GPS – vem, vad, var?

Vad är GPS
Ni har alla hört det nämnas fler gånger än ni vill erkänna, men vad är GPS?

GPS står för Global Positioning System och ägs av den amerikanska regeringen. Systemet hette ursprungligen Navstar GPS. Det drivs av United States Space Force (USSF). GPS-systemet är ett satellitbaserat radionavigationssystem (RNSS) och är ett av Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Flera olika system ackumuleras tillsammans för att bilda GNSS som kommer att diskuteras senare...

GPS, som för närvarande består av flera aktiva orbitala satelliter, är det mest använda satellitnavigeringssystemet i världen, och enkelt uttryckt är GPS ett navigationssystem som består av satelliter, mottagare och komplexa beräkningar för att bestämma plats, hastighet (hastighet), och tidsdata. Satelliterna är placerade och kretsar på ett sådant sätt att det vanligtvis alltid finns minst 6 satelliter i sikte, även om detta inte är möjligt till 100 % av tiden.
Minst 3 satelliter krävs för att ge en positionsfix, eftersom platsen bestäms med hjälp av Trilateration. Detta skiljer sig från triangulering, eftersom trilateration endast mäter avstånd, inte vinklar.

Förstå Trilateration

Medan endast tre satelliter krävs för en positionsbestämning, används en fjärde för att "validera" data från de andra tre och förbättra noggrannheten. Avståndet beräknas genom att mäta tiden det tar för signalen att anlända från satelliten av GPS-mottagaren med hjälp av följande ekvation: Tidsfördröjning av signal * Ljushastighet = Avstånd

Naturligtvis, för att detta ska vara möjligt, måste GPS-mottagaren ha en intern klocka som ett sätt att mäta tidsfördröjning. Tyvärr har satelliterna atomklockor med hög precision, medan GPS-mottagarna som din mobiltelefon inte har det. I de första approximerade värdena från de tre satelliterna skulle tidsförskjutningen/fördröjningen anses vara noll, men den fjärde satelliten ger en extra avståndsmätning, som i sin tur gör det möjligt att beräkna en exakt tidsförskjutning. En fördel med detta är att GPS-mottagarens tider är extremt exakta, vilket betyder att när tiden väl är "låst på" kommer den inte att glida av tidsfixet. Fyra satellitpositionsfixar är mycket mer exakta jämfört med tre satellitfixar.
Den fjärde satelliten kan också användas för att flytta positionsfixeringen från 2-dimensionell, till en 3-dimensionell fix, vilket ger ett höjdvärde.

Vad är GNSS?

En term som man ofta ser när man tittar på GPS-enheter är GNSS. Global Navigation Satellite System (GNSS) är en kombination av flera satellitpositionssystem. Detta system omfattar internationella system som GPS (USA), GLONASS (Ryssland), Galileo (EU), BeiDou (Kina), IRNSS (Indien) och QZSS (Japan).

Även om du kan se GPS nämns ofta på grund av att det är det vanligaste systemet och den mest kända akronymen, är GPS en del av GNSS. Så, vad betyder detta när det gäller mottagare och enheter?

GPS-mottagare/-enheter skiljer sig från GNSS-mottagare/-enheter. En GPS-mottagare fungerar endast med satelliter på GPS-systemet, medan GNSS-mottagare kan arbeta med ett eller flera av ovanstående system, där GPS och GLONASS är de vanligaste.

Vanligtvis kommer GNSS-enheter alltid att vara mer exakta på grund av att det finns fler satelliter i sikte, vilket resulterar i större positions- och tidsnoggrannhet. Men GNSS-enheter är högre i kostnad och hårdvaran som används är annorlunda. GNSS arbetar på ett större frekvensområde än GPS.

Satellitnavigeringssystem kan drabbas av flera problem som kan hindra prestanda. De främsta bovarna till detta är:

• Fysiska hinder. Dessa är det största problemet för satellitnavigeringssystem. Berg, skogar, höga byggnader kan alla orsaka hinder för signalerna, vilket kan resultera i reflektion och signalblockering vilket leder till felaktigheter och felberäkningar.
  Felberäkningar. 
• Vissa enheter kanske inte har korrekt konfigurerad eller föråldrad hårdvara, vilket innebär att det finns numeriska felberäkningar och noggrannhetsfel, även om detta är ovanligt.
• Dåliga väderförhållanden som stormmoln och solstormar kan påverka dessa system. Jonosfärisk fördröjning är en stor aktör i satellitnavigeringsfel, men detta kan variera beroende på densiteten och tiden på dygnet.
• Satellitunderhåll. Ibland kan satelliter manövreras eller tas offline för underhåll, vilket tillfälligt kan orsaka felaktig data. Detta är mer ett problem med oberoende system som GPS eller GLONASS, snarare än GNSS.
• Konstgjorda/konstgjorda störningar. Enheter som signalstörare och falska enheter kan skapa problem för satellitnavigeringssystem. Den för närvarande framskridande generationen av satellitnavigeringssystemets signaler är mycket mindre mottaglig för störningar med bättre signalskydd.

Vad betyder detta för min båt?
Positionssystem är avgörande för säkerheten och driften av en båt. Det finns två huvudförsäljningspunkter för att ha en GPS ombord.

• Säkerhet
• Navigering med andra enheter ombord

GPS-data kan vara en livräddare när du är ute på havet. En huvudskäl till att ha GPS-data är i nödfall där du behöver kontakta Kustbevakningen med din VHF. VHF:en kan ta emot positionsdata och använda DSC (Digital Selective Calling), som sedan skickas till kustbevakningen och ger dem en exakt positionsbestämning för dig och din båt. Detta är en livräddande funktion och anses vara ett måste på en båt.

En annan anledning till att ha GPS på din båt är för navigering under dåliga förhållanden eller ett farligt scenario. Om väderförhållandena är dåliga, eller du försöker navigera hem på natten, kan en GPS-enhet eller kartplotter med GPS-funktion bevisa sitt värde här. Utöver detta kan specifika platser sparas som waypoints. Med hjälp av waypoints kan rutter skapas. Dessa rutter kan sedan följas av en autopilot ombord, vilket skapar ett semi-autonomt navigationssystem. Jag säger halvautonom eftersom det finns potentiella faror som andra båtar och stenar som kräver manuell inmatning, eftersom autopiloten ensam inte kan undvika dessa.

En mindre vanlig men utmärkt anledning till att använda en GPS är larm. Vissa GPS-/kartplotrar ger dig möjlighet att ställa in larm såsom ankarlarm. Ett ankarlarm kan sättas upp som ett virtuellt staket runt din båt på ett visst avstånd. Skulle din båt eller ankaret driva ut ur detta "stängsel" kommer ett larm att ljuda och visa ett varningsmeddelande.

Hur hänger våra produkter ihop med detta?
GPS-enheter finns tillgängliga som både NMEA 0183- och NMEA 2000-produkter. Ett vanligt scenario är att båten har en befintlig äldre NMEA 0183 GPS, men ett NMEA 2000-nätverk komplett med MFD:er/kartplotrar för visning av data. Det är här vår NGW-1 Bi-Directional konverteringsgateway kommer in. NGW-1 kommer att konvertera NMEA 0183-meningarna som sänds från din GPS till NMEA 2000 PGN för alla enheter i ditt N2K-nätverk att se. Detta är en mycket mer kostnadseffektiv lösning än att ersätta din 0183 GPS med en ny NMEA 2000-enhet.

Med tekniken som går mycket snabbt blir omborddatorer och trådlösa enheter som iPads vanliga på en båt. Tack och lov erbjuder vi en lösning för att få din data till båda. Om du vill att NMEA 2000-data från ditt nätverk ska skickas till en PC-applikation som Maxsea Time Zero, eller vår egen NMEA Reader-mjukvara, då är NGT-1 NMEA 2000 Gateway den perfekta lösningen. Enheten kan ta emot alla tillgängliga PGN för närvarande och överföra detta till en NMEA 2000 PC-applikation. Eftersom den här enheten är dubbelriktad kan du även skicka NMEA 2000 PGN från PC-applikationen tillbaka till nätverket.

Om du vill ha trådlös kommunikation är Actisense W2K-1 den produkt du väljer här. Vår trådlösa gateway är ansluten till ditt NMEA 2000-nätverk så att den kan ta emot varje NMEA 2000 PGN. Denna enhet kan anslutas till en kringutrustning via Wi-Fi, vilket gör att data kan skickas och tas emot. Eftersom de flesta mobilappar använder NMEA 0183 som dataformat kan W2K-1 användas med dessa eftersom den innehåller samma konverteringsmotor som NGW-1. Vanliga applikationer som OpenCPN och Navionics har testats och testats med vår trådlösa gateway.