ==▼
Συνοπτικά, το GPS είναι ένα δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού θέσης (3-Δ), χρόνου και ταχύτητας για ακίνητο και κινούμενο δέκτη σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα (από μερικά δευτερόλεπτα μέχρι λίγες ώρες ανάλογα με το είδος των εφαρμογών) παραβλέποντας κλασικές επίγειες τεχνικές που εφαρμόζονται όπως ο τριγωνισμός, ο τριπλευρισμός ή συνήθως ο συνδυασμός αυτών των δυο μεθόδων, που παρέχουν τις επιφανειακές ελλειψοειδείς συντεταγμένες και η υψομετρία, που παρέχει την τρίτη παράμετρο, τα υψόμετρα. Βασίζεται στις αρχές λειτουργίας των παθητικών δορυφορικών συστημάτων και εξασφαλίζει συνεχή, παγκόσμια πλοήγηση ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες σε απεριόριστο αριθμό χρηστών. ▼
Για αυτό η σχεδίαση των τροχιών των δορυφόρων έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η παρατήρηση 4 τουλάχιστον δορυφόρων από οποιοδήποτε σημείο της γης για κάθε στιγμή. Για τον προσδιορισμό της θέσης ενός σημείου στο χώρο αρκούν οι μετρήσεις των αποστάσεων από τρία σημεία γνωστών συντεταγμένων. Βέβαια θα αρκούσαν και τρεις δορυφόροι για τον προσδιορισμό της θέσης ενός σημείου στο σύστημα αναφοράς των δορυφόρων. Ο λόγος που απαιτούνται τουλάχιστον τέσσερις δορυφόροι (αποστάσεις) είναι για να προσδιορίσουμε τη διάφορα ανάμεσα στην ένδειξη του χρονομέτρου του χρήστη και την ένδειξη του χρονομέτρου του δορυφόρου δηλαδή την καθυστέρηση του χρονομέτρου του δέκτη σε σχέση με το χρόνο αναφοράς του GPS. Ακριβώς για αυτό το λόγο της ύπαρξης αυτού του σφάλματος χρησιμοποιούμε τον επιστημονικό όρο ψευδοαπόσταση. ▼
Ο χρόνος αναφοράς του GPS έχει έναρξη την 00.00 UTC της 5ης Ιαν. 1980. ▼
Το σήμα που εκπέμπει κάθε δορυφόρος είναι ‘’μοναδικό’’ και εξαιρετικά σύνθετο και βασίζεται σε δυο φέρουσες συχνότητες στην περιοχή του φάσματος των μικροκυμάτων ▼
▲Συνοπτικά, το GPS είναι ένα δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού θέσης (3-Δ), χρόνου και ταχύτητας για ακίνητο και κινούμενο δέκτη σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα (από μερικά δευτερόλεπτα μέχρι λίγες ώρες ανάλογα με το είδος των εφαρμογών) παραβλέποντας κλασικές επίγειες τεχνικές που εφαρμόζονται όπως ο τριγωνισμός, ο τριπλευρισμός ή, συνήθως, ο συνδυασμός αυτών των δυο μεθόδων, που παρέχουν τις επιφανειακές ελλειψοειδείς συντεταγμένες και η υψομετρία, που παρέχει την τρίτη παράμετρο,
▲
▲Η προσδιοριζόμενη θέση (Χ,Υ,Ζ) αναφέρεται στο Παγκόσμιο Γεωκεντρικό Σύστημα Αναφοράς 1984, γνωστό ως WGS 84. Το σήμα που εκπέμπει κάθε δορυφόρος είναι
L1 = 154 x 10.23 = 1575.42 ΜΗz &
Γραμμή 36 ⟶ 20 :
πολλαπλάσιες της βασικής συχνότητας των 10.23 ΜΗz.
Γενικότερα, για την απαλοιφή συστηματικών σφαλμάτων, χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία πέραν των δύο συχνοτήτων διάφοροι γραμμικοί συνδυασμοί τους όπως η L3 για εξάλειψη του φαινομένου της ιονοσφαιρικής διάθλασης για καλύτερη απόδοση .
Το σήμα παράγεται από την σύνθεση δυο κωδικών μοναδικών για κάθε δορυφόρο, του C/A (coarse/acquisition) που προστίθεται μόνον στον φορέα (συχνότητα) L1 και του P (ακρίβεια, precision), που διαμορφώνεται και στις δυο συχνότητες L1, L2. Οι κώδικες καλούνται και ''ψευδοτυχαίοι'' εξαιτίας του γεγονότος ότι με τη βοήθεια αυτών είναι δυνατή η μέτρηση των ψευδοαποστάσεων που
Ο δέκτης (ή αλλιώς
▲Το σήμα παράγεται από την σύνθεση δυο κωδικών μοναδικών για κάθε δορυφόρο, του C/A (coarse/acquisition) που προστίθεται μόνον στον φορέα (συχνότητα) L1 και του P (precision), που διαμορφώνεται και στις δυο συχνότητες L1, L2. Οι κώδικες καλούνται και ''ψευδοτυχαίοι'' εξαιτίας του γεγονότος ότι με τη βοήθεια αυτών είναι δυνατή η μέτρηση των ψευδοαποστάσεων που προαναφέραμε.
▲Ο δέκτης (ή αλλιώς μηχάνημα πλοήγησης) δέχεται το σήμα, συγκρίνει τον λαμβανόμενο κώδικα με ένα αντίγραφο που παράγει ο ίδιος και τελικά ταυτίζει το σήμα και ο χρόνος διαδρομής του σήματος πολλαπλασιαζόμενος με την ταχύτητα του φωτός c μας δίνει την απόσταση μεταξύ δέκτη και δορυφόρου. Αυτή η απόσταση είναι η ψευδοαπόσταση και δεν περιλαμβάνει την χρονική ολίσθηση μεταξύ χρονομέτρων δέκτη και δορυφόρου, η οποία προστίθεται σαν επιπλέον άγνωστος στην τελική εξίσωση υπολογισμού.
Παρακάτω,φαίνονται αίτια που μπορούν να προκαλέσουν σφάλματα σε ότι αφορά στην θέση του δέκτη,κ το μέγεθος του σφάλματος σε μέτρα.
Γραμμή 46 ⟶ 30 :
'''Εμπόδια (κτήρια,φαράγγια,τοίχοι,κτλ) (+ - 1μ.)'''▼
Οι μετρήσεις με δορυφορικό σύστημα εντοπισμού διακρίνονται σε δυο βασικές
''- ψευδοποαστάσεων''
Γραμμή 74 ⟶ 56 :
Στην περίπτωση αδυναμίας λήψης του σήματος χάνεται ένας αριθμός ακέραιων κύκλων με συνέπεια όλες οι επόμενες μετρήσεις να είναι μετατοπισμένες κατά τον ίδιο αριθμό κύκλων. Το πρόβλημα αυτό (ολίσθηση κύκλων) αντιμετωπίζεται όπως και η ασάφεια των ακέραιων κύκλων από το δέκτη κατά την προεπεξεργασία. Ο συνδυασμός μετρήσεων φάσης και κώδικα θεωρείται ο ιδανικότερος για τον εντοπισμό της ολίσθησης των κύκλων.
Σχετικός κινηματικός προσδιορισμός ''RTK (Real Time Kinematic)''
Γραμμή 80 ⟶ 62 :
Η μέθοδος RTK είναι κινηματικός προσδιορισμός, στην οποία χρησιμοποιούνται δύο δέκτες (base – rover) L1/L2, και είναι η μοναδική που μπορεί να δώσει αποτελέσματα καθώς και πληροφορίες για την ποιότητα της λύσης σε πραγματικό χρόνο. Για τη λειτουργία της μεθόδου, απαιτείται επικοινωνία μεταξύ των δεκτών, η οποία πραγματοποιείται είτε με κάποιο UHF modem είτε με κάποιο [[GSM|GSM]]/GPRS modem. Ο κινητός δέκτης λαμβάνει συνεχώς διορθώσεις από τη βάση και τις χρησιμοποιεί για να επιλύσει εν κινήσει τις ασάφειες φάσης (On The Fly). Πλέον, ο χρήστης μπορεί να αποτυπώνει σε περιοχές περιορισμένης ορατότητας σε δορυφόρους (φυσικά ή τεχνητά εμπόδια) χωρίς να χάνεται χρόνος για επανέναρξη. Η ακρίβεια της συγκεκριμένης μεθόδου είναι της τάξης του εκατοστού και ο χρόνος που χρειάζεται είναι περίπου ένα δευτερόλεπτο.
==
[[Εικόνα:ARXIKI 4.jpg|left]]
Όλο σύστημα αποτελείται από ''28 δορυφόρους''
Ένας αστερισμός με GPS που μεταδίδουν ακριβή σήματα συγχρονισμού σε ραδιοφωνικούς ηλεκτρονικούς δέκτες GPS μας επιτρέπουν να καθορίσουμε ακριβώς μια θέση (γεωγραφικό μήκος, πλάτος,
Από τότε που το GPS έγινε πλήρως λειτουργικό το 1993, έχει γίνει εργαλείο ζωτικής σημασίας και σφαιρικής χρησιμότητας, αρκετά χρήσιμο στο αυτοκίνητο και πιο πολυ,αναγκαίο για τη σύγχρονη ναυσιπλοΐα. Το GPS επίσης παρέχει και ακριβής χρονικές αναφορές, που απαιτούνται για κάποιες επιστημονικές έρευνες, συμπεριλαμβανομένης και της μελέτης των σεισμών.
Το σύστημα αύξησης εκτενών ζωνών (WAAS), διαθέσιμο από τον Αύγουστο του 2000, αυξάνει την ακρίβεια του GPS μέσα σε 2 μέτρα για τους συμβατούς δέκτες. Με το GPS η ακρίβεια μπορεί να βελτιωθεί, σε 1 περίπου εκατοστόμετρο χρησιμοποιώντας άλλες τεχνικές όπως την διαφορική εξίσωση του GPS (DGPS).
===DGPS===
Βασίζεται σε επίγειους σταθμούς οι οποίοι εκπέμπουν σε FM ή ΑΜ. Δεν μπορούν όλοι οι δέκτες να εκμεταλλευτούν αυτό το σήμα. Η εμβέλεια των σταθμών φτάνει ως και 600 χλμ
Οι σταθμοί κρατάνε στατιστικά στοιχεία για την θέση των δορυφόρων, έτσι ώστε μπορούν να διορθώνουν τα σφάλματα στο σήμα και τα εκπέμπουν στους δέκτες ώστε να διορθώσουν αντίστοιχα τους υπολογισμούς.
Γραμμή 93 ⟶ 76 :
Η ακρίβεια μέσω της διόρθωσης φτάνει τα 3-5μ
Το σύστημα αποτελείται από 25 επίγειους σταθμούς στην βόρεια Αμερική. Παρέχει διορθωτικά δεδομένα τα οποία μεταδίδονται από έναν κεντρικό επίγειο σταθμό πίσω στους δορυφόρους και από τους δορυφόρους στους δέκτες. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να είμαστε κοντά σε κάποιον επίγειο σταθμό για να εκμεταλλευτούμε τα δεδομένα αυτά.
Τα σήματα μεταδίδονται όπως και στο βασικό GPS, άρα δεν χρειάζεται να
Οι γεωστατικοί δορυφόροι που υποστηρίζουν το WAAS ( τελευταία πληροφόρηση
Παρέχει λίγες δυνατότητες όταν χρησιμοποιείται έξω από την περιοχή κάλυψης των επίγειων σταθμών.
Σε αρκετά μακρινές περιοχές (Αυστραλία) έχει παρατηρηθεί ότι οι διορθώσεις του WAAS έχουν προκαλέσει λάθη στους υπολογισμούς και συνεπώς απόκλιση στην θέση του δέκτη. Ακρίβεια 2-3μ
Αυτή τη στιγμή το σύστημα χρησιμοποιείται σαν διορθωτικό του GPS όπως και το WAAS. Οι δέκτες που υποστηρίζουν το EGNOS υποστηρίζουν και WAAS. Δημιουργήθηκε για τις ανάγκες της Ευρωπαϊκής ένωσης.
Αποτελείται από 3 γεωστατικούς δορυφόρους και 34 επίγειους σταθμούς. Στην πλήρη υλοποίηση του θα είναι ένα σύστημα αντίστοιχο με το GPS, θα δουλεύει όμως και ανεξάρτητα, με ονομασία Galileo και θα υποστηρίζεται από 30 δορυφόρους.
Βρίσκεται σε δοκιμαστική περίοδο από το 2000. Η πλήρης υλοποίηση προγραμματίζεται να ολοκληρωθεί το 2008 και θα παρέχει ακρίβεια λιγότερη του ενός μέτρου.
==Ο δέκτης==
[[Εικόνα:Arxiki_5_copy.jpg|left]]
Τα δορυφορικά συστήματα επιτρέπουν στις μικρές ηλεκτρονικές συσκευές να καθορίσουν θέσεις (γεωγραφικό μήκος, γεωγραφικό πλάτος και ύψος) μέσα σε μερικά μέτρα χρησιμοποιώντας τα χρονικά σήματα που μεταδίδονται με ραδιοσυχνότητες από τους δορυφόρους. Οι δέκτες στο έδαφος σε σταθερή θέση βέβαια,μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για επιστημονικά πειράματα που χρειάζεται ορισμός θέσεως
Για να έχουμε έναν πλοηγό στο αυτοκίνητο αρκεί να εφοδιαστούμε με μια κατάλληλη συσκευή η ο οποία να έχει ενσωματωμένο
[[Εικόνα:ΣΥΣΤΗΜΑ_ΠΛΟΗΓΗΣΗΣ_ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ_3.JPG|left]]
Γραμμή 124 ⟶ 102 :
Οι δορυφορικοί δέκτες πλοήγησης μειώνουν τα λάθη με τη χρησιμοποίηση των συνδυασμών σημάτων από τους πολλαπλάσιους δορυφόρους και έπειτα τη χρησιμοποίηση των τεχνικών όπως το φιλτράρισμα Kalman για να περιοριστεί ο θόρυβος.
▲'''Λειτουργία του δέκτη'''
[[Εικόνα:IMG_5590.jpg|left]]
Γραμμή 148 ⟶ 121 :
Σε όλη τη διαδρομή επίσης μπορεί να παίρνει πληροφορίες για την απόσταση και το χρόνο μέχρι τον προορισμό,την ταχύτητα την οποία κινείται το όχημα,καθώς και το υψόμετρο που βρίσκεται .
Τα περισσότερα συστήματα πλοήγησης συνδυάζουν την λειτουργικότητα με τη διασκέδαση. Με έναν τέτοιο δέκτη ,μπορεί κανείς να παρακολουθεί ταινίες και βίντεο κλιπ, να ακούει τραγούδια , να συνδέεται στο
Επίσης, σημαντικό είναι να
==Επιλογή κατάλληλης συσκευής==
Για να επιλέξει κανείς τον κατάλληλο δέκτη,αν δεν είναι εφοδιασμένο το αυτοκίνητό του,εξ αρχής,θα πρέπει αρχικά να έχει αποφασίσει τι ακριβώς θέλει να κάνει με την συγκεκριμένη συσκευή εκτός από την χρήση του σαν πλοηγό (π.χ κινητό,υπολογιστή,κτλ). Στη συνέχεια το κόστος της κάθε συσκευής είναι κάτι σημαντικό,κ επηρεάζει τον καθένα.▼
▲Για να επιλέξει κανείς τον κατάλληλο δέκτη,αν δεν είναι εφοδιασμένο το αυτοκίνητό του,εξ αρχής,θα πρέπει αρχικά να έχει αποφασίσει τι ακριβώς θέλει να κάνει με την συγκεκριμένη συσκευή εκτός από την χρήση του σαν πλοηγό (π.χ κινητό,υπολογιστή,κτλ).Στη συνέχεια το κόστος της κάθε συσκευής είναι κάτι σημαντικό,κ επηρεάζει τον καθένα.
Τέλος, το πιο σημαντικό στο όλο σύστημα είναι το
==Σχετικοί Σύνδεσμοι==
| |||