Global Positioning System (GPS)

1
Global Positioning System(GPS)

• Stellingenspel

2
Stelling 1

• GPS is een uitvinding van de Russen.

3
NEE

• GPS is een uitvinding van de Amerikanen.

4
Stelling 2

• GPS is een nieuwe uitvinding van de voorbije 10
  jaar?

5
NEE

• GPS is een uitvinding van de jaren 70. Toen werd
  de eerste GPS satelliet gelanceerd. In 1995 werd
  het GPS systeem volledig operationeel verklaard.

6
Stelling 3

• In het begin werd GPS enkel gebruikt in de
  medische sector, waar het ingebouwd werd in
  ambulances.

7
NEE

• Aanvankelijk werd GPS enkel gebruikt voor
  militaire doeleinden. Pas later werd GPS
  ingeschakeld voor niet-militaire doeleinden.

8

• Jaren 70
• Uitvinding Amerikaans Ministerie van Defensie
• Militaire doeleinden
• Inzetten van troepen
• Afvuren van wapens
• ...
• Toepassing
• Straaljagers
• Bommenwerpers
• Onderzeeërs
• Tanks jeeps
• Individuele soldaten
• ...

9

• Vanaf jaren 80
• Niet-militaire doeleinden plaats bepalen en naar
  bestemming navigeren
• Toepassing
• Vervoer
• Sport Spel
• Industrie
• Onderzoek
• GSM

10
Selective availability (SA)

• Stukje foutieve info bij elk signaal
• Vanaf 98 SA uitgezet (ook al tijdens
  golfoorlog)
• mei 2000 Amerikaanse overheid schakelt SA
  definitief uit

11
Stelling 4

• Een GPS-systeem is heel compact en bestaat uit
  een PDA ( zakcomputer), waarop wegenkaarten
  geïnstalleerd worden.

12
NEE

• GPS bestaat uit 3 segmenten een ruimte-, een
  controle- en een gebruikerssegment.

13
RUIMTESEGMENT
14

• Wat hangt er in de ruimte? 600 satellieten,
  gebruikt voor
• Communicatie
• Remote sensing ( verzamelen info over
  aardoppervlak atmosfeer)
• Plaatsbepaling (GPS)
• Enkel voor GPS
• 24 circumpolaire satellieten (21 actief / 3
  reserve)
• 6 circulaire banen (4 satellieten / baan)
• 1 omwenteling / 12 uur
• Hoogte 20.000 km

15
(No Transcript)
16

• Onderdelen Satelliet
• Atomische klokken
• Computer
• Radio
• 2 signalen
• 1 voor leger VS
• 1 voor publiek
• Publiek signaal bevat
• Satellietnummer
• Exacte positie satelliet
• Exacte tijd verzending

17
CONTROLESEGMENT
18
Master-control station

• Locatie Falcon Air Force Base in Colorado
  Springs
• Controleert optimale ruimtelijke opstelling van
  satellieten

19
Controlestations

• Kleinere stations verspreid over het
  aardoppervlak
• Sturen baan-, positie- en tijdsgegevens naar
  master-control station

20
GEBRUIKERSSEGMENT
21

• Gebruiker
• GPS-ontvanger
• Hardware(Populair zakcomputer)
• Software(Berekent huidige positie,
  bewegingssnelheid, richting tijd en toont op
  display)

22
Stelling 5

• GPS kan aan plaatsbepaling doen omdat we op aarde
  steeds signalen van minimum 4 satellieten kunnen
  ontvangen.

23
JA

• O.b.v. gegevens van 3 satellieten kan de positie
  op aarde afgeleid worden ( driehoeksmeting).
• Afstanden tussen GPS ontvanger en satelliet
  worden berekend o.b.v. exacte positie satellieten
  reistijd signalen.
• Vertragingen van signalen worden gecorrigeerd via
  een 4de satelliet.

24
Stap 1 driehoeksmeting
25
Stap 2 Hoe afstanden tot satellieten bepalen?

• Afstand snelheid x tijd
• Via volgende gegevens
• Exacte positie van de satelliet
• Snelheid snelheid licht ( 300.000 km/s)
• Reistijd signalen tussen satelliet en GPS
  ontvanger

26
Stap 3 Meten van de tijd

• Meten hoelang een radiosignaal erover doet om de
  ontvanger te bereiken?
• Radiosignaal heeft unieke code Pseudo Random Code

27
Stap 4 Corrigeren van fouten

• Signalen vertragen door atmosfeer correctie
  vertraging door 4de satelliet
• Terugkaatsing signalen op storende voorwerpen.
• Atomische klokken van satellieten zijn precies,
  maar niet perfect ? vertekening in reistijd
  signalen.
• Veranderingen in de baan van satellieten
  (efemeris)
• Satellieten best verspreid over luchtruim

28
Stelling 6

• Op dit moment maakt elk werelddeel gebruik van
  een eigen GPS-systeem.

29
NEE

• Op dit moment wordt het Amerikaanse systeem
  (NAVSTAR) nog wereldwijd gebruikt. Wel
  concurrentie op komst van Europa (GALILEO) en
  Rusland (GLONASS).

30
GALILEO

• In werking in 2010
• Nauwkeuriger
• Beter posities bepalen in noordelijke plaatsen op
  aarde
• 30 satellieten (27 actief 3 reserve)
• Hoogte 24.000 km

31

• Onafhankelijk van VS
• Combineerbaar met NAVSTAR en GLONASS
• 3 lagen
• (gratis) positiebepaling door particulieren
• Extra betrouwbaar voor bedrijven en systemen
  (vliegtuigen, treinen)
• Beveiligde laag voor Europese veiligheid

32
GLONASS

• Bestaat sinds 1995
• Ongeveer even nauwkeurig als NAVSTAR
• 24 satellieten /kunstmanen(21 actief / 3
  reserve)
• Hoogte 19.000 km

33

• Slecht onderhouden!
• Max. levensduur satellieten 3 jaar (NAVSTAR 10
  jaar)
• Eind jaren 90 (economische crisis) satellieten
  niet vervangen, GLONASS niet meer bruikbaar
• 2000 nog 8 satellieten actief
• 2004 3 satellieten van nieuw type gelanceerd
  (levensduur van 7 jaar)
• 2005 (einde economische crisis) opnieuw 11
  satellieten in gebruik
• 2010 via samenwerking met India systeem opnieuw
  operationeel?

34
Stelling 7

• Afhankelijk van de eigenschappen van je
  GPS-systeem, kan je toestel
• Een positie bepalen.
• Je van één locatie naar een andere leiden.
• De beweging van mensen/zaken opvolgen.
• De wereld in kaart brengen.
• Exacte tijdstippen toekennen.

35
JA

• De toepassingen van GPS worden ingedeeld in 5
  categorieën
• POSITIONING plaatsbepaling
• NAVIGATION route bepalen tussen 2 locaties en
  navigeren
• TRACKING opvolging van de verplaatsing zelf
• MAPPING in kaart brengen
• TIMING toekennen van exacte tijdstippen

36
Stelling 8

• GPS heeft minder goede ontvangst bij slecht weer
  zoals mist, regen, sneeuw, onweer, storm, ...

37
NEE

• Weersomstandigheden hebben geen enkele impact op
  de werking van GPS.

38
Stelling 9

• GPS heeft minder goede ontvangst in stedelijke
  gebieden.

39
JA

• Signalen, uitgezonden door de satelliet, zijn
  radiosignalen. Deze worden teruggekaatst op
  storende voorwerpen (vb. gebouwen, bruggen, ...)

40
Stelling 10

• Een GPS ontvanger is gemiddeld tot op 15 meter
  nauwkeurig.

41
JA

• Sommige GPS ontvangers zijn nog nauwkeuriger. In
  combinatie met verschillende correctietechnieken
  kan soms zelfs een nauwkeurigheid tot op 1 meter
  bekomen worden. Maar de meeste GPS ontvangers
  halen een gemiddelde nauwkeurigheid van 15 meter.

42
Schiftingsvraag

• Signalen worden door de satelliet verstuurd met
  de snelheid van het licht. Hoe snel is dit
  (uitgedrukt in km/sec)

299.792 km/sec