Σύστημα πλοήγησης αυτοκινήτου: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας
Γραμμή 7:
 
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 σε σύντομο χρονικό διάστημα, ο δέκτης μπορεί να καθορίσει τη θέση του στην μια ή στην άλλη πλευρά του δορυφόρου. Διάφορες τέτοιες μετρήσεις συνδυάζονται με ακριβή γνώση της τροχιάς του δορυφόρου και μπορούν να καθορίσουν μια συγκεκριμένη 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 της 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 της επιφάνειας 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, το [[υψόμετρο]]. Βασίζεται στις αρχές λειτουργίας των παθητικών δορυφορικών συστημάτων και εξασφαλίζει συνεχή, παγκόσμια πλοήγηση ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες σε απεριόριστο αριθμό χρηστών.
 
Η βασική αρχή στην οποία στηρίζεται είναι ο προσδιορισμός θέσης με την μέτρηση τεσσάρων "«συντεταγμένων"» μεταξύ του παρατηρητή και του δορυφόρου. Γι' αυτό η σχεδίαση των τροχιών των δορυφόρων έγινε με τέτοιο τρόπο, ώστε να είναι δυνατή η παρατήρηση τεσσάρων 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 προσδιορίζεται η διαφορά ανάμεσα στην ένδειξη του χρονομέτρου του χρήστη και την ένδειξη του χρονομέτρου του δορυφόρου, δηλαδή η καθυστέρηση του χρονομέτρου του δέκτη σε σχέση με το χρόνο αναφοράς του GPS. Ακριβώς για αυτό το λόγο της ύπαρξης αυτού του σφάλματος χρησιμοποιείται ο όρος ''ψευδοαπόσταση''.
Ο χρόνος αναφοράς του GPS έχει ως σημείο έναρξης την 00.00 UTC της 5ης Ιανουαρίου [[1980]].
Η προσδιοριζόμενη θέση (Χ,Υ,Ζ) αναφέρεται στο '''Παγκόσμιο Γεωκεντρικό Σύστημα Αναφοράς 1984''', γνωστό ως '''WGS 84'''. Το σήμα που εκπέμπει κάθε δορυφόρος είναι μοναδικό και εξαιρετικά σύνθετο και βασίζεται σε δυο φέρουσες συχνότητες στην περιοχή του φάσματος των μικροκυμάτων.
L1 = 154 x 10.23 = 1575.42 ΜΗz &
 
L2 = 120 x 10.23 = 1227.60 MHz,
Γραμμή 35 ⟶ 36 :
* Ιονοσφαιρικη επίδραση: (+ - 5μ.)'''
* Σφάλμα δορυφορικού ρολογιού: (+ - 2μ.)'''
* [[Τροπόσφαιρα|Τροποσφαιρικη]] επιδραση: (+ - 0,5μ.)'''
* Αριθμητικά λάθη σε υπολογισμούς: (+ - 1μ.)'''
* Σφάλματα λόγω αστρονομικού ημερολογίου: (+ - 2,5μ.)'''
* Εμπόδια (κτήριακτίρια, φαράγγια, τοίχοι κτλ): (+ - 1μ.)'''
Οι μετρήσεις με δορυφορικό σύστημα εντοπισμού διακρίνονται σε δυο βασικές κατηγορίες, ανάλογα με το αν βασίζονταισεβασίζονται μετρήσειςσε μετρήσεις:
''- ψευδοποαστάσεωνψευδοαποστάσεων''
 
''- φάσεων.''
Γραμμή 49 ⟶ 50 :
Ακριβέστερες από αυτές είναι οι μετρήσεις ''φάσεων''.
Στις μετρήσεις φάσεων μετράται η διαφορά φάσης του σήματος του δορυφόρου την στιγμή εκπομπής με την φάση του σήματος του δέκτη τη στιγμή της λήψης. Η διαφορά φάσης, σε κύκλους πολλαπλασιαζόμενη με το [[μήκος κύματος]] λ μετατρέπεται σε απόσταση.
Τη στιγμή της λήψης ο δέκτης μετράει μόνο το κλασματικό μέρος της φάσης μιας και δε μπορεί να μετρήσει και τον ακέραιο αριθμό κύκλων που αντιστοιχεί στην απόσταση δορυφόρου-δέκτη. Επομένως, οι μετρήσεις φάσης παρουσιάζουν το πρόβλημα της αβεβαιότητας στον προσδιορισμό αυτού του ακέραιου αριθμού Ν, κάτι το οποίο λύνει με συγκεκριμένο αλγόριθμο ο κάθε δέκτης στην έναρξη των μετρήσεων.
ΣτηνΣε περίπτωσητυχόν αδυναμίαςαδυναμία 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.
 
===Μέθοδος προσδιορισμού θέσης===
 
====Σχετικός κινηματικός προσδιορισμός ''RTK (Real Time Kinematic)'' ====
Η μέθοδος '''RTK (Real Time Kinematic / Σχετικός κινηματικός προσδιορισμός)''' 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 μόντεμ UHF είτε με κάποιο μόντεμ [[GSM|GSM]]/GPRS. Ο κινητός δέκτης λαμβάνει συνεχώς διορθώσεις από τη βάση και τις χρησιμοποιεί για να επιλύσει εν κινήσει (On The Fly) τις ασάφειες φάσης. 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 της τάξης του 1 δευτερολέπτου.
 
==Δορυφόρος==
 
Το όλο σύστημα αποτελείται από ''28 [[Τεχνητός δορυφόρος|τεχνητούς δορυφόρους'']]. Το "'''«Global Positioning System"» (GPS)''' είναι το μόνο πλήρως λειτουργικό σύστημα πλοήγησης στην Γη (satellite navigation system).
 
Ένας αστερισμός με GPS που μεταδίδουν ακριβή σήματα συγχρονισμού σε ραδιοφωνικούς ηλεκτρονικούς δέκτες GPS μας επιτρέπουν να καθορίσουμε ακριβώς μιαμία θέση ([[γεωγραφικό μήκος]], [[γεωγραφικό πλάτος]], ύψος) ημέρα ή νύχτα, με οποιοδήποτε καιρό.
Από τότε που το GPS έγινε πλήρως λειτουργικό το [[1993]], έχει γίνει εργαλείο ζωτικής σημασίας και σφαιρικής χρησιμότητας, αρκετά χρήσιμο στο [[αυτοκίνητο]] και ακόμα πιο αναγκαίο για την σύγχρονη ναυσιπλοΐα. Το GPS επίσης παρέχει και ακριβής χρονικές αναφορές, που απαιτούνται για κάποιες επιστημονικές έρευνες, συμπεριλαμβανομένης και της μελέτης των [[Σεισμός|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 εκατοστόμετρο, χρησιμοποιώντας άλλες τεχνικές όπως την '''διαφορική εξίσωση του GPS (DGPS)'''.
 
===DGPS===
Γραμμή 83:
Τα σήματα μεταδίδονται όπως και στο βασικό GPS, άρα δεν χρειάζεται να υπάρχουν ειδικά κυκλώματα στον δέκτη.
 
Οι [[Γεωσύγχρονη τροχιά|γεωστατικοί δορυφόροι]] που υποστηρίζουν το WAAS (τελευταία πληροφόρηση 02/2004) είναι πάνω από τον Ειρηνικό και τον Δυτικό Ατλαντικό και καλύπτουν την [[Βόρεια Αμερική]].
Παρέχει λίγες δυνατότητες όταν χρησιμοποιείται έξω από την περιοχή κάλυψης των επίγειων σταθμών.
Παρέχει, ωστόσο, λίγες δυνατότητες όταν χρησιμοποιείται έξω από την περιοχή κάλυψης των επίγειων σταθμών. Σε αρκετά μακρινές περιοχές (όπως στην [[Αυστραλία]]) έχει παρατηρηθεί ότι οι διορθώσεις του WAAS έχουν προκαλέσει λάθη στους υπολογισμούς και συνεπώς απόκλιση στην θέση του δέκτη.
 
Η ακρίβεια μέσω της διόρθωσης φτάνει τα 2 - 3 μέτρα.
Γραμμή 98:
 
==Ο δέκτης==
[[File:Lexus Gen V navigation system.jpg|thumb|300px|Το στάνταρ σύστημα πλοήγησης του Lexus LS 460 L (5ης γενιάς), με οθόνη υψηλής ανάλυσης 9 ιντσών, 800x600, touch-screen (οθόνη αφής).]]
[[File:KyotoTaxiRide.jpg|thumb|250px300px|Ταξί στο [[Κυότο]] με aftermarket συσκευή πλοήγησης GPS.]]
 
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 μία κατάλληλη συσκευή η οποία να έχει ενσωματωμένο GPS. Από την [[Δεκαετία 1990|δεκαετία του 1990]], πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων άρχισαν να τοποθετούν στην κεντρική κονσόλα του αυτοκινήτου μία οθόνη, η οποία εκτός από τις λειτουργίες που αφορούν στο αυτοκίνητο (ραδιόφωνο,κατανάλωση,υπολογιστής ταξιδιού κτλ.), μπορεί να μετατραπεί και σε πλοηγό. Για να γίνει βέβαια αυτό, πρέπει ο κατασκευαστής να έχει εφοδιάσει το όχημα με τον απαραίτητο εξοπλισμό (GPS, μονάδα, κεραία κτλ). Το μόνο που πρέπει να κάνει ο οδηγός, είναι να ενσωματώσει στη συσκευή με κάποιον τρόπο τους χάρτες που τον αφορούν.
 
Αν ο κατασκευαστής δεν έχει εξοπλίσει με κάτι τέτοιο τη συσκευή, ο οδηγός θα πρέπει να εφοδιαστεί με μία συσκευή-πλοηγό '''(φορητό υπολογιστής τσέπης / pocket pc)''', ένα ρολόι ή και ένα [[κινητό τηλέφωνο]]) και να το τοποθετήσει σε κάποιο βολικό για την παρακολούθησή του σημείο στο εσωτερικό του αυτοκινήτου, ώστε να καθοδηγείται από αυτό. Το πλεονέκτημα του μηχανήματος αυτού είναι ότι με το να είναι φορητό,εκτός από το αυτοκίνητο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον κάτοχο του και αλλού, όπως σε ένα σκάφος, σε δεύτερο αυτοκίνητο, στο σπίτι (εάνάν είναι υπολογιστής) κτλ.
 
==Συνεργασία δορυφόρου - δέκτη==
Γραμμή 113 ⟶ 115 :
Ο βασικός υπολογισμός προσπαθεί έτσι να βρει την πιο σύντομη κατεύθυνση της εφαπτομένης γωνίας στους 4 πόλους που τοποθετούνται σε 4 δορυφόρους.
Οι δορυφορικοί δέκτες πλοήγησης μειώνουν τα λάθη με τη χρησιμοποίηση των συνδυασμών σημάτων από τους πολλαπλάσιους δορυφόρους και έπειτα τητην χρησιμοποίηση των τεχνικών όπως το φιλτράρισμα Kalman για να περιοριστεί ο θόρυβος.
 
==Λειτουργία του δέκτη==
Γραμμή 130 ⟶ 132 :
'''ε)''' Αναμονή για τον υπολογισμό της επιλεγμένης διαδρομής
'''στ)''' Η Επιλογή της διαδρομής εμφανίζεται στην οθόνη και καθοδηγεί τον οδηγό καθ' όλη την πορεία μέχρι τον τελικό προορισμό, δίνοντας σχηματικές και φωνητικές κατευθύνσεις για την πορεία. Η πορεία που έχει επιλεγεί είναι μαρκαρισμένη στο χάρτη με διαφορετικό χρωματισμό, ώστε να μπορεί να βλέπει ο χρήστης της συσκευής όλη την διαδρομή που θα διανύσει.
 
Σε όλη τη διαδρομή επίσης μπορεί να παίρνει πληροφορίες για την απόσταση και το χρόνο μέχρι τον προορισμό, την [[ταχύτητα]] με την οποία κινείται το όχημα, καθώς και το [[υψόμετρο]] που βρίσκεται .
 
==Άλλες δυνατότητες ενός δέκτη==
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 [[Διαδίκτυο]], ως και να παρακολουθεί τηλεοπτικές εκπομπές.
 
Επίσης, σημαντικό είναι να τονιστεί ότι ανάλογα με το πρόγραμμα πλοήγησης που έχει επιλεγεί για τη συσκευή, είναι δυνατή η ενημέρωσή του με διάφορα πρόσθετα που προσφέρονται από το λογισμικό, που παρέχουν ορισμένες διευκολύνσεις. Τέτοια είναι διάφορα σημεία ενδιαφέροντος ανά περιοχές, επικίνδυνα σημεία δρόμων, διάφορα καταστήματα, κέντρα διασκέδασης, τράπεζες, σταθμοί βενζίνης, ξενοδοχεία, σχολεία, αθλητικά κέντρα, δημόσιες υπηρεσίες και πολλά άλλα ανάλογα με το πρόγραμμα και τις δυνατότητες του.