GPS prećenje - Marko Butorac

7/30/2019 GPS preenje - Marko Butorac

1/13

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet elektrotehnike i raunarstva

Zavod za elektronike sustave i obradbu informacija

Seminarski rad iz kolegija: Sustavi za praenje i voenje procesa

GPS praenje

Student: Marko Butorac

Matini broj: 0036395858

Zagreb, 23.05.2006.


2/13

1

SadrajUvod........................................................................................................................................... 2

GPS openito.............................................................................................................................. 3

Svemirski segment .................................................................................................................3

Kontrolni segment..................................................................................................................4

Korisniki segment.................................................................................................................4Programska podrka GPS praenja ............................................................................................ 5

GPS praenje osoba....................................................................................................................5

GPS praenje vozila ................................................................................................................... 6

Pasivno GPS praenje vozila.................................................................................................. 7

Aktivno GPS praenje vozila ................................................................................................. 7

Osnovne komponente sustava za aktivno praenje vozila ................................................. 7

Koordinirano praenje............................................................................................................8

GPS praenje plovila..................................................................................................................9

Almex marine......................................................................................................................... 9

Andronics Ltd.........................................................................................................................9

EMMI Network...................................................................................................................... 9

Fleet Management Solutions (FMS) ...................................................................................... 9

SASCO................................................................................................................................. 10

Satamatics.............................................................................................................................10

GPS praenje ivotinja .............................................................................................................11

Princip rada .......................................................................................................................... 11


3/13

2

Uvod

GPS (Global Positioning System) je naziv za sustav koji omoguava odreivanje poloaja

bilo gdje na cijeloj Zemljinoj kugli, osim nekih specifinih mjesta kao to su: mjesta unutar

zgrada, u tunelima, spiljama, garaama i drugim podzemnim lokacijama te ispod vode.Namjena mu je danas veoma raznolika, njime se koriste od sporta, preko prometa do

pomorstva itd. To je mrea satelita koja kontinuirano odailje kodirane informacije s pomou

kojih je omogueno precizno odreivanje poloaja na Zemlji. Ova veoma korisna stvar je u

civilnoj uporabi od 1980. godine, dok se pritom koristila iskljuivo u vojne svrhe od strane

SAD-a. No kako je reeno danas to vie nije nepoznanica i svakome tko ukae potrebu za

nekakvom vrstom lokacije na terenu ne preostaje nita drugo nego nabaviti ureaj, upaliti ga i

time je spreman za koritenje ovog vrijednog sustava.


4/13

3

GPS openitoGPS predstavlja sustav od barem 24 satelita (21 u uporabi i 3 u priuvnom stanju) u Zemljinoj

orbiti koja su kljuan segment cijelog projekta (Slika 1).

Slika 1. Sateliti GPS sustava u Zemljinoj orbiti

Svaki satelit odailje slabi signal krajnjem korisniku i za uspjeno odreivanje pozicijepotreban je primitak signala od barem etiri satelita. Time se odreuju veliine kojima u

potpunosti odreujemo poloaj, a to su duina, irina i visina. Ako se mjerenje obavlja na

zemlji onda su za odreivanje poloaja potrebne samo tri toke tzv. triangulacija. Razlog

zato su u prvom sluaju potrebne etiri toke (satelita) je u tome to se ovdje uvodi i veliina

vrijeme, te je time omogueno uzastopno mjerenje tj. praenje.

Kretanje signala u GPS sustavu se odvija u jednom smjeru, od satelita do krajnjeg korisnika.

Time je izbaena potreba za ugradnjom odailjaa u ureaje koje koristi krajnji korisnik.

Jedino to krajni ureaj mora mjeriti je vrijeme, jer na temelju vremena kanjenja primitka

signala, ureaj odreuje poloaj tj. udaljenost od svakog satelita. Ako se na taj nain moe

pouzdano izmjeriti poloaj triju satelita, metodom triangulacije mogue je odrediti poloaj.

Kako poloaj satelita u Zemljinoj orbiti nije fiksan, ukazuje se potreba za centralnomstanicom koja matematikim postupcima moe raunati poloaj pojedinog satelita, te taj

podatak alje svakom satelitu koji se nadalje alje krajnjem korisniku. Krajnji korisnik prima

podatke od satelita te na temelju tih podataka rauna poloaj pojedinog satelita od kojeg je

primio podatak, i ujedno i svoju poziciju.

GPS sustav openito moemo podijeliti na tri dijela: svemirski segment (sateliti), kontrolni

segment (zemaljske stanice) i korisniki segment (korisnici i njihovi GPS prijemnici).

Svemirski segment

Svemirski segment, koji se sastoji od barem 24 satelita (21 aktivan i 3 koji slue za rezervu),

je srce sustava. Sateliti su u tzv. "visokoj orbiti" na oko 20 000 kilometara iznad Zemljinepovrine. Rad na takvoj visini omoguuje da signali prekriju vee podruje. Sateliti su tako

sloeni u orbite da GPS-prijamnik na Zemlji moe uvijek primati signale s barem etiri od

njih. Trenutno ih je aktivno 30.

Sateliti putuju brzinom od 11 000 kilometara na sat, to znai da obiu Zemlju svakih 12 sati.

Napajaju se solarnom energijom i napravljeni su da 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.

Prvi su GPS-sateliti lansirani u svemir 1978. Puni raspored svih 24 satelita postignut je 1994.

Novac iz prorauna Ministarstva obrane SAD-a neprekidno slui za kupnju novih satelita i

njihovo lansiranje u orbitu tako da se sustav odri u pogonu u godinama koje dolaze.Svaki satelit emitira radio signale male snage na nekoliko frekvencija (oznaene su s L1, L2

itd.). Civilni GPS-prijamnici "sluaju" na frekvenciji L1 od 1575,42 MHz UHF-pojasa. Signal


5/13

4

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.

Da biste dobili predodbu gdje je na radio podruju frekvencija L1, vaa najdraa FM radio

stanica emitira na frekvenciji izmeu 88 i 108 MHz. Satelitski signali odailju se vrlo malom

snagom, od 20-50 W. Lokalna FM radio stanica emitira snagom od oko 100 000 W. Zamislite

pokuaj sluanja 50 W radio stanice koja emitira sa udaljenosti od 20 000 kilometara! Zato jevano da pri upotrebi GPS-a postoji jasan pogled na nebo.

L1 sadri dva "pseudosluajna" signala, zatieni P-kod i C/A-kod. Svaki satelit emitira

jedinstveni kod omoguujui GPS-prijamniku da identificira signale. Glavna svrha tih

kodiranih signala je da omogui raunanje vremena putovanja signala od satelita do GPS-

prijamnika na Zemlji. To se vrijeme takoer naziva vremenom dolaska. Vrijeme pomnoeno

brzinom svjetlosti daje udaljenost od satelita do GPS-prijamnika. Navigacijska poruka

(informacija koju satelit alje prijamniku) sadri orbitalnu i vremensku informaciju satelita,

generalnu sistemsku statusnu poruku i ionosfersku korekciju. Satelitski signali su vremenski

upravljani preciznim atomskim satovima.

Kontrolni segment

Kontrolni segment radi to mu ime kae - "kontrolira" GPS-satelite, odnosno upravlja njima

pratei ih i dajui im ispravljene orbitalne i vremenske informacije. Postoji pet kontrolnih

stanica irom svijeta - 4 bez ljudi, koje slue za nadgledanje i jedna glavna kontrolna stanica.

etiri prijamne stanice bez ljudi neprekidno primaju podatke od satelita i alju ih glavnoj

kontrolnoj stanici. Glavna kontrolna stanica "ispravlja" satelitske podatke i alje ih natrag

GPS-satelitima.

Korisni

ki segmentKorisniki segment se sastoji se od svih koji upotrebljavaju GPS i njihovih prijamnika. Toznai, da se korisniki segment sastoji od pomoraca, pilota, planinara, lovaca, vojnika i bilo

koga drugog tko eli znati gdje se nalazi, gdje je bio ili kuda ide, a upotrebljava GPS-

prijamnik.


6/13

5

Programska podrka GPS praenjaZahtjev na programsku podrku je izrazito velik i to se u ovom sluaju misli na to da za svaki

oblik GPS praenja mora postojati zasebni oblik programske podrke.

GPS prijemnik je neizostavni dio svakog GPS sustava. Dekoder konvertira podatke primljene

na odreenu adresu. Pod podacima se najee misli na zemljopisnu duinu i irinu. Sa timpodacima se na digitaliziranoj karti koja se nalazi na kompjuteru ucrtava poloaj.

Digitaliziranu kartu moemo shvatiti kao koordinatni sustav kojemu su osi zemljopisna irina

i duina te se na taj nain lagano upisuje primljeni podatak. Takvi programi obino

podravaju i uveavanje pojedinog dijela karte i pritom zadravaju tonost odreivanje nekog

poloaja. Takoer postoji mogunost da karta automatski prati odreenu jedinicu.

Neki programi za GPS praenje omoguavaju komunikaciju izmeu krajnjih ureaja. Na taj

nain mogue je praeni ureaj po potrebi reprogramirati kao i dati zahtjev za prikaz nekih

informacija koja se ne alje standardnim paketom iako ureaj ima mogunost mjerenja

zahtijevanog.

GPS praenje osobaOva primjenja biti e obraena na primjeru. GPS praenje osoba mogue je vriti u sluaju da

osoba posjeduje ureaj GPS Microtracker (Slika 2). To je ureaj malih dimenzija sa internim

napajanjem i odlikuje se jednostavnou obzirom na uporabu. Bazira se na sprezi GPS i GSM

sustava.

Slika 2. GPS Microtracker

Princip rada je sljedei (Slika 3). GPS prijemnik odreuje trenutnu poziciju ureaja te se

putem GSM mree taj podatak u obliku SMS-a alje na mobilni telefon osobe koja prati signal

ureaja.

Slika 3. Princip rada Microtrackera


7/13

6

Mogunost odreivanja poloaja na Zemlji pomou jednog ureaja budi razliite ideje za

realizaciju aplikacija te primjena u svim granama kojima se ovjek bavi. Primarna namjena

GPS sustava je bila pomo u navigaciji i snalaenju. No, kako je cijena GPS tehnologije u

zadnjih nekoliko godina pala, mnoge kompanije su nale razne naine da iskoriste velike

mogunosti ovog sustava. Tako je meu mnogim inovacijama, nastala i aplikacija GPS

tracking (GPS praenje).Primjena GPS praenja je upravo ta koja ga u potpunosti opisuje. Korisnik ima mogunost, da

koristei prijenosni GPS ureaj, biljei putanju svog kretanja u svrhu povratka istom

putanjom ili da sauva put radi nekih potreba u budunosti.

Kombiniranjem GPS praenja sa drugim tehnologijama npr. GPS telefonom ostvaruje se

mogunost da i ostali korisnici koriste podatke koje je netko zabiljeio (putanja, poloaj) to

moe biti veoma korisno kada se GPS praenje koristi na terenu.

GPS praenje dolazi na svoje onda kada se koristi sa nekom od tehnologija koja imaju

mogunost da emitiraju signal. Signal, koji ovaj sustav u cjelini emitira, prima centralna

stanica koja je opremljena GPS programskim sustavom, te na temelju primljenog podatka

moe izraunati i odrediti poloaj krajnjeg korisnika ili ak pratiti kretanje krajnjeg korisnika

u svrhu praenja. Ova opcija nalazi primjenu u policiji, spasilakim slubama itd...

GPS praenje vozila

Slika 4. Ureaj za instalaciju unutar vozila

Ova opcija je naroito korisna kada je GPS ureaj smjeten u vozilo (Slika 4) koja ima neku

posebnu namjenu ili neke osobite oznake. Isti princip se koristi i onda kada osoba nosi GPS

ureaj, ali razlika izmeu ova dva sluaja je ta to se u praenju vozila GPS ureaj integrira u

elektroniku vozila, te je time ponekad teko odredit prisutnost ureaja u vozilu.

Integrirani GPS ureaj ima dvostruku svrhu, osoba koja kupi takvo vozilo ima mogunost

ugradnje navigacije u vozilo jer je GPS ureaj potreban za njen rad, ili ako se u vozilu koristiPDA-based GPS sustav, tada uz pomo integriranog GPS ureaja mogue je podijeliti

prikupljene informacije.

Praktini dokaz korisnosti ovog sustava je situacija ako je vozilo ukradeno. Kada je to

javljeno policiji, ona moe lako ui u trag ukradenom vozilu te tako krenuti u fiziku potragu

za vozilom. Jo jedan od dokaza je mogunost da proizvoa vozila moe pratiti vozilo, te u

sluaju kvara obavjestiti korisnika o poloaju najblieg servisa.

Osim podatka o poloaju vozila, cjelokupni sustav se moe proiriti u vidu slanja informacija

i to da se proizvoau automobila alju podaci o stanju motora, podaci senzora koji se nalaze

u vozilu itd. Mogua je i povratna informacija u sluaju potrebe prevencije mogueg kvara.


8/13

7

Pasivno GPS praenje vozila

Pasivan princip praenja vozila bazira se na

pamenju odreenih toaka kojima je vozilo

prolazilo, a ne cjelokopnog puta. Sve informacije

spremaju se na GPS ureaj, te se kao takve moguna kompjuteru obraditi. Informacija dobivena

ovom metodom je statistike prirode, jer njome

se mogu pratiti kretanja vozila, ali snimljeni

podaci nisu u stvarnom vremenu, ve se gleda

uestalost pohaanih mjesta i sl.

Slika 5. Primjer pasivnog praenja

Aktivno GPS praenje vozila

Ova metoda se koristi kada se ukazuje potreba za informacijom o poloaju koja je funkcija

vremena. Znai imamo periodiko osvjeavanje informacija (npr. svake sekunde), te na taj

nain moemo detaljno pratiti kretanje vozila. Osim poloaja vozila, informacije koje se alju

mogu biti i brzina, smjer i sl.

Slika 6. Primjer aktivnog praenja

Osnovne komponente sustava za aktivno praenje vozila

Da bi sustav u cjelini bio funkcionalan potrebne su sljedee stvari:

1. Prijenosni GPS ureaj,2. Komunikacijski sustav (prijemnik/odailja),3. Geografske karte u digitalnom obliku.

Sustavi kao takvi su jednostavni za primjenu, jer pri nabavi sustava za GPS pra enje dobiva

se ureaj sa ve uitanim kartama i sve to je potrebno je prikljuiti ureaj na napajanje u

vozilu, a kao komunikacijski sustav mu moe posluiti i mobilni telefon.


9/13

8

Koordinirano praenje

Takoer spada u GPS praenje vozila, osim to u ovom sluaju postoji mogunost da se

informacije o poloaju dijele meusobno izmeu vozila.

Ova opcija je takoer uspjeno koritena u sprezi sa GPS fishfinder-om koji pomae ribarima

u potrazi, praenju i ulovu riba. Sustav kao ovakav je sofisticiraniji nego ostali zato jer nudi

opcije kao to su dubina mora, vremena plima i oseke itd. No, unato svemu osnovna funkcijaGPS sustava je ista za svaku kombinaciju. Informacije se mogu kretati samo meu krajnjim

korisnicima ili prema centralnoj stanici koja te podatke obrauje te mapira dobivajui

predodbu cijele situacije na karti, te je time omogueno voenje akcijom i jednog centra.

Primjena se takoer nalazi i u vojsci gdje jedinice mogu meusobno komunicirati meusobno

razmjenjujui informacije o poloaju iako se ne nalaze vie u vidokrugu. To je mogue danas

zato jer, tonost odreivanja poloaja se gleda u centimetar.


10/13

9

GPS praenje plovilaNavigacija u pomorstvu je stoljeima bila bazirana na astronomskoj navigaciji. Prva nacija

koja je upoznala svijet sa takvom navigacijom je bila Portugal. Brzina se u ono vrijeme

mjerila bacanjem komadom tereta sa jedne strane broda.

Slika 7. Najei korisnici GPS praenja plovila

Danas, praenje plovila je mnogo sofisticiranija struka. Danas se pod praenjem plovila na

moru misli na praenje objekta putem GPS sustava. No, za razliku od praenja objekta na tlu

gdje se informacija razmijenjuje najee putem mobilnih stanica ili telefona, na moru je

razmjena informacija mogua samo putem satelitskih komunikacija. U nastavku su dane neke

tvrtke koje se bavi upravo ovom granom GPS praenja.

Almex marine

Ova tvrtka u svojim proizvodima nudi sljedee: praenje, e-potu, daljinsko upravljanje sa

sustavom za upozoravanje temeljenom na Inmarsat satelitskim servisima. Ovaj sustav pokriva

kompletnu povrinu Zemlje osim sjevernog i junog pola.

Andronics Ltd.Andronics tvrtka nudi globalnu pokrivenost i dvosmjernu komunikaciju putem satelita koji se

nalaze u niem dijelu orbite preko LEO-Marine opreme. Informacija o poloaju plovila, brzini

i smjeru putovanja su dostupne preko web stranice uz pomo dobivenog korisnikog imena i

ifre.

EMMI Network

Ova kompanija je razvila plovila za praenje ija se tehnologija bazira na sigurnosnom

Internetu i satelitima koji pokrivaju cijelu Zemljinu povrinu. Dakle, svi mobilni elementi su

kontrolirani iz bilo kojeg mjesta u bilo koje vrijeme (real-time). EMMI Network je svojeproizvode razvila tako da nalaze svoju svrhu u raznim podrujima pomorstva: trgovanje,

ribarstvo, charter, regate i privatni korisnici. Trenutno koristi tehnologiju Inmarsat C ili D+

komunikacije.

Fleet Management Solutions (FMS)

Ovdje se nudi najnovija GPS tehnologija sa naprednom dvosmjernom satelitskom

komunikacijom. U suradnji sa ORBCOMM-om ostvarena je 100% pokrivenost u svakom

trenutku. Za brodove za prijenos kontejnera preporuaju ugradnju OST-300 modula (Slika 8),

za pojedinano praenje svakog dijela, a ne samo broda u cjelini.


11/13

10

Ovaj modul predstavlja sustav za sebe, ne zahtjeva nikakvu dodatnu

elektroniku te ima interno napajanje. Komunikacijom sa modulom

mogue je u svakom trenutku vidjeti poloaj tereta i prisutnost

tereta. U sluaju slabog napajanja modul automatski alje

upozorenje centru, gdje se onda daje zahtjev za servisiranjem ili

mijenjanjem modula.

Slika 8. FMS OST-300 modul

SASCO

SASCO tvrtka nudi praenje plovila i meusobnu komunikaciju putem ORBCOMM satelita,

te je tako mogua koordinacija cijele flote plovila i komandnog centra.

Za komercijalno ribarstvo SASCO nudi Trawler Fleet Tracker kojima se u komandnom centru

dobiva informacija o poloaju, putanje plovidbe te ujedno i kvaliteta i kvantiteta ulova. Sustav

koji se ugrauje u plovilo sadri GPS, satelitsku komunikaciju, plotiranje u boji uz pomo

kompjutera i Internet, te je sa svime time osigurana tona informacija o aktivnostima svihplovila u floti u svakom trenutku.

Satamatics

Osigurava globalnu satelitsku pokrivenost to osigurava klijentu kontrolu na bilo kojem

mjestu u svakom trenutku.

Ocean Alert (Slika 9) je proizvod ove tvrtke koji prua kompletni sustav nadzora, praenja i

informiranja koji su u skladu sa protokolom Ship Security Alert Systems (SSAS) i praenjem

sa velike udaljenosti.

Slika 9. Prikupljene informacije u komandnom centru


12/13

11

GPS praenje ivotinjaOva opcija je univerzalna i potpuno nova grana tehnologija GPS-a. Omoguava potragu,

potjeru, praenje ivotinja. GPS prijemnik i GPS modem su integrirani u ogrlicu koja se

postavlja oko vrata ili struka ivotinje koja e se pratiti.

Postoji mogunost veoma lakog i pokretnog praenja putem mobilne stanice ili telefona sabilo kojeg mjesta, ali uz uvjet da postoji GSM pokrivenost.

Princip rada

Na ogrlici ivotinje (Slika 10) nalazi se GPS modem. Pomou mobilnog telefona nazove se

broj kojim se poziva GPS modem. GPS prijemnik potom odreuje poloaj ivotinje te se taj

podatak odmah alje preko SMS-a putem GSM-a (Global System for Mobile Communication)

na mobilni telefon koji je obavio poziv. Tonost poloaja procjenjuje se na manje od 15

metara.

Uvjeti za ispravan rad je zahtjev na pokrivenost barem etiriju satelita, te pokrivenost GSMmree. Mana je ta to ni jedna druga telefonska mrea nije podrana GPS praenjem.

Slika 10. GPS GSM ogrlica

Ako se u ogrlici koristi sustav GPS GSM onda je za rad potrebno umetnuti SIM karticu od

bilo koje mree. Ova tehnologija je relativno nova, te se oekuju odreena poboljanja u vidu

zahtjeva na pokrivenost GSM mree i sl.

Na sljedeim slikama prikazana je praktina primjena ovakve ogrlice u praenju vukova

(Slika 11 i 12).

Slika 11. Praenje vukova 1

Slika 12. Praenje vukova 2


13/13

12

Ako korisnik posjeduje mobilni telefon novijeg tipa ili PDA (Slika 13) mogue je takoer

dobiti vizualnu predodbu poloaja ivotinje.

Slika 13. Interaktivni prikaz na PDA-u

Documents

GPS prećenje - Marko Butorac