Jak działa monitoring GPS?

9 października, 2024


Co to jest GPS?

GPS (ang. Global Positioning System) to technologia, która zrewolucjonizowała sposób, w jaki poruszamy się po świecie. Dzięki zastosowaniu satelitów, które nieustannie krążą po orbicie wokół Ziemi system GPS umożliwia precyzyjne określenie położenia odbiornika sygnału w czasie rzeczywistym. 

W praktyce, GPS umożliwia działanie szeregu dobrze znanych usług takich jak:

  • nawigacja samochodowa,
  • zdalny podgląd pozycji monitorowanego pojazdu lub zasobu na telefonie lub komputerze,
  • zdalne wykrywanie nagłego zatrzymania pojazdu na skutek wypadku,
  • monitoring lokalizacji ładunku,
  • monitoring osób (opaski dla osób starszych i zwierząt),
  • monitoring ekip ochraniających obiekty,
  • lokalizowanie skradzionego pojazdu,
  • i wiele innych.

W poniższym artykule skoncentrujemy się na części z tych zastosowań, w tym funkcjonalnościach GPS dla potrzeb nawigacji samochodowej, w kontekście monitoringu transportu drogowego i kolejowego.

Jak zbudowany jest GPS?

GPS to system nawigacji składający się z satelitów, stacji naziemnych oraz odbiorników, który pozwala na dokładne określenie lokalizacji na całej kuli ziemskiej. Działa on dzięki współpracy ponad 30 satelitów, z których każdy jest wyposażony w zegar atomowy, co pozwala na niezwykle precyzyjny pomiar czasu oraz odległości. Satelity nieustannie wysyłają sygnały radiowe w stronę powierzchni Ziemi. Te sygnały są odbierane przez odbiorniki GPS wyposażone w specjalne chipsety, co umożliwia użytkownikom zlokalizowanie swojego położenia z niezwykłą precyzją. Odbiornik GPS, na przykład w samochodzie, odbiera sygnał GPS z kilku satelitów jednocześnie, co umożliwia określenie jego aktualnej lokalizacji w trzech wymiarach.

GPS znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, m.in. w transporcie, geodezji, a nawet w zarządzaniu kryzysowym. Dzięki technologii GPS, możliwe jest śledzenie i monitoring pojazdów, co pozwala na optymalizację tras i zwiększenie efektywności transportu. W geodezji, system GPS przy wsparciu poprawek ze stacji naziemnych umożliwia precyzyjne pomiary geograficzne, co jest niezbędne w planowaniu przestrzennym.

Historia i rozwój globalnego systemu

Historia systemu GPS sięga lat 70-tych XX wieku, kiedy to pierwszy satelita został wystrzelony przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych. Pojawienie się systemu TRANSIT, składającego się z pięciu satelitów, który był jego prekursorem, stanowiło kamień milowy w rozwoju technologii nawigacyjnej. Z biegiem lat, system GPS przeszedł szereg modernizacji, wprowadzając nowe parametry orbit satelitów oraz poprawiając dokładność lokalizacji.

Jak działa GPS w praktyce?

GPS działa na zasadzie triangulacji, co oznacza, że do określenia położenia potrzebne są sygnały z co najmniej czterech satelitów. Odbiornik GPS oblicza czas, jaki zajmuje sygnałowi dotarcie z satelity do lokalizatora, a następnie przelicza to na odległość. Gdy sygnały z kilku satelitów zostaną odebrane, system GPS może określić dokładne położenie użytkownika, a także wysokość nad poziomem morza. Ta technologia jest niezwykle precyzyjna, co sprawia, że GPS do samochodu stał się standardem w systemach nawigacyjnych, umożliwiając kierowcom śledzenie tras i monitorowanie ich postępów w czasie rzeczywistym.

Jak działa GPS w samochodzie?

Odbiornik GPS w samochodzie odgrywa kluczową rolę w nawigacji, umożliwiając kierowcom precyzyjne poruszanie się po drogach. Dzięki nawigacji GPS, która odbiera sygnał z satelitów, użytkownicy mogą zlokalizować swoje położenie w czasie rzeczywistym. System nawigacji satelitarnej wykorzystuje te dane do tworzenia optymalnych tras, co znacznie ułatwia podróżowanie, minimalizując czas przejazdu i spalone paliwo. Współczesne technologie GPS połączone z danymi mobilnymi pozwalają także na monitorowanie ruchu drogowego i przewidywanie warunków na trasie, co dodatkowo zwiększa komfort podróżowania.

Dokładność GPS w samochodzie

Dokładność GPS w aucie jest niezwykle istotnym aspektem, który wpływa na jakość nawigacji. System GPS, oparty na sygnałach wysyłanych przez satelity, jeszcze do niedawna określał położenie z dokładnością do kilku metrów, co znacząco się zwiększa po wprowadzaniu na orbitę satelitów najnowszej generacji wysyłających dwa sygnały (multiband GPS). Jednakże, różne czynniki, takie jak warunki atmosferyczne, przeszkody terenowe czy zakłócenia sygnału w jonosferze, mogą pogarszać precyzję pomiaru. Nowoczesne technologie, takie jak korekcje różnicowe, pozwalają na zwiększenie dokładności lokalizacji i unikanie zjawiska „pływania sygnału”.

Inne systemy – Galileo, Baidu i GLONASS

Galileo, Baidu i Glonass to alternatywne systemy lokalizacji satelitarnej, które stanowią konkurencję dla powszechnie znanego amerykańskiego systemu GPS (Global Positioning System). Każdy z tych systemów ma swoje unikalne cechy i zastosowania:
1. Galileo to Europejski system nawigacji satelitarnej uruchomiony w 2016 roku. Jest on kompatybilny z GPS, co pozwala na zwiększenie dokładności i niezawodności lokalizacji
2. Baidu (BeiDou) to chiński system nawigacji satelitarnej, który pełną operacyjność osiągnął w 2020 roku. Zapewnia globalne pokrycie, ale oferuje najlepszą dokładność w regionie Azji i Pacyfiku.
3. GLONASS to rosyjski system nawigacji satelitarnej. Pierwotnie uruchomiony w 1995 roku i zmodernizowany w latach 2000. Obecnie nie otrzymuje poprawek dokładności i nie jest zalecane jego użytkowanie.
Wiele nowoczesnych urządzeń, takich jak smartfony, jest wyposażonych w moduły GPS kompatybilne z wieloma systemami lokalizacji, co pozwala użytkownikom uzyskać maksymalną możliwą dokładność. 

Jak wykorzystać sygnał GPS do lokalizacji?

Aby skutecznie wykorzystać sygnał GPS do lokalizacji, konieczne jest posiadanie odpowiedniego odbiornika GPS, który jest w stanie odbierać sygnały z co najmniej trzech satelitów. Proces ten polega na synchronizacji zegara atomowego satelitów z zegarem odbiornika, co pozwala na dokładny pomiar czasu dotarcia sygnału. W rezultacie, system GPS jest w stanie zlokalizować położenie użytkownika w czasie rzeczywistym. Umożliwia to nie tylko nawigację, ale także monitorowanie ruchu oraz analizowanie tras podróży.

Problemy z sygnałem GPS w terenie

W terenie, sygnał GPS może napotykać na wiele przeszkód, które mogą zakłócać odbiór sygnałów od satelitów. Gęste lasy, wąskie doliny czy wysokie budynki mogą blokować sygnał, co może prowadzić do błędnych informacji o lokalizacji. W takich sytuacjach, kompaktowy lokalizator GPS np. w telefonie lub zegarku może mieć trudności z określeniem precyzyjnego położenia użytkownika. Problemy te redukuje zastosowanie profesjonalnej instalacji zewnętrznej wysokoczułej anteny GPS, tak jak w systemie kontroli paliwa Carfox.

Jak działa monitoring GPS

Monitoring GPS to technologia, która pozwala na precyzyjne śledzenie położenia obiektów w czasie rzeczywistym. Nadajnik GPS odbiera sygnały z satelitów i po obliczeniu pozycji informacje te mogą być przesyłane za pomocą sieci komórkowej lub satelitarnej (ale nie GPS), a następnie przetwarzane na serwerze, gdzie specjalne oprogramowanie prezentuje je w formie map lub raportów. Użytkownicy mają dostęp do tych danych za pośrednictwem aplikacji mobilnej lub interfejsu webowego, co pozwala na monitorowanie pozycji w czasie rzeczywistym oraz przeglądanie historii tras. 

Dodatkowo, nowoczesne systemy GPS, takie jak system kontroli transportu CarFox, oferują takie funkcje jak geofencing, alerty o przekroczeniu prędkości czy opuszczeniu wyznaczonego obszaru, a także monitorowanie parametrów pojazdu, takich jak poziom paliwa czy temperatura silnika, co doskonale sprawdzi się w systemach zarządzania samochodami ciężarowymi, lokomotywami i pociągami trakcyjnymi oraz pojazdami dwutorowymi.