GPS - nelamurire

Nu prea ma pricep la d-astea (adica nu ma pricep deloc), prin urmare nu pot sa inteleg niste chestii in legatura cu sistemul asta de pozitionare globala. Am o nelamurire deocamdata, si vreau sa vad daca am dedus corect (macar pe aproape): satelitul trimite semnalul in momentul X, dar din diverse cauze, receptorul primeste semnalul (implicit informatia trimisa odata cu unda respectiva) in momentul Y. In momentul Y, receptorul nu mai are aceasi pozitie ca cea transmisa de satelit in momentul X (evident) si de aici eroarea GPS-ului ? Merge? :think:

Thanks!

Nu merge, ca informatia se transmite la viteza luminii. Nu te misti tu 1km in 0.00001 secunde.

e nu chiar a luminii ca parca sunt unde radio dar in principiu ai dreptate pentru ca viteza de deplasare a acestoa este mare

Def2010.ro a scris:

Nu merge, ca informatia se transmite la viteza luminii. Nu te misti tu 1km in 0.00001 secunde.

aw....dar nu e chiar un km...sunt vreo 30 de metri maxim. :think: so?

mentalica a scris:

In momentul Y, receptorul nu mai are aceasi pozitie ca cea transmisa de satelit in momentul X (evident) si de aici eroarea GPS-ului ?

Sunt mai multe erori în ceea ce priveşte GPS-ul.

Principala eroare e dată de discordanţa dinte ceasul sateliţilor, şi cel al GPS-ului. Pentru o localizare bidimensional (latitudine şi longitudine), receptorul GPS de pe Pământ are nevoie de o triangulaţie, adică de trei sateliţi. Dacă e nevoie şi de măsurarea înălţimii la care e receptorul, atunci e nevoie de 4 sau mai mulţi sateliţi. Dacă între ceasul satelitului şi cel al receptorului GPS există o diferenţă chiar foarte mică, de a milioana parte dintr-o secundă, atunci GPS-ul va da o eroare de circa 300 de metri. Deci, nu e vorba de transmisia satelitului şi mişcarea receptorului, deoarece, sateliţii GPS trimit impulsuri radio cu o frecvenţă de circa un milion pe secundă.

O altă cauză a erorilor e dată de atmosferă. Să ne gândim la unele posturi de radio, mai ales cele care emit pe frecvenţă lungă: în timpul unei furtuni, apar "purici" care bruiază transmisia. Aşa se întâmplă şi în cazul GPS-ului, ale cărui semnale sunt uneori bruiate de ionosferă.

Şi nu în ultimul rând, nu trebuiesc neglijaţi sateliţii însăşi. Spuneam mai sus de eroarea de 300 de metri dată de cazul în care există o discordanţă de 0,000 001 (o milionime de secundă), între ceasul satelitului şi cel al receptorului GPS. E posibil ca nu doar cel al receptorului "să fie înainte", sau "în urmă", ci şi cel al satelitului, dintr-un motiv ce ţine de..."teoria relativităţii a lui Einstein". Mai bine spus, de "paradoxul gemenilor", care zice că "pentru un frate geamăn care ar călători cu viteză foarte mare, timpul s-ar scurge mai încet, şi ar rămâne în urmă, faţă de timpul fratelui care s-ar mişca cu viteză mai mică. Adică, timpul fratelui care se mişcă mai repede, e relativ la timpul fratelui care se mişcă mai încet." Dacă ne gândim la viteza unui satelit GPS, care e de circa 11 km/s, observăm că acest paradox relativist începe să-şi facă efect, şi, în consecinţă, timpul ceasurilor sateliţilor trebuie ajustat periodic.

ok. atunci cum influenteaza timpul erorile, mai exact? ce se intampla practic? ca nu pot sa imi inchipui... si ce daca ceasurile satelitilor si receptorului nu arata acelasi timp? ele or arata timp diferit, dar unda circula intr-un singur moment, acelasi pentru toate ceasurile, chiar daca un ceas arata timpul X, altul Y si tot asa. :think: nu inteleg cum apare eroarea totusi... cum se produce efectiv...

mentalica a scris:

atunci cum influenteaza timpul erorile, mai exact? ce se intampla practic?

Satelitul are încorporat în mesajul pe care îl trimite receverului GPS şi ora proprie. Când receiverul primeşte semnalul, dacă ceasul acestuia e în faţă în comparaţie cu cel al satelitului, procesorul receiverului interpretează asta ca şi când automobilul s-ar fi deplasat cu un număr de metri în acord cu viteza care ar fi putut fi parcursă în diferenţa de timp dintre ceasul satelitului şi cel al receiverului GPS.

Hai sa incerc o explicatie cat mai simpla a sistemului GPS.

Satelitii GPS sunt sateliti geostationari, adica se invart in jurul Pamantului cu aceeasi viteza cu care se roteste Pamantul, si ca urmare fata de un reper de la sol ei au o pozitie fixa. Acesti sateliti au ceasuri foarte precise (atomice) si emit pachete de informatii care contin intre altele identitatea satelitului si un marker de timp pentru moimentul cand a fost emis semnalul.

Acum, sa presupunem ca receptorul GPS e nesincronizat, (i-a fost scoasa bateria, etc) si nu ne putem baza pe el ca sa stabilim timpul cat a parcurs unda radio de la satelit pana la receptor. In cazul asta adunam informatii de la mai multi sateliti si ne bazam pe diferenta de timp intre receptia pachetului cu markerul de timp X de la acestia. Cum putem folosi diferenta de timp?

Pai stim de la geometrie ca locul geometric al punctelor pentru care diferenta distantelor pana la doua puncte este constanta se numeste hiperbola (in plan) sau hiperboloid (in spatiu). deci pe baza semnalelor de la doi sateliti poti determina o suprafata. Daca adaugi un al treilea satelit, acesta impreuna cu ceilaltii doi vor determina si ei cate o suprafata. Intersectia acestor suprafete determina niste linii curbe ce se pot intresecta in doua sau mai multe punte. Pentru a determina in care din acele puncte se afla receptorul se foloseste comparatia cu semnalul de la al patrulea satelit. Odata determinata pozitia absoluta, se poate face si sincronizarea ceasului folosind markerul din semnalul recetionat si diferenta de timp cat strabate unda radio de la satelit la receptor.

Dupa sincronizare, in mod teoretic, nu mai am nevoie decat de 3 sateliti ca sa determin pozitia.

Eroarea este data in principal de calitatea ceasului de la receptor, orice abatere de la sincronizare fiind echivalenta cu o deviatie de la pozitia exacta.

Perturbatiile din atmosfera nu introduc erori in mod efectiv, ele doar ingreuneaza receptia, pentru ca semnalul recetionat este foarte, foarte slab. In termeni de electronica, se numeste "receptie cu raport semnal/zgomot subunitar". Metaforic vorbind, e ca si cum as cauta niste fire de ceapa intr-un lan de porumb.

lupini a scris:

[...], dacă ceasul acestuia e

Emitatoarele radio transmit semnalul mai mult sau mai putin directionat. Spre exemplu antenele emitatoarelor posturilor TV au un maxim uniform in plan orizontal, adica puterea emisa catre E este egala cu cea emisa catre V. Evident ca puterea emisa in plan vertical este mai mica, pentru ca nimeni nu isi pune antena de receptie TV deasupra emitatorului postului. In mod similar, emitatoarele de pe satelit sunt proiectate sa asigure un semnal aproximativ egal pe toata suprafata terestra de acoperire, nu o sa emita inutil putere catre Luna sau Jupiter. In consecinta, semnalul radio este disponibil in toate locurile unde receptorul are "vedere" directa catre satelit.