GPS III Gdje smo? A kamo idemo?

Prije petnaest godina na tržište su stigli prvi mobiteli s omogućenim GPS-om. Lebdio je, ali faktor oblika koji je pokrenuo, kombinirajući komunikacijsku opremu blizu vojnog razreda i potrošački uređaj, ostao je s nama.

Ne možete skrenuti kut bez telefona ili sata ili cipela koji govore gdje trebate ići jer oni tačno znaju gdje ste. Ali to nije uvijek bio slučaj.

Kratka povijest GPS-a

GPS uzimamo zdravo za gotovo kao 'robu', sjajni poklon Reagan-Era Star Wars Hladnoratovske MADness koji povremeno podučava srednjoškolce o relativnosti. Depresivna činjenica je da je GPS (ili GNSS kako je tada bio klasificiran) javnosti dostupan tek nakon jezivo poznate zrakoplovne katastrofe..

1983. - samo pet godina nakon što je lansiran prvi satelit NAVSTAR - Korea Air Lines Flight 007 oboren je nakon prelaska u sovjetski zračni prostor zbog pogreške pilotske navigacije. Globalni odgovor na gubitak 269 duša na brodu bio je zabrinut, ali uklopljen u hladnoratovsku politiku, a predsjednik Ronald Reagan najavio je da će GPS biti dostupan svijetu besplatno kako bi se spriječila takva tragedija..

Globalni sistem za pozicioniranje izvorno je osmišljen iz vojne potrebe za koordinacijom kretanja trupa i brodova u nepoznatim područjima (poput Perzijskog zaljeva, gdje se GPS prvi put koristio u kazalištu u operaciji Pustinjska oluja), kao i sustava za detekciju nuklearne detonacije ( NUDET).

„Selektivno“ pozicioniranje godina

Zbog korištenja više satelita s vrlo preciznim taktovima, GPS je od samog početka imao točnost pozicioniranja od oko 10 m. Međutim, Ministarstvo obrane uvelo je namjerne pogreške u pozicioniranju u civilne bande navodeći bojazan da će se tehnologija koristiti protiv njih. To se, kao što se često događa, povraća gotovo odmah.

Već tijekom prve operativne upotrebe GPS-a u pustinjskoj oluji, ograničeni broj skupih, energetski gladnih, teških GPS prijamnih jedinica odvezao je mnoge pripadnike naoružanih prisiljavanja da ugrabe 'jeftine', lagane i gotovo sveprisutne civilne prijemnike koji su bili zapravo beskorisni. na terenu zbog ovih namjernih pogrešaka. To je bio tako prepoznat problem da je sustav umetanja pogrešaka (nazvan Selective Availability ili samo SA) isključen u cijelom svijetu do kraja Zaljevskog rata ('90 -'91.).

Kroz devedesete su vojna, korporativna i civilna tijela tražila uklanjanje SA, a ljudi su se kretali od kamiona do FAA, tvrdeći da lažni šum u signalu ograničava korisnost i prilagodbu GPS-a u njihovim područjima. Te je greške 2000. Trajno isključio predsjednik Bill Clinton.

No, lansira se nova generacija satelita koji obećavaju veliko povećanje ne samo točnosti, već i dostupnosti GPS-a. Označen kao GPS Block III ili samo GPS III, ovaj paket od 30 novih satelita zamijenit će starenje Blocka II i već pokvareni Blok I. Od 64 lansirane ptice Blok I / II, 33 ostaje operativna, najstarija je Navstar IIA-01, u dobi velikoj 23 godine.

Razlozi zbog kojih su ovi sateliti veliko poboljšanje složeniji su nego “brže se zaključava i točnije je”. Evo zašto.

Kako funkcionira GPS

GPS funkcionira kao čisto emitirani sustav; ne zahtijeva nikakvu podatkovnu vezu da bi odredio svoj položaj (iako će većini aplikacija trebati podatkovna veza Bolesna veza podataka vaše aplikacije GPS nestaje? Isprobajte 3 ažurirane karte izvan mreže [Android] Bolesna veza podataka vašeg GPS-a nestaje? Pokušajte 3 Ažurirane karte izvan mreže [Android] Nedavno je Chris pokrio tri najbolje izvanmrežne GPS aplikacije dostupne na Androidu. Od tada su mnoge druge GPS aplikacije puštene ili primile velika ažuriranja. Da li se ovi pridošlice povoljno uspoređuju s onima koje je pregledao… za mapiranje -strana). Vaš telefon ili SatNav ne razgovaraju sa satelitom udaljenom 12,500 milja, već samo slušaju na određenoj frekvenciji za određene kode.

Vaš telefon sluša određeni kanal ili "opseg" sa svakim satelitskim programom koji ima svoj osobni vremenski kod zasnovan na vlastitom atomskom satu koji pluta u orbiti. No, kako je svaki satelit na udaljenosti od vas, kad primite ove „krpeljice“, oni će se malo sinkronizirati. Vaš GPS uređaj zatim pokušava sinkronizirati svaki tok s unutarnjim satom, tako da može utvrditi koliko je svaki satelit od vaše lokacije.

Dakle, udaljeni ste tri, X, Y i Z milju od tri satelita. To su najmanje 12.500 milja iznad vaše glave, a putuju brzinom od 14.000 milja na sat, a vi nemate pojma kamo su i kamo idu. To nije od velike pomoći dok ne dodamo vremenski kod koji emitira svaki satelit, a koji sadrži mnogo više informacija nego samo vrijeme.

Znam gdje sam, ali gdje si ti?

Da bismo utvrdili gdje smo zasnovani na satelitima 'krpelji', potrebna nam je dodatna informacija koja se već prenosi u vremenskom kodu, koja se zove 'almanah'. Ovdje se nalaze podaci o trenutnim karakteristikama satelita. Dakle, vaš telefon gradi mali planetarni model na temelju vremena koje je točno do nekoliko nanosekundi. Otkriva gdje su sateliti u svemiru i gdje ste u odnosu na satelite. Kako GPS funkcionira [Objašnjava MakeUseOf] Kako GPS djeluje [MakeUseOf objašnjava] Kao strastveni igrač, iznenadio me povezanost između karakteristika GPS-a u moderne videoigre i širenje GPS tehnologije u svakodnevnom životu. Kada sam bio dijete, papirne mape i kartografija su bile… Bum. Najbliži Starbucks udaljen je 12,6 metara.

Sad postaje zanimljivo; to je samo jedan 'bend' ili kanal. Izvorno su postojala tri kanala; dvije (L1 / L2) korištene su za stjecanje odnosno pozicioniranje. Oni su korišteni u potrošačkim aplikacijama, ali ako ste imali određeni kod za šifriranje (uobičajeno zvan Zlatni kod), dobili ste veću točnost, samo vojni signali.

Konačno, pojas L3 rezerviran je za detekciju nuklearnih detonacija, koja nadzire svijet za potrebe visokih energetskih infracrvenih događaja i uglavnom se koristi za provođenje ugovora o zabrani nuklearnih testova. No, nove verzije GPS standarda dolaze s uzbudljivim novim značajkama.

Što je novo u GPS-u III?

U kasnijim Block II i novim Block III sustavima broj raspoloživih opsega povećava se na 5. L4 se ostavlja kao istraživački opseg, dok L5 uključuje Safety-of-Life (SoL podatke i pilot signale), što je izuzetno pouzdana verzija GPS-a za zrakoplovne, pomorske i korisnike pretraživanja i spašavanja.

U novim sustavima metoda preklapanja podataka na istom signalu pomoću Gold koda (CDMA) koristi se i za proizvodnju dodatnih signala za civilne i vojne kanale (L2C i M-Code respektivno) koji odvojeno rade dvije vrlo cool stvari.

L2C kôd je 250 puta „prepoznatljiv“ (što nije isto kao „jače“) i djeluje na različitom pojasu od onog koji obično koristi civilni GPS. Budući da ćemo sada imati pristup dvama opsezima, možemo ih u stvarnom vremenu usporediti kako bismo nadoknadili atmosferske smetnje, što znači da će potrošači konačno moći dobiti pouzdano pozicioniranje u zatvorenom prostoru (unutar razloga) .

M-Code je velika stavka ulaznica koja opravdava nove promjene u načinu rada GPS-a. Dva velika napretka u tom pogledu su usmjerenost i sprečavanje zaleta. Umjesto normalnog sustava 'emitiranja cijele zemlje', novi sateliti Block III imat će cijele Zemlje i usmjerene M-Code antene, pružajući trupama 100 puta jači prijem unutar konusa snopa, koji će biti (samo) nekoliko stotina kilometara preko.

Povezani s ovom pumpom za napajanje, signali M-Code također će uključivati ​​niz tehnika ispravljanja pogrešaka, sprečavanja zavaravanja, anti-spoofing i emitiranja podataka za borbu protiv lokalnih sustava uskraćivanja GPS-a i osigurati da trupe uvijek imaju najbolje dostupne podatke o položaju, bez obzira vremena, lokacije ili neprijatelja.

Povrh svega, tu su uobičajene nadogradnje koje dolaze kada kupujete novi komad kompleta; brži Rubidium satovi daju preciznije određivanje vremena i bolje pozicioniranje prijemnika. U međuvremenu, bolji solarni paneli pružit će više snage jačim antenama, što znači i više snage na kraju prijema.

Tada ste dobili uobičajene dodatke kada se vlade uključe u stvari; NASA je zatražila da se stavi na nekoliko laserskih reflektora (zrcala) kako bi se omogućilo bolje praćenje zemaljske orbite, a zrakoplovne snage lobiraju za dodavanje dodatnih mogućnosti pretraživanja i spašavanja (SAR) na postojećim SoL podacima kanalima. To je dio globalnog standarda za SAR sustave koji uključuju 37 zemalja i ne samo da će omogućiti trenutno otkrivanje i otkrivanje signala u slučaju nužde, već i mogućnost slanja kratkih poruka natrag na prijamnik.

Je li gore u zraku?

Mnogi se od ovog napretka oslanjaju ne samo na ažurirane satelite, već i na ažurirane zemaljske stanice, ranije nazvane “Segmenti operativne kontrole”(OCS). Te su zemaljske stanice mjesta širom svijeta i koordiniraju orbitalne staze, gustoću pokrivanja i mogućnosti pretraživanja i spašavanja / nuklearnog otkrivanja za GPS mrežu, kao i periodično ispravljanje tog neugodnog posebnog dilatacije vremena relativnosti. Nove verzije ovih zemaljskih stanica (OCX) omogućuju većinu tih napretka, kao i omogućavaju interoperabilnost između američkog i europskog GNSS sustava (PS zato je GPS sisan ako ste u Europi u odnosu na SAD; imamo manje ptice preko glave).

Nažalost, upravo su ovi fantastični novi sustavi suzdržavanje izdanja GPS III. Izvođač obrane Lockheed Martin dobio je ugovor o izgradnji prvog od satelita, ali odgađali su ga novi Exelisovi upravljački i L2C računala; dok je Raytheon ugovoren za izgradnju OCX-a koji su pretrpjeli značajna prekoračenja proračuna.

Sažetak i nagađanja

Prednosti novog Block III sustava, uključujući neke bitove trenutno pokrenutog Bloka II, mogu se sažeti kao:

• Skraćeno vrijeme akvizicije
• Povećani prijem u zatvorenom prostoru
• Povećana preciznost i osjetljivost na kretanje
• Šire područje pokrivanja
• Povećana preciznost vojnih scenarija razmještaja pomoću usredotočene zrake
• Povećane mogućnosti protu-bombe (nije jasno odnosi li se to i na civilni i na vojni signal, ali optimističan sam)
• Povećana interoperabilnost s europskim 'GALILEO sustavom za pozicioniranje
• Skraćeno vrijeme pretraživanja i spašavanja i bolja globalna pokrivenost nekim mogućnostima slanja poruka, što je moglo spriječiti gubitak MH370

Zbog kašnjenja i u satelitskim sustavima i u segmentima prizemne kontrole, malo je vjerojatno da ćemo uvidjeti sve prednosti krajnjih korisnika tih sustava do kraja 2015. / sredine 2016. Međutim, jednom kada se povećaju, oni imaju predloženi život od 15 godina. Pa kamo idemo nakon toga?

SAD više nisu jedini igrač u globalnoj navigaciji. Rusija je imala GLONASS od sredine 90-ih, au posljednjih 5 godina i kineski BeiDou i europski GALILEO sustavi postali su povezani s mrežom. Posljednje, ali ne najmanje bitno, indijski regionalni navigacijski satelitski sustav (IRNASS) trebao bi se aktivirati u narednih nekoliko godina.

Svi oni imaju različita regionalna žarišta, pa se postavlja veliko pitanje tko će prvi surađivati? Hoće li to donositelji ili globalne vlade? Ili ćemo se vratiti u dane globalnih putnika koji moraju imati mobitel za svaki kontinent?

S novim proširenjima na GPS, SAD su pokazale spremnost za rad s europskim sustavom, kao i Rusija, pružajući interoperabilnost sigurnosti života uz GPS i GALILEO. Nebo je puno zauzeto, pa će tako na nebu biti najmanje 120 satelita koji će pozicionirati "nekoga". Ako sve pođe dobro, nas siromašni potrošači možda bi mogli koristiti većinu njih, svodeći nas na točnost od nekoliko centimetara, čak i u zatvorenom prostoru. To znači da udovoljavamo FAA-inim zahtjevima za preciznim automatskim pilotima za zrakoplove (nagovještaji i dronovi), kao i omogućavanjem mnogo preciznijih detekcija traka za automobile koji se voze evo Kako ćemo doći u svijet ispunjen vozilima bez vozača Evo kako Dobit ćete svijet ispunjen automobilima bez vozača Vožnja je naporan, opasan i zahtjevan zadatak. Može li se jednog dana automatizirati Googleova tehnologija automobila bez vozača? .

Dodajte ovo napretcima nosivih 6 upoređenih nadolazećih uređaja: što je vruće, a što nije 6 upoređenih nadolazećih uređaja: što je vruće, a što ne. Predstavljam vam šest zanimljivijih i korisnijih nosivih tehničkih uređaja bilo na tržištu, ili uskoro na unesite ga. i IoT Što je Internet stvari i kako će to utjecati na našu budućnost [MakeUseOf objašnjava] Što je Internet stvari i kako će utjecati na našu budućnost [MakeUseOf objašnjava] Izgleda da postoje novi buzzword-i koji iskaču i odumiru sa svakim dan koji nas prolazi, a "Internet stvari" upravo je jedna od novijih ideja koja ... uređaji (koliko god zastrašujući mogli biti zašto je Internet stvari najveća sigurnosna noćna mora zašto je Internet stvari najveći Noćna mora o sigurnosti Jednog dana dolazite kući s posla kako biste otkrili da je vaš sigurnosni sustav kuće omogućen za oblake pokvaren. Kako se to moglo dogoditi? S Internetom stvari (IoT) mogli biste saznati na teži način.), A mi ' gledate budućnost malih uređaja koji znaju gdje se nalaze i mogu razgovarati jedni s drugima. Smart-Wallets, Inteligentna zvona koja samo 'zvone' ako je netko u kući, privjesci za ključeve, torbe, sve ove stvari koje mogu razgovarati s vašim mobitelom i reći gdje su s točnošću od nekoliko centimetara (Tada bih napokon mogao saznati gdje sam ostavio ključeve ...).

Ovo je samo nekoliko mojih razmišljanja o tome gdje će nas ova tehnologija odvesti, ali koja je vaša priča? Što biste mogli učiniti s uređajima koji prepoznaju položaj? Trebamo li se bojati?

I kao i uvijek, bilo kakva pitanja ili nešto što sam previse preskočio pitajte u komentarima.

Slikovni prikazi: Povijest Rat: Operacija Pustinjska oluja - Zemaljski rat; Mashup of Two pieces DonkeyHotey, objavljeno (i ponovno objavljeno) pod CC-SA-2.0, Kanada Search and Rescue by Bmpower na engleskoj Wikipediji (vlastiti rad); Trilateration 2D od Javiersanp putem Wikimedia Commons (vlastiti rad GFDL ili CC-BY-SA-3.0-2.5-2.0-1.0), Karta segmenta GPS-a licencirana pod javnim domenom putem GPS.gov; Debris-GEO1280 od NASA-inog uredskog uredskog otpada za otpad, licenciran pod javnom domenom, putem Wikimedia Commonsa