VISOKA POSLOVNA KOLA LIBERTAS ZAGREB

SEMINARSKI RAD: GPS

KOLEGIJ: POSLOVNA INFORMATIKA STUDIJ: POSLOVNA EKONOMIJA MENTOR: prof.dr.sc. Robert Kopal AK. GODINA: 2009/2010 STUDENTICA: Iva Koul

Zagreb, rujan 2010.

SADRAJ1. Uvod....................................................................................3 2. to je GPS i tko ga koristi?......................................................4 2.1. Kratka povijest GPS-a...................................................6 3. Segmenti GPS-a.....................................................................8 3.1. Svemirski segment.......................................................8 3.2. Kontrolni segment.......................................................11 3.3. Korisniki segment......................................................12 4. Vrste prijemnika...................................................................13 5. Princip rada GPS-a................................................................15 5.1. Izvori pogreaka.........................................................16 5.2. Princip rada DGPS-a....................................................18 5.3. Primjena GPS-a..........................................................18 6. Vrste GPS-a.........................................................................20 6.1. Cestovna GPS navigacija..............................................20 6.2. Runi GPS prijamnici.................................................21 6.3. GPS ploteri.................................................................22 6.4. Sonar........................................................................22 6.4.1. Aktivni sonar...................................................23 6.4.2. Pasivni sonar...................................................23 7. Prednosti i nedostatci.............................................................24 8. SWOT analiza.......................................................................25 9. Trokovi i budunost..............................................................26 10. Zakljuak............................................................................27 11. Literatura............................................................................29

2

UVODJeste li se ikada izgubili i poeljeli da postoji lak nain za otkrivanje puta kojim treba ii? Jeste li ikada nali savreno mjesto za lov ili ribolov, a niste mogli zapamtiti kako na njega ponovo doi? to napraviti kad pjeaite i u jednom trenutku vie ne znate kojim se smjerom treba vratiti do kampa ili auta? Sigurno ste se bar jednom morali iskljuiti iz prometa i pitati nekoga za pravi smjer? Global Positioning System, skraeno GPS, je globalni pozicijski sustav razvijen od strane Ministarstva obrane SAD-a s namjerom brzog odreivanja pozicije neke toke bilo gdje na Zemlji u bilo kojem trenutku. Tehnologija GPS-a ubrzano mijenja nain na koji ljudi pronalaze svoj poloaj na Zemlji. Bilo da je to iz zabave, zatite ivota, breg stizanja, ili bilo koje druge upotrebe koju moete zamisliti, navigacija GPS-om postaje svakim danom sve uobiajenija.

3

2. TO JE GPS I TKO GA KORISTI?

GPS je kratica za Global Positioning System. To je mrea satelita koja kontinuirano odailje kodirane informacije, s pomou kojih je omogueno precizno odreivanje poloaja na Zemlji. GPS se temelji na skupini satelita Ministarstva obrane SAD-a koji stalno krue oko Zemlje. Sateliti odailju vrlo slabe radio signale omoguujui GPSprijamniku da odredi svoj poloaj na Zemlji. Drugi slini sustavi su ruski GLONASS (jo nije u cijelosti funkcionalan), najavljeni europski Galileo sustav pozicioniranja, kineski navigacijski sustav COMPASS te indijski IRNSS. GPS radi u bilo kojim vremenskim uvjetima, bilo gdje na svijetu, 24 sata na dan. Koritenje GPS sustava se ne naplauje. Zanimljivo je da GPS zapravo nastao prije osobnih raunala. Njegovi dizajneri nisu mogli predvidjeti dan kad emo nositi male prijenosne GPS-prijamnike, teke svega nekoliko stotina grama, koji e nam rei ne samo koordinate naeg poloaja (geografsku irinu/duljinu), nego e na poloaj prikazati na elektronikoj karti s gradovima, ulicama i jo mnogo toga. Dizajneri su prvenstveno imali na umu vojnu primjenu. Izmeu ostalih primjena, GPS-prijemnici pomau navigaciji, rasporedu trupa i artiljerijskoj vatri. Na sreu, izvrna odluka iz 1980. dozvolila je upotrebu GPS-a i civilima. Sada svatko moe uivati u GPS-u! Mogunosti su gotovo neograniene. Ponekad ljudi pitaju mogu li besplatno koristiti taj sustav - odgovor je DA! Treba samo otpakirati svoj GPS-prijamnik, stavite baterije i zabava poinje!.

4

GPS ima raznovrsne primjene na kopnu, moru i u zraku. U osnovi, GPS omoguuje da se zabiljee poloaji toaka na Zemlji i pomogne navigacija do tih toaka i od njih. GPS se moe upotrebljavati svugdje osim na mjestima gdje je nemogue primiti signal, a to su mjesta unutar zgrada, u tunelima, spiljama, garaama i drugim podzemnim lokacijama te ispod vode. Najea primjena u zraku obuhvaa navigaciju u zrakoplovstvu. Na moru, GPS obino rabe za navigaciju rekreativni nautiari i entuzijasti ribolovci. Primjene na tlu su raznovrsnije. Znanstvenici esto rabe GPS zbog njegove mogunosti preciznog mjerenja vremena, ali i zbog velikog broja drugih primjena. Geodeti upotrebljavaju GPS da bi poveali opseg svoga rada. GPS nudi veliku utedu smanjenjem vremena potrebnog za geodetsku izmjeru. Takoer, moe dati zadivljujuu tonost. GPS-prijamnici mogu dati tonost bolju od jednog metra. Skuplji sustavi mogu dati tonost reda veliine centimetra! Naina za rekreativnu upotrebu GPS-a ima gotovo toliko koliko i razliitih rekreativnih sportova. GPS postaje sve popularniji kod planinara, lovaca, biciklista, skijaa, da ih navedemo samo nekoliko. Ako se bavite nekom aktivnosti ili sportom pri kojem treba pratiti poloaj, nai put ili znati kojim smjerom i koliko brzo se kreete, moete upotrijebiti GPS. GPS sve vie postaje uobiajeno pomagalo i u automobilu. Postoje razliiti sustavi. Najjednostavniji omoguuju pozivanje pomoi u sluaju hitne potrebe na cesti aljui trenutni poloaj u dispeerski centar. Sofisticiraniji sustavi mogu pokazati poloaj vozila na elektronikoj karti dajui vozaima mogunost da obiljee svoje poloaje i potrae neku adresu, npr. ulicu, restoran, hotel ili neko

5

drugo odredite. Neki sustavi mogu ak automatski kreirati trasu (rutu) i davati upute za svako skretanje do traenog poloaja. Ne trebati biti znanstvenik da se naui kako radi GPS. Sve to treba je malo predznanja i elja za istraivanjem svijeta GPS-a. Ne dopustite da vas prestrae izrazi poput "pseudosluajni", "anti-spoofing" i "Pkod".

2.1. KRATKA POVIJEST GPS-a

Iako je problem odreivanja pozicije broda, zrakoplova ili ovjeka na Zemlji star vjerojatno koliko i sam ovjek, rjeavanje ovog problema uz pomo elektronikih ureaja dogodilo se relativno nedavno. Iako je bolje razumijevanje prirode radiosignala za vrijeme Drugog svjetskog rata dalo doprinos raznim zemaljskim sustavima za pomorsku navigaciju, inspiraciju za ideju o sustavu globalnog pozicioniranja (Global Positioning System, GPS) dao je maleni sovjetski Sputnjik, prvi satelit koji je ovjek poslao u Zemljinu orbitu. 1957. godine. Tim amerikih znanstvenika shvatio je da se Sputnjikov signal pojaava kako se satelit pribliava promatrau, a slabi kako se udaljava. Ovakva manifestacija Dopplerovog efekta omoguila im je da odrede poloaj Sputnjika u odnosu na svoj, poznat poloaj na povrini Zemlje. Nije im trebalo dugo da shvate kako je izvrtanjem ovog procesa na odnos izmeu poznate toke u orbiti i radiosignala koji se emitira s nje mogue odrediti poloaj promatraa na povrini

6

Zemlje. Naravno, za odreivanje preciznog poloaja na povrini Zemlje - zemljopisne duine i irine te elevacije - potrebne su barem etiri poznate toke u orbiti kako bi se obavila trilateracija. Nekoliko godina kasnije, sredinom 60ih godina SAD su uspjeno testirale prvi satelitski navigacijski sustav TRANSIT koji se po mnogim znanstvenicima smatra i evolucijskim pretkom gps sustava. Poetkom 70ih godina razvijen je Omega sustav navigacije prvi globalni sustav radio navigacije. Ovaj hiperbolin navigacijski sustav razvijen je u Americi, a 1982. godine postao je potpuno funkcionalan. Omega sustav bio je zamiljen kao globalni sustav koji pokriva cijelu zemaljsku kuglu sa 8 odailjaa. Ovaj sustav , zbog niske radne frekvencije i niza drugih imbenika, bio je vrlo skup i sloen, a sluio je ugalvnom za prekooceansku plovidbu i letove. Uvoenjem gps-a, odravanje i financiranje ovog sustava postaje ekonomski neisplativo te on 1997 godine nestaje. U isto vrijeme kad je nastao omega sustav, tonije 1969. godine, ustanovljen je DNSS koncept (Defense Navigation Satellite System) koji je sjedinio sva istraivanja na usavravanju satelitske navigacije za vojne svrhe Ratne mornarice i Ratnog zrakoplovstva SAD-a. Nastao je koncept NAVSTAR GPS ( NAVigation Satellite Tining And Ranging Global Positioning System) koji se zasnivao na mjerenjima udaljenosti od satelita to se svodi na mjerenje vremena potrebnog da signal emitiran sa satelita s poznatom pozicijom stigne do prijamnika. 1995. objavljena je puna operativnost NAVSTAR GPS sustava. Kako je 1983.godine ameriki predsjednik Reagan najavljivao da e se, po dovretku, GPS sustav dati i na uporabu civilnom sektoru,on im i postaje dostupan 1996. godine.

7

3. SEGMENTI GPS-aGPS se sastoji iz tri osnovna segmenta: - svemirskog - kojeg tvore sateliti koji odailju signale, - kontrolnog - koji upravlja cijelim sustavom, - korisnikog - koji ukljuuje razliite tipove prijamnika.

3.1. SVEMIRSKI SEGMENT

Svemirski segment, sastoji se od 24 satelita koji se gibaju u priblino krunoj orbiti na visini od 20 200 kilometara iznad Zemljine povrine s periodom rotacije od priblino 12 zvjezdanih sati. Rad na takvoj visini omoguuje da signali prekriju vee podruje. Punu konstelaciju ine 24 satelita rasporeenih u 6 ravnina s inklinacijom od 55, sa po 4 satelita u svakoj ravnini te jami globalnu prekrivenost s 4 do 8 satelita (slika 3). Sateliti su tako sloeni u orbite da GPSprijamnik na Zemlji moe uvijek primati signale s barem etiri od njih. Trenutno ih je aktivno 30, pri emu su est prekobrojnih rezervni aktivni sateliti.

8

Slika 3. Konstelacija GPS satelita

Osnovni zadatak GPS-satelita je odailjanje radio signala pomou kojih se moe mjeriti udaljenost izmeu satelita i prijamnika (pseudoudaljenost). Sateliti putuju brzinom od 11 000 kilometara na sat. Napajaju se solarnom energijom i traju oko 10 godina. Ako solarna energija zakae (pomrine itd.), postoje rezervne baterije koje ih odravaju u pogonu. Takoer imaju mali raketni pogon koji ih odrava na pravoj putanji. Svaki satelit odailje radio signal irokog spektra koji je manje podloan ometanju. Karakteristike odaslanih signala precizno su kontrolirane atomskim satovima, koji se nalaze u svakom satelitu. Visokotoni standardi frekvencije omoguuju da se precizno proizvede temeljna frekvencija u L-bandu (radijskom opsegu) od 10,23 MHz. Iz nje su izvedena dva signala, nosai L1 i L2, koji su generirani mnoenjem temeljne frekvencije sa 154 i 120: L1= 1575,42 MHz 9

L2= 1227,60 MHz Izbor frekvencija je namjerno tako odabran jer su one presudne za eliminaciju glavnih izvora pogreaka, kao to je npr. ionosferska refrakcija. Signal putuje kao zraka svjetlosti, to znai da prolazi kroz oblake, staklo i plastiku, ali ne prolazi kroz mnoge vrste objekte kao to su zgrade i planine. Postoji i trei signal L3 koji dobijemo mnoenjem temeljne frekvencije sa 135 (L3=1381,05 MHz). Ovaj signal slui za potrebe nuklearnih snaga amerike vojske i ne koristi se u GPS-prijamnicima. U buduim satelitima predviena je ugradnja L5 frekvencije namijenjene civilnim korisnicima. Za odreivanje pseudoudaljenosti koje se dobiju iz mjerenja vremena puta signala od satelita do prijamnika koriste se dva PRN koda (Pseudorandom noise code) koji su modulirani na dva osnovna nosaa (L1 i L2). Prvi je C/A-kod (Coarse/Acqusition = grubo stjecanje) dostupan za sve korisnike i ima efektivnu valnu duljinu od oko 300 m, ali je moduliran samo na L1 nosau. Ovaj kod namjerno nije moduliran na L2 nosau u cilju sprjeavanja koritenja pune tonosti sustava od strane neautoriziranih korisnika. Drugi je P kod (Precision code = precizni kod) koji slui iskljuivo potrebama vojske SAD-a, te je moduliran na oba nosaa L1 i L2. Dodatno uz PRN kodove, na nosae je modulirana i poruka s podacima 1999). o efemeridama satelita, koeficijentima modeliranja ionosfere, informacijama o statusu i pogreci sata satelita (Bai, Bai

10

3.2. KONTROLNI SEGMENT

Kontrolni segment obuhvaa glavnu komandnu stanicu, opaake stanice i zemaljske kontrolne stanice. Glavne zadae kontrolnog dijela GPS-a su praenje satelita u svrhu odreivanja orbita i vremena, sinkronizacija vremena satelita, te odailjanje poruka s neophodnim informacijama satelitima. Glavna kontrolna stanica smjetena je u Falconu, Colorado Springs, Colorado. Ovdje se sakupljaju podaci s opaakih stanica, raunaju putanje satelita i parametri sustava. Podaci se potom proslijeuju jednoj od tri zemaljske stanice, radi eventualnog slanja prema satelitima. Opaake stanice razmjetene su na Zemljinoj povrini u blizini ekvatora. Svaka od ovih stanica opremljena je preciznim atomskim satom i neprekidno mjeri pseudoudaljenosti do svih satelita na horizontu. Ta se mjerenja registriraju svakih 1,5 sekundi, te se koristei ionosferske i meteoroloke podatke, podaci filtriraju u 15minutne intervale podataka koji se alju glavnoj kontrolnoj stanici. Zemaljske kontrolne stanice odailju satelitu podatke o efemeridama i o satovima satelita izraunate u glavnoj kontrolnoj stanici, te se zbog toga sastoje od velikih antena s prateom opremom. Efemeride su toni podaci o poloaju satelita, vrijede do est sati

11

Da bi se ograniila tonost i pristup GPS-u, Ministarstvo obrane SAD uvelo je dva osnovna naina onemoguavanja neautoriziranih korisnika da potpuno koriste mogunosti GPS-a: selektivna dostupnost (Selective Avaibility: SA) i zatita od prijevare (Anti-Spoofing: A-S). Uvoenje selektivne dostupnosti je posljedica injenice da se GPSsustav pokazao boljim nego to se oekivalo. Zbog toga je u satelite ugraena mogunost selektivne dostupnosti iji je cilj smanjenje ostvarene navigacijske tonosti s C/A kodom. To se postie pomou dva procesa: kvarenjem podataka sata satelita, te manipuliranjem efemerida satelita. Selektivna dostupnost je ugaena 2. svibnja 2000. (ukinuo ju je tadanji predsjednik SAD-a Bill Clinton), i nije vie aktivna. Zatita od prijevare je jo uvijek na snazi i onemoguuje nepozvane da manipuliraju GPS-signalom, bilo odailjanjem lanog signala ili iskrivljavanjem pravog. Ova tehnika se sastoji u moduliranju P-koda s tajnim W-kodom to rezultira ifriranim Y-kodom kojeg mogu deifrirati samo posebno opremljeni prijamnici autoriziranih korisnika (Bai, Bai 1999).

3.3. KORISNIKI SEGMENT

Postoje dvije osnovne skupine korisnika, autorizirane i neautorizirane. Autorizirane korisnike predstavlja vojska SAD, dok su u drugoj skupini

12

svi ostali korisnici u svijetu, bilo civilni ili vojni. Uporaba GPS-a u civilne svrhe zapoela je vrlo brzo nakon uspostave sustava i razvijala se bre no to je itko oekivao. Danas se GPS-prijamnici koriste za izvoenje svih vrsta geodetskih kontrolnih i inenjerskih radova, u fotogrametriji za precizno pozicioniranje aviokamere kao i za snimanje linijskih objekata, kao to su prometnice. Takoer se koriste u zranom, vodenom, kopnenom prometu, geofizici i ostalim geoznanostima, poljoprivredi i umarstvu, a sve vie za rekreaciju i sport.

4. VRSTE PRIJEMNIKARazlikujemo etiri osnovne vrste prijamnika: C/A-kodni za mjerenje pseudoudaljenosti, C/A-kodni za fazna mjerenja, P-kodni i Y-kodni. C/A-kodni prijamnici za mjerenje pseudoudaljenosti Ovi prijamnici koriste za mjerenje pseudoudaljenosti samo C/A-kod. Malog su formata, s jednim do dvanaest kanala, izlazom trodimenzionalnih koordinata i jednostavnom prateom programskom podrkom. Suspregnuti s elektronskim kartama predstavljaju efikasno sredstvo za navigaciju. C/A-kodni prijamnici za fazna mjerenja S ovim prijamnicima pseudoudaljenosti se mogu odrediti iz mjerenja C/A-koda i faze L1 nosaa, dok L2 frekvenciju ne mogu primati. Prijamnici imaju iroku primjenu jer su uz navigacijske zadatke

13

pogodni i za sva precizna mjerenja. Poveani domet njihove primjene postie se ugradnjom mogunosti itanja faze na drugoj frekvenciji, uz upotrebu neke bezkodne tehnike. P-kodni prijamnici P-kodni prijamnici koriste P-kod na oba nosaa, L1 i L2. Kada je A-S iskljuen P-kod opaanja dobiju se korelacijom signala s replikom Pkoda generiranom u prijamniku. Po uklanjanju P-koda iz registriranog signala satelita mogue je izvriti mjerenje faze. Y-kodni prijamnici Y-kodni prijamnici imaju pristup P-kodu i kada je A-S ukljuen, to im omoguuje da P-kod opaanja dobiju korelacijom signala s replikom Pkoda generiranim u prijamniku. Postoje informacijski servisi koji pruaju informacije i podatake civilnim korisnicima GPS-a o stanju o satelita statusu i samog sustava. intervale Informacije obuhvaaju izvjetaje sustava,

neispravnog funkcioniranja pojedinih satelita, podatke orbita satelita, bilo kao almanah za planiranje ili kao precizne orbite za visokotona raunanja, te sadre podatke o preciznim efemeridama, parametrima satova satelita i drugom (Bai, Bai 1999).

14

5. PRINCIP RADA GPS-a

GPS-prijamnik mora znati gdje su sateliti (njihov poloaj) i koliko su daleko (udaljenost). Prijamnik od satelita prikuplja dvije vrste kodiranih informacija. Jedan tip informacija, podaci iz almanaha, sadre priblini poloaj satelita. Ti se podaci kontinuirano prenose i spremaju u memoriju prijamnika tako da on zna orbite satelita i gdje bi koji satelit trebao biti. Zbog gibanja satelita podaci iz almanaha se moraju periodiki aurirati novim informacijama. Kad GPS-prijamnik nije dulje vrijeme ukljuen podaci almanaha su zastarjeli, te e mu trebati malo dulje vrijeme da pronae satelite. Satelit generira pseudosluajni kod, a GPS-prijamnik generira isti kod i nastoji ga prilagoditi kodu satelita. Prijamnik tada usporeuje dva koda da bi odredio koliko treba zakasniti (ili pomaknuti) svoj kod kako bi odgovarao kodu satelita. To vrijeme kanjenja (pomaka) mnoi se s brzinom svjetlosti da bi se dobila udaljenost. Izraun pozicije temelji se na odreivanju pseudoudaljenosti (pseudoranges). Udaljenost izmeu satelita i prijamnika moe biti izraunata mjerenjem proteklog vremena izmeu odaslanog satelitskog i prijamnikom primljenog signala. Vremensko kanjenje multiplicira se brzinom svjetlosti da bi se odredila udaljenost satelit-prijamnik. Odreivanje pozicije toke najjednostavniji je nain koritenja GPSsustava (slika 4).

15

Slika 4. Odreivanje pozicije toke Za odreivanje trodimenzionalnih koordinata (geografske duljine , irine i visine h) prijamnika potrebni su podaci minimum tri satelita te podaci jo jednog satelita radi korekcije sata GPS-prijamnika. U GPS-prijamniku se nalaze kvarcni satovi koji ne mjere vrijeme tako precizno kao atomski satovi koji se nalaze u satelitu. Zbog toga odreivanje udaljenosti treba jo ispraviti za iznos pogreke sata GPS-prijamnika. To je razlog to se odreivanjem udaljenosti zapravo dobije "pseudoudaljenost". Kada je GPS-prijamnik pronaao dovoljno satelita da moe izraunati poloaj, spreman je za navigaciju. Veina prijamnika moe prikazati poloaj u obliku karte to znaajno moe pomoi u snalaenju u prostoru i u navigaciji.

5.1. IZVORI POGREAKA

Civilni GPS-prijamnici sadre pogreke pri odreivanju poloaja koje su prvenstveno rezultat akumuliranja pogreaka iz sljedeih izvora:

16

Ionosfersko i troposfersko kanjenje satelitski signal usporava kad prolazi kroz atmosferu. Sustav koristi ugraeni "model" koji rauna prosjeno, ali ne tono vrijeme kanjenja. Viestruki put signala (multipath) se dogaa kada se GPS-signal reflektira od objekata, kao to su zgrade ili povrine velikih stijena prije nego to stigne do prijamnika. Signal satelita koji nije stigao do antene najkraom putanjom uzrokuje fazni pomak, pa su i fazne razlike proporcionalne razlici u duljini putanje. Pogreke sata prijamnika ugraeni sat u GPS-prijamniku moe imati male pogreke u vremenu u odnosu na atomski sat u satelitu. Orbitalne pogreke takoer poznate kao "pogreke efemerida", netonosti su u izvjetaju o poloaju satelita. Broj vidljivih satelita to vie satelita prijamnik moe "vidjeti", to je bolja tonost. Zgrade, konfiguracija terena, elektronika interferencija ili npr. gusto lie mogu blokirati prijam signala, uzrokujui pogreke u poloaju, ili pak sasvim onemoguiti odreivanje poloaja. to je bolja vidljivost, to je bolji prijam. GPS-prijamnici nee primati signal unutar zgrada, ispod vode ili zemlje.

Geometrija satelita/zasjenjivanje odnosi se na relativan poloaj satelita u nekom trenutku. Idealna geometrija satelita postoji kad su sateliti smjeteni pod velikim kutem relativno jedan u odnosu na drugi. Nepovoljna geometrija nastaje kad su sateliti smjeteni na pravcu ili su tijesno grupirani.

17

Tonost

se

moe

poboljati

kombiniranjem

GPS-prijamnika

s

diferencijalnim GPS (ili DGPS) prijamnikom, s kojim se mogu reducirati neke od gore navedenih pogreaka (Bai, Bai 1999).

5.2. PRINCIP RADA DGPS-a

Diferencijalni GPS je tehnika gdje se koriste dva ili vie prijamnika. Jedan GPS-prijamnik (referentni) postavi se na poznatu toku. Referentni prijamnik registrira satelite i za njih, na osnovu poznate (iz koordinata) i mjerene udaljenosti, rauna korekcije pseudoudaljenosti. Razlika izmeu mjerene i izraunate udaljenosti za svaki vidljivi satelit postaje "diferencijalna korekcija". Diferencijalna korekcija za svaki praeni satelit se oblikuje u odgovarajuu korektivnu poruku i alje DGPS-prijamnicima. Te se diferencijalne korekcije primjenjuju u raunanjima pogreaka i GPS-prijamnika, poveavajui uklanjajui mnoge od uobiajenih stanice tonost. Prijamnik referentne

odreuje komponente pogreke i daje korekcije GPS-prijamniku u stvarnom vremenu. Korekcije se mogu prenositi preko radio ureaja, preko satelita ili na neki drugi nain.

5.3. PRIMJENA GPS-a

Primjena GPS-a openito je gotovo neograniena. Podjela primjena mogua je po vie osnova. Tako prema podruju primjene dijelimo 18

aplikacije na: globalne, regionalne i lokalne; prema namjeni za navigaciju i izmjeru, a prema tipu korisnika na civilnu i vojnu. Primarna primjena GPS-a, navigacija, je najbre i najire pronala korisnike u pomorstvu i zranom prometu. GPS-om je postalo mogue pratiti globalne promjene na Zemlji kao to su: mjerenje deformacija Zemljine kore, vulkansko uzdizanje, tektoniku litosfernih ploa i rotaciju Zemlje. Obalne strae pojedinih zemalja upotrebljavaju servise na bazi DGPS-a koji pomau prilaz obalnim vodama ili prolaz kroz morske tjesnace. GPS ima ulogu osiguravanja referentnog datuma aktivnim ili pasivnim mreama. Pasivne mree omoguavaju postizanje prije nedostinih tonosti, kao i jednostavnu i jeftinu kontrolu. Aktivne mree najee sublimiraju u sebi sve tipove GPS mjerenja, geodinamika, DGPS, kao i praenje satelita, ionosfere, troposfere i sl., to su sve korisne informacije za razliita GPS mjerenja. Vrlo je zanimljiva primjena za razliite servisne slube (vatrogasci, umarstvu. Masovna ugradnja sustava u vozila predstavlja neposrednu budunost, ne samo zbog navigacije, ve i da se povea sigurnost na zakrenim prometnicama. Na lokalnoj razini moe se GPS primjeniti za sve inenjerske zadatke na bilo kojoj razini. Kontrolna i deformacijska mjerenja takoer se sve ee izvode GPS-om. Identifikacija toaka u aerofotogrametriji izvodi se danas skoro iskljuivo s GPS-om. policija, hitna pomo, taksi...), u poljodjelstvu i

19

6. VRSTE GPS-aDiferencijalni GPS rauna diferencijalne korekcije satelitskih podataka koji se alju GPS sustavu poveava se tonost GPS sustava. WAAS, EGNOS i MSAS (ili jednostavnije SBAS) - naziv za sustave koji s pomou satelita odailju korekcijske podatke i podatke o integritetu satelitskih sustava GPS i GLONASS (ruska vojna mrea satelita iste namjene kao i GPS). Svrha im je poveati tonost i pouzdanost odreivanja poloaja.

6.1. CESTOVNA GPS NAVIGACIJASamostalni cestovni navigatori omoguuju najirem krugu korisnika brzu i jednostavnu navigaciju na putovanjima, bez posebnog predznanja bilo o GPS navigatorima bilo o raunalima. Naime, iako navigacija uz pomo runog raunala ili mobilnog telefona ima svoje prednosti za iskusne korisnike, samostalne GPS navigatore moe koristiti svatko tko zna uprijeti prstom na odgovarajui dio ekrana osjetljivog na dodir. Naime, kod samostalnih navigatora nema potrebe za instalacijom raznih programa za navigaciju, postavkama ugraenih ili vanjskih GPS prijemnika ili pak zavrzlama s raznim ActiveSyncovima i slinim nebulozama koje u konanici samo oteavaju jednostavnu zadau koja se postavlja pred jedan cestovni navigator - navigaciju. Velika veina potencijalnih korisnika eli ba to: jednostavno ukljuiti ureaj, postaviti ga na vjetrobransko staklo, zadati odredite i otputiti

20

se u nepoznatim cestovnim pravcima globusa puno leernije nego to je to mogue bez ovakvih ureaja. Suvremeni samostalni cestovni GPS navigator je u svom najeem obliku ureaj veliine dlana s ugraenim GPS prijemnikom, ekranom u boji osjetljivim na dodir koji se uz pomo priloenog nosaa postavlja na vjetrobransko staklo automobila.

6.2. RUNI GPS PRIJAMNICISve bre irenje uporabe GPS-a prati i stalni razvoj prijamnika. Oni postaju sve manji, bri, pouzdaniji i jeftiniji, potencirajui time svoje koritenje. Dananji runi GPS-prijamnici veliine mobilnog telefona posjeduju mogunost simultanog praenja do 12 satelita omoguavajui time rad i u podrujima slabijeg prijama signala, primjerice u umi, uskim kanjonima ili ulicama. Takvi ureaji prvu poziciju izraunavaju za svega 1-2 minute, a zatim svake sekunde daju novo izraunate koordinate. Osim pozicije GPS-prijamnik rauna brzinu (maksimalna, trenutna i srednja brzina) i smjer kretanja. Skoro svi runi ureaji omoguuju pohranu od 500 i vie toaka s geografskom koordinatom, vremenom pohrane podatka i komentarom (kua, most, potok, i dr.) te 20-tak ruta od 30 toaka. Pohranjene toke mogu se putem kabla prebaciti u raunalo za kasniju obradu. Noviji runi GPS-ureaji imaju ugraen i zemljovid odreenog podruja (eMAP, GPS III Plus, Street Pilot, itd.). Ovi prikazi mogu varirati od jednostavne predodbe okoline, koja slui kao pripomo u orijentaciji, do vrlo detaljnog predoavanja ulica u gradovima ili obale sa simbolima svjetionika, kablova, marina, sidrita i sl.

21

Sve ee se u takvim prijamnicima nalaze i baze podataka gradova, mjesta, ulica, muzeja, bolnica, restorana... sortirane po odreenoj tematici. Uporaba GPS-a ne zavrava samo odreivanjem nekog stajalita. Ovisno o ureaju, traena toka moe se odrediti i pronai. Potrebno je samo upisati traene koordinate i pokrenuti funkciju navoenja. Tog trenutka GPS-prijamnik poinje nas strelicom usmjeravati prema traenoj toki istovremeno raunajui preostalu udaljenost.

6.3. GPS PLOTERIPod nazivom "GPS ploter" podrazumijevamo sustav za odreivanje pozicije (GPS - global positioning system) koji ima instaliranu odgovarajuu elektroniku zemljopisnu (pomorsku) kartu. Ploteri mogu biti prijenosni (runi), te fiksni (postavljeni u upravljaku konzolu ili na nosa plotera u plovilu). Prikljuenjem radarske antene sustav preuzima funkciju radara, dok se prikljuenjem na GPS antenu i umetanjem digitalizirane karticeza podruje plovidbe dobiva GPS ploter. Posebna je prednost tog ureaja to sve slike tog ureaja moe istodobno sloiti na ekranu. Radarsku i GPS ploter sliku moe istodobno sloiti jednu preko druge, ime se na zaslonu dobiva cjelovita slika, statika i dinamika. GPS daje sliku kopna, a radar prikazuje objekte u pokretu na moru.

6.4. SONARRazvoju je pridonijela izgradnja podmornica. Koristi se za kartografiranje morskog dna, za podvodna istraivanja, civilni pomorski promet, u ratnoj mornarici .......

22

6.4.1. AKTIVNI SONARSastoji se od izvora ultrazvuka i prijemnika tzv. hidrofona. Zvuk se dobiva pomou magnetorestrikcije promjenom magnetskog polja mijenja se oblik membrane u tom polju. Membrana titra i proizvodi ultrazvuk. Ovisi o sastavu vode i temperaturi. Kompjuter mjeri vrijeme izmeu emitiranja i primitka zvuka , pa tako mjerimo dubinu. Dok se pomou Dopplerovog efekta moe ustanoviti brzina gibanja mete u vodi. Takoer se pomou ovog ureaja moe mjeriti i relativna amlituda dolaznih valova.

6.4.2. PASIVNI SONARNaziva se jo i slua. Hidrofoni registriraju zvuk koji se pretvara u elektro impuls. Impuls se moe pretvoriti u zvuk, dok operator sluanjem identificira plovilo. Svako plovilo ima specifian zvuk. Osnovna tekoa je buka koju stvara plovilo na kojem se pasivni sonar nalazi.

Osim ovih osnovnih vrsta GPS sustava takoer su esto u primjeni i ostali, kao npr. kombinacija GPS i fishfindera, GPS senzori, radiostanice, fitness GPS i mnogi drugi.

23

7. PREDNOSTI I NEDOSTACI

Pozitivne strane Olakava snalaenje, naroito u nepoznatim podrujima Pomae kod spasilakih akcija i spaavanja ljudskih ivota Ima iroki raspon primjene brzina, preciznost, lakoa rada, mnogobrojne druge funkcije (memoriranje trase kretanja) integrirani kompas, kartografski prikaz poloaja, altimetarski podatci

Negativne strane Kod cestovne navigacije, esto preporuuje sporedne ceste i ne daje imena ulica (lijevo, desno i slino) Netko u svakom trenutku zna lokaciju GPS ureaja mogunost zloporabe Razmjerno visoka cijena nekih modela Tekoe u radu ako neto ometa signal satelita (kanjoni, guste umske kronje, oblanost).

24

8. SWOT ANALIZASNAGE: iroko podruje primjene Modernizacija sustava Jednostavnost koritenja

SLABOSTI: Cijena Sustav satelita kontrolira SAD Ometanje satelitskog signala

PRILIKE: Poboljanje dostupnosti Prilagodba novim podrujima primjene Koritenje u znanosti i tehnologiji

PRIJETNJE: Terorizam Zloporaba dostupnih podataka Problematika satelitskog signala

25

9. TROKOVI I BUDUNOST Troak odravanja satelitskog sustava oko 175 milijuna US$ mjeseno Troak istraivanja i razvoja Cijene: navigacijski GPS za automobile (1.000,00 8.000,00 kn) Brodski GPS (900,00 50.000,00 kn) Outdoor GPS (500,00 4.000,00 kn) Troak odravanja ureaja i nabave/auriranja mapa

Za budunost se pretpostavlja vee koritenje GPS sustava i nova podruja primjene. Takoer se predvia da da e do 2010 u svijetu biti vie od 50 milijuna korisnika GPS (automobili, brodovi, mehanizacija na farmama, zrakoplovstvo, vojni sustavi). Razvoj tehnologija omoguit e bolje odreivanje tonog poloaja pouzdanije izraune tome doprinosi i uvoenje civilnih kodova i frekvencija. S ciljem sprjeavanja zloporabe GPS sustava, odn podataka koji su dostupni, svakako bi se u to skorijoj budunosti trebali donijeti zakoni kojim bi se titili podaci u ovim sustavima.

26

10. ZAKLJUAK

Global Positioning System, skraeno GPS, je globalni pozicijski sustav razvijen od strane Ministarstva obrane SAD-a s namjerom brzog odreivanja pozicije neke toke bilo gdje na Zemlji u bilo kojem trenutku. Pronaao je iroku primjenu u geodeziji i u svim podrujima znanosti i tehnologije koji koriste prostorno definirane informacije. Satelitsko pozicioniranje, daljinsko istraivanje i geografski informacijski sustavi su tehnologije koje e zasigurno obiljeiti poetak ovog stoljea. Mogunost izraunavanja koordinata 24 sata dnevno bez obzira na meteoroloke prilike i nepotrebno dogledanje meu tokama, vrlo brzo su GPS-prijamnike uinile korisnim i opeprihvaenim terenskim instrumentom. Uporaba GPS-prijamnika sve je ea, a iznenauje raznolikost zadataka za koje ovaj sustav daje pouzdane rezultate. Danas GPS-prijamnike osim za vojne potrebe, to je bio izvorni povod izrade sustava, koriste geodeti, umari, geolozi, geofiziari, geografi, hidrografi, agronomi... Osim strune i profesionalne uporabe u raznim znanostima GPS je naao iroku primjenu i u svakidanjem civilnom ivotu razni oblici transporta (kamionom, brodom i zrakoplovom), sport (nautika, padobranstvo, planinarenje,), pa sve do ugraivanja GPS-a, kao sustava za navigaciju, u osobne automobile.

27

Osnovna zadaa GPS-a je precizno odreivanje poloaja toke na kopnu, na moru, u zraku, u svemirskom prostoru bliskom Zemlji, te odreivanje trenutne pozicije i brzine (navigacija) pokretnog objekta. Primjenom tehnikih rjeenja koja su razvijana paralelno s ovim sustavom, GPS je postao mjerno sredstvo u geodeziji. GPS sustav svakako predstavlja jednu od temeljnih tehnologija za budunost. Ima irok raspon primjene a predvia se vee koritenje i nova podruja primjene. No glavni problem, osim visokih trokova odravanja satelitskog sustava, je njegova zloporaba. Stoga bi se to prije trebalo donijeti zakone kojima se tite podaci u ovim sustavima jer u protivnom netko u svakom trenutku zna lokaciju odreenog GPS ureaja. Danas svakome tko ukae potrebu za nekakvom vrstom lokacije ne preostaje nita drugo nego nabaviti ureaj, upaliti ga i time je spreman za koritenje ovog vrijednog sustava.

28

11. LITERATURAInternet: http://hr.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System http://www.kartografija.hr/obrazovanje/prirucnici/gpspoc/gpspoc.htm

29