GPSとは何ですか？

GPSまたは全地球測位システムは、すべての気候条件の位置と時間の情報をユーザーに提供する衛星ナビゲーションシステムです。 GPSは、飛行機、船、車、トラックのナビゲーションにも使用されます。このシステムは、世界中の軍および民間のユーザーに重要な能力を提供します。 GPSは、世界中で継続的なリアルタイムの3次元測位、ナビゲーション、タイミングを提供します。

GPSシステムはどのように機能しますか？

GPSは3つのセグメントで構成されています。

1）宇宙セグメント：GPS衛星

2）米軍が運用する制御システム

3）軍用および民間用の両方のユーザーとそのGPS機器を含むユーザーセグメント。

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スペースセグメント：

空間セグメントは、星座内の衛星の数です。これは、高度12,000マイルで12時間ごとに地球を周回する29個の衛星で構成されています。スペースセグメントの機能は、信号をルーティング/ナビゲーションし、制御セグメントによって送信されたルート/ナビゲーションメッセージを保存および再送信するために使用されます。これらの送信は、衛星の非常に安定した原子時計によって制御されます。 GPSスペースセグメントは、ユーザーがいつでも地球の表面の任意のポイントから少なくとも4つの衛星を同時に見ることができるように、十分な衛星を備えた衛星コンステレーションによって形成されます。

コントロールセグメント：

制御セグメントは、マスター制御ステーションと、世界中に分散している原子時計を備えた5つの監視ステーションで構成されています。 5つの監視ステーションはGPS衛星信号を監視し、その適格な情報をマスター制御ステーションに送信します。マスター制御ステーションでは、異常が修正され、地上アンテナを介してGPS衛星に返送されます。制御セグメントは、モニターステーションとも呼ばれます。

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コントロールセグメント

ユーザーセグメント：

ユーザーセグメントはGPS受信機で構成され、GPS受信機は、GPS衛星からの信号を受信し、各衛星からの距離を決定します。主にこのセグメントは、米軍、ミサイル誘導システム、ほぼすべての分野でのGPSの民間アプリケーションに使用されます。ほとんどの民間人はこれを調査から輸送、天然資源へ、そしてそこから農業目的や地図作成まで使用しています。

ユーザーセグメント

GPSが位置を決定する方法：

全地球測位システムの動作/操作は、「三辺測量」の数学的原理に基づいています。位置は、衛星までの距離測定から決定されます。この図から、4つの衛星を使用して地球上の受信機の位置を決定します。目標位置は4によって確認されます^th衛星。そして、3つの衛星が位置の場所を追跡するために使用されます。 4番目の衛星は、これらの各宇宙船の目標位置を確認するために使用されます。全地球測位システムは、衛星、制御ステーション、監視ステーション、および受信機で構成されています。 GPS受信機は衛星から情報を取得し、三角測量の方法を使用してユーザーの正確な位置を決定します。

GPS回路

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GPSは、次のようないくつかの方法でインシデントに使用されます。

たとえば、位置の場所を特定するには、ヘリコプターのパイロットに位置の位置の座標を無線で送信して、パイロットがあなたを迎えに行くようにする必要があります。
たとえば、ある場所から別の場所に移動するには、見張りから火の周囲に移動する必要があります。
たとえば、デジタル化されたマップを作成するには、火災の周囲とホットスポットをプロットするように割り当てられます。
2つの異なるポイント間の距離を決定します。

GPSの3つの利点：

GPS衛星ベースのナビゲーションシステムは、軍事、民間、商業のユーザーにとって重要なツールです
車両追跡システムGPSベースのナビゲーションシステムは、ターンバイターン方式の経路案内を提供します
非常に高速

2 GPSのデメリット：

GPS衛星信号は、電話信号に比べて弱すぎるため、屋内、水中、樹木の下などではうまく機能しません。
最高の精度を得るには、受信機から衛星までの見通し線が必要です。そのため、都市環境ではGPSがうまく機能しません。

GPS受信機の使用：

GPS受信機にはいくつかの異なるモデルとタイプがあります。 GPS受信機を使用しているときは、次のことが重要です。

コンパスと地図。
ダウンロードしたGPSケーブル。
いくつかの予備のバッテリー。
データの損失を防ぎ、データの不正確さを減らし、またはその他の問題を防ぐためのGPS受信機のメモリ容量に関する知識。
可能な限り、特に樹冠の下、峡谷内、または運転中の外部アンテナ。
インシデントまたはエージェンシーの標準規制座標系に従ったGPS受信機のセットアップ。
レシーバーに何を保存しているかを説明するメモ。

GPSエラー

GPS受信機によって計算された位置の精度を低下させる可能性のあるエラーの多くの原因があります。 GPS衛星信号がとる移動時間は、GPS信号が電離層と対流圏を通過するときに大気の影響によって変化する可能性があり、信号の速度が宇宙のGPS信号の速度と異なる原因になります。エラーのもう1つの原因は、GPS受信機自体に固有の電気的干渉またはエラーを引き起こすノイズまたは信号の歪みです。衛星は、GPS受信機が位置を決定するときに受け取った情報に基づいて「考えた」場所ではないため、衛星の軌道に関する情報も位置の決定にエラーを引き起こします。衛星に搭載されている原子時計のわずかな変動は、大きな位置誤差につながる可能性があります。1ナノ秒の時計誤差は、地上で1フィートまたは0.3メートルのユーザー誤差に変換されます。マルチパス効果は、衛星から送信された信号が受信アンテナに到達する前に反射面で跳ね返ったときに発生します。このプロセス中に、受信機は直線パスと遅延パス（複数のパス）で信号を取得します。この効果は、テレビのゴーストまたはダブルイメージに似ています。

精度の幾何学的希釈（GDOP）

衛星の形状もGPS測位の精度に影響を与える可能性があります。この効果は、Geometric Dilution of Precision（GDOP）と呼ばれます。これは、衛星が互いにどこにあるかを示し、衛星構成の品質の尺度です。他のGPSエラーを変更することができます。ほとんどのGPS受信機は、不確実性が最も少なく、衛星の形状が最も良い衛星コンステレーションを選択します。

GPS受信機は通常、精度の位置希釈（PDOP）の観点から衛星ジオメトリの品質を報告します。 PDOPには、水平（HDOP）と垂直（VDOP）の2つのタイプ（緯度、経度、高度）があります。受信機が現在利用可能な衛星測位の品質は、PDOP値で確認できます。 DOPが低いと、精度の確率が高くなり、DOPが高いと、精度の確率が低くなります。 PDOPの別の用語はTDOP（Time Dilution of Precision）です。 TDOPは、衛星時計のオフセットを指します。 GPS受信機では、PDOPマスクと呼ばれるパラメータを設定できます。これにより、受信者は、指定された制限よりも高いPDOPを持つ衛星構成を無視します。

選択的可用性（SA）：

選択的可用性は、DODがGPS信号の精度を意図的に低下させ、人工時計およびエフェメリスエラーを引き起こしている場合に発生します。 SAの実装中、これはGPSエラーの最大の要素であり、最大100メートルのエラーを引き起こしました。 SAは、Standard Positioning Service（SPS）のコンポーネントです。

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