Aplikace GNSS - GNSS applications - Wikipedia

Pro širší pokrytí tohoto tématu viz Satelitní navigace.

Globální navigační satelitní systém Přijímače (GNSS) pomocí GPS, GLONASS, Galileo nebo BeiDou systému, se používají v mnoha aplikacích. První systémy byly vyvinuty ve 20. století, hlavně proto, aby pomohly vojenskému personálu najít cestu, ale povědomí o poloze brzy našel mnoho civilních aplikací.

Navigace

  • Auta mohou být vybaveny přijímači GNSS z výroby nebo jako trh s náhradními díly zařízení. Jednotky často zobrazují pohyblivé mapy a informace o poloze, rychlosti, směru a ulicích v okolí a body zájmu.
Hlavní článek: Automobilový navigační systém
Přijímač GPS pro civilní použití v automobilech.
Jednotka GPS zobrazující základní trasový bod a informace o sledování, které jsou obvykle vyžadovány pro venkovní sportovní a rekreační použití
  • Těžká zařízení mohou používat GNSS ve stavebnictví, těžbě a přesné zemědělství. Čepele a lopaty stavební vybavení jsou řízeny automaticky na základě GNSS navádění stroje systémy. Zemědělské zařízení může používat GNSS k automatickému řízení nebo jako vizuální pomůcka zobrazená na obrazovce řidiče. To je užitečné pro řízený provoz a řádková plodina při stříkání. Sklízeče s monitory výnosů mohou také použít GNSS k vytvoření mapy výnosů výběh být sklizen.
  • Kolo s GPS (vlevo) a cyklopočítač
    Cyklisté často používají GNSS v závodech a na turné. Navigace GNSS umožňuje cyklistům předem naplánovat svůj směr a sledovat tento kurz, který může zahrnovat klidnější a užší ulice, aniž by se museli často zastavovat a odkazovat na samostatné mapy. Přijímače GNSS navržené speciálně pro jízdu na kole mohou obsahovat funkce mapování podle ulic nebo mohou být orientovány na zaznamenávání postupu cyklisty po trase. Tato data mohou být po jízdě zkontrolována, aby informovala o tréninku jezdce nebo plánování soutěže, nebo nahrána do online služeb, které umožňují jezdcům prohlížet a porovnávat jízdy ostatních.[1]
  • Turisté, horolezci a dokonce i běžní chodci v městském nebo venkovském prostředí mohou pomocí GNSS určit svou polohu, ať už s odkazem na samostatné mapy nebo bez nich. V izolovaných oblastech může schopnost GNSS poskytnout přesnou polohu výrazně zvýšit šance na záchranu, když jsou horolezci nebo turisté deaktivováni nebo ztraceni (pokud mají komunikační prostředky se záchranáři).
  • Zařízení GNSS pro zrakově postižené je k dispozici.
  • Kosmická loď používat GNSS jako navigační nástroj. Přidání přijímače GNSS do kosmické lodi umožňuje přesné stanovení oběžné dráhy bez pozemní sledovací stanice. To zase umožňuje autonomní kosmická loď navigace, formační létání a autonomní setkání. Použití GNSS na oběžných drahách MEO, GEO, HEO a vysoce eliptických drahách je možné pouze v případě, že přijímač může přijímat a sledovat mnohem slabší (15 - 20 dB) signály postranních laloků GNSS. Toto konstrukční omezení a radiační prostředí nalezené ve vesmíru brání použití COTS přijímače. Je to jednodušší nízká oběžná dráha Země satelity pro použití GNSS. Jedno takové konstelace provozuje Orbcomm používá přijímače GPS na všech druzích.[2] Čína provedla několik experimentů s použitím nízkonákladových jednofrekvenčních přijímačů GPS COTS nainstalovaných na Yaogan -30 (YG30; LEO) série a Fengyun -3C (FY3C; SSO ) satelity s příznivými výsledky; použití více systémů najednou pomáhá s polárními drahami FY3C tím, že umožňuje viditelnost více satelitů GNSS.[3]

Geodetické práce a mapování

  • Mapování a geografické informační systémy (GIS) - Většina přijímačů GNSS s mapovacím stupněm používá data nosných vln pouze z frekvence L1, ale má přesný krystalový oscilátor což snižuje chyby související s hodinami přijímače chvění. To umožňuje chyby polohy v řádu jednoho metru nebo méně v reálném čase, přičemž diferenciální signál GNSS je přijímán pomocí samostatného rádiového přijímače. Uložením měření nosné fáze a diferenciálně následné zpracování u těchto přijímačů jsou možné chyby polohování řádově 10 centimetrů.
    • Několik projektů, včetně OpenStreetMap a TierraWiki, umožněte uživatelům vytvářet mapy společně, podobně jako wiki pomocí přijímačů GPS pro spotřebitele.
  • Geofyzika a geologie - vysoce přesná měření kůra napětí lze vytvořit diferenciálním GNSS nalezením relativního posunutí mezi senzory GNSS. Několik stanic umístěných kolem aktivně se deformující oblasti (například a sopka nebo poruchová zóna ) lze použít k vyhledání namáhání a pohybu země. Tato měření lze poté použít k interpretaci příčiny deformace, jako je hráz nebo parapet pod povrchem aktivní sopky.
  • Archeologie - Když archeologové vykopávají místo, obvykle vytvářejí trojrozměrnou mapu místa s podrobným popisem, kde se každý artefakt nachází.[4]
  • Geodetické - K určování polohy lze použít GNSS přijímače na základě průzkumu značky průzkumu, budovy a silniční stavby. Tyto jednotky používají signál z obou frekvencí GPS L1 a L2. Přestože data kódu L2 jsou šifrované, signál nosná vlna umožňuje opravu některých ionosférické chyby. Tyto dvoufrekvenční přijímače GPS obvykle stojí 10 000 USD nebo více, ale při použití v nosné fázi mohou mít chyby polohy rádově jeden centimetr nebo méně. diferenciální GPS režimu.
  • Průzkum GNSS přijímač průmysl zahrnují relativně malý počet hlavních hráčů, kteří se specializují na konstrukci složitých duálních frekvencí GNSS přijímače schopný přesného sledování nosných fází pro všechny nebo většinu dostupných signálů, aby přinesl přesnost relativního umístění až na hodnoty na úrovni cm požadované těmito aplikacemi. Nejznámějšími společnostmi jsou Javad, Leica, NovAtel, Septentrio, Topcon a Trimble.

Jiná použití

  • Válečný přesně naváděná munice - Mnoho druhů munice, včetně JDAM bomby, Excalibur 155 mm dělostřelecká střela, použijte GNSS k navádění k jejich cíli.
  • Přesný časový odkaz - mnoho systémů, které musí být přesné synchronizované používat GNSS jako zdroj přesného času. GNSS lze použít jako a referenční hodiny pro časový kód generátory nebo Síťový časový protokol (NTP) časové servery. Senzory (pro seismologie nebo jiná monitorovací aplikace) může používat GNSS jako přesný zdroj času. Vícenásobný přístup s časovým dělením Komunikační sítě (TDMA) se často spoléhají na toto přesné načasování synchronizace zařízení generujících RF, síťových zařízení a multiplexery.
  • Mobilní satelitní komunikace - Satelitní komunikace systémy používají směrovou anténu (obvykle „parabolu“) namířenou na satelit. Například anténa pohybující se lodi nebo vlaku musí být namířena na základě jejího aktuálního umístění. Moderní anténní řadiče obvykle obsahují přijímač GNSS, který poskytuje tyto informace.
  • Nouzový a služby založené na poloze - Funkci GNSS může používat pohotovostní služby najít mobilní telefony. Schopnost najít mobilní telefon je ve Spojených státech vyžadována E911 právní předpisy pro pohotovostní služby. Takový systém však není zaveden všude. GNSS je méně závislý na telekomunikační síti topologie než radiolokace pro kompatibilní telefony. Asistované GPS snižuje požadavky na výkon mobilního telefonu a zvyšuje přesnost umístění. Zeměpisnou polohu telefonu lze také použít k poskytování služeb založených na poloze, včetně reklamy nebo jiných informací o poloze.
    • Hry založené na poloze - Dostupnost ručních přijímačů GNSS vedla k hrám jako např geocaching, což zahrnuje použití ruční GNSS jednotky k cestování ke konkrétnímu zeměpisná délka a zeměpisná šířka hledat objekty skryté jinými geocachery. Tato oblíbená aktivita často zahrnuje procházky nebo pěší túry do přírodních lokalit. Geodashing je venkovní sport body na trase.
    • Marketing - Některé společnosti zabývající se průzkumem trhu kombinovaly systémy GIS a průzkumy založené na průzkumech, aby společnostem pomohly rozhodnout, kde otevřít nové pobočky, a zacílit svou reklamu podle vzorců užívání silnic a sociálně-demografických atributů obytných zón.
  • Cestující v letadle - většina letecké společnosti umožnit cestujícím používat jednotky GNSS na svých letech, s výjimkou přistání a vzletu, kdy jsou omezena i jiná elektronická zařízení. I když spotřebitelské přijímače GNSS mají minimální riziko rušení, několik leteckých společností nedovoluje použití ručních přijímačů během letu. Jiné letecké společnosti integrují sledování letadel do televizního zábavního systému opěradla, který je k dispozici všem cestujícím i při vzletu a přistání.[5]
  • Informace o směru - GNSS lze použít ke stanovení informací o směru, i když pro tento účel nebyl navržen. „GNSS kompas“ používá k detekci fázového rozdílu v nosném signálu z konkrétního satelitu GNSS dvojici antén oddělených přibližně 50 cm.[6] Vzhledem k pozicím satelitu, poloze antény a fázovému rozdílu lze vypočítat orientaci obou antén. Dražší kompasové systémy GNSS používají tři antény v trojúhelníku k získání tří samostatných odečtů s ohledem na každý satelit. GNSS kompas nepodléhá magnetická deklinace protože magnetický kompas je a nemusí být pravidelně resetován jako a kompas. Je však předmětem vícecestných efektů.
  • GPS sledování systémy používají GNSS k určení polohy vozidla, osoby, domácího mazlíčka nebo nákladu a k zaznamenávání polohy v pravidelných intervalech za účelem vytvoření protokolu pohybů. Data mohou být uložena uvnitř jednotky nebo zaslána na vzdálený počítač pomocí rádia nebo mobilního modemu. Některé systémy umožňují prohlížení místa v reálném čase na internetu pomocí webového prohlížeče.
    • Sledování polohy odsouzených sexuálních delikventů používající jako podmínku podmínku GPS náramek. Úředníci činní v trestním řízení mohou kontrolovat denní pohyby pachatelů za cenu pouze 5 $ nebo 10 $ za den. Sledování v reálném čase nebo okamžité je považováno za příliš nákladné pro sledování zločinců pomocí GPS.[7]
  • Geo-ploty může povolit nebo zakázat zařízení na základě jejich umístění.
  • Ceny silnic GNSS Systémové nabíjení účastníků silničního provozu pomocí dat ze senzorů GNSS uvnitř vozidel. Zastánci argumentují, že zpoplatnění silnic pomocí GNSS umožňuje řadu politik, jako je mýtné podle vzdálenosti na městských silnicích, a lze je použít pro mnoho dalších aplikací v oblasti parkování, pojištění a emisí vozidel. Kritici tvrdí, že GNSS by mohl vést k narušení soukromí lidí.
  • Predikce počasí - Měření atmosférického ohybu satelitních signálů GNSS specializovanými přijímači GNSS v orbitálních druzích lze použít ke stanovení atmosférických podmínek, jako je hustota vzduchu, teplota, vlhkost a hustota elektronů. Tyto informace ze sady šesti mikrosatelitů, které byly vypuštěny v dubnu 2006, se nazývaly Constellation of Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate VESMÍRNÝ bylo prokázáno, že zlepšuje přesnost předpovědních modelů počasí.
  • Fotografické geokódování - Kombinace údajů o poloze GNSS s fotografie pořízeno (obvykle digitálním) Fotoaparát umožňuje prohlížet fotografie na mapě[8] nebo vyhledat místa, kde byla pořízena v a místopisný seznam. Je možné automaticky přidávat anotace k fotografiím s umístěním, které zobrazují, integrací zařízení GNSS do fotoaparátu tak, aby byly do fotografií vloženy souřadnice jako Exif metadata. Alternativně mohou být časová razítka obrázků korelována se záznamem trasy GNSS.[9][10]
  • Parašutismus - Většina komerčních poklesových zón používá GNSS, aby pomohla pilotovi „spatřit“ letadlo do správné polohy, aby všichni parašutisté na nákladu mohli létat se svými přístřešky zpět na přistávací plochu.
  • Bezdrátové sítě - Je volána technika mapování a nahrávání přesného nebo přesného umístění bezdrátové sítě řízení. Využívá údaje o síle signálu z bezdrátového adaptéru a GPS k identifikaci polohy. Kismet pro Linux je široce používaný ochranný program.
  • Vrakové potápění - Populární varianta potápění je známá jako vrakové potápění. Za účelem nalezení požadovaného vrak na dně oceánského dna se používá GPS k navigaci na přibližné místo a poté se pomocí vraku najde vrak echosounder.
  • Sociální síť - Rostoucí počet společností uvádí na trh mobilní telefony vybavené technologií GPS, které nabízejí možnost přesně určit přátele na mapách vytvořených na míru spolu s výstrahami, které uživatele informují, když je večírek v naprogramovaném rozsahu. Mnoho z těchto telefonů nabízí nejen funkce sociálních sítí, ale také standardní funkce GPS navigace, jako jsou zvukové hlasové příkazy pro GPS navigaci ve vozidle.[11]

Reference

  1. ^ „19 nejlepších aplikací pro cyklistiku na smartphonu pro iPhone a Android“. road.cc. 2016-01-16. Citováno 2016-04-29.
  2. ^ [1], Orbcomm
  3. ^ Gong, Xuewen; Guo, Lei; Wang, Fuhong; Zhang, Wanwei; Sang, Jizhang; Ge, Maorong; Schuh, Harald (11. června 2019). „Přesné palubní stanovení oběžné dráhy v reálném čase s nízkonákladovým jednofrekvenčním přijímačem GPS / BDS“. Dálkový průzkum Země. 11 (11): 1391. doi:10,3390 / rs11111391.
  4. ^ Cobb, Peter J .; Earley-Spadoni, Tiffany; Dames, Philip (2019). „Záznam na úrovni centimetrů pro všechny: Experimentování v terénu s novou, dostupnou geolokační technologií“. Pokroky v archeologické praxi. doi:10.1017 / aap.2019.21.
  5. ^ Joe Mehaffey. Je bezpečné používat ruční GPS přijímač v komerčních letadlech?. Zpřístupněno 15. května 2006.
  6. ^ GPS kompas JLR-10. Zpřístupněno 6. ledna 2007.
  7. ^ GPS FAQ.
  8. ^ mapa
  9. ^ Diomidis Spinellis. Fotografie s pozicí anotací: Geotemporální web. Pervasive Computing IEEE, 2 (2): 72–79, duben – červen 2003. (doi:10.1109 / MPRV.2003.1203756 )
  10. ^ K. Iwasaki, K. Yamazawa a N. Yokoya. Systém indexování fotografií na základě polohy a orientace snímání s geografickou databází. v IEEE International Conference on Multimedia and Expo, ICME 2005, strany 390–393, 2005. (doi:10.1109 / ICME.2005.1521442 )
  11. ^ [2]
6. Několik aplikací GNSS s nástroji open source Aplikace a metody GNSS

externí odkazy