Rockwell Software programska oprema - Avtomatika

AVTOMATIKA
RAZVOJ NAVIGACIJE
Človek je že od samega začetka težil k
temu, da bi našel sistem, ki bi ugotovil,
kam je namenjen in kam gre. Kljub temu,
da je s svojo inovativnostjo iznašel kar lepo
število rešitev, je moral čakati do današnjih
dni, da se je razvil sistem, ki ne
pozna napak. Vse prejšnje rešitve so bile
nenatančne in pomanjkljive. V pradavnini
so si ljudje za označevanje poti pomagali
s kamni ter s prostorskimi in časovnimi
značilnostmi. Sledil je izum kompasa, ki
je popotnikom odprl pot na morje. Ob
raziskovanju le tega so si pomagali z zvezdami
in s skrbno izdelanimi instrumenti.
Problem, ki se je pojavil tu, je bil ta, da so
bile zvezde vidne le ponoči. S temi elementi
se je orientacijska natančnost, za
tiste čase spoštovanja vredna, približala
na 1 do 2 milji. Človek 20. stoletja pa je
s pomočjo elektronike izumil kar nekaj sistemov
, ki pa so bili preveč pomanjkljivi,
da bi se obdržali do današnjih dni. Eden
izmed takih sistemov je imenovan LO-
RAN. To je sistem, ki so ga uporabljali
mornarji in ki deluje na principu verige
radijskih oddajnikov. Primeren je bil le za
obalna področja, drugih delov zemlje pa
ni uspel pokriti. Njegova slabost je bila
tudi ta, da je njegova natančnost zelo
odvisna od interferenc in geografskih
variacij. Njegov novejši brat se imenuje
TRANSIT ali tudi SatNav. Sistem deluje s
pomočjo satelitov, ki pa so na zelo nizki
orbiti in za nameček jih je še zelo malo,
zaradi česar je uporaba zelo omejena.
Slabost tega sistema je tudi ta, da temelji
na nizkofrekvenčnih Dopplerjevih merjenjih,
kar pomeni, da majhen premik sprejemnika
povzroči velike spremembe.
Zavoljo vseh teh napak, pa se je ameriška
vojska naposled odločila, da bo
naredila sistem, ki bo deloval tako kot je
treba. Vzpostavitev sistema GPS in njegovo
vzdrževanje sta ameriške davkoplačevalce
doslej stala že krepko čez 10 milijard
dolarjev. Če je njegova slaba stran
cena, pa je njegova dobra stran ta, da
resnično deluje in da je vsestransko uporaben.
Sateliti GPS so dovolj visoko, da
se izognejo težavam, ki so jih imeli pri dosedanjih
zemeljskih navigacijskih sistemih.
Uporabljajo tehnologijo, ki zagotavlja
vsakdanjim uporabnikom določitev
položaja na nekaj metrov natančno. Pri
diferencialnem načinu merjenja GPS, ki
ga uporabljajo geodeti, pa se natančnost
položajne določitve meri celo v milimetrih.
TELEKOMUNIKACIJE - GPS navigacija v sistemih za tehnično varovanje
Uporaba GPS sistema v tehnični
zaščiti ljudi in premoženja
Avtor: Boštjan Kumanšek, univ. dipl. inž., Sintal d.d.
GPS je sistem za ugotavljanje položaja (ang. Global
Position System), temelji na tehnologiji svetovne radijske
navigacije. Do leta 1994 je bil sistem v uporabi
samo ameriški vojski, nakar so pravice za dostop omrežja razširili
tudi na civilno prebivalstvo. GPS je dobil velike razsežnosti
v civilni uporabi. V Sloveniji je prvo luč zagledal v podjetju
Sintal. Začeli so ga najprej uporabljati pri lociranju vozil za
prevoz denarja in intervencije. Danes je v podjetju Sintal ta
sistem nepogrešljiv vsakdanji pripomoček, tako pri varovanju
objektov, ki jih varuje, kakor tudi pri varovanju življenj svojih uslužbencev. Ker pa
je interes po uporabi GPS-a tudi v drugih panogah zelo velik, so se odločili, da bodo
Slovenskim kupcem ponudili komercialno-profesionalno izvedensko GPS-a.
Kljub vsej zanesljivosti sistema, pa so civilni
uporabniki GPS po vsem svetu odvisni
od dobre volje ameriškega obrambnega
ministrstva*, ki je njegov lastnik. To ministrstvo
lahko onemogoči civilnemu prebivalstvu
uporabo sistema. Ker je to zelo
malo verjetno, je svet spoznal, da so možnosti
tehnologije GPS brezmejne in ta hip
zelo slabo izkoriščene. Seveda pa je že
sama človekova potreba po tem, da nenehno
ve, kje v prostoru je, zadostno zagotovilo,
da bo sistem GPS že v bližnji
prihodnosti postal naš prav tako nepogrešljiv
spremljevalec, kakor je danes recimo
telefon.
KAKO DELUJE GPS?
Osnovne značilnosti delovanja sistema
GPS so preproste, čeprav uporablja nekatere
od doslej najbolj zahtevnih dosežkov
visoke tehnologije. Sistem deluje na
sledeči način:
1. Osnova sistema GPS je natančno poznavanje
položajev satelitov GPS, ki
krožijo po orbiti
2. Položaj sprejemnika na Zemlji določimo
z merjenjem razdalj do satelitov
3. Sistem GPS razdaljo do satelita izmeri
z merjenjem potovalnega časa radijskega
valovanja od satelita do sprejemnika.
4. Za merjenje potovalnega časa potrebuje
sistem GPS zelo natančne ure
5. Upoštevati je treba, da se hitrost signala
GPS pri potovanju skozi ionosfero in
Zemljino atmosfero zmanjša
Sistem sestavlja 21 aktivnih in trije rezervni
sateliti, kar mu zagotavlja potrebno
zanesljivost delovanja ter dostopnost oziroma
uporabnost kjerkoli na zemeljski obli,
ob katerem koli času in ne glede na
vremenske razmere. Višina satelitov je
20.200 m in imajo 6 orbitalnih ravnin.
Orbitalna perioda satelitov je približno
12 ur. Osnovna ideja delovanja GPS-a je
določitev razdalje med sprejemnikom in
satelitom. Vprašali se boste, kako lahko
tako natančno izračunamo razdaljo do
satelita. Za izračun razdalje se uporablja
enačba, pri kateri poznamo hitrost in čas
potovanja radijskega vala od satelita do
sprejemnika na tleh. Hitrost radijskih
valov poznamo (300 000 km/s), manjka
nam samo še čas. Ker valovanje potuje
izredno hitro (približno 6 stotink sekunde),
potrebuje sprejemnik dovolj dobro
napravo za merjenje časa. Satelit in sprejemnik
imata v sebi atomsko uro, ki meri
čas z natančnostjo v nanosekundah
(0,000.000.001 s). Vendar tu potrebujemo
še podatek, kdaj je bil radijski signal
poslan. Za to rešitev so uporabili sinhronizacijo.
Pomeni, da sprejemnik in satelit
28 5/2000
AVTOMATIKA