Procesy informacyjne zarządzania Systemy informacyjne (3). GPS dr inż. Janusz Górczyński

Globalny System Lokalizacyjny GPS GPS to Global Positioning System – globalny system określania pozycji geograficznych oparty o 24 satelity umieszczone na 6 płaszczyznach, na wysokości 20180 km przy kącie inklinacji 550. Na przestrzeni ostatnich 30 lat Globalny System Lokalizacyjny GPS wyewoluował od poziomu koncepcji do działającego systemu nawigacyjnego składającego się z 27 satelitów (w tym 3 zapasowe) obsługujących miliony użytkowników. Rocznie, (począwszy od 1997roku) produkowanych jest ponad milion odbiorników GPS. Szacuje się, iż w roku 2010 wartość tego rynku włączając zarówno urządzenia jak i zastosowania przekroczy 50 miliardów dolarów USD.

GPS – stan bieżący, perspektywy rozwoju (1) Pomimo, iż sam system sprawuje się bardzo dobrze, planowanych jest szereg jego ulepszeń, które zostaną w przyszłości wykorzystane w nowej generacji satelitów zamiennych jak również w generacjach następnych, przez co system GPS stanie się jeszcze bardziej wartościowym. Jednakże dla zastosowań cywilnych, które mają związek z bezpieczeństwem i zagrożeniem życia dotychczasowa ilość dostępnych satelitów jest często niewystarczająca. W terenach miejskich jak również innych warunkach ograniczenia horyzontu, ilość obserwowanych satelitów bywa zredukowana. Z tego też powodu liczne społeczności pragną zwiększenia konstelacji GPS maksymalnie o 6 do 12 satelitów. Wtedy to całkowita liczba satelitów na orbicie wyniosłaby odpowiednio od 30 do 36.

GPS – stan bieżący, perspektywy rozwoju (2) Dużą przeciwnością w realizacji tego zamierzenia jest jednak wciąż wysoki koszt umieszczenia satelity na orbicie, przez co rozważania dotyczące zwiększenia konstelacji GPS są niezbyt pewne. Obecnie sam system nawigacji satelitarnej GPS rozwija się w bardzo szybkim tempie. Podjęta decyzja o wyłączeniu zakłóceń S/A spowodowała przekazanie w ręce cywilne systemu o imponującej dokładności. Z dnia na dzień GPS wkracza w coraz to nowe dziedziny nauki i techniki gdzie z powodzeniem może być wykorzystywany.

Systemy nawigacji satelitarnej. Historia (1) Na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych powstał pierwszy system nawigacji satelitarnej o nazwie Transit – SATNAV opracowany na potrzeby Marynarki Wojennej USA. Pełną zdolność operacyjną uzyskał on w roku 1964, natomiast trzy lata później udostępniony został także do celów cywilnych. Jego podstawę stanowiło sześć satelitów, które okrążały Ziemię oraz nadających sygnały na częstotliwościach 150MHz i 400MHz. Do określenia pozycji wykorzystywany był efekt Dopplera. W celu jego wyraźniejszego uwidocznienia, satelity umieszczone zostały na niskich orbitach w odległości około 1100 km od powierzchni naszej planety.

Systemy nawigacji satelitarnej. Historia (2) Na bazie tych doświadczeń w USA podjęto różne projekty badawcze nad nowymi układami nawigacji satelitarnej. Były to między innymi programy TIMATION – program przeznaczony dla Marynarki Wojennej USA w 1968 roku oraz program 621 B z przeznaczeniem dla Wojsk Powietrznych USA wdrożony w tym samym roku. Tymczasem Związek Radziecki w odpowiedzi na amerykański system Timation skonstruował jego odpowiednik, system Cykada. Jego działanie opierało się na pomiarze dopplerowskiego przesunięcia sygnału radiowego, emitowanego przez satelity. Używano częstotliwości 150 i 400 MHz. Uzyskiwano dokładność wyznaczania położenia rzędu 100 m, ale należy przypuszczać, że w normalnych warunkach powtarzalne pomiary były obarczone znacznie większym błędem.

Systemy nawigacji satelitarnej (3) Najpierw została uruchomiona wojskowa część systemu, Cykada-M, z satelitami Parus (żagiel). Konstelacja liczyła sześć satelitów, umieszczonych po jednym na orbitach kołowych co 30 stopni. Pierwszy był Kosmos 700, wystrzelony w 1974 roku. Trzeba pamiętać że nazwa Kosmos nie określa konkretnego typu satelity, lecz satelity do zastosowań nawigacyjnych i geodezyjnych. Prawdopodobnie seria (rozpoczęta w 1967) zawierała także satelity prowadzące na bieżąco dokładne pomiary pola grawitacyjnego Ziemi, wykorzystywane głównie do obliczania trajektorii rakiet balistycznych.

Systemy nawigacji satelitarnej (4) Cywilne ogniwo systemu składało się z czterech satelitów, rozmieszczonych co 45 stopni w ten sposób, że nie dublowały wojskowych, lecz je uzupełniały. Pierwszy w tej konstelacji był Kosmos 883 z roku 1976. Różnice między systemem wojskowym a cywilnym sprowadzały się właściwie do tego, że satelity Parus były wymieniane częściej niż cywilne. Ostatnie satelity cywilne należą do typu Nadieżda, który oprócz Cykady przenosi także transponder systemu poszukiwawczo ratowniczego KOSPAS. Wymienione systemy wykorzystywane były do zebrania doświadczeń w zakresie nawigacji satelitarnej a ich ciągłe działanie okazało się dużym sukcesem.

Systemy nawigacji satelitarnej (5) Dalsze skoncentrowanie wysiłków USA zaowocowało w roku 1973 projektem DNSS (ang. Defence Navigation Satelite System). Projekt ów koordynowany był przez Ministerstwo Obrony USA. 1 lipca 1973 roku powołane zostało Połączone Biuro Programu JPO (ang. Joint Program Office), natomiast w grudniu tego samego roku rozpoczęto pierwszą fazę projektu, którego wynikiem okazał się system GPS – NAVSTAR. W projekcie brały udział zarówno Armia Lądowa, Marynarka Wojenna i Lotnictwo USA jak i służba kartograficzna DMA (ang. Defence Mapping Agency) oraz prywatne firmy czy ośrodki badawcze.

Systemy nawigacji satelitarnej (6) Od lat osiemdziesiątych XX wieku system GPS jest już stopniowo udostępniany autoryzowanym użytkownikom wojskowym w wersji PPS (ang. Precision Positioning Service). System ten był obarczony błędem wyznaczania pozycji poziomej wynoszącym około 10 m. Kiedy system GPS wykazał już swoją efektywność natomiast zarówno ceny jak i wymiary samych odbiorników zmalały do akceptowalnych wartości dostępu do systemu zaczęli domagać się użytkownicy cywilni. W związku z powyższym uruchomiona została wersja ogólnodostępowa systemu SPS (ang. Standard Positioning Service) z tak zwanym ograniczonym dostępem S/A (ang. Selected Availability), dla której to początkowo wyznaczanie pozycji obarczone było błędem około 500 m.

Systemy nawigacji satelitarnej (7) W późniejszym okresie czasu poprawiono go zmniejszając błąd do około 100 m. Dalszy rozwój urządzeń sprawił, iż producenci sprzętu udoskonalili odbiorniki cywilne do tego stopnia, że dokładność ich działania osiągnęła poziom dokładności odpowiedni dla wersji PPS. Omijając stosowane w wersji PPS szyfrowanie sygnałów uniemożliwiające ogółowi użytkowników korzystanie z dokładności systemu, opracowano koncepcję wersji różnicowej DGPS (Differential GPS), gdzie wyeliminowane zostały niektóre rodzaje błędów i celowo wprowadzone zakłócenia S/A. W dniu 27 kwietnia 1995 roku, kiedy to na orbitę zostały wprowadzone i uruchomione wszystkie planowane satelity system GPS został ogłoszony jako system w pełni operacyjny to jest spełniający wymagania podane w oficjalnych specyfikacjach.

Zasada pracy systemu GPS (1) Konstelacja satelitów nawigacyjnych w systemie GPS obejmie (takie są plany) docelowo 36 satelitów rozmieszczonych na sześciu orbitach kołowych, po sześć satelitów na każdej. Orbity satelitów w systemie GPS są orbitami praktycznie kołowymi o wysokości 20 169 km nad powierzchnią Ziemi i kącie nachylenia względem płaszczyzny równika niebieskiego i = 550. W ciągu doby każdy z satelitów dwukrotnie okrąża Ziemię, przy czym każde okrążenie trwa 11 godzin i 58 minut. Konstelacja satelitów GPS gwarantuje zasięg globalny oraz możliwość obserwacji minimum pięciu satelitów z obszaru równikowego.

Zasada pracy systemu GPS (2) Satelitarny system nawigacyjny GPS jest systemem wykorzystującym metodę odległościową pomiaru parametru nawigacyjnego. Istota tej metody polega na pomiarze odległości do co najmniej trzech znanych punktów pomiarowych - satelitów, których położenie jest użytkownikowi znane w dowolnej chwili. Warunkiem realizacji metody odległościowej jest zachowanie prostolinijności propagacji fal radiowych oraz stałej ich prędkości propagacji w środowisku elektromagnetycznym. Pomiar parametru nawigacyjnego dokonywany jest bezpośrednio poprzez pomiar czasu propagacji sygnałów radiowych o znanej strukturze, nadawanych przez satelitę nawigacyjnego, a odbieranych przez odbiornik użytkownika.

Zasada pracy systemu GPS (3) Warunkiem poprawności funkcjonowania systemu nawigacyjnego wykorzystującego metodę odległościową jest: eliminacja powstałego w odbiorniku błędu skali czasu; dokładna synchronizacja skali czasu odbiornika użytkownika ze skalą czasu systemu GPS. Pomiaru odległości między satelitą nawigacyjnym a odbiornikiem użytkownika dokonuje się poprzez emisję sygnału o znanej strukturze poprzez nadajnik satelity, a następnie porównanie w odbiorniku odebranego sygnału z jego repliką. W wyniku porównania otrzymamy czas propagacji fali elektromagnetycznej - , który pomnożony przez prędkość propagacji fali elektromagnetycznej - c, daje odległość pomiędzy obiektem a satelitą.

Zasada pracy systemu GPS (4) Otrzymana wielkość różni się od rzeczywistej odległości głównie z powodu niedoskonałej synchronizacji skal czasu systemu satelitarnego i odbiornika użytkownika. Problem ścisłej synchronizacji wymienionych skal czasowych jest zagadnieniem najtrudniejszym w metodzie odległościowej i jest jej podstawową wadą. Wielkość otrzymaną w wyniku pomnożenia czasu i prędkości propagacji fali elektromagnetycznej przyjęto nazywać pseudoodległością. W wyniku pomiaru odległości dzielącej użytkownika od satelity, w przestrzeni wyznaczona zostaje powierzchnia pozycyjna, będąca czaszą (sferą) o promieniu d, w środku której umieszczony jest satelita.

Zasada pracy systemu GPS (5) Znana odległość od dwóch satelitów lokuje odbiornik na okręgu będącym przecięciem dwóch sfer. Kiedy odbiornik zmierzy odległość od trzech satelitów, istnieją tylko dwa punkty, w których może się on znajdować. Jeden z tych punktów można wykluczyć jako znajdujący się zbyt wysoko lub poruszający się zbyt szybko i w ten sposób wyznaczyć swoją pozycję. Należy tylko poznać odległość od satelitów emitujących bardzo słabe sygnały (o mocy zbliżonej do szumu tła), i to z centymetrową dokładnością. Dokonuje się tego poprzez pomiar czasu. Każdy z satelitów posiada cztery zegary atomowe, którymi synchronizuje wysyłany sygnał. Jedyne, co pozostaje zmierzyć odbiornikowi, to opóźnienie sygnału odebranego z poszczególnych satelitów.

Zasada pracy systemu GPS (6) Niestety, odbiornik GPS nie dysponuje własnym zegarem atomowym a tylko dokładnym zegarem kwarcowym, więc staje przed na pozór nierozwiązywalnym zadaniem: ma stwierdzić, która jest godzina (z dokładnością do nanosekundy) dysponując tylko sygnałem otrzymanym z satelitów, z których każdy podaje inny czas. Dokonuje się tego odbierając sygnał nie od trzech, a od czterech satelitów. Można wówczas wyliczyć zarówno rzeczywisty czas, jak i położenie (klasyczny układ czterech równań z czterema niewiadomymi). Opisana metoda pomiaru daje błąd poniżej 10 metrów. Do niedawna, dokładność taką mogły uzyskać tylko amerykańskie odbiorniki wojskowe.

Zasada pracy systemu GPS (6) Odbiorniki cywilne musiały się zadowolić kodem C/A, w którym sygnał czasu był umyślnie zakłócany przez Departament Obrony USA. Stąd też występował spadek dokładności do ok. 50-100 metrów. Zakłócenia wprowadzone sztucznie do systemu nazywały się SA (Selective Availability) i sprawiały, że każdy samodzielny odbiornik GPS, pozostawiony w bezruchu, stopniowo wykazywał zmiany pozycji. Decyzją władz Stanów Zjednoczonych 1 maja 2000 roku o północy system zagłuszeń został wyłączony, tym samym GPS stał się w pełni dostępny do cywilnych zastosowań.

Struktura systemu GPS (1) W skład GPS wchodzą trzy główne segmenty: Kosmiczny, Nadzoru, Użytkowników. System ma charakter pasywny, transmisja sygnału odbywa się jednokierunkowo, z pokładu satelitów do użytkownika.

Segment kosmiczny GPS (1) Segment kosmiczny GPS składa się z 27 satelitów, w tym 3 aktywnych satelitów zapasowych. W praktyce, ilość dostępnych satelitów przekracza zazwyczaj tą liczbę (czyli 24). Satelity rozmieszczone są na sześciu orbitach kołowych, po cztery na każdej, na wysokości około 20200 km. Płaszczyzny orbit nachylone są pod kątem 55 stopni do równika. Czas obiegu orbity jest równy połowie doby gwiazdowej. Obserwator na Ziemi zaobserwuje tą samą konstelację satelitów codziennie, o prawie tej samej porze. Każdego dnia powtarza się ona o cztery minuty wcześniej z powodu różnicy pomiędzy długościami doby słonecznej i gwiazdowej.

Segment kosmiczny GPS (2) Satelity rozmieszczone są tak, iż co najmniej 5 z nich powinno być widocznych z każdego punktu Ziemi z prawdopodobieństwem 0.9996. Taka konfiguracja umożliwia, z małymi wyjątkami, wyznaczenie współrzędnych dowolnego miejsca na powierzchni Ziemi w dowolnym momencie doby.

Segment nadzoru systemu GPS (1) Segment nadzoru składa się z Głównej Stacji Nadzoru (MCS - Master Control Station) w Bazie Sił Powietrznych Falcon w Colorado Springs i stacji monitorujących na Hawajach, w Kwajalein, Diego Garcia i Ascesion. Wszystkie stacje monitorujące wyposażone są w anteny do łączności dwustronnej z satelitami. Stacje monitorujące biernie śledzą wszystkie widoczne satelity. Dane ze stacji monitorujących przesyłane są do MCS, gdzie wyznaczane są efemerydy satelitów i parametry ich zegarów. MCS okresowo przesyła satelitom efemerydy i poprawki zegara w celu ich retransmisji w depeszy nawigacyjnej.

Segment nadzoru systemu GPS (2)

Segment użytkownika systemu GPS (1) Segment użytkowników składa się z różnorodnych wojskowych i cywilnych odbiorników GPS zaprojektowanych tak, by odbierać, dekodować i przetwarzać sygnały GPS. Są to odbiorniki samodzielnie funkcjonujące lub wbudowane w inne systemy. Zastosowania obejmują nawigację (powietrzną, morską, lądową), wyznaczanie pozycji, transfer czasu, pomiary geodezyjne i wiele innych. Ze względu na wielorakie zastosowania odbiorniki różnią się funkcjami i konstrukcją. Burzliwy rozwój techniki GPS stał się możliwy dzięki rozwojowi mikroelektroniki i elektronicznej techniki obliczeniowej

Segment użytkownika systemu GPS (2) Na początku lat osiemdziesiątych, urządzenia odbiorcze GPS ważyły kilkanaście kilogramów, zajmowały objętość rzędu kilkuset litrów. Przełom nastąpił w momencie, gdy postęp w wytwarzaniu układów scalonych umożliwił wykorzystanie cyfrowych technik przetwarzania sygnału. We współczesnych odbiornikach układy analogowe wykorzystywane są jedynie w celu wzmocnienia sygnału. Dla potrzeb cyfrowego przetwarzania sygnału wykorzystuje się specjalizowane mikroukłady próbkujące sygnał z częstotliwością do kilkudziesięciu MHz. Pracę tych mikroukładów nadzorują procesory o bardzo dużej szybkości przetwarzania danych. Regułą jest implementowanie w odbiornikach GPS oprogramowania wielozadaniowego pracującego w czasie rzeczywistym.

Segment użytkownika systemu GPS (2) Przełączanie zadań odbywa się z częstotliwością rzędu 1 kHz. Współczesne najmniejsze i najprostsze odbiorniki, przeznaczone dla potrzeb nawigacyjnych ważą nie więcej niż kilkaset gram i mogą być trzymane w dłoni. W GPS segment użytkownika tworzą odbiorniki, które przetwarzają sygnały z satelity na trójwymiarowe współrzędne położenia, prędkość, czas itp. Ilość, dokładność oraz postać prezentowanych danych zależą od przeznaczenia i rodzaju odbiornika

Segment użytkownika systemu GPS (3) Istnieje wiele typów odbiorników GPS. Począwszy od odbiorników ręcznych wielkości telefonu komórkowego, poprzez profesjonalne zestawy do nawigacji i geodezji, do wysokiej klasy modułów GPS, sprzężonych z systemami nawigacyjnymi samolotów komunikacyjnych i wojskowych. Szeroko stosuje się także moduły GPS w postaci kart komputerowych PC, PCMCIA, a nawet VME (dla dużych komputerów pracujących pod kontrolą systemu UNIX).

Obszary wykorzystania systemu GPS (1) System nawigacji satelitarnej GPS rozwija się w bardzo szybkim tempie. Z dnia na dzień rozszerza się spektrum jego zastosowania w różnych dziedzinach zarówno techniki jak również nauki. Jest on wykorzystywany między innymi poprzez szerokie rzesze użytkowników zarówno do celów geodezyjnych jak również nawigacyjnych. Zastosowania systemu możemy zasadniczo podzielić na trzy grupy, mianowicie na grupę zastosowań lądowych, morskich i lotniczych. Powyższy podział uwarunkowany został różnymi wymaganiami co do dokładności pomiarów oraz ich odmienną specyfiką.

Obszary wykorzystania systemu GPS. Zastosowania lądowe (1) Archeologia – ewidencja stanowisk, mapy archeologiczne; Geologia – ewidencja form geologicznych, tworzenie map geologiczno – tektonicznych; Górnictwo – ewidencja i lokalizacja zasobów mineralnych, mapy zasobów, rejestracja przemieszczeń gruntu, lokalizacja platform wiertniczych; Inżynieria ruchu drogowego – automatyczna rejestracja przebiegu pojazdów, monitorowanie i kontrola tras pojazdów, określanie czasu przejazdów i oczekiwania, natychmiastowa lokalizacja miejsc wypadków, utrudnień w ruchu, zatorów, automatyczne wyznaczanie objazdów, automatyczne tworzenie tzw. „zielonej fali” dla przejazdów uprzywilejowanych służb interwencyjnych;

Obszary wykorzystania systemu GPS. Zastosowania lądowe (2) Kolejnictwo – mapy tras i obiektów kolejowych, badanie stanu torowisk, automatyczne śledzenie ruchu oraz rejestracja przebiegów i manewrów pociągów, dystrybucja dokładnego czasu, określenie prędkości ruchu pociągów; Leśnictwo – ewidencja zasobów i stanu drzewostanu, ustalanie stanu zdrowotności drzew, pomoc w akcji oprysków , akcje ekologiczne, nawigacja w obszarach leśnych; Meteorologia – dostarczanie danych o zawartości pary wodnej w atmosferze oraz o stanie jonosfery; Ochrona mienia – automatyczna lokalizacja pojazdów, tworzenie systemów antywłamaniowych i antykradzieżowych;

Obszary wykorzystania systemu GPS. Zastosowania lądowe (3) Policja – automatyczna lokalizacja pojazdów, dyspozytornia ruchu pojazdów policyjnych, dokumentacja miejsca przestępstwa, zdalne kierowanie akcjami policyjnymi; Ratownictwo – lokalizacja miejsc katastrof, wypadków, akcje poszukiwawcze, zdalne kierowanie akcjami; Transport drogowy – automatyczna lokalizacja pojazdów, zarządzanie zasobami pojazdów transportowych, nadzór nad przewozem ładunków niebezpiecznych, alarmowanie o wypadkach drogowych, informacja o miejscach zagrożenia i incydentach drogowych.

Obszary wykorzystania systemu GPS. Zastosowania morskie Batymetria – mapy dna morskiego, mapy dna basenów portowych i dróg wodnych; Hydrografia i hydrologia – pomiary linii brzegowych, ewidencja obiektów morskich, ewidencja i kontrola morskich znaków sygnalizacyjnych; Rybołówstwo – ewidencja łowisk, śledzenie i przemieszczenia łowisk, nawigacja i śledzenie ruchu floty rybackiej; Ratownictwo morskie – lokalizacja miejsca katastrof morskich, ustalanie miejsca położenia wraków, poszukiwania rozbitków, zdalne kierowanie akcjami poszukiwawczymi; Żegluga – nawigacja morska i śródlądowa, żegluga na obszarach przystani, cumowanie, obsługa rejsowych kursów statków żeglugi przybrzeżnej.

Obszary wykorzystania systemu GPS. Zastosowania lotnicze Fotogrametria – rejestracja współrzędnych środka rzutów kamery w momencie wykonywania zdjęć; Lotnictwo – wspomaganie nawigacji w różnych warunkach meteorologicznych, precyzyjne lądowanie, badanie zasięgu radarów; Ratownictwo lotnicze – lokalizacja miejsc katastrof lotniczych, lotnicze pogotowia medyczne, zdalne kierowanie akcjami poszukiwawczymi.

Wykorzystanie GPS do nadzoru obiektów ruchomych (1) Wzrost natężenia ruchu zwłaszcza samochodowego na terenie kraju determinuje opracowanie systemu jego nadzoru i kontroli. Do niedawna poza doraźnie organizowaną kontrolą ruchu drogowego nie było systemu pozwalającego na określenie w czasie rzeczywistym położenia obiektu ruchomego na terenie kraju. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia jeśli chodzi o sterowanie ruchem na autostradach, gdzie istnieje potrzeba rejestracji ruchu obiektu na całej ich długości. Udostępniony do powszechnej eksploatacji satelitarny system nawigacyjny GPS umożliwia precyzyjne określenie położenia obiektu ruchomego w czasie rzeczywistym.

Wykorzystanie GPS do satelitarnej lokalizacji pojazdów (1) Zarówno w Polsce jak również poza jej granicami mamy do czynienia z wciąż narastającym zjawiskiem przestępczości w tym często przestępczości zorganizowanej, której celem jest kradzież samochodów i to nie tylko osobowych ale również coraz częściej samochodów ciężarowych przewożących ładunek. Mając na uwadze doniesienia prasowe o zapotrzebowaniu ze strony firm spedycyjnych oraz indywidualnych użytkowników pojazdów, opracowano system satelitarnego lokalizowania pojazdów pozwalający zlokalizować pojazd na terenie całej Europy.

Wykorzystanie GPS do satelitarnej lokalizacji pojazdów (2) System wysyła informacje tekstowe pod zaprogramowany wcześniej numer telefonu komórkowego o zdarzeniach takich jak: Załączenie systemu alarmowego w samochodzie; Nieautoryzowane wejście lub kradzież; Nieautoryzowane uruchomienie; Prośba o podanie aktualnej pozycji pojazdu. Lokalizacja pojazdu jest możliwa na kilka sposobów, jednym z nich jest wykorzystanie telefonu komórkowego. Jeśli chcemy dowiedzieć się, gdzie jest pojazd po prostu wysyłamy SMS-a pod wskazany numer telefonu i odczekujemy kilkanaście sekund. W odpowiedzi otrzymamy miejsce, w którym znajduje się dany pojazd.

Wykorzystanie GPS do satelitarnej lokalizacji pojazdów (3) Innym rozwiązaniem jest monitoring pojazdów. Polega on na całodobowym dozorze pojazdu ze stacji monitoringowej. Pojazd, w którym jest zainstalowane urządzenie wysyła sygnał kontrolny informujący operatora o poprawnej pracy systemu. W przypadku wystąpienia sytuacji nietypowej (włączenia systemu alarmowego, odłączenia akumulatora, braku regularnego zgłaszania pojazdu itd.) centrum monitoringu otrzymuje szczegółowe informacje o zdarzeniu wraz z bieżącą lokalizacją pojazdu. W zależności od rozwoju sytuacji podejmowane są odpowiednia działania (włączenie dodatkowych zabezpieczeń, zawiadomienie policji i właściciela itd.).

Wykorzystanie GPS do satelitarnego śledzenia pojazdów i ochrony ładunków (1) System ten po podłączeniu do systemu alarmowego pojazdu skutecznie minimalizuje zagrożenie kradzieży oraz jest gwarancją: powiadomienia operatora o zaistniałej próbie kradzieży; dokładnej lokalizacji zagrożonego obiektu na tle mapy wraz z wyświetleniem pełnych danych identyfikujących pojazd, ładunek oraz kierowcę uaktualnianych z częstotliwością co do 1 sekundy; automatycznej kontroli trasy pojazdu; śledzenie ruchu pojazdu oraz kierowanie ewentualną akcją pościgową; zdalnego sterowania urządzeniami zainstalowanymi w pojeździe, na przykład sygnalizacją alarmową, światłami, centralnym zamkiem.

Wykorzystanie GPS do satelitarnego śledzenia pojazdów i ochrony ładunków (2) Inna możliwość to całkowicie automatyczny system dyspozytorski zarządzający parkiem samochodowym umożliwia: efektywne funkcjonowanie i organizację świadczenia usług poprzez automatyczne wprowadzanie szeregu danych i przekazywaniu ich do centrali; obiektywne kontrolowanie oraz rozliczanie faktycznie wykonanych kursów; efektywne zarządzanie transportem i spedycją poprzez zoptymalizowanie liczby postojów i tzw. „pustych przebiegów”; stałą komunikację z pojazdem; zwiększenie bezpieczeństwa zarówno kierowcy jak i pojazdu; zmniejszenie ilości rozmów telefonicznych; efektywne kierowanie pomocą w przypadku awarii lub kolizji pojazdu; efektywne zarządzanie akcjami ratowniczymi w przypadku katastrof, klęsk żywiołowych lub innych zdarzeń losowych.

Wykorzystanie GPS do zarządzania transportem publicznym (1) System ten ułatwia zarządzanie transportem publicznym: miejskim, podmiejskim oraz międzymiastowym pozwalając na: Otrzymanie obiektywnej i dokładnej informacji przesyłanej w czasie rzeczywistym Utrzymanie oraz zwiększenie ilości przewozów Zmniejszenie kosztów eksploatacji poprzez zmniejszenie liczby eksploatowanego taboru Zwiększenie atrakcyjności podróży dla pasażerów poprzez zmniejszenie czasu przejazdu Poprawę regularności kursowania oraz punktualności Dynamiczne informowanie zarówno kierowców jak również pasażerów o odstępstwach od planowanego rozkładu jazdy.

Wykorzystanie GPS do zarządzania transportem publicznym (2) Tworzenie rozkładów jazdy w oparciu rzeczywiste trasy przejazdów Zwiększenie bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów Szybką pomoc w wypadku nagłych zdarzeń, awarii, wypadków bądź napadów Zmniejszenie strat z tytułu jakości wykonania rozkładu jazdy poprzez automatyczne informowanie centrali nadzoru ruchu o aktualnej sytuacji ruchowej Nadzór i obiektywne rozliczenie przewoźnika z jakości świadczonych usług.

Wykorzystanie GPS do nadzoru pracy służb miejskich System GPS umożliwia efektywne wykorzystanie posiadanych środków transportu. Obiektywna informacja uzyskana dzięki systemowi pozwala na rozliczenie faktycznie wykonanych prac, jak również zoptymalizowanie planowanych do zrealizowania zadań. System GPS może pracować w każdej ze służb świadczących usługi na rzecz miasta. Przykładowo w pracy policji system GPS można wykorzystać do analizy wykonanych tras przejazdów wozów patrolowych i ich skorelowania z miejscem i czasem popełnienia ujawnionych przestępstw. W pracy MPO system może być wykorzystywany do obiektywnego rozliczenia wykonanych prac.

Wykorzystanie systemu GPS w geodezji GPS znajduje zastosowanie także w geodezji. Pozwala na budowanie sieci triangulacyjnej - sieci trójkątów służących do wyznaczania współrzędnych geograficznych - i opisywania punktów na obszarze całego globu, a nawet na międzykontynentalne łączenie tych sieci. Jednak dokładność rzędu 10 m nie zadowala geodetów. Z myślą o nich opracowano DGPS (Differential GPS) dokonujący pomiaru względnego. Zasada tego systemu polega na porównaniu współrzędnych znanego punktu ze współrzędnymi wyświetlanymi w tym miejscu przez odbiornk GPS. W ten sposób otrzymujemy tzw. wektor błędu, który należy uwzględniać przy następnych pomiarach. Ta metoda pozwala na lokalizację punktów z dokładnością do kilku centymetrów

Wykorzystanie GPS w Tatrzańskim Parku Narodowym (1) Tatrzański Park Narodowy rozpoczynając pracę nad budową systemu GIS, zakupił na początku 2000 roku narzędzia umożliwiające zbieranie danych i aktualizację map numerycznych. Odbiorniki GPS wykorzystywane są przez pracowników TPN do zbierania informacji o lokalizacji różnych obiektów naturalnych oraz antropogenicznych na terenie Parku. Przy pomocy tego systemu inwentaryzowane są obiekty zabytkowe (kapliczki, szałasy, tablice pamiątkowe, drogi hawiarskie), oraz wszelkie inne znajdujące się na terenie Parku (schroniska, punkty sprzedaży biletów, leśniczówki i gajówki, budynki mieszkalne, wyciągi, parkingi, ujęcia wody).

Wykorzystanie GPS w Tatrzańskim Parku Narodowym (2) Przy pomocy systemu GPS zbierane są informacje o lokalizacji uszkodzeń szlaków turystycznych, dzikich wysypiskach śmieci, drzewach pomnikowych, powierzchniach kornikowych a także monitorowane są lawiny schodzące w terenach użytkowanych turystycznie. Podczas wykonywania prac związanych z zabiegami gospodarczymi w lesie GPS wykorzystywany jest do określenia lokalizacji i powierzchni obszarów przeznaczonych do odnowień, poprawek, czyszczeń oraz trzebierzy. Na bieżąco zbierane są informacje o lokalizacji rzadkich gatunków wysokogórskiej flory i fauny.

GPS a rolnictwo precyzyjne (1) Jednym z szybko rozwijających się obszarów wykorzystania systemu GPS jest rolnictwo – przykładem może być precyzyjne nawożenie mineralne. Punktem wyjścia są cyfrowe mapy pól z rozkładem zasobności składników mineralnych i odczynem pH gleby. Na tej podstawie określane są potrzeby nawozowe roślin. Do wysiewu nawozów mineralnych wykorzystuje się ciągniki rolnicze z systemami GPS pozwalającymi na dokładne ustalenie położenia ciągnika na polu. Komputer pokładowy z zainstalowaną mapą cyfrową pola odczytuje konieczną do wysiania na tym fragmencie pola dawkę nawozów,

GPS a rolnictwo precyzyjne (2) Informacja o wysokości dawki nawozów mineralnych trafia do rozsiewacza nawozów ze sterowanymi elektrycznie zasuwkami zsypów, co pozwala na wysiew ściśle zaprogramowanej dawki. Uzupełnieniem powyższego systemu jest także z reguły system zapewniający jazdę równoległą, co pozwala wyeliminować nakładające się na siebie przejazdy robocze. Maksymalnie system pozwala na osiągnięcie dokładności rzędu 1-2 cm. W wersji najbardziej zautomatyzowanej system automatycznie prowadzi ciągnik. Korzyści to zmniejszenie kosztów nawożenia i poprawa jego jakości.

Ciekawe linki http://www.wolinpn.pl/gora/sip/www_gps/gpspn/gpspn.htm http://www.gis.tpn.pl/zawartosc/biblioteka/chowaniec_guzik_oprowski.pdf http://gpsnawi.prv.pl/