GNSS: כל מה שאתה צריך לדעת.

מבוא

לפני שנסתכל על ההיסטוריה של מערכת הלוויין הניווט העולמי (GNSS, GNSS; להלן GNSS) או קינמטיקה בזמן אמת (RTK או Real Time Kinematic)

זוהי סקירה בסיסית של מערכת הניווט הלוויין כפי שאנו מכירים אותה, אך כיום אנו לוקחים אותה צעד אחד קדימה כדי לדון במערכת ניווט לוויינית מתקדמת המכונה GNSS. כל מערכת ניווט לוויינית בעלת יכולת כיסוי עולמית נקראת מערכת לוויין ניווט גלובלית או GNSS. אבל זה לא הכל. ל- GNSS נשק סודי...

טכנולוגיה אחת ש- GNSS מסתמכת עליה לעתים קרובות היא קינמטיקה בזמן אמת, או RTK. קינמטיקה בזמן אמת היא טכניקת מיקום לוויין עולמית המסייעת ל- GNSS לשפר את האמינות והדיוק של נתוני המטרה. בכל הנוגע למיקום, מיקום ודיוק מרבי, השילוב של GNSS עם RTK מגביר את רמת הדיוק שלא דומה לשום דבר אחר. RTK מגביר את אות הפאזה המוחלף בין המשדר למקלט, ובכך מספק דיוק ברמת סנטימטר ותיקון אותות בזמן אמת.

מהי GNSS או מערכת לווין ניווט גלובלית?

מערכות לווין ניווט גלובליות פותחו במקור על ידי חיל האוויר האמריקאי, כאשר הטכנולוגיה נקראה מערכת המיקום הגלובלית, או GPS, ויכולה לשמש את הצבא האמריקאי בלבד.עם הזמן, טכנולוגיית ה- GPS הפכה זמינה לכולם על הפלנטה הזו. כעת, כאשר כל סמארטפון המצויד ב- GPS נגיש לכולם, ממשלות מספר מדינות החליטו לקחת את הטכנולוגיה הזו לרמה מתקדמת יותר, מדויקת וארוכת טווח. לפיכך הופעתן של מערכות לווין ניווט גלובליות או GNSS הפכה לתופעה רשמית עבור צרכני המגזר הפרטי.

נכון לעכשיו, בנוסף לארה"ב, GLONASS של רוסיה וגלילאו של האיחוד האירופי הן שני ה- GNSS המבצעיים העיקריים הפועלים על פני כדור הארץ שלנו. עם הופעת טכנולוגיית GNSS החלו לפעול טכנולוגיות מסייעות רבות, המכונות מערכות ניווט אזוריות. התפיסה הטכנולוגית זהה לזו של GNSS, אך מכסה פחות אזורים גיאוגרפיים.

כיצד פועלת מערכת לוויין הניווט העולמית או GNSS?​​

ללווייני GNSS יש שני גלי נשאים המתועדים בפס L, כלומר L1 (1575.42 מגהרץ) ו- L2 (1227.60 מגהרץ). המטרה העיקרית של שני אורכי הגל הללו היא העברת אותות מלוויין מחובר אל פני כדור הארץ. על פי Techopedia, השימוש בטכנולוגיית להקות L יכול להפחית את התקורה תוך מתן חיבור אמין שפחות מועד להפרעות. הכנסת להקות L עם מיקום האנטנה הנכון מציעה מספר יתרונות עבור מל"טים חקלאיים

מצד שני, מקלטי GNSS הממוקמים על פני כדור הארץ מורכבים מאנטנה ויחידת עיבוד. מטרת האנטנה היא לקבל אותות מקודדים מלוויינים מחוברים, ומשימת יחידת העיבוד היא לפענח את האותות למידע משמעותי.

הערה: כדי לקבוע את המיקום של מקלט אחד, GNSS חייבת לאסוף נתונים משלושה לוויינים נפרדים לפחות.

כל לוויין GNSS מקיף את כדור הארץ במרווח של 11 שעות 58 דקות ו -2 שניות. מידע הזמן המועבר על ידי הלוויין מועבר באמצעות קודים, כך שהמקלט יכול לקבוע את מרווח הזמן שבמהלכו הועבר הקוד.

האותות המועברים מהלווין מכילים נתונים מקודדים המסייעים למקלטים לאתר את מיקומו, והמקלט עצמו ממקם את עצמו בדיוק לפי מיקומו של הלוויין.

מקלט ה- IC מחשב את הפרש הזמן בין זמן השידור לזמן הקליטה של ​​האות המקודד. ברגע שהמקלט ממוקם בדיוק ביחס ללוויין, יחידת העיבוד מתרגמת את מיקומו של המקלט במונחים של קו אורך, קו אורך וגובה. אז, בהתבסס על הרעיון הפשוט הזה, כל GNSS פועל על פני כדור הארץ.

יישומים של שירותי לוויין ניווט גלובליים

הופעת טכנולוגיית GNSS שינתה את הרעיון של מעקב אחר עמדות ברמה גבוהה של דיוק וטווח כיסוי רחב. ישנם מספר יישומי GNSS מרכזיים שעזרו לעולם לראות עתיד טוב יותר.

GNSS לניווט

בין כל הטכנולוגיות האחרות, למושג GNSS הייתה השפעה רבה על טכנולוגיית הניווט. לאחרונה, GNSS שולבה בתעשיית הרכב, כעת כמעט כל חברת רכב משלבת טכנולוגיית GNSS בדגמי הרכב שלה. שילוב טכנולוגיית GNSS מסייע לנהג לנווט בקלות במסלולים לא ידועים ולחקור את כבישי העולם.

השימוש ב- GNSS במערכות ניווט אינו מוגבל רק לרכבים, שכן הטכנולוגיה נמצאת כיום בשימוש נרחב גם במטוסים. מיפוי שטח ראשוני ועדכוני שטח בזמן אמת מ- GNSS מאפשרים לטייסים להימנע מהתנגשויות בתנועה האווירית. יתר על כן, ה- GNSS המשמש בתא מטוסים משתמש גם בטכנולוגיות כגון WAAS או GBAS (LAAS) כדי לשפר את דיוק הכותרת.

מהו WAAS?

שלא כמו עזרי ניווט מסורתיים על בסיס קרקע, מערכת הגדלת האזור הרחב (WAAS) מספקת שירותי ניווט ברחבי מערכת המרחב האווירי הלאומי או בקיצור NAS). WAAS מספק מידע נוסף למקלטי GPS / WAAS כדי לשפר את הדיוק והתקינות של אומדני המיקום הנוכחי.

מהו GBAS או LAAS?

מבחינה היסטורית, מינהל התעופה הפדרלי (FAA) התייחס פעם למה שאנו מכנים כיום GBAS, LAAS. על פי אתר האינטרנט של מינהל התעופה הפדרלי, מערכת הגדלה מבוססת קרקע (GBAS) היא מערכת המספקת תיקונים דיפרנציאליים ומעקב אחר תקינות מערכות לוויני הניווט העולמיים (GNSS).

בנוסף למגוון היישומים הרחב של GNSS במכוניות ומטוסים, GNSS משמשת גם לניווט סירות / יאכטות וספינות על פני המים.

הערה: ספינות משתמשות גם בבלוק פונקציונלי של GNSS בשם "Man Overboard" או abbr. הָמוֹן. תכונה זו מאפשרת לצוות הספינה לאתר את מיקומו של אדם שנפל מעל החוף.

GNSS למדידות ומיפוי גיאולוגי

מדידות גיאודטיות ומיפוי גיאולוגי הוא יישום חשוב נוסף של GNSS. רוב מקבלי GNSS משתמשים בנתוני אות שנוצרים בתדר גל L1 לביצוע מיפוי גיאולוגי. הוא מצויד במתנד קריסטל מדויק המסייע לגל להפחית טעויות שעון בעת ​​מיפוי. חוקרים יכולים גם לבצע מדידות מדויקות ביותר על ידי חישוב הקיזוז המתאים בין חיישני GNSS.

לדוגמה, אם אזור מעוות פעיל (למשל הר געש) מוקף במספר תחנות קבלה, אז GNSS יכול להיות שימושי לאיתור כל סוג שהוא של עיוות או תנועת קרקע.

יישומי GNSS בתעשיות אחרות

בנוסף ליישומי GNSS לעיל, חשובים כוללים גם:

1. ) לוויין נייד
2. שירותי חירום ודיוק מבוססי מיקום
3. שיפור תחזית מזג האוויר
4. גיאוגרפי צילומי
5. שיווק ועוד

מכשיר מדידה אינרציאלית או חיישני INS

יחידת מדידת האינרציה (IMU) ממלאת תפקיד חיוני במערכות לוויין ניווט גלובליות. כפי שנדון לעיל, מערכת GNSS אוספת אותות נתונים מלפחות שלושה מלוויינים במסלול, כאשר כל אות המתקבל על ידי המקלטים מדויק להפליא.

אולם, אם האות נחסם על ידי מכשולים כלשהם כגון עצים, סלעים או בניינים, האות אינו יכול עוד לספק מיקום מדויק. יחידת מדידה אינרציאלית היא מעין חיישן אינרציאלי המחשב את הסיבוב והתאוצה של גוף נע כדי לקבוע את מיקומו בחלל.

בואו נעמיק קצת יותר בפרטים

ה- IMU מורכב מ -6 חיישנים נוספים הממוקמים לאורך שלושה צירים אורתוגונליים אחרים, שבהם כל אחד מהם מורכב גם ממד תאוצה וג'ירוסקופ. משימת מד התאוצה היא למדוד את ההאצה הלינארית של גוף נע, בעוד הג'ירוסקופ מודד את האצת הסיבוב. כך, על ידי חישוב הערכים של שני החיישנים הללו, המערכת יכולה לקבוע בקלות את המיקום המדויק של הגוף הנע. במקביל, GNSS ו- IMU מספקים למשתמשי קצה פתרונות ניווט חזקים ומדויקים יותר.

לסיכום

הודות להתקדמות הטכנולוגית האחרונה, מושגים וטכנולוגיות רבים שינו משמעותית את שדה המשחק ברובוטיקה, תקשורת לוויין וניווט כפי שאנו מכירים אותם. מערכת הלוויין הניווט העולמית היא שחקן מפתח מבין הטכנולוגיות החדשניות ששיפרו את חיי היום יום כפי שאנו מכירים אותן כיום. יתרה מכך, RTK מספקת ל- GNSS דיוק ברמת סנטימטר עם תיקוני אותות בזמן אמת. שילוב GNSS ו- RTK מספק את הדיוק הגבוה ביותר ואיכות המעקב הגבוהה ביותר שאתה צריך. אחרי הכל, GNSS ו- RTK הם השילוב החזק ביותר בשוק כיום.

בסקירה זו, חקרנו את כל התחומים האפשריים עבור GNSS ודנו בפירוט במושגים, בעקרונות ההפעלה וביישומים שלה. אנו מקווים כי החומר המוצג הודיע ​​לך במלואו על טכנולוגיית GNSS, האיר והעניק לך השראה להשיג את מטרותיך. תודה לך על תשומת הלב.