8/9/2019 Gps Seminarski

1/6

UVOD

Jo je rani ovek koristio tehniku

prepoznavanja i pamenja objekata istruktura u prirodi koristei ih kao putokaz.Ostavljanje kamenia, oznaavanje drveai posmatranje planina i zvijezda inili sunajraniji oblik orjentacije koja je uz razvojtehnike i instrumenata evoluirala dodananjih satelitskih sistema.

Danas je potreba za pozicioniranjem ipraenjem objekata ili ljudi izraenija negoikada ranije,pa i ne udi toliko ulaganje urazvoj navigacijskih sistema.Kao rezultattoga,danas se za navigaciju koriste GPSsateliti koji pokrivaju cjelu zemljinu kuglu.Mjerenjem duina do satelita, mogue jeodrediti poloaj bilo koje take na zemlji satanou od nekoliko desetina metara dosamo nekoliko milimetara.

slika 1

TA JE GPS?

GPS - Globalni Pozicioni Sistem(Global Positioning System) je sistem zapozicioniranje pomou satelita.To je ustvarisatelitski radionavigacijski sistem namenjenglobalnom pozicioniranju. Sistem je razvijenza potrebe amerikog ministarstva odbrane

(U.S. Department of Defence -DoD) da binakon nekoliko godina bio odobren i zacivilnu upotrebu. GPS omoguujekorisnicima na moru, kopnu i u vazduhuodreivanje 3D pozicije, brzine i tanogvremena 24 sata dnevno bez obzira naatmosferske prilike, tanou veom negobilo koji radionavigaciski sistem do sada.

Izgradnja Globalnog PozicionogSistema poela je 1973 godne, prvolansiranje satelita usledilo je u februaru1978. godine,zatim je sistem proiren ufebruaru 1989. godine lansiranjem drugegeneracije satelita, a sistem je proglaenpotpuno operativnim 17. 07.1995. godine.

GPS sistem ine tri osnovna segmenta:

svemirski segment (24 satelita navisini od 20.200 km)kontrolni segment (serija kontrolnihstanica irom svijeta i glavnikontrolni centar Colorado

Springsu,California,USA)korisniki segment (GPS prijemnik iantena)

IZRAUNAVANJE POZICIJEPOMOU GPS-a

Izraunavanje pozicije zasniva se naodreivanju pseudo-udaljenosti (pseudo-ranges). Udaljenost izmeu satelita iprijemnika moe biti izraunata mjerenjemproteklog vremena od trenutka odailjanjasignala sa satelita do trenutka prijema

signala u prijemnik. Vremensko kanjenjemnoi se brzinom svjetlosti da bi se odredilaudaljenost satelit-prijemnik.

Odreivanje pozicije takenajjednostavniji je nain koritenja GPSsistema. Za odreivanje trodomenzionalnihkoordinata (geografske duine, irine inadmorske visine) prijemnika potrebni supodaci minimum tri satelita, dok je etvrtipotreban radi sinhronizacije vremena.

Sateliti lete na visini od oko 20.000 kmiznad zemlje. Ukoliko znamo rastojanja odnekoliko satelita, a zatim sa svakog od njihopiemo sferu iji je poluprenik rastojanjedo satelita, u preseku emo dobiti naupoziciju. Pogledajte sledee slike:

8/9/2019 Gps Seminarski

2/6

slika 2

Opiimo sferu iji je poluprenikudaljenost od satelita do traene take. Tataka se nalazi negde na povrini sfere(slika 2).

slika 3

Ako se zatim opie i sfera oko drugogsatelita, na poloaj bie suen na krunicunastalu kao presek dve sfere(slika 3).

slika 4Presjekom i sfere opisane oko treeg

satelita, mogui poloaj svodi se na samodve take (slika 4). Jedna od njih je obinonegde u svemiru, ime je iskljuena kaotaan odgovor.Ovim je na poloaj preciznoodreen na osnovu preseka duina sa trisatelita.

UPOTREBA GPS-a

Razvoj globalnog satelitskog sistemaza odreivanje pozicije GPS, prihvaen jene samo u navigaciji ve i u raznim GEO-naukama. Mogunost izraunavanja

koordinata 24 sata dnevno bez obzira nameteoroloke prilike i nepotrebnostdogledanja meu takama, vrlo brzo suGPS prijemnike uinile korisnim iopteprihvaenim terenskim instrumentom.

Upotreba GPS prijemnika sve jeea, a iznenauje raznolikost zadataka ukojima ovaj sistem daje pouzdane rezultate.Danas GPS prijemnike osim za vojnepotrebe, to je bio osnovni povod izradesistema, koriste geodeti, umari, geolozi,geofiziari, geografi, hidrografi, agronomi,ukratko sve struke kojima je neophodanterenski rad.Tako npr, klasina geodetskamjerenja uglova i duina elektrooptikimdaljinomjerima radi uspostavljanja dravnemree prvog i drugog reda, prelaze u istorijugeodezije. Mogunosti tehnologije GPS-aizazvale su, nesumnjivo, najveci skok urazvoju savremene geodezije, tako damnogi naunici smatraju metodu GPS-arevolucijom u razvoju geodetske nauke.

Osim strune i profesionalneupotrebe u raznim naukama GPS je naaoiroku primenu i u svakidanjem civilnomivotu razni oblici transporta (zemljom,vodom i vazduhom), sport (nautika,padobranstvo, planinarenje, ), pa sve dougraivanja GPS-a kao sistema zanavigaciju u automobile. Ovo je ve jakokorisno ako treba da pronaete put donekog udaljenog grada iliodmaralita.Takoe,razvijeni su sistemi zapraenje vozila koji podatak o svojoj lokacijiputem mree mobilne telefonije alju uposeban nadzorni centar. Jednostavnim

pozivom u ovaj centar, ili slanjem SMSzahteva, dobiete informaciju o trenutnompoloaju, a slube nadzora su povezane i sanadlenim institucijama koje,u sluaju da jevozilo otueno mogu pravovremeno dareaguju.

Prednosti precizne navigacije namoru, u pustinjama, dunglama ili, pak,snenim bespuima su posve oigledne.

II

8/9/2019 Gps Seminarski

3/6

Sve to vam je potrebno za dobru orjentaciju jeste GPS ureaj sa mapama i uvek znategde ste, bez obzira na nedostatak vizuelnihorjentira.

NEDOSTATCI

Kao prvo, GPS prijemnik mora davidi satelite da bi uopte bio u stanju daizrauna svoju poziciju. Ukoliko se izmeuneba i prijemnika nalazi netrasparentnaprepreka, GPS ureaj je praktino sljep isve to moe jeste da korisniku javi danema oitavanja. Prepreke mogu biti, zidovitunela, zgrada, garaa, pumpnih stanica...

Atmosferski uticaji takoe mogu dautiu na smanjenje preciznosti ureaja, pase tako moe desiti da utvreni poloajodstupa i do vie desetina metara odstvarnog. Ovo za uslove pustinje iliotvorenog mora apsolutno nije bitno, ali zanaprimjer navigaciju u automobilimapredstavlja velika odstupanja.

to se sistema nadzora tie, ozbiljanproblem nastaje i ukoliko nemakomunikacije izmeu mobilnog ureaja navozilu i nadzornog centra. U tom sluajumobilni ureaj zna gde je ali nije u stanju datu informaciju prosledi nadzornoj slubi. Todirektno znai da je nadzorni centar ostaona informaciji o poslednjem poloaju koji jeoitan i na podacima o praenimparametrima koje je do tada primio.

Takoe, ni GPS ureaji nisu vjeni inepokvarljivi. Iako su konstruisani za rad uekstremnim uslovima(kolebanjatemperature,vlaga,vibracije...), ureaj moeda otkae.

GREKE PRI MJERENJU

Postoji nekoliko tipinih izvoragreaka u GPS pozicioniranju:

SA (Selective Availability) -selektivna dostupnost

greke efemerida greke asovnika uticaj jonosfere i troposfere viestruka refleksija signala uticaj geometrije satelita

slika 5: sumarni uticaj svih greaka

Selective Availability - SA jenamjerno kvarenje GPS signala. Kaorezultat uticaja SA, sa jednim autonomnimprijemnikom ne moe se postii veatanost pozicioniranja od 100 metara. SA jeprogram amerikog ministarstva odbrane(DoD) koji je uveden kako bi se otealokorienje ove tehnologije u armijamapotencijalnih protivnika SAD. Uticaj SA seuspeno moe otkloniti tehnikomdiferenciranja, odnosno istovremenimkorienjem dva GPS prijemnika .Vojniprijemnici imaju mogunost dekodiranjasignala i automatskog uklanjanja uticaja ovegreke. Ta vrsta prijemnika u upotrebi je uNATO snagama.

OVAJ TIP GREKE VIE NIJEPRISUTAN,JER JE AMERIKA VLADADEKRETOM UKINULA SA DEGRADACIJU01.05.2000. GODINE.

TANOST GPS POZICIONIRANJA

1. Pozicioniranje samostalnimprijemnikom

2. Prijemnici sa P(Y) kodom3. GIS prijemnici4. Geodetski prijemnici

III

8/9/2019 Gps Seminarski

4/6

Tanost GPS prijemnika odreena jekvalitetom samog ureaja, kao i primenjenimtehnikama merenja.

Pozicioniranje samostalnim prijemnikom

Koristei samo jedan prijemnik, bezobzira na njegov kvalitet i deklarisanetehnike karakteristike, nije mogue postiibolje poloajnu tanost od 50 metara u 66%sluajeva ili 100 metara u 99%sluajeva.Tipian primer prijemnika koji sekoristi samostalno je ScoutMaster. Ovaklasa je namenjena orijentaciji u prostoru,navigaciji po nepoznatom terenu i registracijipoloaja sa malom tanou.

Prijemnici sa P(Y) kodom

Prijemnici koji se koriste u armijamaSAD i NATO u autonomnom radu postuupoloajnu tanost i do 10 metara. Oviprijemnici se ne mogu kupiti bez odobrenjaamerikog ministarstva odbrane.

GIS prijemnici

Posebna kategorija prijemnikanamjenjena registraciji podataka za GIS imarang tanosti od 5 metara pa do nekolikodecimetara. Ova tanost je sasvim dovoljnaza aplikacije gde je osim poloajnihpodataka potrebno prikupiti i niz drugihinformacija o objektima na terenu.Prijemnicinie tanosti (5m - 1m) koriste se ustrukama koje moe da zadovolji tanost odnekoliko metara, kao to su umarstvo,geologija, biologija, itd. Tipian primer oveklase prijemnika je GeoExplorer III.GIS prijemnici vie tanosti odreuju poloajsa tanou od oko 1dm. Koriste se zaregistraciju podataka koji zahtevaju viupoloajnu tanost.

Geodetski prijemnici

Geodetski prijemnici se koriste zamjerenja najvie preciznosti. Zavisno odtehnike merenja postie se tanost od 1cmpa do nekoliko milimetara.U realnom

vremenu obino se postie tanost oko 1cm. Meutim naknadnom obradom itehnikama statikih merenja tanost semoe podii na samo par milimetara.

Primer visoko kvalitetnog prijemnika

za mjerenja u realnom vremenu je 4700SL.Osim visoko preciznih geodetskih mjerenjaovi prijemnici se koriste i za seizmikaosmatranja, mjerenja u rudarstvu igraevinarstvu, kao i brojnim drugimstrukama koje zahtevaju precizna mjerenja.

IZBOR GPS PRIJEMNIKA

Izbor GPS prijemnika u prvom redu jeodreen naim potrebama u pogledutanosti, a zatim i drugim opcijama(mogunost registracije podataka, veliinamemorije, pratei softver, dimenzije,podrka).Prikazani nivoi tanosti odreuju iklase cena. U klasu najnie tanosti ulazitesa prijemnicima od nekoliko stotina dolara.Metarska tanost vas kota nekoliko hiljadadolara, dok za santimetarsku i viu tanostmorate da odvojite od jedne do viedesetina hiljada dolara.

Osnovni kriterijumi za izbor GPS prijemnikasu:

potreban nivo tanosti namena prijemnika (aplikacije)

Tek potom na red dolazi izbor modela ikonfigurisanje sistema.

Izbor prama aplikaciji

Pre izbora GPS sistema korisnik moraspecificirati funkcionalne zahteve kojeoprema mora zadovoljiti. Ista kategorijaprijemnika u razliitim konfiguracijima moezadovoljiti razliitie potrebe. Na primer slina

oprema moe biti namenjena za: merenje obeleavanje taaka, linija ili povri registraciju GIS podataka navigaciju u vozilu dispeersku kontrolu vozila pomorsku ili avio navigaciju

IV

8/9/2019 Gps Seminarski

5/6

daljinsko upravljanje ili kontroluraznih ureaja .

U okviru pojedinih oblasti primene,mogue je precizno konfigurisanje opreme.Iako isti prijemnik moe podrati razlitite

opcije, postoji itav niz aplikacija u kojima bipojedine opcije bile nepotrebne, a svojimueem bi povisile cenu sistema.

REZULTATI U REALNOMVREMENU I SA NAKNADNOMOBRADOM

Rezultati GPS merenja se mogu dobitinakon obrade u birou ( post processing ) ili uu realnom vremenu jo u toku merenja(real-time ).

Za rad sa naknadnom obradomdovoljna su dva ili vie prijemnika iodgovarajui softver za naknadnu obradu.Za neke aplikacije (obeleavanje, preciznanavigacija) ne mogu da se koriste sistemi sanaknadnom obradom.

Sistemi za rad u realnom vremenuzahtevaju dodatnu opremu, kao i dogradnjusamih prijemnika (zavisno od modela), takoda su skuplji od sistema sa naknadnomobradom.

Opremu za rad u realnom vremenu,pored odgovarajuih prijemnika, ine jo iradio modemi sa odgovarajuim antenama,koji su namenjeni komunikaciji izmeu bazei pokretnih prijemnika .

KOMENTAR

Sve bre irenje upotrebe GPS-a pratii stalni razvoj prijemnika. Oni postaju svemanji, bri, pouzdaniji i jeftiniji, potencirajui

time svoje koritenje. Dananji runi GPSprijemnici veliine mobilnog telefonaposeduju mogunost simultanog praenjado 12 satelita, omoguavajui time rad i upodrujima slabijeg prijema signala, npr. uumi, uskim kanjonima ili u ulicama koje suzaklonjene zgradama.Takvi ureaji prvupoziciju izraunavaju za svega 1-2 minuta, azatim svake sekunde daju novo izraunatekoordinate. Osim pozicije GPS prijemnik

rauna i brzinu (maksimalna, trenutna isrednja brzina), i smjer kretanja. Skoro sviruni ureaji omoguuju memorisanje od500 i vie taaka s geografskomkoordinatom, vremenom memorisanjapodatka i komentarom (kua, most, potok, idr.) i 20-tak ruta od 30 taaka. Memorisanetake se mogu kablom prebaciti u raunar za kasniju obradu.

Noviji runi GPS ureaji imajuugraenu i mapu odreenog podruja(eMAP, GPS III Plus, Street Pilot, eTrexLegend, eTrex Vista itd.). Ovi prikazi moguvarirati od jednostavne skice okoline, kojaslui kao pomo u orjentaciji, do vrlodetaljnog prikaza ulica u gradovima ili obalesa simbolima svetionika, kablova, marina,sidrita i sl. Sve ee se u takvimprijemnicima nalaze i baze podataka

gradova, mesta, ulica, muzeja, bolnica,restorana, itd. sortirane po odreenojtematici.

Sluiti se takvim ureajem jednostavno je i gotovo automatizovano.Nakon ukljuivanja i prijema signala s etirineophodna satelita ureaj rauna prvupoziciju (FIX) nakon ega se moemo kretatipo zamiljenoj ili planiranoj ruti.

Budunost GPS-a je zaistazadivljujua.Krug korisnika svakodnevno seiri, i iako je kod nas njegova upotrebaograniena ponajpre nedostatkompokrivenosti teritorije kvalitetnim mapama,sigurno je da GPS prijemnici ulaze u nasvakodnevni ivot poput telefona, radioprijemnika ili televizora.

LITERATURA

[1] Milan unjarevi: Osnoviradiokomunikacija sa radio tehnikom,Beograd 2004. god

[2] GSM,GPS i GIS tehnologije u merniminstrumentima,Mladen Popovi,PredragPoljak,Via elektrotehnika kola,Beograd

[3]www.gpsworld.com

[4]www.lanaco/komunikacije/gps.com

V

http://www.gpsworld.com/http://www.lanaco/komunikacije/gps.comhttp://www.gpsworld.com/http://www.lanaco/komunikacije/gps.com

8/9/2019 Gps Seminarski

6/6

[5]www.globalpositioningsystem.com

[6]www.nasa.gov

VI

http://www.globalpositioningsystem.com/http://www.nasa.gov/http://www.globalpositioningsystem.com/http://www.nasa.gov/