global positioning system (gps) stellingenspel. stelling 1 •gps is een uitvinding van de russen
TRANSCRIPT
Global Positioning System(GPS)
Stellingenspel
Stelling 1
• GPS is een uitvinding van de Russen.
NEE
• GPS is een uitvinding van de Amerikanen.
Stelling 2
• GPS is een nieuwe uitvinding van de voorbije 10 jaar?
NEE
• GPS is een uitvinding van de jaren 70. Toen werd de eerste GPS satelliet gelanceerd. In 1995 werd het GPS systeem volledig operationeel verklaard.
Stelling 3
• In het begin werd GPS enkel gebruikt in de medische sector, waar het ingebouwd werd in ambulances.
NEE
• Aanvankelijk werd GPS enkel gebruikt voor militaire doeleinden. Pas later werd GPS ingeschakeld voor niet-militaire doeleinden.
• Jaren ‘70– Uitvinding Amerikaans Ministerie van Defensie– Militaire doeleinden
• Inzetten van troepen• Afvuren van wapens• ...
– Toepassing• Straaljagers• Bommenwerpers• Onderzeeërs• Tanks & jeeps• Individuele soldaten• ...
• Vanaf jaren ‘80– Niet-militaire doeleinden: plaats bepalen
en naar bestemming navigeren– Toepassing
•Vervoer•Sport & Spel•Industrie •Onderzoek•GSM
Selective availability (SA)
• Stukje foutieve info bij elk signaal• Vanaf ’98: SA uitgezet (ook al tijdens
golfoorlog)• mei 2000: Amerikaanse
overheid schakelt SA definitief uit
Stelling 4
• Een GPS-systeem is heel compact en bestaat uit een PDA (= zakcomputer), waarop wegenkaarten geïnstalleerd worden.
NEE
• GPS bestaat uit 3 segmenten: een ruimte-, een controle- en een gebruikerssegment.
RUIMTESEGMENT
• Wat hangt er in de ruimte? 600 satellieten, gebruikt voor:– Communicatie– Remote sensing (= verzamelen info over
aardoppervlak & atmosfeer)– Plaatsbepaling (GPS)
• Enkel voor GPS:– 24 circumpolaire satellieten (21 actief / 3
reserve)– 6 circulaire banen (4 satellieten / baan)– 1 omwenteling / 12 uur– Hoogte: ± 20.000 km
• Onderdelen Satelliet:– Atomische klokken– Computer– Radio
• 2 signalen:– 1 voor leger VS– 1 voor publiek
• Publiek signaal bevat:– Satellietnummer– Exacte positie satelliet– Exacte tijd verzending
CONTROLESEGMENT
Master-control station
• Locatie: Falcon Air Force Base in Colorado Springs
• Controleert optimale ruimtelijke opstelling van satellieten
Controlestations
• Kleinere stations verspreid over het aardoppervlak
• Sturen baan-, positie- en tijdsgegevens naar master-control station
GEBRUIKERSSEGMENT
• Gebruiker• GPS-ontvanger
– Hardware(Populair: zakcomputer)
– Software(Berekent huidige positie, bewegingssnelheid, richting & tijd en toont op display)
Stelling 5
• GPS kan aan plaatsbepaling doen omdat we op aarde steeds signalen van minimum 4 satellieten kunnen ontvangen.
JA• O.b.v. gegevens van 3 satellieten kan de
positie op aarde afgeleid worden (= driehoeksmeting).
• Afstanden tussen GPS ontvanger en satelliet worden berekend o.b.v. exacte positie satellieten & reistijd signalen.
• Vertragingen van signalen worden gecorrigeerd via een 4de satelliet.
Stap 1: driehoeksmeting
Stap 2: Hoe afstanden tot satellieten bepalen?
• Afstand = snelheid x tijd • Via volgende gegevens:
– Exacte positie van de satelliet– Snelheid = snelheid licht (± 300.000 km/s)
– Reistijd signalen tussen satelliet en GPS ontvanger
Stap 3: Meten van de tijd
• Meten hoelang een radiosignaal erover doet om de ontvanger te bereiken?
• Radiosignaal heeft unieke code: Pseudo Random Code
Stap 4: Corrigeren van fouten
• Signalen vertragen door atmosfeer: correctie vertraging door 4de satelliet
• Terugkaatsing signalen op storende voorwerpen.
• Atomische klokken van satellieten zijn precies, maar niet perfect vertekening in reistijd signalen.
• Veranderingen in de baan van satellieten (efemeris)
• Satellieten best verspreid over luchtruim
Stelling 6
• Op dit moment maakt elk werelddeel gebruik van een eigen GPS-systeem.
NEE
• Op dit moment wordt het Amerikaanse systeem (NAVSTAR) nog wereldwijd gebruikt. Wel concurrentie op komst van Europa (GALILEO) en Rusland (GLONASS).
GALILEO
• In werking in 2010• Nauwkeuriger• Beter posities bepalen
in noordelijke plaatsen op aarde
• 30 satellieten (27 actief + 3 reserve)
• Hoogte: ± 24.000 km
• Onafhankelijk van VS• Combineerbaar met NAVSTAR en
GLONASS• 3 lagen:
– (gratis) positiebepaling door particulieren
– Extra betrouwbaar voor bedrijven en systemen (vliegtuigen, treinen)
– Beveiligde laag voor Europese veiligheid
GLONASS
• Bestaat sinds 1995• Ongeveer even
nauwkeurig als NAVSTAR
• 24 satellieten /kunstmanen(21 actief / 3 reserve)
• Hoogte: ± 19.000 km
• Slecht onderhouden!• Max. levensduur satellieten: 3 jaar
(NAVSTAR: 10 jaar)• Eind jaren ’90 (economische crisis):
satellieten niet vervangen, GLONASS niet meer bruikbaar
• 2000: nog 8 satellieten actief • 2004: 3 satellieten van nieuw type
gelanceerd (levensduur van 7 jaar) • 2005 (einde economische crisis): opnieuw
11 satellieten in gebruik• 2010: via samenwerking met India systeem
opnieuw operationeel?
Stelling 7
• Afhankelijk van de eigenschappen van je GPS-systeem, kan je toestel:– Een positie bepalen.– Je van één locatie naar een andere leiden.– De beweging van mensen/zaken opvolgen.– De wereld in kaart brengen.– Exacte tijdstippen toekennen.
JA
• De toepassingen van GPS worden ingedeeld in 5 categorieën:– POSITIONING: plaatsbepaling– NAVIGATION: route bepalen tussen 2 locaties
en navigeren– TRACKING: opvolging van de verplaatsing zelf– MAPPING: in kaart brengen– TIMING: toekennen van exacte tijdstippen
Stelling 8
• GPS heeft minder goede ontvangst bij slecht weer zoals mist, regen, sneeuw, onweer, storm, ...
NEE
• Weersomstandigheden hebben geen enkele impact op de werking van GPS.
Stelling 9
• GPS heeft minder goede ontvangst in stedelijke gebieden.
JA
• Signalen, uitgezonden door de satelliet, zijn radiosignalen. Deze worden teruggekaatst op storende voorwerpen (vb. gebouwen, bruggen, ...)
Stelling 10
• Een GPS ontvanger is gemiddeld tot op 15 meter nauwkeurig.
JA
• Sommige GPS ontvangers zijn nog nauwkeuriger. In combinatie met verschillende correctietechnieken kan soms zelfs een nauwkeurigheid tot op 1 meter bekomen worden. Maar de meeste GPS ontvangers halen een gemiddelde nauwkeurigheid van 15 meter.
Schiftingsvraag
• Signalen worden door de satelliet verstuurd met de snelheid van het licht. Hoe snel is dit (uitgedrukt in km/sec)
299.792 km/sec