GPS adalah teknologi navigasi yang, dengan menggunakan satelit, memberitahu maklumat yang tepat mengenai lokasi. Pada dasarnya sistem GPS terdiri daripada kumpulan satelit dan alat yang dibangunkan dengan baik seperti penerima. Sistem itu, bagaimanapun, harus terdiri dari sekurang-kurangnya empat satelit. Setiap satelit dan penerima dilengkapi dengan jam atom yang stabil. Jam satelit diselaraskan antara satu sama lain dan jam darat. Penerima GPS juga mempunyai jam tetapi tidak diselaraskan dan tidak stabil (kurang stabil). Sebarang penyimpangan masa sebenar satelit dari jam darat harus diperbetulkan setiap hari. Empat kuantiti yang tidak diketahui (tiga koordinat dan penyimpangan jam dari waktu satelit) diperlukan untuk dihitung dari rangkaian satelit dan penerima yang disegerakkan.Kerja penerima GPS adalah menerima isyarat dari rangkaian satelit untuk mengira tiga persamaan asas mengenai masa dan kedudukan.
Isyarat GPS merangkumi kod pseudorandom dan masa penghantaran dan kedudukan satelit pada masa itu. Isyarat yang disiarkan oleh GPS juga disebut frekuensi pembawa dengan modulasi. Selanjutnya, kod pseudorandom adalah urutan sifar dan nol. Secara praktikal, kedudukan penerima dan pengimbangan jam penerima relatif dengan masa sistem penerima dihitung secara serentak, menggunakan persamaan navigasi untuk memproses masa penerbangan (TOF). TOF adalah empat nilai yang dibentuk oleh penerima menggunakan waktu ketibaan dan waktu penghantaran isyarat. Lokasi biasanya ditukar menjadi garis lintang, garis bujur dan tinggi berbanding dengan geoid (pada asasnya, permukaan laut rata-rata). Kemudian koordinat dipaparkan di skrin.
Elemen GPS
Struktur GPS adalah kompleks. Ia terdiri daripada tiga segmen utama segmen ruang, segmen kawalan dan segmen pengguna. Melancarkan satelit ke orbit bumi sederhana adalah tugas berat. Segmen ruang terdiri dari 24 hingga 32 satelit atau kenderaan angkasa di orbit yang sama, masing-masing 8 dalam tiga orbit bulat. Sekurang-kurangnya enam satelit selalu dilihat dari hampir semua tempat di permukaan bumi.
Di sebelah segmen ruang adalah segmen kawalan. Di segmen kawalan terdapat stesen kawalan induk, stesen kawalan induk alternatif, antena darat dan stesen monitor. Segmen pengguna terdiri daripada ribuan perkhidmatan penempatan awam, komersial dan ketenteraan. Penerima atau alat ganti GPS terdiri daripada antena, disesuaikan dengan frekuensi yang dihantar oleh satelit. Ini juga termasuk layar paparan untuk memberikan lokasi dan waktu.
Penerima GPS dikelaskan pada jumlah satelit yang dapat dipantaunya secara serentak, iaitu jumlah saluran. Penerima umumnya mempunyai empat hingga lima saluran tetapi kemajuan terbaru menunjukkan bahawa sehingga 20 saluran juga telah dibuat.
Kekerapan satelit: Semua frekuensi siaran satelit. Jalur frekuensi terdiri daripada lima jenis seperti L1, L2, L3, L4, dan L5. Jalur ini mempunyai julat frekuensi antara 1176MHz hingga 1600 M Hz.
Bagaimana GPS berfungsi
Satelit GPS berputar di seluruh bumi dua kali sehari. Ini berkisar dalam perjalanan yang sangat tepat dan mengirimkan petunjuk dan maklumat ke bumi. Penerima GPS memperoleh semua maklumat dan menerapkan triangulasi untuk mengetahui lokasi pengguna yang tepat. Pada asasnya, penerima GPS berbeza dengan jangka masa isyarat disebarkan oleh satelit dan memberikan masa penerimaannya. Perbezaan waktu merumuskan sejauh mana penerima berada jauh dari satelit GPS. Ini mengukur jarak yang tepat dengan beberapa satelit lagi dan penerima menentukan kedudukan pengguna dan memaparkannya di peta alat elektronik.
Penerima mesti dikunci pada isyarat dengan sekurang-kurangnya tiga satelit untuk menghasilkan kedudukan dua dimensi dan juga mengesan pergerakan pengguna. Dengan menggunakan empat atau lebih satelit, penerima dapat menentukan kedudukan tiga dimensi pengguna yang terdiri daripada ketinggian, garis lintang dan garis bujur. Setelah menentukan kedudukan pengguna, unit GPS mengira maklumat lain seperti kelajuan, galas, trek, jarak, destinasi, matahari terbit, dan waktu matahari terbenam.
Sejauh mana tepatnya GPS?
Penerima GPS sangat tepat kerana reka bentuk saluran pelbagai selari. Saluran selari sangat cepat dan tepat walaupun faktor-faktor tertentu seperti bunyi dan gangguan atmosfera boleh mengganggu dan mempengaruhi ketepatan penerima GPS pada kadang-kadang.
Pengguna juga dapat memperoleh ketepatan yang lebih baik dengan GPS Berbeza (DGPS), yang membetulkan isyarat GPS agar dikelilingi oleh jarak biasa antara tiga hingga lima meter. Pengawal Pantai AS mengendalikan perkhidmatan pembetulan DGPS yang paling biasa. Sistem ini mengandungi susunan menara yang memperoleh isyarat GPS dan menyiarkan isyarat tepat oleh pemancar suar. Dengan tujuan mendapatkan isyarat yang tepat, pengguna mesti mempunyai penerima beacon beacon dan antena beacon selain mempunyai GPS.
Punca ralat isyarat GPS
Faktor yang boleh merosakkan ketepatan isyarat GPS dan mempengaruhi ketepatan merangkumi perkara berikut:
- Kelewatan ionosfera dan troposfera - Isyarat satelit melambatkan ketika melintasi lapisan atmosfera. Sistem GPS menggunakan model bawaan yang digunakan untuk mengira jangka masa rintangan biasa yang diperlukan untuk membetulkan ketidaktepatan jenis ini.
- Multipath isyarat - Kesalahan ini berlaku apabila isyarat dipantulkan dari objek seperti bangunan tinggi dan batuan yang lebih besar sebelum sampai ke penerima. Ini meningkatkan jangka masa keseluruhan perjalanan isyarat dan menyebabkan kesilapan dan ketidaktepatan.
- Kesalahan orbital - Kesalahan ini juga dikenali sebagai kesalahan ephemeris yang digunakan untuk mengira ketidaktepatan lokasi satelit.
- Bilangan satelit yang dapat dilihat - ketepatan bergantung pada jumlah satelit yang tepat yang dapat dilihat oleh penerima GPS. Faktor-faktor seperti bangunan, medan, gangguan elektronik menghalang ketepatan dan penerimaan isyarat yang menyebabkan kesalahan pada kedudukan dan kadang-kadang tidak ada bacaan dalam isyarat. Ia biasanya tidak berfungsi di dalam rumah, di bawah air dan di bawah tanah.
Permohonan
Bukan hanya untuk penggunaan ketenteraan, mesin GPS terkenal kerana penggunaannya dalam perkhidmatan awam dan komersial. Beberapa aplikasi awam adalah:
1. Astronomi: Digunakan dalam pengiraan mekanik Astrometri dan cakerawala.
2. Kenderaan automatik: Ini juga digunakan dalam kenderaan automatik (kenderaan tanpa pemandu) untuk menerapkan lokasi untuk kereta dan trak.
3. Telefon bimbit: Telefon bimbit moden dilengkapi dengan perisian penjejakan GPS. Ia hadir kerana seseorang dapat mengetahui kedudukan seseorang dan juga dapat mengesan utiliti berdekatan seperti ATM, kedai kopi, kekangan, dan lain-lain. GPS dengan telefon bimbit pertama dilancarkan pada tahun 1990-an. Dalam telefon bimbit juga digunakan untuk mengesan panggilan kecemasan dan banyak aplikasi lain.
4. Bantuan bencana dan perkhidmatan kecemasan lain: Sekiranya berlaku bencana alam, GPS adalah alat terbaik untuk mengenal pasti lokasi. Bahkan sebelum bencana seperti taufan, GPS membantu dalam mengira anggaran masa.
5. Penjejakan armada: GPS adalah alat pemaju yang terkenal dengan potensinya untuk mengesan kapal tentera semasa perang.
6. Lokasi kereta: Kereta yang diaktifkan GPS memudahkan untuk mengesan lokasinya.
7. Pagar geografi: Dalam pagar geo, kita menggunakan GPS untuk mengesan manusia, binatang atau kereta. Alat ini dipasang pada kenderaan, orang atau pada kolar haiwan. Ia memberikan penjejakan dan pengemaskinian berterusan.
8. Penandaan geografis: salah satu aplikasi utama adalah penandaan geografi yang bermaksud menerapkan koordinat tempatan ke objek digital.
9. GPS untuk perlombongan: Menggunakan ketepatan kedudukan tahap sentimeter.
10. Lawatan GPS: membantu dalam menentukan lokasi tempat menarik yang berdekatan.
11. Ukur: Juruukur menggunakan Sistem Penentududukan Global untuk membuat peta.