Приложения GNSS

приемников глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) с использованием GPS, ГЛОНАСС, Galileo или BeiDou используются во многих приложениях. Первые системы были разработаны в 20 веке, в основном, чтобы помочь военнослужащим найти дорогу, но определение местоположения вскоре нашло множество гражданских применений.

• 1 Навигация
• 2 Геодезия и картография
• 3 Другое использование
• 4 Ссылки
• 5 Внешние ссылки

• Автомобили могут быть оборудованы приемниками GNSS на заводе или как неоригинальное оборудование. Устройства часто отображают движущиеся карты и информацию о местоположении, скорости, направлении и близлежащих улицах и достопримечательностях.

Приемник GPS в гражданских автомобилях.

• Системы аэронавигации обычно имеют отображение движущейся карты и часто подключаются к автопилоту для навигации по маршруту. Установленные в кабине GNSS приемники и стеклянные кабины появляются в самолетах гражданской авиации всех размеров с использованием таких технологий, как WAAS или LAAS для повысить точность. Многие из них сертифицированы для правил полетов по приборам навигации, а некоторые могут также использоваться для конечных операций захода на посадку и посадки, как в Совместная система точного захода на посадку и приземления. Пилоты планеров используют самописцы GNSS для регистрации данных GNSS, подтверждающих их прибытие в точки разворота в соревнованиях по планеризму, а также для получения информации, помогающей принимать решения по маршруту при пересечении страна парящий.
• Лодки и корабли могут использовать GNSS для навигации по всем озерам, морям и океанам мира. Морские устройства GNSS включают функции, полезные на воде, такие как функции «Человек за бортом» (MOB), которые позволяют мгновенно отмечать место, где человек упал за борт, что упрощает спасательные операции. GNSS может быть подключен к корабельным самоуправляемым устройствам и картплоттерам с помощью интерфейса NMEA 0183. GNSS также может повысить безопасность судоходства, включив AIS.

Блок GPS, показывающий базовую точку пути и информацию об отслеживании, которая обычно требуется для занятий спортом на открытом воздухе и отдыха

• Тяжелое оборудование может использовать GNSS в строительстве, горнодобывающей промышленности и точное земледелие. Лопасти и ковши строительной техники управляются автоматически в системах наведения машины на основе GNSS. Сельскохозяйственная техника может использовать GNSS для автоматического управления или в качестве визуального средства, отображаемого на экране для водителя. Это полезно для контролируемого движения и обработки пропашных культур , а также при опрыскивании. Комбайны с мониторами урожайности также могут использовать GNSS для создания карты урожайности загона, на котором производится уборка.
• Велосипедисты часто используют GNSS в гонках и путешествиях. GNSS-навигация позволяет велосипедистам заранее прокладывать свой курс и следовать по этому маршруту, который может включать более тихие и узкие улицы, без необходимости часто останавливаться для просмотра отдельных карт. Приемники GNSS, разработанные специально для езды на велосипеде, могут включать в себя сложные функции картографирования «с учетом улиц» или могут быть ориентированы на запись движения велосипедиста по маршруту. Эти данные могут быть просмотрены после поездки, чтобы проинформировать гонщика о тренировках или планировании соревнований, или загружены в онлайн-сервисы, которые позволяют гонщикам просматривать и сравнивать поездки друг друга.
• Путешественники, альпинисты и даже обычные пешеходы в городской или сельской местности могут использовать GNSS для определения своего местоположения со ссылкой на отдельные карты или без них. В изолированных районах способность GNSS определять точное положение может значительно повысить шансы на спасение, когда альпинисты или туристы становятся инвалидами или потеряны (если у них есть средства связи со спасателями).
• Оборудование GNSS для слабовидящих доступен.
• Космические корабли начинают использовать GNSS в качестве средства навигации. Добавление приемника GNSS к космическому кораблю позволяет точно определять орбиту без отслеживания земли. Это, в свою очередь, обеспечивает автономную навигацию космического корабля, групповой полет и автономное сближение. Использование GNSS на MEO, GEO, HEO и высокоэллиптических орбитах возможно только в том случае, если приемник может захватывать и отслеживать гораздо более слабые (15–20 дБ) сигналы боковых лепестков GNSS. Это конструктивное ограничение и радиационная среда в космосе не позволяют использовать приемники COTS. Для спутников низкой околоземной орбиты проще использовать GNSS. Одна такая группировка, управляемая Orbcomm, использует приемники GPS на всех спутниках. Китай провел несколько экспериментов с использованием дешевых одночастотных GPS-приемников COTS, установленных на сериях Yaogan -30 (YG30; LEO) и Fengyun -3C (FY3C; SSO ) спутники с благоприятными результатами; одновременное использование нескольких систем помогает с полярными орбитами FY3C, позволяя видеть больше спутников GNSS.

• Картография и географические информационные системы (ГИС) - Большинство картографических Приемники GNSS класса используют данные несущей только с частоты L1, но имеют точный кварцевый генератор , который уменьшает ошибки, связанные с тактовым сигналом приемника джиттером. Это допускает ошибки позиционирования порядка одного метра или меньше в режиме реального времени, когда дифференциальный сигнал GNSS принимается с помощью отдельного радиоприемника. Благодаря сохранению измерений фазы несущей и дифференциальной постобработке данных, для этих приемников возможны ошибки позиционирования порядка 10 сантиметров.
  • Несколько проектов, включая OpenStreetMap и, позволяют пользователям совместно создавать карты, как в вики, с использованием потребительских GPS-приемников.
• Геофизика и геология - Высокоточные измерения деформации земной коры могут быть выполнены с помощью дифференциальной GNSS-системы путем определения относительного смещения между датчиками GNSS. Несколько станций, расположенных вокруг активно деформирующейся области (такой как вулкан или зона разлома ), могут использоваться для обнаружения деформаций и подвижек грунта. Эти измерения затем могут быть использованы для объяснения причины деформации, например, насыпи или порога под поверхностью действующего вулкана.
• Археология - Когда археологи раскапывают участок, они обычно составить трехмерную карту участка с указанием местонахождения каждого артефакта.

• Геодезия - Съемочные приемники GNSS могут использоваться для размещения маркеров съемки, зданий и дорожное строительство. Эти устройства используют сигнал с частот GPS L1 и L2. Даже несмотря на то, что данные кода L2 зашифрованы, несущая сигнала позволяет исправить некоторые ионосферные ошибки. Эти двухчастотные GPS-приемники обычно стоят 10 000 долларов США или больше, но могут иметь ошибки позиционирования порядка одного сантиметра или меньше при использовании в режиме несущей фазы дифференциального GPS.
• Съемочный уровень. GNSS приемник промышленность включает относительно небольшое количество крупных игроков, которые специализируются на разработке сложных двухчастотных GNSS приемников с возможностью точного отслеживания фаз несущих для всех или большинства доступных сигналов, чтобы снизить точность относительного позиционирования до значений уровня в сантиметрах, необходимых для этих приложений. Наиболее известные компании: Javad, Leica, Septentrio и Trimble.

• Военные высокоточные боеприпасы - многие типы боеприпасов, включая бомбы JDAM, артиллерийский снаряд Excalibur 155 мм, используют GNSS для наведения их на цель.
• Точная привязка времени - многие системы должны быть точно синхронизировано использует GNSS как источник точного времени. GNSS можно использовать в качестве эталонных часов для генераторов временного кода или сетевого протокола времени (NTP) серверов времени. Датчики (для сейсмологии или другого приложения для мониторинга) могут использовать GNSS в качестве источника точного времени. Множественный доступ с временным разделением (TDMA) сети связи часто полагаются на эту точную синхронизацию для синхронизации генерирующего РЧ оборудования, сетевого оборудования и мультиплексоров.
• Мобильная спутниковая связь - Спутниковая связь В системах используется направленная антенна (обычно «тарелка»), направленная на спутник. Например, антенна на движущемся корабле или поезде должна быть направлена ​​в зависимости от ее текущего местоположения. Современные антенные контроллеры обычно включают в себя приемник GNSS для предоставления этой информации.
• Аварийные и службы на основе определения местоположения - Функциональность GNSS может использоваться аварийными службами для определения местоположения сотовых телефонов.. В соответствии с законодательством США E911 о службах экстренной помощи, способность определять местонахождение мобильного телефона требуется. Однако такая система существует не везде. GNSS в меньшей степени зависит от телекоммуникационной сети топологии, чем радиолокация для совместимых телефонов. Assisted GPS снижает энергопотребление мобильного телефона и повышает точность определения местоположения. Географическое положение телефона также может использоваться для предоставления услуг на основе местоположения, включая рекламу или другую информацию, зависящую от местоположения.
  • Игры, основанные на местоположении - Доступность портативных приемников GNSS привела к появлению таких игр, как геокешинг, которые включают использование портативного устройства GNSS для перемещения к определенному долгота и широта для поиска объектов, скрытых другими геокачерами. Это популярное занятие часто включает пешие прогулки или походы в естественные места. Геодезинг - это спорт на открытом воздухе с использованием путевых точек.
  • Маркетинг - Некоторые компании, занимающиеся исследованиями рынка, объединили системы ГИС и исследования на основе опросов, чтобы помочь компаниям решить, где открыть новые филиалы и на чем ориентироваться. их реклама в соответствии со схемами использования дорог и социально-демографическими характеристиками жилых зон.
• Пассажиры самолетов - Большинство авиакомпаний разрешают пассажирам использовать устройства GNSS на своих рейсах, кроме как во время посадки и взлета, когда другие электронные устройства также ограничены. Несмотря на то, что потребительские приемники GNSS имеют минимальный риск помех, некоторые авиакомпании запрещают использование портативных приемников во время полета. Другие авиакомпании интегрируют слежение за самолетами в развлекательную телевизионную систему на спинках сидений, доступную для всех пассажиров даже во время взлета и посадки.
• Информация о курсе - GNSS может использоваться для определения информации о курсе, даже если она не предназначена для с этой целью. «Компас GNSS» использует пару антенн, разделенных примерно на 50 см, для обнаружения разности фаз в сигнале несущей от конкретного спутника GNSS. Зная положение спутника, положение антенны и разность фаз, можно вычислить ориентацию двух антенн. Более дорогие системы компаса GNSS используют три антенны в треугольнике, чтобы получить три отдельных показания для каждого спутника. Компас GNSS не подвержен магнитному склонению, как магнитный компас, и его не нужно периодически сбрасывать, как гирокомпас . Однако он подвержен эффектам многолучевого распространения.
• Системы GPS-слежения используют GNSS для определения местоположения транспортного средства, человека, домашнего животного или груза, а также для записи местоположения через регулярные промежутки времени, чтобы создать журнал движения. Данные могут храниться внутри устройства или отправляться на удаленный компьютер с помощью радиомодема или сотового модема. Некоторые системы позволяют просматривать местоположение в режиме реального времени в Интернете с помощью веб-браузера.
  • Отслеживание местонахождения осужденных сексуальных преступников с использованием браслета GPS в качестве условия условно-досрочного освобождения. Сотрудники правоохранительных органов могут контролировать ежедневные передвижения правонарушителей всего за 5 или 10 долларов в день. Отслеживание в реальном времени или мгновенное отслеживание считается слишком дорогостоящим для GPS-отслеживания преступников.
• Геозоны могут включать или отключать устройства в зависимости от их местоположения.
• Цены на GNSS дороги системы взимают плату за дорогу пользователи, использующие данные с датчиков GNSS внутри транспортных средств. Защитники утверждают, что дорожное ценообразование с использованием GNSS допускает ряд политик, таких как взимание платы за проезд на городских дорогах, и может использоваться для многих других приложений при парковке, страховании и выбросах транспортных средств. Критики утверждают, что GNSS может привести к вторжению в частную жизнь людей.
• Прогноз погоды - Измерение атмосферных отклонений спутниковых сигналов GNSS с помощью специализированных приемников GNSS на орбитальных спутниках можно использовать для определения атмосферных условий, таких как плотность воздуха, температура, влажность и электронная плотность. Доказано, что такая информация с набора из шести микроспутников, запущенных в апреле 2006 г. и получившего название Созвездие системы наблюдений за метеорологией, ионосферой и климатом COSMIC, повышает точность моделей прогнозирования погоды.
• Геокодирование фотографий - объединение данных о местоположении GNSS с фотографиями, сделанными (обычно цифровой) камерой, позволяет просматривать фотографии на карте или искать места, где они были сделаны в справочнике . Можно автоматически аннотировать фотографии с указанием местоположения, которое они изображают, путем интеграции устройства GNSS в камеру, чтобы координаты вставлялись в фотографии как Exif метаданные. В качестве альтернативы, временные метки изображений могут быть сопоставлены с путевым журналом GNSS.
• Прыжки с парашютом - Большинство коммерческих зон сброса используют GNSS, чтобы помочь пилоту "определить" самолет в правильное положение, чтобы позволить всем парашютистам на нагрузки, чтобы иметь возможность летать на своих парашютах обратно в зону приземления.
• Беспроводная сеть - Техника отображения и загрузки точного или точного местоположения беспроводной сети называется вардрайвинг. Он использует данные об уровне сигнала от беспроводного адаптера и GPS для определения местоположения. Kismet для Linux - широко используемая программа вардрайтинга.
• Wreck diving - Популярный вариант подводного плавания с аквалангом известен как wreck diving. Чтобы определить местонахождение желаемого кораблекрушения на дне океана, используется GPS для навигации к приблизительному местоположению, а затем кораблекрушение обнаруживается с помощью эхолота.
• Социальные сети - Все большее число компаний продают сотовые телефоны, оснащенные технологией GPS, предлагая возможность определять друзей на специально созданных картах, а также оповещения, которые информируют пользователя, когда вечеринка находится в пределах запрограммированного диапазона. Многие из этих телефонов не только предлагают функции социальных сетей, они предлагают стандартные функции GPS-навигации, такие как звуковые голосовые команды для GPS-навигации в автомобиле.

6. Несколько приложений GNSS с инструментами с открытым исходным кодом Приложения и методы GNSS

• Двухдиапазонная прямоугольная антенна CPW со складчатым пазом для приложений GNSS