Šta je GPS navigacija i kako radi?

[markone 427 Napisano Mart 3, 2008]

Dakle odgovor na konkretno pitanje koje je misa-pei postavio u GPS temi:

 

Ok, ajde sad jedno malo objasnjenje za nas koji nemamo GPS i koji bi mozda da ga kupimo. Cemu on sluzi ako ne idem van Srbije? Ima li puteljke, ili neke opste mape? Ima li kategorizaciju puta /realnu/, da li to zavisi od neke "centrale" koja snima preko satelita pa mi to prebacuje? Da li ce mi bilo koji GPS pomoci kad se nadjem na nekoj cuki i ne znam ni gde sam, a kamo li kuda dalje, mada mi se to desilo samo jednom? Da li ce mi u tom slucaju dati mapu sa poslovicnim X /ti si ovde/ ili kako? Ne znam nista o GPS, moze li jedno mini objasnjenje, sto bi rekao moj pokojni prof. fizike Emilijan D. Venecanin, objasni tako da te razume prost covek sa ulice. Unapred hvala, a takvo objasnjenje nisam nasao na netu, tako da preporuka da malo surfujem mi nije bas potrebna  .

 

Pa da krenemo redom... jer mini objašnjenje ovde ne pomaže

 

[glow=red,2,300]UVOD[/glow]

 

Šta je GPS?

 

Globalni Pozicioni Sistem (GPS) je navigacioni sistem, koji se oslanja na mrežu od 24 satelita koje je u orbitu postavilo američko ministarstvo odbrane. GPS je u startu zamišljen za vojne potrebe, ali '80-ih godina, vlada SAD je dozvolila upotrebu i za civilne potrebe. GPS radi u svim vremenskim uslovima, bilo gde na svetu, 24h dnevno. GPS sistem se koristi bez ikakve pretplate i sličnih troškova.

 

 

Kako radi?

 

GPS sateliti kruže oko planete dva puta dnevno u vrlo preciznoj orbiti i šalju informacije putem radio signala na zemlju. GPS prijemnici preuzimaju informaciju i koristeći triangulaciju kalkulišu tačnu poziciju korisnika. U osnovi, GPS prijemnik upoređuje vreme slanja signala upućenog sa satelita sa vremenom kada je isti primljen u prijemnik. Razlika u vremenu govori GPS prijemniku koliko je udaljen satelit u datom trenutku. Upoređivanjem razdaljine od uređaja do nekoliko satelita prijemnik određuje poziciju i prikazuje je na elektronskom displeju ili elektronskoj karti prijemnika.

 

 

GPS prijemnik mora da prima signale sa bar tri satelita da bi mogao da daje 2D poziciju (geografska širina i dužina) i da prati kretanje. Sa četiri ili više satelita u dometu, prijemnik može da odredi 3D poziciju korisnika (geografska širina, dužina i visina / latitude, longitude and altitude). Kada utvrdi poziciju korisnika, GPS uređaj može da izračuna i druge podatke, kao što su brzina, kurs, trag, udaljenost do cilja, izlazak i zalazak sunca, i mnoge druge podatke.

 

 

Koliko je GPS precizan?

 

Današnji GPS prijemnici su veoma precizni zahvaljujući njihovoj paralelnoj multikanalnoj tehnologiji. Garminovi 12 kanalni prijemnici brzo hvataju signale sa satelita i čvrsto drže vezu sa njima čak i u gustom rastinju u prirodi, pa i u gusto naseljenim mestima sa visokim zgradama. Određeni atmosferski faktori i drugi uzroci mogu da utiču na preciznost GPS prijemnika. Garmin® GPS prijemnici imaju preciznost od 3-15m u proseku.

 

 

Noviji Garmin GPS prijemnici koji koriste WAAS (Wide Area Augmentation System) imaju preciznost do tri metra u proseku. Nikakva dodatna oprema ili pretplata nije potrebna za korišćenje WAAS sisitema. Korisnici takođe mogu da dobiju veću preciznost sa Differential GPS (DGPS), koji koriguje GPS signale sa tačnošću u proseku između tri i pet metara

Sistem se sastoji od zemaljskih stanica koje primaju GPS signale i korigovane ih šalju do DGPS prijemnika. Da bi dobili korigovani signal, korisnici moraju da imaju prijemnik i DGPS antenu osim svog GPS uređaja.

 

 

GPS satelitski sistem

 

24 satelita koji čine svemirski deo GPS sistema kruže oko zemlje na 12.000 milja iznad nas. Oni se konstanto kreću kružeći oko zemlje brzinom od dve pune orbite za 24 časa tj. nekih 7.000 milja na čas.

 

 

GPS sateliti rade na solarnu energiju. Ist tako imaju baterije za slučaj pomračenja sunca kada nema solarne energije. Mali raketni motori na svakom satelitu služe za korekciju putanje.

 

Ovo su neki interesantni podaci u vezi GPS satelita (NAVSTAR  je zvanično ime GPS sistema ministarstva odbrane SAD):

 

Prvi GPS satelit lansiran je 1978. godine.

Kompletna konstelacija od 24 satelita postignuta je 1994. godine.

Svaki satelit je pravljen da traje 10 godina. Zamene se konstatno proizvode i lansiraju u orbitu.

GPS satelit je težak oko 1000Kg (1t) i dugačak je oko 5m sa izvučenim solarnim panelima.

Jačina predajnika je samo do 50W.

 

 

Šta je to signal?

 

GPS sateliti odašilju dva radio signala niske snage, L1 i L2. Civilni GPS koristi L1 na frekvenciji od 1575.42 MHz UHF band-a. Signali se prostiru do prepreka, što znači da prolaze kroz oblake, staklo, plastiku ali ne prolaze kroz čvrste objekte kao što su zgrade i planine..

 

GPS signali se sastoje od tri različita bita informacija —  pseudorandom kod, ephemeris podatka i almanac podatka. Pseudorandom kod je jednostavno ID kod koji identifikuje koji satelit šalje podatke. Ovaj broj možete videti na ekranu vašeg Garmin GPS prijemnika u delu pregleda pozicije satelita i jačine signala sa njih..

 

Ephemeris podatak govori uređaju gde bi satelit trebao da bude u svako doba dana (i noći). Svaki satelit šalje ephemeris podatak pokazujući orbitalne informacije o satelitu kao i o ostalim satelitima u sistemu.

 

Almanac podatak, koji se konstantno šalje sa svakog satelita, sadrži bitne informacije o statusu satelita (ispravan ili ne), trenutnom datumu i satu. Ovaj deo signala je osnova za određivanje pozicije.

 

 

 

Uzroci grešaka u GPS signalu

 

Ovo su neki od faktora koji mogu da degradiraju GPS signal i time utiču na tačnost:

 

Usporavanje jonosfere i troposfere — Signal satelita se usporava dok prolazi kroz atmosferu. GPS sistem koristi ugrađeni model koji preračunava prosečno usporenje da bi delimično ispravio ovu vrstu greške.

Odbijanje signala — Ovo se dešava kada se GPS signal odbija od objekata kao što su visoke zgrade ili površine visokih litica pre nego što stigne do prijemnika. Ova pojava povećava vreme putovanja signala čime logično prouzrokuje greške.

nepreciznost ugrađenog sata — Sat GPS prijemnika nije tačan koliko i atomski sat na satelitu, zbog čega nastaju veoma sitne razlike u vremenu koje uzrokuju proporcijalne greške u proračunu.

Orbitalne greške — Ujedno poznate i kao efemeralne greške. Ovo su greške u prijavljivanju pozicije satelita.

Broj satelita u dometu — Što više satelita prijemnik ima u dometu, veća je preciznost. Zgrade, teren, elektronske interferencije, ili ponekad gusto rastinje mogu da blokiraju prijem signala koji uzrokuje greške u pozicioniranju ili čak i prekid pozicioniranja. GPS uređaji standardno ne pozicioniraju u zatvorenom prostoru, pod vodom ili pod zemljom.

Geoetrija/Senčenje satelita — Ovo se odnosi na relativnu poziciju satelita u bilo koje vreme. Idealna geometrija podrazumeva što šire uglove pozicija satelita između sebe. Slaba geometrija podrazumeva položaj satelita u liniji ili u gustoj grupi.

Namerna degradacija tačnosti GPS signala — Selektivna dostupnost (Selective Availability -SA) je namerna degradacija tačnosti signala koju je nekada izazivalo ministarstvo odbrane SAD, sa ciljem da se spreči vojna upotreba visoko preciznih GPS signala. U maju 2000. godine vlada SAD je prekinula sa degradacijom signala što je značajno povećalo preciznost civilnih GPS prijemnika.

 

[glow=red,2,300]KONKRETNO[/glow]

 

Vrste Garmin GPS prijemnika

 

Garmin navigaciju deli po oblastima u kojima se koristi na:

 

- On the road (Auto/moto uređaje - Automotive, GPS prijemnici - USB i Bloueooth)

- On the Go (Mobilni telefoni, PDA...)

- On the trail (Osnovni ručni uređaji namenjeni za neurbana područja - Outdoor...)

- Onto fitness (za sportiste - bicikliste, trkače i ostale sportove na otvorenom)

- Onto water (Nautičke uređaje za korišćenje na vodenim površinama kao što su mora, reke i jezera - Marine)

- In the Air (Uređaji za vazduhoplovnu navigaciju - Aviation)

 

 

Kako se najčešće koristi?

 

Ovde ćemo se zadržati na Auto/moto i ručnim outdoor uređajima koji su nam najinteresantniji. Osim ovoga što ću navesti kao osnovne funkcije svaki od njih ima i gomilu drugih.

 

Zajedničko za obe vrste uređaja je da pokazuju trenutnu poziciju na displeju uređaja i da mogu da vas odvedu od tačke A do tačke B putanjom koja zavisi od zadatih parametara.

 

 

Auto/moto uređaji imaju kartografiju koja je rutabilna. Vaše je da odaberete prevozno sredstvo koje koristite (peške, automobil/motor, kamion, autobus...), da li želite da vas vodi najkraćim ili najbržim putem, zatim šta treba da izbegava (polukružne okrete, saobraćajnu gužvu ako ima TMC prijemnik*, puteve sa naplatom, autoputeve, makadam...), zatim da odredite krajnju tačku (po adresi, imenu restorana, hotela ili drugog objekta koji se nalazi u POI** bazi samog uređaja) i da sačekate da softver u uređaju vodeći računa o svim parametrima izračuna rutu i počne da vas navodi. Kod Garmin uređaja svi meniji su na srpskom jeziku. Navođenje je vizuelno na displeju uređaja i glasovno na srpskom (ili bilo kom drugom evropskom ili svetskom jeziku). Uređaj će vas na vreme upozoriti gde treba da skrenete ili da se ranije prestrojite da bi vas efikasno doveo do cilja.

 

 

Ručni ili outdoor GPS uređaji u zavisnosti od namene ne moraju da imaju mogućnost prikaza karti već samo tačaka (waypoint), ruta i tragova (track log). Poslednje generacije ručnih GPS uređaja imaju prikaz kartografije pa čak i mogućnost rutiranja. Ručni uređaji za razliku od auto/moto uređaja imaju robustnost za korišćenje na otvorenom i u raznim uslovima. Garminovi outdoor GPS uređaji su svi vodootporni, otporni na vibracije (ispadanje iz ruke, blagi udarci po granju i sl.) Oni vam omogućavaju da na nepozatom terenu odredite ciljnu tačku i eventualne međutačke koje želite da posetite. Recimo da želite iz tačke A da dođete do tačke B najkraćim putem. Dovoljno je da pratite strelicu na ekranu i da se krećete u njenom smeru.

 

 

Kartografija je najvažniji pojam ili u najmanju ruku jednako važan kao i sam GPS prijemnik. Ukoliko kartografija nije dobro urađena, ni najbolji GPS uređaj ne može vam pomoći u onoj meri u kojoj je to zamišljeno - da vas sigurno dovede do cilja.

Kartografija se razvija posebno i nema veze sa saelitima kako to većina neupućenih misli. Karta u GPS uređaju se učitava kao podloga i može biti rutabilna (ona koja navodi) i nerutabilna (samo informacija o poziciji).

Kartografija se kupuje sa uređajem ili naknadno u zavisnosti od područja na kojem će se uređaj koristi. Garmin auto/moto uređaji se u Srbiji isporučuju sa kartom Srbije i Crne Gore (SCG Route) i/ili kartom Evrope. Kada se kaže detaljna karta to znači da sadrži detaljne karte (ulice i kućni brojevi) mesta i kompletnu javnu putnu mrežu. Trenutno u verziji 1.5 SCG Route sadrži detaljnu kartu 93 mesta u Srbiji i kompletnu putnu mrežu.

Za ručne uređaje se karta dokupljuje posebno ukoliko je potrebna. SCG Route 1.5 karta sadrži topografsku kartu Fruške Gore (sa ucrtanim stazama) i Tare, a u planu je da se topografskim podacima pokrije cela Srbija. Isto tako ova karta sadrži nautičke podatke Dunava, Save i Tise. Plovni put, linije obale, kilometarske oznake, pozicije podvodnih objekata, šporova, brana, kanalsku mrežu u Vojvodini...

Svaka kartografija se vremenom dopunjuje novim podacima i ispravlja. Kod Garmin SCG Route ove dopune su za korisnike potpuno besplatne i mogu se skinuti sa interneta ili se mogu dobiti i odmah instalirati u uređaj kod ovlašćenih prodavaca (i ova usluga je besplatna).

 

 

* TMC Prijemnik je antena i softver koji sa zemaljskih radio predajnika dobijaju informaciju o stanju na putevima i prohodnosti istih. Uređaj koji podržava TMC prijemnik može da vam uštedi dosta vremena računajući rutu koja je prohodna.

** POI baza sadrži pozicije i ostale podatke o raznim objektima tipa restorana, hotela, benzinskih pupi, bolnica, policijskih stanica, aerodroma...

 

Hvala na pažnji, ako sam nešto izostavio ili nije jasno, slobodno pitajte jer ne postoji glupo pitanje!

[misa-pei 4542 Napisano Mart 3, 2008]

Da li znaci, da bez topografske karte, negde gde nije razvijena putna mreza /sve sto pitam je vezano za kretanje po Srbiji, na prvom mestu/ mogu videti svoju geografsku poziciju u brocanaom obliku, ali ne i detelje karte? Da li postoji mogucnost da uredjaj belezi moj predjeni put, da, u slucaju gubljenja, mogu da se istim putrm vratim, bez obzira sto nije ucitana topografska karta?

 

Hvala.

[aca-pn 6115 Napisano Mart 3, 2008]

E svaka ti cast na objasnjenju !

[lalajko 1923 Napisano Mart 3, 2008]

http://www.ciklonaut.com/Gps/Gps.htm

 

I ovde ima dosta toga o GPS-u, bas za laike.

[markone 427 Napisano Mart 3, 2008]

Da li znaci, da bez topografske karte, negde gde nije razvijena putna mreza /sve sto pitam je vezano za kretanje po Srbiji, na prvom mestu/ mogu videti svoju geografsku poziciju u brocanaom obliku, ali ne i detelje karte? Da li postoji mogucnost da uredjaj belezi moj predjeni put, da, u slucaju gubljenja, mogu da se istim putrm vratim, bez obzira sto nije ucitana topografska karta?

 

Hvala.

 

Odgovor na oba pitanja je: Da! Svaki ručni GPS uređaj kao i Garmin zumo daje poziciju na ekranu i brojčanu poziciju (longituda i latituda u formatu koji se podešava). Ovo sve važi za bilo koju tačku na planeti Zemlji a ne samo za Srbiju. Ručni uređaji imaju tzv. track log (beleđenje traga ili pređenog puta) koji se sastoji iz tačaka koje su povezane linijom. Gustina ovih tačaka može da se podešava u zavisnosti od načina upotrebe. Može da se podesi da uređaj beleži tačku na svaki metar (rastojanje se isto podešava proizvoljno), zatim na svaki minut (ili sekundu ili 10 sekundi... ili kako vam odgovara) ili automatski (uređaj će beležiti tačku u zavisnosti od načina kretanja).

Ove mogućnosti ima i Garmin zumo koji je najinteresantniji nama. Jeftiniji auto uređaji poput Garmin nuvi 2xx, 3xx, 6xx serije nemaju track log. Ali zato trenutno najjači auto uređaji iz serije 7xx imaju i ovu funkciju. Kad smo već kod serija... uskoro se očekuje i 8xx serija koja će da oduva konkurenciju (ali će joj i cena biti povisoka).

[markone 427 Napisano Mart 3, 2008]

http://www.ciklonaut.com/Gps/Gps.htm

 

I ovde ima dosta toga o GPS-u, bas za laike.

 

Znam za to! Odličan tekst i preporuka za sajt za one koji vole offroad i malo zabitije vožnje.

[rista 3 Napisano Mart 4, 2008]

Da li u Srbiji postoje TMC predajnici?

Koliko se cesto osvezava informacija u tom servisu?

Da li je izvestaj o popravljanju ulica ili o zatvorenom mostu vezan za kartu koja se ucutava ili se ti podaci dobijaju preko signala?

[markone 427 Napisano Mart 4, 2008]

Da li u Srbiji postoje TMC predajnici?

Koliko se cesto osvezava informacija u tom servisu?

Da li je izvestaj o popravljanju ulica ili o zatvorenom mostu vezan za kartu koja se ucutava ili se ti podaci dobijaju preko signala?

 

TMC još uvek ne postoji u Srbiji.

Ako su u pitanju srušeni mostovi (kao što je kod nas slučaj na žalost) onda se ispravlja karta. Ako je zatvoren zbog popravke može se ispraviti karta ako je duža popravka. To je recimo slučaj sa izgradnjom petlje na autoputu kod Novog Sada gde je na duže vreme van upotrebe izlaz prema Temerinu.

 

U zapadnoj evropi ovo regulišu TMC predajnici. Nisam siguran u kom intervalu se osvežavaju podaci ali mislim da to ide u realnom vremenu jer su u pitanju senzori i kamere koje nadgledaju saobraćaj.