Transcript טכנולוגית ה GPS- בעידן הפוסט מודרני יוסי מלצר , תחום מחקר , המרכז למיפוי ישראל , חשון תשס"ו , נובמבר 2005

‫טכנולוגית ה‪ GPS-‬בעידן הפוסט מודרני‬
‫יוסי מלצר‪ ,‬תחום מחקר‪ ,‬המרכז למיפוי ישראל‪,‬‬
‫חשון תשס"ו‪ ,‬נובמבר ‪2005‬‬
‫קיצור תולדות קביעת המיקום‬
‫מה זה ‪GPS‬‬
‫ראשי תיבות של ‪Global Positioning System‬‬
‫בעברית‪ :‬מערכת מיקום עולמית‬
‫מערכת של לוויני נווט לקביעת מיקום וזמן‬
‫מדויק בכל רחבי התבל‬
‫מי פיתח את ה‪GPS -‬‬
‫משרד ההגנה האמריקאי ‪DOD‬‬
‫המפעיל בפועל – חיל האויר האמריקאי‬
‫עלות אחזקה שנתית‪ 400 :‬מיליון דולר‬
‫הלווין הראשון שוגר בשנת ‪1978‬‬
‫הלווין האחרון שוגר בספטמבר ‪2005‬‬
‫לשם מה ‪? GPS‬‬
‫בתכנון הבסיסי – לצרכים צבאיים‪.‬‬
‫קביעת מיקום מדויק בכל מקום וזמן ברחבי העולם‬
‫עבור צבא ארה"ב ומערכת הבטחון האמריקאית‪.‬‬
‫עם הזמן לקשת רחבה של יישומים צבאיים‪ ,‬אזרחיים‪,‬‬
‫ומיקצועיים‬
‫למה מיקום?‬
‫משחר ההיסטוריה עניין המיקום מרכזי בתודעה האנושית‬
‫בתקופת מגלי העולם (המאה ה‪ 15-‬העת החדשה) שוכללו‬
‫השיטות לקביעת מיקום וגם המיפוי בעיקר לנווט‬
‫קיים קשר בין מיקום לבין זמן (דרך שווה למהירות כפול זמן)‬
‫העניין הגובר והולך במושג זמן ומרחב‬
‫צרכים בעידן הפוסט מודרני‪ :‬צבאיים‪ ,‬אזרחיים ומיקצועיים‬
‫שיחה סלולרית לדוגמא בין אם לבנה‪ :‬דני‪ ,‬אני רואה שאתה‬
‫בפארק עכשו‪ ,‬בוא הביתה לאכול את הבננה!‬
‫למה מיקום מדוייק?‬
‫גיאודזיה (רשת הבקרה)‬
‫גיאופיסיקה (תחנות קבע גיאודינמיות)‬
‫הנדסה (מיפוי מפורט ומצבי‪ ,‬ביצוע)‬
‫קדסטר (גבולות)‬
‫מיפוי וממ"ג (נקודות פוטו‪ ,‬מיפוי והשלמות)‬
‫צבא (נווט‪ ,‬הנחייה)‬
‫נווט מדויק ועוד‪...‬‬
‫כמה מדוייק ‪ GPS‬יכול להיות ?‬
‫מילימטרים ספורים בכל מקום ברחבי תבל אבל‪...‬‬
‫רק בתנאים מאוד מיוחדים‬
‫בעצם שלוש רמות דיוק עיקריות‪:‬‬
‫‪ 10‬מטר בזמן אמת ובעלות זולה‬
‫‪ 1‬מטר בזמן אמת ובעלות בינונית‬
‫‪ 1‬ס"מ כמעט בזמן אמת ובעלות יקרה‬
‫היתרון המשמעותי ב‪GPS-‬‬
‫האמצעי היעיל ביותר לקביעת מיקום (עלות תועלת)‬
‫האמצעי היעיל ביותר לקביעת זמן מדויק‬
‫"שפת" המיקום אחידה‪ ,‬בכל מקום וזמן בתבל‬
‫פשוט לתפעול‬
‫נייד ומתאים למערכות נוספות‬
‫מתאים לכולם (אזרח‪ ,‬חייל‪ ,‬איש המיקצוע)‬
‫עקרונות יסוד‬
‫קליטה של ‪ 4‬לווינים לפחות בו בזמן (כדי לפתור משוואות)‬
‫מיקום הלווינים חייב להיות ידוע (נקודות הבקרה)‬
‫קביעת הטווחים אל הלווינים צריכה להיות מדויקת‬
‫מרכיבי המערכת‬
‫לווינים‬
‫תחנות עקיבה‬
‫משתמשים‬
‫מערך תחנות העקיבה הבסיסי‬
IGS ‫רשת‬
‫עיקרון שיטת קוד הזמן‬
‫מיקום מוחלט או‬
‫‪Non-Differential GPS‬‬
‫)‪(Autonomous or Stand-alone‬‬
‫‪Point Positioning‬‬
‫‪x14‬‬
‫‪y14‬‬
‫‪z14‬‬
‫‪X23‬‬
‫‪y23‬‬
‫‪z23‬‬
‫‪x19‬‬
‫‪y19‬‬
‫‪z19‬‬
‫‪x21‬‬
‫‪y21‬‬
‫‪z21‬‬
‫‪d14‬‬
‫‪d21‬‬
‫‪d19‬‬
‫‪d23‬‬
‫‪Measured: x y z‬‬
‫המשוואה הבסיסית‪:‬‬
‫הטווח (מדוד) שווה למשפט פתגורס במרחב (מיקום‬
‫הלווין הידוע פחות ממיקום המשתמש)‪ ,‬ועוד נעלם‬
‫הזמן‪ .‬סך הכל ‪ 4‬נעלמים‪ .‬לכן צריך לפחות ‪ 4‬לווינים‪.‬‬
‫נכון לימינו‬
‫הדיוק כ‪ 5-‬מטר‬
‫גורמי השגיאה‬
‫או‪ ,‬למה המיקום אינו מדויק יותר?‬
‫בגלל גורמי השגיאה הבאים‪:‬‬
‫א‪ .‬המערכת‬
‫מסלולי הלוינים‬
‫שעוני הלוינים‬
‫לוינים "חולים"‬
‫שגיאת מקלטים‬
‫ב‪ .‬התווך‬
‫יונוספירה‪.‬‬
‫טרופוספירה‬
‫ג‪ .‬הסביבה‬
‫החזר מישני‬
‫ד‪ .‬הגיאומטריה של הלוינים ‪DOP‬‬
‫ה‪ .‬שגיאות אנוש‬
Standalone Positioning: Since May 1, 2000
6-11 m
 C/A Code on L1
 No Selective Availability
Standalone Positioning: By 2011
Better resistance to
interference
1-3 m
 C/A Code on L1
 C/A Code on L2
 New Code on L5
‫מיקום יחסי או מיקום דיפרנציאלי‬
Differential GPS
X23
y23
z23
x19
y19
z19
x14
y14
z14
x21
y21
z21
Measured: x y z
Delta: x y z
_________
True: x y z
True: x y z
Measured: x y z
______________
Delta: x y z
Corrections applied
after survey
‫החישוב לאחר המדידה‬
‫נקודה ידועה‬
‫תחנה קבועה‬
Real-Time Differential GPS
X23
y23
z23
x19
y19
z19
x14
y14
z14
x21
y21
z21
Measured: x y z
Delta: x y z
_________
True: x y z
Corrections applied
during the survey
‫החישוב בזמן המדידה‬
True: x y z
‫נקודה ידועה‬
Measured: x y z
‫ תחנה‬,‫או‬
______________
‫קבועה‬
Delta: x y z
‫‪Omnistar‬‬
‫לווינים בשירות המדידה היחסית‬
‫‪WAAS‬‬
‫‪Wide Area Augmentation System‬‬
‫מערכת של לווינים ושל תחנות קרקעיות המספקת תיקונים לאותות‬
‫לוויני ה‪GPS-‬‬
‫הדיוק הוא עד ‪ 3‬מ' ‪ 95%‬מהזמן‬
‫לאחר רכישת מקלט מתאים השירות ללא תמורה‬
WAAS
VRS (Virtual Reference Station)
‫על העידן הפוסט מודרני לפי ויקיפדיה‬
‫(הגדרה סוציולוגית פילוסופית)‬
‫ההתנערות מהאמת המוחלטת‬
‫התפתחות האמת היחסית‬
‫תרבות הצריכה‬
‫"העידן החדש"‬
‫ירידת משקל המדינה‬
‫תקשורת‬
‫פרסום ומיתוג‬
‫בידור ופופולריות‬
‫שיבוש תרבות‬
‫התפתחויות פוליטיות‪-‬מדיניות‪-‬גלובליות‬
‫אמריקניזציה‬
‫מתנגדי הגלובליזציה‬
‫הסדר העולמי החדש‬
‫‪ GPS‬בעידן הפוסט מודרני א'‬
‫התפתחות טכנולוגית מהירה ונמשכת‬
‫המקלטים קטנים יותר‪ ,‬משוכללים יותר‪ ,‬יותר‪...‬‬
‫צורך או יכולת‬
‫מה קודם למה‪ ,‬התרנגולת או הביצה?‬
‫מהפיכת המזעור‬
‫ממזוודה לשעון כיס‬
‫חבל על הזמן‬
‫מיקום כאן ועכשו! ‪Time is Money‬‬
‫כמה זה עולה לי?‬
‫מה אני פרייאר? אפשר לקנות בזול‪ ...‬וגם לתת שירות בזול‪...‬‬
‫כל אחד יכול‬
‫קביעת מיקום וזמן – לא לרק למומחים לדבר‬
‫‪ GPS‬בעידן הפוסט מודרני ב'‬
‫תחרות (גלונס‪ ,‬גליליאו)‬
‫מירוץ החלל‪ ,‬מי ראשון‪ ,‬מי עצמאי‪...‬‬
‫אם קיים הצורך קיים‬
‫פשוטו כמשמעותו‬
‫‪ WGS84‬הדולר של הדאטומים‬
‫אחידות בנושא הדאטומים ומערכות הייחוס‬
‫כפר גלובלי אחד‬
‫פועל בכל מקום וזמן על פני כדור הארץ‬
‫עולם וירטואלי‬
‫קביעת המיקום אינה מוחשית‬
GLONASS
GLObal NAvigation Satellite System
ГЛОНАСС; ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система;
‫מערכת לוויני נווט רוסית המנוהלת על ידי סוכנות החלל הרוסית‬
From
Wikipedia
‫גלונס תחנות עקיבה‬
‫גלילאו היא מערכת לוויני מיקום‬
‫שנבנית על ידי האיחוד האירופי‪.‬‬
‫מאפייניה דומים ל‪GPS-‬‬
‫האמריקאית ול‪GLONASS-‬‬
‫הרוסית‪.‬‬
‫המערכת מתוכננת להיות‬
‫אופרטיבית בשנת ‪.2008‬‬
‫יתרונותיה הצפויים הם‪ :‬דיוק גבוה‬
‫יותר מהמתחרים‪ ,‬כיסוי טוב יותר‬
‫בצפון כדור הארץ (סקנדינביה)‪,‬‬
‫אמינות וודאות גבוהה ביותר גם‬
‫בעיתות מלחמה‪.‬‬
‫‪GALILEO‬‬
‫‪From WIKIPEDIA‬‬
‫המרכז למיפוי ישראל‬
‫מערך תחנות קבועות ‪GPS‬‬
‫נובמבר ‪2005‬‬
‫‪ 18‬תחנות‬
‫תודה רבה‬
‫על‬
‫ההקשבה‬
‫המצגת נמצאת באתר ‪www.soi.gov.il‬‬