Hogyan működik a Global Positioning System (GPS)
Mi kell tudni a WAAS/EGNOS rendszerekről
Mit jelent a Cold Start/Warm Start/Hot Start
Mit jelentenek a CGA, GSA, GSV, RMC,GLL, VTG parancsok
Mi az az RMS?
Mi az a Trickle Power üzemmód?
Mi az a SingleSat technológia?
Mi az a "FoliageLock" technológia?
Hogyan működik a Global Positioning System (GPS)
GPS - Global Positioning System azaz a műholdas helymeghatározás. A rendszert először az Amerikai Egyesült Államok fejlesztette ki katonai célokra. A rendszer 1995 óta működik hivatalosan, a katonai felhasználásra szánt változata (PPS-Precise Positioning System) mellett immáron a polgári változata (SPS - Standard Positioning Service) is engedélyezett. A polgári változat "pontatlanságát" mesterségesen az USA védelmi minisztériuma (DOD - Department of Defense) szabályozza

A rendszer alapeleme a föld körül közel 20 000 km-es magasságban keringő 24 műhold, melyek pályái úgy vannak megállapítva, hogy a föld bármely pontjáról legalább 4 műhold mindig "látható" legyen. Egy-egy műhold naponta kétszer kerüli meg a földet. A műholdak mindegyikén egymással szinkronizált atomórák, stabilizációs és navigációs egységek, valamint a földi és műholdközi kommunikációért felelős berendezések vannak. A műholdak energiaellátásáért napelemek felelnek, de akkumulátorokkal is rendelkeznek, amennyiben olyan pozícióba kerülnek, ahol a nap sugarai nem érik őket. E holdak pozícióiért földi kiszolgáló állomások felelnek, ezen állomások feladata a pályamódosulások és a különböző "zajok" (pl. ionoszféra, légkör, egyéb jelkésleltető tényezők) által okozott torzulások továbbítása a műholdak felé.

A rendszer további elemei a polgári, vagy egyéb felhasználásra szánt vevőkészülékek, melyeket a Globalsat is tervez, illetve gyárt. A vevőkészülékek feladata a műholdakról érkező jelek (1575,42 MHz) begyűjtése és kiértékelése. A vevő egyszerre több műhold jelét is képes venni. A rendszer működése azon alapszik, hogy a műholdak egyszerre, azonos időben sugározzák a pontos idő, és saját pozíció-adataikat. A GPS idő egyenletesen futó atomi idő, ami eltér a Föld forgási sebességéből számított mindenki által használt időtől. A két idő eltérését rendszeresen össze kell hangolni, ezt az koordinált időt nevezzük UTC-nek. A GPS-vevő az időadatokon felül "látja" az ún. "almanac" adatokat, melyek a műhold pozícióadatait tartalmazzák, így a GPS vevő tudja, hogy a műholdak milyen pályán mozognak. A Földi monitorállomások is figyelik a műholdak pályaadatait, és folyamatosan küldik a korrigált adatokat a műholdak felé, ezek az "ephemeris" adatok. Bár óránént frissülnek, az ephemeris adatokat akár 4 órán keresztül is képes tárolni és hibamentesen kiszolgálni a GPS vevőket.

 A pozíció meghatározásához minimálisan három műhold adatainak vétele szükséges, miután a GPS-vevő meghatározta a műholdak pozícióit, képzeletbeli gömbfelszínek metszeteként határozza meg a Földi pozíciót. Amennyiben a GPS-vevő legalább négy műhold pontos adataiból tud dolgozni, akkor a szélességi és hosszúsági fokok (2D) adatain kívül magassági adatokat is képes szolgáltatni (3D). Az elméletben meghatározott pozíciót persze sok tényező zavarja, a nagyvárosi környezetben számtalan zajforrás létezik, melyek  "zavarják" a vevőket. Szintén szabályos hibákat generál a légkör, a pályaadatok eltérései, a hőmérséklet, a páratartalom ingadozásai. Pontatlanságot okozhatnak tovább a nem közvetlenül a vevőbe érkező, különböző tereptárgyakról visszaverődő adatok.

A technológiának számtalan alkalmazási lehetősége van, a legismertebbek közé az autós navigáció tartozik. Nagyon nagy segítséget jelenthetnek a GPS alapú rendszerek a különböző mentőszolgálati, tűzoltósági, vagy rendőri bevetés irányításban, vagy a mezőgazdaságban (pl. termésátlag, talajjavítás). Érdekes alkalmazási területe még a GPS-nek az élővilág, vagy éppen a földrajzi tektonikus mozgások tanulmányozása.

Mit kell tudni a WAAS/EGNOS rendszerekről
A Globalsat valamennyi GPS vevője alkalmas WAAS/EGNOS jelek vételére. De valójában mit is jelent ez? A W.A.A.S (Wide Area Augmentation System) az Észak Amerikában használatos, az EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) pedig egy Európában hamarosan teljes egészében használható GPS jelkorrekciót sugárzó rendszerek rövidítése.

Mindkét rendszer lényege, hogy földi figyelőállomások segítségével geostacionáris (a földhöz képest statikus) pályán keringő műholdak segítségével juttatják el a GPS vevők felé azokat a korrekciós jeleket, melyekkel a GPS rendszer torzításait lehet csökkenteni, azaz a pozíció meghatározása ezen rendszerek révén pontosítható.

Európában az EGNOS rendszer az Európai Űrügynökség első programja, melynek célja a jelenlegi két GPS rendszer (USA-Navstar, Oroszország-GLONASS) "feljavítása". Teljes kiépítettségében 30 feletti figyelőállomásból és 3 geostacionáris műholdból áll. A rendszer jelenleg még tesztüzemben üzemel, a tervezett hivatalos elindulása 2005 első negyedévében várható. A rendszer segítségével 5 méteren belüli pontosság várható a pozíció meghatározásban.

Mit jelent a Cold Start/Warm Start/Hot start?
A GPS vevők még megfelelő vételi lehetőségek mellett is különböző idők alatt képesek meghatározni az adott pozíciót (TTFF - Time-To-First-Fix). Az az idő, ami alatt a GPS vevő pozíciót talál szignifkánsan összefüggnek a GPS vevő által korábban rögzített és tárolt adatokkal. A GPS rendszer működésénél ismertetett Almanac és Ephemeris adatok rendelkezésre állásával függenek össze a különböző indulási idők is. Az egyes indulási időket gyártónként eltérően értelmezik, de  a legáltalánosabb értelmezés szerint az alábbi indulási időket különböztetjük meg:
  • Cold Start - Hideg indítás: A leglassabb indulási idő, a GPS vevő rendelkezik ugyan Almanac adatokkal, de ezeket is, és az ephemeris adatokat teljes egészében le kell töltenie, hogy a pontos műhold pozíciókkal és időkkel tudja elvégezni a számításokat. (általában 8-12 órás tétlenség után ez a leggyakoribb indulási mód)
  • Warm Start - Meleg indítás: A GPS vevő az Almanac-on kívűl rendelkezik Ephemeris adatokkal is, így ezek letöltése és frissítése rövidebb időt vesz igénybe, mint a hideg indítás esetében. (30 perc kikapcsolt állapotban elegendő, hogy ebben az üzemmódban induljon el vevőnk)
  • Hot Start - Forró indítás: Az Ephemeris adatok nem régebbiek 1-2 órásnál, a GPS vevő a korábban használt műhold-adatok alapján képes meghatározni pozíciónkat. (10-15 percig kikapcsolt GPS vevő már általában nem ugyanazokat a holdakat használja  a pozíció meghatározásához)
Mit jelentenek a CGA, GSA, GSV, RMC,GLL, VTG parancsok
Az NMEA 0183 egy nemzetközi hajózási elektronikai szabvány, melyet az NMEA (National Marine Electronics Association)nevű nonprofit szervezet ad ki, és gondoz. A szabványt GPS, radar, valamint más a hajózásnál használatos elektronikai berendezések PC-hez, PDA-hoz és egyéb számítástechnikai berendezéshez, valamint egymáshoz való kapcsolására fejlesztették ki.

Az NMEA0183 szabvány szerint nagyon sok ún "GPS adatmondat", parancs, lekérdezés létezik, a legáltalánosabb, a Globalsat összes GPS eszköze által használt parancsok jelentése a következő:

  • GGA  - Pozíció adat hibaértékkel, magasságadatokkal
  • GSA - Aktív műholdak
  • GSV - "Látható" műholdak
  • RMC - Pozíció és UTC adatok
  • GLL - Csak Pozíció adat (hosszúsági és széleségi)
  • VTG - útirány és sebesség adatok

Bővebben: http://www.nmea.org
Néhány "példamondat" a fenti paraméterekkel

Mit az az RMS?
Az RMS (Root Mean Squre) hiba megadja a GPS pozícionálási pontatlanságát.
Mit az a Trickle Power üzemmód?
A Trickle Power üzemmód a Globalsat által használt SiRF Chipsetekban alkalmazott technológia, melynek segítségével energiatakarékos üzemmódban használhatjuk a GPS vevőket. Az üzemmód lényege egyfajta "kapcsolgatós" működés, melynek során a GPS-pozíció meghatározását követően a vevő 3 üzemmódba képes kapcsolni:
  • Tracking State - teljes üzemmód, az áramfelvétel maximális
  • CPU State - A készülék processzora dolgozik, éás a kommunikációs port nyitva van
  • Trickle State - A CPU is alacsony áramfelvételi állapotban van, kizárólag a készülék RTC órája van üzemben, ez éleszti fel a vevőt, ha szükséges

Pontosabban az alábbi dokumentumban: http://www.sirf.com/techlibrary/App Notes/apnt0018.pdf

Mit az a SingleSat technológia?
A SingleSat technológia a SiRF Chipekben megtalálható védjegyes technológia. A szűk városi utcákon navigálva ha rövid ideig csak 1 műhol "látszik" a GPS vevő képes elvégezni a pozíció meghatározást. A SingleSat funkció a SnapLock funkcióval kiegészülve igen gyors, 100 ms alatti "újrafelállás" tesz lehetővé a Globalsat GPS vevői számára. A SnapLock és a SingleSat technológia nagyon rövid ideig tartó akadályoztatás esetén használható (pl: fa, domborzati akadály, épület akadályozza a vételt)
Mi az a "FoliageLock" technológia?
A FoliageLock a SiRF Chipekben alkalmazott megtalálható védjegyes technológia. A FoliageLock funkció a fákkal övezett vagy takart területeken automatikusan 20dB értékkel növeli az érzékenységet, így más GPS vevők számára nem érzékelhető jeleket is képes venni a GPS vevő.


Globalsat Magyarország - Képviselet
ChipCAD Kft. - 1094 Budapest,Tûzoltó u. 31.
Tel :+36 1 231-7000 / Fax :+36 1 231-7011
E-mail:
 
 
   
Copyright © 2005 Globalsat Technology Corporation.           A WEB oldalt gondozza a ChipCAD Kft