GNSS a technologia GPS: poznaj kluczowe różnice

przez

GNSS i GPS współpracują ze sobą, aby poprawić dokładność i wydajność.

Dzisiejszy system nawigacji stał się istotną częścią życia każdego człowieka. Technologie te są szeroko stosowane w różnych branżach w celu uzyskania dokładniejszych odczytów.

Nowoczesna technologia nawigacyjna nie tylko pomaga idealnie w pomiarach odległości i kątów, ale także wykorzystuje te pomiary wyłącznie w różnych gałęziach przemysłu.

Branże kartograficzne i geodezyjne są jednymi z pierwszych, które wykorzystują technologię GPS, która jest dokładniejsza, szybsza i wymaga mniej zasobów ludzkich.

Systemy kontroli naziemnej i drony są często wykorzystywane przez firmy zajmujące się pracami ziemnymi, aby kierować miejscami pracy w kierunku większej wydajności i produktywności.

Chociaż nawigacja satelitarna była pierwotnie wykorzystywana do zastosowań wojskowych, przypadki użycia tych technologii stały się coraz większe w obecnych czasach. Obejmuje sektory prywatne i publiczne w wielu segmentach rynku, takich jak budownictwo, nauka i inne.

Większość z was może znać GPS. To może poświęcić dużo czasu podczas zwiedzania nieznanego miejsca. Jednak GNSS jest terminem rzadziej używanym.

W tym artykule zapoznam Cię z GNSS i zbadam różnice między GPS i GNSS. Na koniec omówimy, który z nich jest bardziej elastyczny, niezawodny i dokładny dla Twojego przypadku użycia.

No to ruszamy!

Co to jest GNSS?

GNSS to skrót od Global Navigation Satellite System, w którym różne kraje obsługują wiele satelitów. Ma to na celu dostarczanie sygnałów z kosmosu oraz przesyłanie danych o czasie i pozycji do odbiorników GNSS znajdujących się na Ziemi. Odbiorniki wykorzystują te dane do określenia Twojej dokładnej lokalizacji.

Wiele satelitów krążących wokół Ziemi jest znanych jako konstelacje; stąd GNSS odnosi się również do konstelacji satelitów. Może być stosowany w transporcie, stacjach kosmicznych, kolejowym, masowym, drogowym, morskim, lotniczym itp.

Nawigacja, pozycjonowanie i synchronizacja są niezbędne w pomiarach terenu, reagowaniu na sytuacje kryzysowe, górnictwie, rolnictwie precyzyjnym, finansach, egzekwowaniu prawa, badaniach naukowych, telekomunikacji i nie tylko. Wydajność GNSS można poprawić za pomocą regionalnych satelitarnych systemów wspomagania, takich jak europejski system wspomagania satelitarnego (EGNOS).

Przykłady GNSS: USA NAVSTAR GPS, europejski Galileo, chiński system nawigacji satelitarnej BeiDou i rosyjska Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS).

EGNOS pomaga poprawić wiarygodność i dokładność informacji GPS poprzez dostarczanie danych o integralności sygnałów i korygowanie błędów pomiaru sygnału. Cóż, rzeczywista wydajność jest oceniana według czterech podstawowych kryteriów:

  • Dokładność: Jest to różnica między zmierzoną prędkością, czasem lub pozycją a rzeczywistą prędkością, czasem lub pozycją.
  • Ciągłość: wskazuje, czy system działa bez żadnych przerw.
  • Integralność: Zdolność systemu do oferowania progu zaufania do danych pozycjonowania i alarmu jest w tym kontekście integralnością.
  • Dostępność: Procent czasu, jaki sygnał potrzebuje na spełnienie kryteriów dokładności, ciągłości i integralności to w tym kontekście „dostępność”.

Technologia GNSS wymaga co najmniej czterech satelitów, aby obliczyć Twoją lokalizację za pomocą skomplikowanych obliczeń trilateracyjnych. Obecnie trzy segmenty definiują satelity w kosmosie.

Są one uważane za kluczowe elementy technologii GNSS:

  • Segment kosmiczny: Segment kosmiczny określa konstelacje orbitujące między 20 000 a 37 000 km nad powierzchnią Ziemi.
  • Segment sterowania: Segment sterowania to sieć stacji przesyłania danych, stacji monitorujących i nadrzędnych stacji sterowania zlokalizowanych na całym świecie.
  • Segment użytkownika: Segment użytkownika opisuje sprzęt, który odbiera sygnały z satelity i podaje pozycję w oparciu o położenie orbitalne satelitów i czas.

Co to jest GPS?

Globalny system pozycjonowania (GPS) to system radionawigacyjny używany w powietrzu, na lądzie i na morzu do określania dokładnej lokalizacji, prędkości, czasu i nie tylko, niezależnie od warunków pogodowych.

GPS został po raz pierwszy opracowany w 1978 roku jako prototyp przez Departament Obrony USA. Został całkowicie uruchomiony w 1993 roku z całą konstelacją 24 satelitów.

GPS jest własnością rządu Stanów Zjednoczonych i jest obsługiwany przez US Space Force. Z GPS korzystają nie tylko urzędnicy wojskowi, ale także użytkownicy komercyjni lub cywilni na całym świecie. Chociaż USA stworzyły i kontrolują GPS, jest on dostępny dla każdego z odbiornikiem GPS.

GPS to rodzaj technologii GNSS, która dostarcza dane o czasie i geolokalizacji do odbiornika GPS. Nie wymaga od użytkownika przesyłania danych, ale działa elastycznie na dowolnym urządzeniu z dobrym połączeniem internetowym.

W technologii rozwijanie nowych koncepcji jest priorytetem dla wszystkich. Tak więc wymagania technologiczne w stosunku do istniejącego systemu prowadzą do modernizacji GPS. Wdraża system kontroli operacyjnej nowej generacji i satelity GPS Block IIIA.

GPS składa się z trzech części – satelitów, odbiorników i stacji naziemnych. Przyjrzyjmy się funkcjonalnościom każdego z nich:

  • Satelity: Zachowuje się jak gwiazdy w konstelacjach i wysyła sygnały.
  • Stacje naziemne: wykorzystuje radar, aby upewnić się, że satelity znajdują się w pozycji, w której myślimy, że są.
  • Odbiornik: Jest to urządzenie, które można znaleźć w telefonie, samochodzie itp., które niezmiennie wyszukuje sygnały z satelitów. Ponadto określa, jak daleko jesteś od lokalizacji, o której chcesz wiedzieć.

GNSS a GPS: Działa

Jak działa GNSS?

GNSS różni się wyglądem i wiekiem, ale działanie jest takie samo. Satelita transmituje dwie fale w paśmie L, czyli L1 i L2. Te fale nośne przesyłają dane z satelity na Ziemię.

Odbiorniki GNSS składają się z dwóch części – jedna to antena, a druga to jednostka przetwarzająca. Zasada działania obu jednostek jest prosta. Antena odbiera sygnały z satelitów, podczas gdy jednostka przetwarzająca odbiera sygnały. Potrzebuje co najmniej czterech satelitów, aby zebrać dokładne informacje w celu określenia pozycji.

Satelity GNSS okrążają Ziemię co 11 godzin, 58 minut i 2 sekundy. Każdy satelita jest w stanie transmitować zakodowane sygnały, które zawierają stabilny znacznik czasu i szczegóły orbity. Sygnały zawierają informacje, których odbiornik potrzebuje do obliczenia lokalizacji satelitów i odpowiedniego dostosowania do dokładnego pozycjonowania.

Odbiornik oblicza różnicę czasu między czasem odbioru sygnału a czasem emisji, aby obliczyć dokładną odległość. Daje wyniki w postaci wysokości, długości i szerokości geograficznej.

Jak działa GPS?

GPS działa w oparciu o technikę trilateracji, która zbiera sygnały z satelitów, aby dostarczyć użytkownikowi wyjściowe informacje o lokalizacji. Satelity krążące wokół Ziemi wysyłają sygnały, które mają być odczytane i zinterpretowane przez urządzenie odczytujące GPS znajdujące się w pobliżu lub na powierzchni Ziemi.

Aby zapewnić dokładną lokalizację, urządzenie GPS musi odczytywać sygnały z co najmniej czterech satelitów. Każdy satelita okrąża Ziemię dwa razy dziennie i wysyła unikalny sygnał, czas i parametry orbity.

Ponieważ urządzenie GPS podaje informacje o odległości od satelity, pojedynczy satelita nie będzie w stanie podać dokładnej lokalizacji.

Podobnie jak konstelacje GNSS, GPS obejmuje również trzy segmenty: przestrzeń, sterowanie i użytkownika.

  • Segment kosmiczny: Segment kosmiczny składa się z ponad 30 satelitów na orbicie obsługiwanych przez Siły Kosmiczne Stanów Zjednoczonych. Satelity te mogą nadawać sygnały radiowe, aby monitorować i kontrolować stacje na Ziemi.
  • Segment sterowania: Segment sterowania GPS obejmuje kopię zapasową, kilka stacji monitorujących, dedykowane anteny naziemne i sterowanie główne na całym świecie. Dzięki temu satelity GPS działają dobrze i krążą na orbicie we właściwej pozycji.
  • Segment użytkownika: segment użytkownika odnosi się do każdego, kto polega na satelitach GPS do pomiaru pozycji, nawigacji i czasu.

GNSS a GPS: zalety i ograniczenia

Zalety GNSS

Teraz znamy termin GNSS, który obejmuje trzy lub więcej satelitów z różnych krajów, aby zapewnić prawidłowe i dokładne informacje. Oto niektóre z zalet GNSS:

  • Wszystkie globalne systemy nawigacyjne są dostępne w każdej chwili. Jeśli jeden nie pracuje z powodu warunków atmosferycznych, inny pomoże w ten sam sposób. Dzięki temu GNSS zapewnia większą dostępność i dostęp do sygnałów dla odbiorników.
  • Otrzymasz dokładne dane czasowe, które są następnie wykorzystywane do tworzenia sieci IoT o wysokiej precyzji.
  • Ponieważ jest konstelacją satelitów, poprawia rozwiązanie nawigacyjne, zwiększając TTFF, co oznacza czas na pierwszą naprawę.
  • Oszczędza pieniądze i czas, zapewniając dokładność lokalizacji na urządzeniu.
  • Otrzymasz nieprzerwaną łączność w każdej lokalizacji, takiej jak rozległe lasy, jaskinie, gęsto zaludnione miejsca itp.
  • Odbiorniki GNSS automatycznie usuwają uszkodzonego satelitę z listy nawigacyjnej, aby zapewnić najlepsze rozwiązanie.

Ograniczenia GNSS

Oto niektóre ograniczenia GNSS:

  • Rozszerzone systemy są potrzebne za każdym razem, gdy używasz systemów GNSS do obsługi precyzyjnych podejść.
  • Dokładność pionowa wynosi ponad 10 metrów.
  • Systemy rozszerzone są wdrażane w celu spełnienia wymagań dotyczących dostępności, dokładności, ciągłości i integralności.
  • Wpływa na operatorów statków powietrznych, pilotów, służby ruchu lotniczego, personel regulacyjny itp.
  • Bezpieczeństwo nawigacji zależy od dokładności baz danych.

Zalety GPS

  • Jest prosty w użyciu
  • Niska cena
  • 100% pokrycia Ziemi
  • Dzięki jego dokładności możesz zaoszczędzić paliwo
  • Możesz użyć technologii GPS, aby znaleźć pobliskie hotele, stacje benzynowe, sklepy itp.
  • Łatwo jest zintegrować się z Twoimi urządzeniami
  • Zapewnia solidny system śledzenia

Ograniczenia GPS

  • Chip GPS wyczerpuje całą baterię w urządzeniu.
  • Nie penetruje litych ścian. Oznacza to, że użytkownicy nie mogą korzystać z technologii w pomieszczeniach ani pod wodą.
  • Dokładność zależy od jakości sygnału satelity.
  • Pozycja zmienia się, gdy liczba satelitów jest ograniczona.
  • Podczas burz geomagnetycznych lub innych warunków atmosferycznych nie będziesz mieć dostępu do lokalizacji.
  • Sprzęt do pomiarów terenu potrzebuje czystego widoku nieba, aby odbierać sygnały.
  • Czasami niedokładność może pokazać inny nieprawidłowy sposób lub lokalizację.

GNSS a GPS: Zastosowania

Zastosowania GNSS

Technologia GNSS została po raz pierwszy opracowana w XX wieku, aby pomóc personelowi wojskowemu. Z czasem technologia trafia do wielu zastosowań:

  • Podczas produkcji samochody są wyposażone w GNSS, który wyświetla ruchome mapy, lokalizację, kierunek, prędkość, pobliskie restauracje i inne.
  • Systemy nawigacji lotniczej wykorzystują wyświetlanie ruchomej mapy. Jest również połączony z autopilotem do nawigacji po trasie.
  • Statki i łodzie wykorzystują GNSS do lokalizowania oceanów, mórz i jezior. Jest również stosowany w łodziach do samosterowania.
  • Ciężki sprzęt stosowany w budownictwie, rolnictwie precyzyjnym, górnictwie itp. wykorzystuje technologię GNSS do prowadzenia maszyn.
  • Rowerzyści używają GNSS w turystyce i wyścigach.
  • Wspinacze, zwykli piesi i wędrowcy używają tej technologii, aby poznać swoją pozycję.
  • Technologia GNSS jest również dostępna dla osób niedowidzących.
  • Statki kosmiczne wykorzystują tę technologię jako narzędzie nawigacyjne.

Zastosowania GPS

GPS ma wiele zastosowań na całym świecie. Poznajmy niektóre z nich.

  • Przemysł lotniczy wykorzystuje GPS, aby zapewnić pasażerom i pilotom aktualną pozycję samolotu.
  • Przemysł morski zapewnia kapitanom łodzi dokładne aplikacje nawigacyjne.
  • Rolnicy używają odbiorników GPS w swoim sprzęcie rolniczym.
  • Geodezja
  • Wojskowy
  • Usługi finansowe
  • Telekomunikacja
  • Prowadzenie ciężkich pojazdów
  • Działania społeczne
  • Lokalizowanie pozycji
  • Miejsca w pobliżu
  • Szukam skarbu
  • Podróże w pojedynkę

I tak dalej.

GNSS a GPS: różnice

Wszyscy wiemy, że GPS jest podstawowym narzędziem, które pomaga znaleźć dowolną lokalizację, restaurację, adres i nie tylko. Możesz nawet udostępniać innym swoją aktualną lub na żywo lokalizację. Poprzez GPS możemy uzyskać dostęp do lokalizacji, ale podczas jakiejkolwiek ingerencji w sygnał, nie będziesz mógł uzyskać dostępu do lokalizacji lub informacji.

GNSS to termin z podobnymi operacjami jak GPS, ale z bardziej elastycznym i niezawodnym dostępem do lokalizacji nawet podczas zakłóceń. Obejmuje GPS, Baidu, Galileo, GLONASS i inne systemy konstelacji. Dlatego jest określany jako Międzynarodowy Wielokonstelacyjny System Satelitarny. Można powiedzieć, że GNSS korzysta z wielu satelitów GPS z różnych krajów, aby nawigować po dokładnej lokalizacji.

Zagłębmy się w główne różnice między technologiami w oparciu o niektóre aspekty.

KryteriaGNSSGPSOorbitalAltitudeŁączy wysokość orbitalną różnych satelitów, np. 19100 km dla GLONASS i 20200 dla GPS.Satelity GPS latają wysoko nad powierzchnią Ziemi na wysokości 20200 km lub 10900 mil morskich w okresie 12 godzin.PrecyzjaDaje dokładniejsze informacje. Wynik uzyskasz z precyzją na poziomie centymetra lub milimetra. Dostarcza mniej precyzyjnych informacji, ponieważ może się zmieniać z powodu warunków atmosferycznych, blokowania sygnału itp. Rejestruje swoją precyzję z odległości 4,9 m do 16 stóp. Systemy Origin CountryGNSS obejmują GPS z USA, GLONASS z Rosji, Galileo z Europy i BeiDou z Chin Jest to rodzaj systemu GNSS, który został opracowany w USA.SatelityMa 31 satelitów z GPS, 24 z GLONASS, 26 z Galileo i 48 z BeiDou Ma 21 satelitów w orbitaOkres różnych systemów nawigacyjnych to:
GLONASS: 11 godzin i 16 minut
Galileo: 14 godzin i 5 minut
BeiDou: 12 godzin i 38 minut
NAVIC: 23 godziny i 56 minutLata na orbicie kołowej z okresem 12 godzin lub dwa razy dziennieStatusStan każdego systemu nawigacyjnego jest inny, np. GLONASS działa, BeiDou ma 22 satelity operacyjne i więcej.Stan GPS działa SygnałThe poziom mocy GNSS wynosi 125 dBm i różni się w zależności od satelitów z różnych krajów. Jest stały do ​​siły sygnału 125 dBm.

GNSS dostarcza dokładniejszych danych, ponieważ łączy nadchodzące informacje z różnych satelitów różnych krajów. Z drugiej strony GPS jest konkretnym dostawcą danych kontrolowanym i utrzymywanym przez rząd USA.

Wniosek

GPS to rodzaj GNSS, który był pierwszym globalnym systemem nawigacji satelitarnej. Ogólnie rzecz biorąc, GPS jest często używany do opisu systemu nawigacji satelitarnej. Obaj są tacy sami pod względem działania, ale różnią się stylem pracy.

GNSS i GPS są wykorzystywane w wielu dziedzinach, w których potrzebne są precyzyjne i ciągłe informacje o czasie i pozycji, takich jak transport, nawigacja morska, komunikacja mobilna, rolnictwo, lekkoatletyka i wiele innych.

Możesz być także zainteresowany poznaniem najlepszego oprogramowania do zmiany lokalizacji GPS dla urządzeń z systemem iOS.