GNSS: هر آنچه باید بدانید

مقدمه

قبل از اینکه به تاریخچه سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS ، GNSS ؛ از این پس GNSS) یا سینماتیک در زمان واقعی (RTK یا Real Time Kinematic)

این یک نمای کلی از سیستم ناوبری ماهواره ای است که ما می شناسیم ، اما امروز ما یک قدم جلوتر می رویم تا در مورد یک سیستم ناوبری ماهواره ای پیشرفته که به GNSS معروف است ، بحث کنیم. هر سیستم ناوبری ماهواره ای با قابلیت پوشش جهانی ، سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی یا GNSS نامیده می شود. اما این همه ماجرا نیست. GNSS دارای یک سلاح مخفی است... سینماتیک در زمان واقعی یک تکنیک موقعیت یابی ماهواره ای جهانی است که به GNSS کمک می کند تا قابلیت اطمینان و دقت داده های هدف را بهبود بخشد. وقتی صحبت از موقعیت یابی ، موقعیت یابی و حداکثر دقت می شود ، ترکیب GNSS و RTK بر خلاف هر چیز دیگری سطح دقت را افزایش می دهد. RTK سیگنال فاز مبادله شده بین فرستنده و گیرنده را تقویت می کند و در نتیجه دقت سطح سانتی متر و تصحیح سیگنال در زمان واقعی را ارائه می دهد.

GNSS یا سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی چیست؟

سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی در ابتدا توسط نیروی هوایی ایالات متحده توسعه داده شد ، هنگامی که این فناوری سیستم موقعیت یابی جهانی یا GPS نامیده می شد و فقط توسط ارتش ایالات متحده قابل استفاده بود.با گذشت زمان ، فناوری GPS در دسترس همه افراد در این سیاره قرار گرفت. اکنون که همه تلفن های هوشمند مجهز به GPS به راحتی برای همه قابل دسترسی است ، دولت های چندین کشور تصمیم گرفته اند که این فناوری را به سطح پیشرفته تر ، دقیق تر و بلند مدت تری برسانند. بنابراین ، ظهور سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی یا GNSS برای مصرف کنندگان بخش خصوصی به یک پدیده رسمی تبدیل شده است.

در حال حاضر ، علاوه بر ایالات متحده ، GLONASS روسیه و گالیله اتحادیه اروپا دو GNSS اصلی عملیاتی هستند که در سطح سیاره ما کار می کنند. با ظهور فناوری GNSS ، بسیاری از فناوری های کمکی ، که به عنوان سیستم های ناوبری منطقه ای شناخته می شوند ، شروع به کار کردند. مفهوم فناوری مشابه GNSS است ، اما مناطق جغرافیایی کمتری را پوشش می دهد.

سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی یا GNSS چگونه کار می کند؟​​

ماهواره های GNSS دارای دو موج حامل در نوار L ، یعنی L1 (1575.42 مگاهرتز) و L2 (1227.60 مگاهرتز) هستند. هدف اصلی این دو طول موج ، ارسال سیگنال از ماهواره متصل به سطح زمین است. با توجه به Techopedia ، استفاده از فناوری نوار L می تواند هزینه های سربار را کاهش داده و در عین حال یک اتصال قابل اطمینان را که کمتر مستعد وقفه است ، ایجاد کند. معرفی نوارهای L با قرار دادن درست آنتن مزایای متعددی را برای هواپیمای بدون سرنشین کشاورزی

از سوی دیگر ، گیرنده های GNSS واقع در سطح زمین از یک آنتن و یک واحد پردازش تشکیل شده است. هدف آنتن دریافت سیگنال های رمزگذاری شده از ماهواره های متصل است و وظیفه واحد پردازش رمزگشایی سیگنال ها به اطلاعات معنی دار است.

توجه: برای تعیین موقعیت یک گیرنده ، GNSS باید داده ها را از حداقل سه ماهواره جداگانه جمع آوری کند.

هر ماهواره GNSS در فاصله 11 ساعت 58 دقیقه و 2 ثانیه به دور زمین می چرخد. اطلاعات زمانی که توسط ماهواره منتقل می شود با استفاده از کدها منتقل می شود تا گیرنده بتواند فاصله زمانی را که کد در طول آن ارسال شده است تعیین کند.

سیگنال های منتقل شده از ماهواره حاوی داده های رمزگذاری شده هستند که به گیرنده ها کمک می کند مکان آن را دقیق مشخص کنند و خود گیرنده نیز دقیقاً مطابق موقعیت ماهواره موقعیت خود را تعیین می کند.

گیرنده IC تفاوت زمانی بین زمان پخش و زمان دریافت سیگنال رمزگذاری شده را محاسبه می کند. هنگامی که گیرنده دقیقاً نسبت به ماهواره قرار می گیرد ، واحد پردازش موقعیت گیرنده را بر حسب عرض جغرافیایی ، طول جغرافیایی و ارتفاع ترجمه می کند. بنابراین ، بر اساس این مفهوم ساده ، هر GNSS در سطح این سیاره عمل می کند.

برنامه های کاربردی خدمات ماهواره ای ناوبری جهانی

ظهور فناوری GNSS مفهوم ردیابی موقعیت را با درجه بالایی تغییر داده است دقت و طیف گسترده ای از پوشش. چندین برنامه اصلی GNSS وجود دارد که به جهان کمک کرده است آینده بهتری را ببیند.

GNSS برای ناوبری

در میان سایر فناوری ها ، مفهوم GNSS تأثیر عمده ای بر فناوری ناوبری داشته است. اخیراً ، GNSS در صنعت خودرو گنجانده شده است ، در حال حاضر تقریباً هر شرکت خودروسازی از فناوری GNSS در مدلهای اتومبیل خود استفاده می کند. ادغام فناوری GNSS به راننده کمک می کند تا به راحتی در مسیرهای ناشناخته حرکت کند تا جاده های جهان را کاوش کند.

استفاده از GNSS در سیستم های ناوبری تنها به خودرو محدود نمی شود ، زیرا این فناوری در حال حاضر به طور گسترده در هواپیماها نیز استفاده می شود. نقشه برداری اولیه از زمین و به روز رسانی زمان واقعی زمین از GNSS به خلبانان اجازه می دهد تا از برخورد در ترافیک هوایی اجتناب کنند. علاوه بر این ، GNSS مورد استفاده در کابین هواپیما نیز از فناوری هایی مانند WAAS یا GBAS (LAAS) برای بهبود دقت هدایت استفاده می کند.

WAAS چیست؟

بر خلاف کمکهای ناوبری زمینی سنتی ، سیستم افزایش منطقه وسیع (WAAS) خدمات ناوبری را در سراسر سیستم هوایی ملی ارائه می دهد ، طبق گفته اداره هوانوردی فدرال. سیستم یا به اختصار NAS). WAAS اطلاعات بیشتری را در اختیار گیرنده های GPS / WAAS قرار می دهد تا دقت و صحت تخمین موقعیت فعلی را بهبود بخشد.

GBAS یا LAAS چیست؟

از لحاظ تاریخی ، اداره هوانوردی فدرال (FAA) یک بار به آنچه ما امروزه GBAS ، LAAS می نامیم اشاره کرد. بر اساس وب سایت اداره هوانوردی فدرال ، سیستم افزایش زمینی (GBAS) سیستمی است که اصلاحات مختلف و نظارت بر یکپارچگی سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) را ارائه می دهد.

علاوه بر طیف گسترده ای از کاربردهای GNSS در خودروها و هواپیماها ، GNSS همچنین برای حرکت در قایق ها / قایق ها و کشتی ها در سطح آب استفاده می شود.

توجه: کشتی ها همچنین از یک بلوک عملکردی GNSS به نام "Man Overboard" یا abbr استفاده می کنند. MOB این ویژگی به خدمه کشتی اجازه می دهد تا موقعیت فردی را که در دریا سقوط کرده است ، مشخص کنند.

GNSS برای نقشه برداری و نقشه برداری زمین شناسی

نقشه برداری زمین شناسی و نقشه برداری زمین شناسی یکی دیگر از کاربردهای مهم GNSS است. اکثر گیرنده های GNSS از داده های سیگنال تولید شده در فرکانس موج L1 برای انجام نقشه برداری زمین شناسی استفاده می کنند. مجهز به یک نوسان ساز بلوری دقیق است که به موج کمک می کند تا خطاهای ساعت را هنگام نقشه برداری کاهش دهد. محققان همچنین می توانند با محاسبه جابجایی مناسب بین سنسورهای GNSS ، اندازه گیری های بسیار دقیقی انجام دهند.

به عنوان مثال ، اگر یک ناحیه تغییر شکل فعال (مثلاً آتشفشان) توسط چندین ایستگاه دریافت کننده احاطه شده باشد ، GNSS می تواند برای تشخیص هر نوع مفید باشد. تغییر شکل یا حرکت زمین

برنامه های کاربردی GNSS در صنایع دیگر

علاوه بر برنامه های کاربردی GNSS فوق ، موارد مهم نیز عبارتند از:

1. ماهواره سیار
2. خدمات اضطراری و دقیق مبتنی بر موقعیت مکانی
3. بهبود پیش بینی آب و هوا
4. جغرافیایی عکاسی
5. بازاریابی و سایر موارد

دستگاه اندازه گیری اینرسی یا سنسورهای INS

واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) نقش حیاتی در سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی دارد. همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت ، سیستم GNSS سیگنال های داده ای را از حداقل سه ماهواره در مدار جمع آوری می کند ، جایی که هر سیگنال دریافتی توسط گیرنده ها فوق العاده دقیق است.

با این حال ، اگر سیگنال توسط موانعی مانند درختان ، سنگ ها یا ساختمان ها مسدود شود ، سیگنال دیگر نمی تواند موقعیت دقیق را ارائه دهد. واحد اندازه گیری اینرسی نوعی سنسور اینرسی است که چرخش و شتاب یک جسم متحرک را برای تعیین موقعیت آن در فضا محاسبه می کند.

بیایید کمی بیشتر به جزئیات بپردازیم

IMU شامل 6 سنسور اضافی است که در امتداد سه محور متعامد دیگر قرار گرفته است. هر یک از آنها همچنین از شتاب سنج و ژیروسکوپ تشکیل شده است. وظیفه شتاب سنج اندازه گیری شتاب خطی یک جسم متحرک است ، در حالی که ژیروسکوپ شتاب چرخش را اندازه گیری می کند. بنابراین ، با محاسبه مقادیر این دو سنسور ، سیستم می تواند به راحتی محل دقیق حرکت بدن را تعیین کند. در کنار هم ، GNSS و IMU راه حل های ناوبری قوی تر و دقیق تری را در اختیار کاربران نهایی قرار می دهند.

به طور خلاصه

به لطف پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر ، بسیاری از مفاهیم و فن آوری ها به طور قابل توجهی زمینه بازی روباتیک ، ارتباطات ماهواره ای و ناوبری را که می شناسیم تغییر داده است. سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی در بین فناوری های نوآورانه ای که زندگی روزمره را به نحوی که امروزه می شناسیم ، بهبود بخشیده است. علاوه بر این ، RTK GNSS را با دقت سطح سانتی متر با تصحیح سیگنال در زمان واقعی ارائه می دهد. ترکیب GNSS و RTK بالاترین دقت و بالاترین کیفیت ردیابی مورد نیاز شما را فراهم می کند. به هر حال ، GNSS و RTK قوی ترین ترکیب امروز بازار هستند.

در این مرور کلی ، ما تمام زمینه های ممکن برای GNSS را بررسی کرده و مفاهیم ، اصول و کاربردهای آن را به تفصیل مورد بحث قرار داده ایم. ما امیدواریم که مطالب ارائه شده شما را به طور کامل در مورد فناوری GNSS آگاه کرده ، روشن کرده و شما را برای رسیدن به اهداف خود الهام بخشیده باشد. با تشکر از توجه شما.