Εφαρμογεσ τηλεματικησ στη διοικηση Τσίντζα Παναγιώτα

Η δομή του GPS Δορυφορικό τμήμα : – Αποτελείται από 24 δορυφόρους σε τροχιές γύρω από την γη ύψους περίπου 20.200 Km. (21 δορυφόροι και 3 εφεδρικοί). Είναι διατεταγμένοι σε 6 επίπεδα με γωνία μεταξύ τους ίση με 60 μοίρες, προσφέροντας παγκόσμια κάλυψη με το λιγότερο 5 δορυφόρους να είναι ορατοί από κάθε σημείο της γης. Καθένας διασχίζει την τροχιά του γύρω από τη γη 2 φορές σε κάθε 24ωρο, παρέχοντας χρονική πληροφορία, πληροφορία σχετικά με την ταχύτητα κίνησης και πληροφορία εντοπισμού θέσης «μετρώντας» τις αποστάσεις από τους δορυφόρους. Τέλος, παρέχονται και υπηρεσίες πλοήγησης δίνοντας τα σημεία αφετηρίας και τερματισμού – Κάθε δορυφόρος εκπέμπει χαμηλής ισχύος σήματα της τάξης των GHz σε διαφορετικές συχνότητες με κατάλληλη διαμόρφωση και κωδικοποίηση (μοναδική για το καθένα) η οποία επιτρέπει την μετάδοση τιμών βασικών παραμέτρων που σχετίζονται με τη θέση του δορυφόρου, την χρονική απόκλιση του δορυφόρου κ.α. Με τον τρόπο αυτό, οι GPS δέκτες μπορούν να «ξεχωρίσουν» τα σήματα. Βασικός σκοπός αυτών των σημάτων είναι η εκτίμηση της απόστασης του κάθε δορυφόρου από τον δέκτη GPS. Τα εκπεμπόμενα από τους δορυφόρους σήματα είναι χαμηλής ισχύος γι΄αυτό και απαιτείται οπτική επαφή πομπού -δέκτη

Η δομή του GPS Επίγειο τμήμα : Εκατομμύρια χρήστες στην επιφάνεια της γης, αυτόνομοι ή οργανισμοί και εταιρίες που χρησιμοποιούν για εμπορικούς σκοπούς τις υπηρεσίες GPS. Σε αυτούς προστίθενται οι χρήστες που ανήκουν στο στρατό. Γενικά, ο αριθμός των χρηστών με ταυτόχρονη πρόσβαση είναι απεριόριστος

Η δομή του GPS Τμήμα ελέγχου : Αποτελείται από ένα παγκόσμιο δίκτυο επίγειων σταθμών παρακολούθησης οι οποίοι παρακολουθούν την τροχιά των GPS δορυφόρων κάθε φορά που περνάνε από «πάνω» τους (2 φορές ημερησίως). Οι σχετικές πληροφορίες που συγκεντρώνουν τις προωθούν στον κύριο σταθμό ελέγχου στη πόλη Colorado. Από τον κύριο σταθμό ή από κάποιους από τους άλλους σταθμούς τα δεδομένα τροχιάς και ρολογιού κάθε δορυφόρου μεταδίδονται σε ημερήσια βάση. Τα δεδομένα αυτά επανεκπέμπονται από κάθε δορυφόρο για να μπορούν έτσι οι επίγειοι χρήστες με σχετική ακρίβεια να εκτιμήσουν τη θέση του κάθε δορυφόρου και τον αντίστοιχό χρόνο μετάδοσης από αυτόν

Λειτουργία Κάθε GPS δέκτης κατά την ενεργοποίησή του λαμβάνει και αποθηκεύει πληροφορίες για όλους τους δορυφόρους. Αυτή τη συνολική πληροφορία την διατηρεί στη μνήμη του. Στη συνέχεια, αν και γνωρίζει την ακριβή θέση κάθε δορυφόρου ακολουθεί κατάλληλη διεργασία υπολογισμού της απόστασης των δορυφόρων οι οποίοι στέλνουν σήμα σε αυτό. Ο υπολογισμός της απόστασης κάθε τέτοιου δορυφόρου γίνεται με πολλαπλασιασμό της ταχύτητας διάδοσης των κυμάτων (c=300.000Km/sec) επί το χρόνο που απαιτείται από την εκπομπή του από το δορυφόρο μέχρι τη λήψη του από τον GPS δέκτη. Από τη στιγμή που ο δέκτης ξέρει την ταυτότητα του δορυφόρου και την απόστασή του από αυτόν για τουλάχιστον 4 δορυφόρους στη συνέχεια προσδιορίζει με ακρίβεια τη θέση του με βάση τον τριγωνισμό. Ουσιαστικά ακολουθείται ο εξής κανόνας : – Ο πρώτος δορυφόρος καθορίζει την επιφάνεια μιας σφαίρας που αποτελεί τον γεωμετρικό τόπο όλων των πιθανών σημείων που μπορεί να βρίσκεται ο δέκτης – Ο δεύτερος δορυφόρος περιορίζει την επιφάνεια της σφαίρας σε ένα μικρό κομμάτι της επιφάνειάς της – Ο τρίτος δορυφόρος περιορίζει το μικρό κομμάτι της επιφάνειας της σφαίρας σε 2 σημεία – Και ο τέταρτος δορυφόρος αποκλείει ένα από τα δύο σημεία και καθορίζει το σωστό

Σήμα από το δορυφόρο • Κάθε δορυφόρος στέλνει σήματα προς τους επίγειους δέκτες • Κάθε σήμα «περιέχει» ψευδοτυχαίο κώδικα. Το περιεχόμενό του ταυτοποιεί ποιος δορυφόρος το εκπέμπει, περιλαμβάνει πληροφορίες για την κατάσταση του δορυφόρου την τρέχουσα ημερομηνία και ώρα. Επίσης, τα αντίστοιχα δεδομένα «ενημερώνουν» τους επίγειους δέκτες για τις θέσεις κάθε δορυφόρου κατά τη διάρκεια της ημέρας • Με βάση τα δεδομένα αυτά που προέρχονται από τα λαμβανόμενα σήματα στους επίγειους σταθμούς γίνεται κατάλληλη επεξεργασία σε αυτούς για να προσδιοριστεί η θέση κάθε δορυφόρου. Συγκρίνοντας, τα αποτελέσματα αυτά με τις ακριβείς θέσεις τουλάχιστον 4 δορυφόρων, ο δέκτης είναι σε θέση να προσδιορίσει το γεωγραφικό μήκος, πλάτος και ύψος στο οποίο βρίσκεται

Σφάλματα Σφάλματα που οφείλονται στο χρήστη : Λάθος σημεία αναφοράς, τοπογραφικά σφάλματα μπορεί να οδηγήσουν σε σφάλματα εντοπισμού μερικών km. Αν για κάποιο λόγο ο αριθμός των δορυφόρων που καλύπτουν ένα χρήστη δεν ξεπερνά τον αριθμό 4 τότε μπορεί να υπάρξουν αντίστοιχα σφάλματα πέραν τους 1 Km. Επίσης, η παρουσία του ανθρώπινου σώματος κοντά στο δέκτη είναι δυνατόν να επηρεάσει τη ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος και να προκαλέσει αντίστοιχα σφάλματα. Συνήθως, η παρουσία του ανθρώπινου σώματος μπλοκάρει τα σήματα από κάποιους δορυφόρους • Σφάλματα του ρολογιού των δορυφόρων : Αυτά προκαλούνται από μικρές αποκλίσεις στο ρολόι καθενός από τους 4 δορυφόρους. Συνήθως, αυτά τα σφάλματα ανιχνεύονται και διορθώνονται από τον κύριο σταθμό παρακολούθησης • Σφάλματα τροχιάς δορυφόρου : Αυτά αναφέρονται στις αποκλίσεις της τροχιάς του δορυφόρου δηλαδή του ύψους του, της θέσης του και της ταχύτητάς του. Οφείλονται στις μεταβολές της ηλιακής πίεσης και στη βαρυντική έλξη, ενώ ανιχνεύονται και διορθώνονται από τον κύριο σταθμό παρακολούθησης

Σφάλματα Ιονοσφαιρική παραμόρφωση : Η ιονόσφαιρα είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας από 50 Km ως 500 km ύψος. Αποτελείται κυρίως από ιοντιζόμενο αέρα. Το σήμα από το δορυφόρο προς τον επίγειο GPS δέκτη διαθλάται όταν περνά μέσα από αυτό το στρώμα, προκαλώντας αυξομειώσεις στην ταχύτητα διάδοσής του. Το φαινόμενο αυτό προκαλεί σφάλματα εντοπισμού θέσης ευτυχώς δεν ξεπερνούν τα 10 m. Τα σήματα των δορυφόρων περιέχουν κάποια δεδομένα διόρθωσης αυτών των σφαλμάτων αλλά τα «καταφέρνουν» μόνο κατά 50 %. Επίδραση αυτών των φαινομένων μειώνεται σηματνικά με τη συμβολή του συστήματος WAAS που δρα βοηθητικά στο υπάρχων σύστημα του GPS

Σφάλματα Το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει το πηνίο της ετικέτας, δημιουργεί στη συνέχεια το δικό του μαγνητικό πεδίο στη γειτονιά του, το οποίο αντιτίθεται στο μαγνητικό πεδίο της συσκευής ανάγνωσης ετικετών. Η ανίχνευση αυτού του μικρού μαγνητικού πεδίου της ετικέτας από τη συσκευή ανάγνωσης οφείλεται στο ότι προκαλεί μικρή μεταβολή της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο της συσκευής ανάγνωσης. Η ένταση του ρεύματος αυτού είναι ανάλογη του φορτίου του πηνίου της ετικέτας. Έτσι, μεταβάλλοντας χρονικά το φορτίο του πηνίου της ετικέτας, προκαλούνται ανάλογες μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο που δημιουργεί, οι οποίες προκαλούν ανάλογες μεταβολές στην ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο της συσκευής ανίχνευσης. Οι μεταβολές αυτές δεν είναι τυχαίες, αλλά βασίζονται στην ταυτότητα της ετικέτας, δηλαδή πραγματοποιείται διαδικασία διαμόρφωσης του σήματος (μαγνητικό πεδίο) ανάλογα με τον κώδικα – ταυτότητα της ετικέτας (διαμόρφωση φόρτου). Οι μορφές αυτής της διαμόρφωσης είναι πολλές και βασίζονται στο εύρος των κωδίκων – ταυτοτήτων των ετικέτών, στην πρόσθετη πληροφορία για ανίχνευση και διόρθωση λαθών και γενικά για την αντιμετώπιση του θορύβου στο κανάλι διάδοσης καθώς και στο ρυθμό δεδομένων

Σφάλματα • Τροποσφαιρική παραμόρφωση : Η τροπόσφαιρα αποτελεί το χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας (κάτω από 13 Km ύψος) το οποίο παρουσιάζει μεταβολές θερμοκρασίας, πίεσης και υγρασίας ανάλογες με τις μεταβολές των καιρικών συνθηκών. Τα σφάλματα που επηρεάζουν τη λειτουργία του GPS συστήματος οφείλονται κυρίως στη παρουσία υδρατμών στο στρώμα αυτό. Ευτυχώς, μπορεί να θεωρηθούν πρακτικά ασήμαντα • Η λειτουργία των ηλεκτρονικών διατάξεων ενός δέκτη GPS επηρεάζει σημαντικά τη λειτουργία του συστήματος αφού προκαλεί θόρυβο. Η παρουσία του θορύβου αυτού προκαλεί σφάλματα στον υπολογισμό του χρόνου μετάδοσης των GPS σημάτων τα οποία δύσκολα μπορούν να διορθωθούν από τον δέκτη

Σφάλματα • Παρεμβολές λόγω πολύοδης διαδρομής : Προκαλούνται από την ύπαρξη ανακλώμενων σημάτων που φθάνουν στο δέκτη και αποτελούν αντίγραφα του πραγματικού σήματος που εκπέμπεται από τον δορυφόρο. Πολλές φορές, η επίδραση των σημάτων αυτών είναι δύσκολο να περιοριστούν και να διορθωθούν στο δέκτη. Επιφάνειας όπως επιφάνειες οχημάτων, κτιρίων και νερού είναι μερικές από αυτές που προκαλούν ανάκλαση των σημάτων αυτών • Σφάλματα από τον αριθμό των δορυφόρων που είναι ορατοί από τον επίγειο GPS δέκτη. Πράγματι, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ορατών δορυφόρων τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια υπολογισμού των δεδομένων εντοπισμού • Σφάλματα λόγω της γεωμετρίας του διαγράμματος αστερισμού των δορυφόρων : Οφείλονται στις σχετικές θέσεις των δορυφόρων σε κάθε δεδομένη στιγμή. Η ιδανική τοπολογία τους αντιστοιχεί στη περίπτωση που οι θέσεις τους σχηματίζουν σχετικά μεγάλες γωνίες. Αν όμως οι θέσεις τους βρίσκονται στην ίδια ευθεία τότε υποβαθμίζεται η τοπολογία τους προκαλώντας αντίστοιχα σφάλματα στους υπολογισμούς

Εφαρμογές • Οι περισσότερες αξιοποιούν τις δυνατότητες εντοπισμού και πλοήγησης – Οδηγοί αυτοκινήτων, τρένων, ασθενοφόρων, περιπολικών, μέσων μαζικής μεταφοράς – Άνθρωποι που συμμετέχουν σε δραστηριότητες όπως ορειβασία, κυνήγι, σκι, ποδηλασία και γκολφ – Ασφάλεια οχημάτων, προστασία από κλοπή – Ενημέρωση κατάστασης δρόμων και εύρεση νέων διαδρομών – Εταιρίες μεταφοράς ευπαθών προϊόντων κατά τη μεταφορά τους παγκόσμια (παρακολούθηση θερμοκρασίας προϊόντων) – Γεωργία και κτηνοτροφία ( εμφύτευση και καλλιέργεια αγροτικών προϊόντων τη νύχτα, εντοπισμός αγριόχορτων, εντόμων και ασθενειών, εφαρμογή λιπασμάτων, παρακολούθηση εξέλιξης σοδειάς, προστασία από χαλάζι κτλ)