GPS (0)

Tartu Tervishoiu Kõrgkool
Erakorralise meditsiini tehniku õppekava
SVETLANA KAVALEROVA
GPS
Referaat
Juhendaja : Silver Konksi, lector Tartu Tervishoiu Kõrgkool
Tartu 2012

SISUKORD

MIS ON GPS? 3
SÜSTEEMI ARENG 3
GPS- TEHNOLOOGIA LOGISTIKAS 5
GPSi KASUTAMISE PLUSSID 5
TULEVIKU PERSPEKTIIVID 7
GPS- MÄNGUD 8

MIS ON GPS?

Lühend GPS tuleneb inglisekeelsest terminist Global Positioning System - Ülemaailmne Asukohamääramise Süsteem, Globaalne Punkti Seire , kohamäärangusüsteem. Globaalne Positsioneerimise Süsteem võimaldab toimetada mingit objekti planeet Maa lähedasse etteantud koordinaatidega mistahes punkti. Juhtiv objekt saab GPS abil katkematult andmeid enda asukoha ning liikumise suuna ja kiiruse kohta. Süsteemi töö põhineb elektromagnetlainete (sagedused 1,2 ja 1,5 GHz) püsiva kiirusega sirgjoonelisel levil lähi-kosmoses tiirlevatelt navigatsioonisatelliitidelt objekti pardal paikneva GPS vastuvõtjana. Süsteemi saab kasutada nii merel,maal kui ka õhus. Alates 2007. aasta septembrist on süsteemis kasutusel 31 satelliiti, mis võimaldavad määrata näiteks inimese või auto täpset asukoha (laiuskraadid, pikkuskraadid, kõrgus merepinnast) reaalajas mistahes maailma punktis. Satelliitide tööd jälgivad ja korrigeerivad pidevalt 5 maapealset tugijaama . GPS vastuvõtja arvutab asukoha kasutades enda ja kolme või rohkema satelliidi vahelist kaugust. Teades signaali levimise kiirust ja mõõtes aega, mis kulub signaalil satelliidilt vastuvõtjani jõudmiseks, arvutatakse signaali teekonna pikkus.

SÜSTEEMI ARENG

GPS-i välimus sarnaneb osaliselt maa-baasilise raadionavigatsiooni süsteemiga. Et saavutada täpseid nõudeid, kasutab GPS üldisi relatiivseid põhimõtteid, et parandada satelliitide aatomkella. Algne inspiratsioon GPS-i loomiseks tuli siis, kui Nõukogude Liit saatis esimese inimese poolt valmistatud satelliidi, Sputniku, kosmosesse aastal 1957. USA teadlaste meeskond , kelle juhiks oli Dr Richard B. Kershner, juhtisid Sputnikut raadiosaatja abil. Nad avastasid , et Doppleri efekti tõttu oli Sputniku poolt saadetud signaal tihedam ja tugevam, kui ta oli lähemal, ja madalam ning nõrgem, kui ta liikus eemale. Teadlased said aru, et kuna nad teadsid Sputniku täpset asukohta maakeral, saavad nad märgistada satelliidi asukohta, mõõtes Doppleri efekti muutumist (sageduste muutumist). Kuskil 1960-ndate aastate algusest olid mitmed USA valituse organisatsioonid, seal hulgas kaitseministeerium (DOD), NASA ja transpordiamet (DOT) , huvitatud kolmetasandilise GPS võrgu rajamist , millele esitati kohe ka väga suured nõudmised. Süsteem sai valmis 1964. aastal, kuid esialgu jäi see vaid sõjaväe kasutusse. See 12 miljardit USA dollarit maksma läinud projekt oli mõeldud vastase rakettide stardiseadeldiste avastamiseks ja hävitamiseks. 1980-ndatel anti GPS kasutamiseks ka tsiviilelanikele. Tsiviilelanikele oli GPS signaal saadaval, sisaldades meelega lisatud vigu. Seda seepärast, et vähendada teiste riikide tiibrakettide juhtimissüsteemide täpsust. Vaid USA sõjaliseks tarbeks mõeldud GPS-vastuvõtjad võimaldasid täpset infot. Tsiviilkasutajad pidid seetõttu leppima kuni sajameetrise veaga. 1. maist 2000 aastal lõpetati USA presidendi Bill Clintoni otsusega GPS-ile sihilikult ebatäpse info lisamine. Maa atmosfäärist tingituna on praegu GPS info ebatäpsus maksimaalselt 20 meetrit. Sarnane süsteem (Glonassi) on loodud ka Venemaa kaitsestruktuuride poolt.
KUIDAS GPS TÖÖTAB?
Nagu juba varasemalt mainitud , siis alates 2007. aasta septembrist on GPS-süsteemis kasutusel 31 satelliiti, mis tiirlevad oma orbiitidel maapinnast umbes 20 000 kilomeetri kõrgusel. GPS-vastuvõtja mõõdab oma asukoha määramiseks kaugusi neljast teadaolevate koordinaatidega satelliidist. Mõõtes kauguse esimesest satelliidist, määratakse vastuvõtja võimalike asukohtade kerapind. Mõõtes kauguse teisest satelliidist kitseneb vastuvõtja võimalike asukohtade hulk kahe kerapinna lõikumisel tekkivaks ringjooneks. Kolmas satelliit eraldab sellest ringjoonest kaks punkti ning neljanda satelliidi kauguse mõõtmine valib neist kahest välja “selle õige”.
GPS vastuvõtja asukoha määramise täpsus sõltub kahest faktorist: satelliitide koordinaatide ning vastuvõtja ja satelliitide vaheliste kauguste mõõtmise täpsusest. Iga GPS-satelliit saadab pidevalt välja keerukat pseudojuhuslikku signaali, mida vastuvõtja kasutabki mõlema parameetri väljaarvutamiseks. Teooria kohaselt liiguvad satelliidid kindlatel orbiitidel, kus nende koordinaadid on igal ajahetkel võimalik välja arvutada. Tegelikkuses kalduvad satelliidid oma ettenähtud trajektooridelt kõrvale. Siin tulevadki appi maapealsed jälgimisjaamad, mis mõõdavad pidevalt satelliitide tegelikke koordinaate ja saadavad neile parandusandmeid. Satelliidid omakorda saadavad need andmed vastuvõtjale edasi. Satelliidi kauguse mõõtmiseks mõõdetakse tegelikult aega, mis kulub signaalil satelliidilt vastuvõtjani jõudmiseks. Teades valguse levimise kiirust, on selle aja järgi võimalik arvutada ka kaugus. Kuna valguse kiirus on umbes 300 000 km/s, siis tuleb ka aega mõõta äärmiselt täpselt, sest juba 0.001-sekundine viga aja mõõtmisel tähendab 30-kilomeetrist viga kauguse arvutamisel. Parima võimaliku täpsuse saavutamiseks on igas GPS-vastuvõtjas samasugune signaaligeneraator nagu satelliitideski ja vastuvõtja mõõdab tegelikult ajalist nihet tema enda genereeritud signaali ja satelliidilt saadud signaali vahel. Asukoha määramiseks ruumis (3D-mode) vajatakse vähemalt nelja jälgitavat satelliiti. Seda rakendatakse aeronavigatsioonis ja mägedes orienteerumisel, kus asukoha kõrgus ei ole eelnevalt teada. Kahemõõtmelist (2D-mode) reziimi võib rakendada merel ja laugjal maastikul, kus puudub vajadus kõrgusepidevaks määramiseks. Asukoht arvutatakse siis kolme satelliidi abil.

GPS-TEHNOLOOGIA LOGISTIKAS

Logistika on viimastel aastatel läbinud mitu arenguetappi, millest ühe osa moodustab uute süsteemide juurutamine. Innovaatiliste logistiliste süsteemide juurutamisel on kiiresti arenenud just suured rahvusvahelised ettevõtted: nende suurus nõuab teatud süsteemide kasutuselevõttu. Kütuse ja tööjõukulude kallinemine paneb ka väiksemaid ettevõtteid rohkem innovatsioonile mõtlema.
Logistiku tähtsaim tööülesanne on jälgida kaubasaadetiste liikumist ja seda sujuvalt juhtida. Kui on olemas info masinate asukoha kohta, ülevaade, kui palju laadimisruumi on vaba ning milline on lähim masin, siis on võimalik muuta transport efektiivsemaks. Logistiku ja autojuhi peamine suhtlusvahend oli siiani ainult mobiiltelefon , kuid parim lahendus on GPS-navigatsioonisüsteem, mis on seotud kommunikatsioonivahenditega.

GPSi KASUTAMISE PLUSSID

GPS jälgimissüsteemide puhul on tegemist lahendustega, mis võimaldavad tõsta ettevõtte efektiivsust ning märgatavalt vähendada kulutusi transpordivahenditele. Tööprotsesse on oluliselt hõlpsam planeerida , kuna autodele paigaldatud seadmed annavad sõidukite asukohast ülevaate reaalajas. See omakorda kindlustab kontrolli tööaja sihipärase kasutamise üle ning tagab kulude kokkuhoiu ja efektiivsuse kasvu. Tänu sellele on võimalik efektiivselt hallata ka näiteks ladustamist ja jätkutransporti. Väga oluline on efektiivselt planeerida laadimisruumi ja masinaid maksimaalselt koormata, sest nii vähenevad tühisõidud ja suureneb masinate kasutusefektiivsus. Sõidukite liikumise info automaatne kandmine ettevõtte toimimislogistikasse tagab nii aja- kui ka rahasäästu. Kogemused näitavad, et positsioneerimissüsteemide abil on märkimisväärne efektiivsuse kasv võimalik saavutada olenemata autopargi suurusest , kuna oluline on iga säästetud kütuseliiter ja sõidutund.
Isegi kui masinad on pidevalt koormatud ja tühjade sõitude arv on viidud miinimumi, ei pruugi kokkuhoid olla tähelepanuväärne, kui autojuht ei kasuta sõitmiseks lühimat teed. GPS rakendusi kasutades saavutavad firmad kontrolli kütuse kulumise üle. GPS seadmega on lihtsam valida kiireim, lühem ja ökonoomseim teekond sõitmaks punktist A punkti B. Tekib ülevaade, palju tegelikult kütust kulus ning päevavalgele tulevad ka töötajate võimalikud kütusevargused.
Sõitudest saab pdf- formaadis väljavõtte teha, mille saab alltöövõtja näiteks arvele kaasa panna. Väljavõttelt saab teada kui plaju kaupa, kust toodi, palju aega kulus, kui pikk oli marsruut . Tihti on probleem, et alltöövõtja arved on näiteks väidetavalt põhjendamatult suured, kuid sellise lisaga on lihtsam arvet selgitada.
Ülemus saab hea ülevaate, kas müügimehe auto sõidab või pargib, kus ta on, kui kiiresti ja kuhu liigub. Ning mis kõige tähtsam, ühe nupuvajutusega on võimalik läbi vaadata sõiduki päeva jooksul läbitud teekond: kus käis, kaua parkis jne. Äkki käis müügimees kodus ja lasi jalad sirgeks või astus tööajal sõprade juurest läbi? Või tegi hoopis kahetunnise lõuna ja kurdab nüüd ülemusele, et tööd on ülemäära palju, ei jõua kõike ära teha.
Lisaks koordinaatidele saab saatja infot võimalikest kõrvalekaldumistest marsruudilt ja saadetise olukorra kohta - näiteks temperatuur, niiskus, vibratsioon, kas konteineri uksed on avatud või suletud, valguse hulk konteineris jne. Info salvestatakse kliendi infosüsteemi ning on seal vajadusel analüüsimiseks kättesaadav. See muudab lisaks teekonna jälgimisele ka veoahelat läbipaistvamaks ning aitab alandada kindlustuse hindu.
KUIDAS KONTROLLIDA GPS-I NÄIDU TÄPSUST?
GPS-i kontrollimine
GPS näidu täpsust saab kontrollida mõnes kohas, mille koordinaadid on teada. Seda saab teha näiteks geodeetilise põhivõrgu kindelpunktide abiga. Selleks tuleb otsida Maa–ameti koduleheküljelt avalike teenuste (maainfoga tutvumise teenus) alt lähima kindelpunkti koordinaadid ja kõrgus. Koordinaadid on enamasti antud nii L–EST–is kui ka geograafilistena. Veebilehel näeb Riigi põhivõrgu I, II ja III klassi punkte koos nimede või numbritega. Lisaks on võimalik kuvada kaardiaknasse jäävad kindelpunktid nimekirjana (kas kõik või klassi kaupa), saadud nimekirja sorteerida päise järgi ja printida . Samuti saab nimekirjast valitud punkti kohta eraldi aknas täpsemat teavet. Mõõta võiks kindlal kõrgusel kindelpunktist, et võimaldada GPS–ile korralikku signaali satelliitidelt ning anda sellele piisavalt aega keskmistamiseks. GPS valetab juhul, kui erinevus teadaolevaist koordinaatidest on heades tingimustes üle 7 meetri uuematel GPS- idel ja üle 10 m vanematel (üle 3–aasta vanustel) seadmetel. Peab muidugi arvestama, et saadud tulemus kehtib ainult antud kohas ja ajahetkel. Teistes tingimustes (signaal takistatud, satelliitide geomeetria teistsugune) võib näit kujuneda hoopis erinevaks.

TULEVIKU PERSPEKTIIVID

EASi klastriprojektis osalenud jagavad arvamust, et GPS-jälgimissüsteemist on saamas kohustuslik funktsionaalsus, ilma milleta pole ühel transpordiettevõttel peatselt enam võimalik konkurentsis püsida. Tulevikus jõuab transpordituru infovahetus järgmisele kvalitatiivsele tasemele koos võimalusega näha reaalajas kõikide veokite asukohti ja informatsiooni nende koormatusest, tellimuste iseloomust jms. Selline süsteem võimaldab realiseerimise korral optimeerida mitte enam ühe veofirma , vaid kõikide veoressursside tööd tsentraalselt. Lisaks GPS-jälgimisele eeldab süsteem tsentraalse juhtimiskeskuse rajamist, mis peab tegutsema sõltumatu infovahendajana.
GPS-teenustele ennustavad helget tulevikku mitmed trendid maailmas: alates GSMi levi paranemisest, lõpetades sidevõimaluste järkjärgulise odavnemisega. Varsti hakkab suur osa konteineritest registreeruma ukse avanemisest ning juba tootmisetapil varustatakse need RFID-kiipidega, mis annab rohkem võimalusi informatsiooni registreerimiseks, salvestamiseks ja edastamiseks.
Navireci juhi Reigo Rusingu arvates liigub maailm digitaliseerumise suunas. „Füüsilisi saatelehti on autos vähem,“ selgitas Rusing. „Palju on veel paberimajandust, ühe müügiga tekib terve pakk. Autodesse tekivad ekraanid, saatelehed liiguvad automaatselt ja sealt info tagasi sekunditega. Enne kui auto tagasi jõuab, on kliendile arve juba esitatud ja rahagi laekunud. Kaovad paberimajandust haldavad osakonnad.”
Uurimisgrupi töö õnnestumise korral võivad tulevikus müügile tulla uued navigatsiooniseadmed , mille pilt ei erine karvavõrdki reaalsusest ja mis aitavad õiget teed leida ka kohtades, kus GPS hätta jääb, näiteks majades sees. Aire sõnul võib 3D-kaartidest kasu olla nii võõra linna tänaval kõndivatel turistidel kui ka põlevast majast inimesi otsima tõtanud päästjatel. Lisaks on neiu töö oluline autodele paigaldatavate intelligentsete navigatsioonisüsteemide arendamisel, mis kontrollivad sensorite abiga liikluses toimuvat ja võtavad kriisiolukorras sohvrilt juhtimise üle.

GPS- MÄNGUD

Alltoodud GPS-mänge sobib mängida aga kõigi mudelitega, alates juba kõige lihtsamatest.
Alates 2000. aasta 5. maist, kui kõrvaldati tsiviilkasutusest täpsuse n-ö segajad ja asukohta sai määrata sadade meetrite asemel mõnemeetrise täpsusega, tekkisid paljud erinevad GPSiga seonduvad orienteerumismängud.
Geodashing
Mäng on väga levinud USAs, sest sealt see mäng alguse saigi . Ka põhjamaalased, eriti soomlased , on agarad mängijad. See on üks osa GPS-kasutajate (Global Positioning System) rahvusvahelisest mängust, mida inglise keeles nimetatakse GPS Stash Hunting või Geocaching. Eesti keelde vabalt ümberpanduna geo- peitus , GPS- aardejaht vms. Mängu käigus peidavad mängijad ära  anuma “aardega”, panevad sinna sisse logiraamatu, pliiatsi, selle infolehe, ning võimaluse korral midagi vahetuskaubaks teistele mängijatele. Seejärel määrab peitja “aarde” asukoha GPS abil ning avaldab selle täpsed koordinaadid interneti aadressil www. geopeitus .ee, lisades võimalikud abivihjed, et ülejäänud "aardekütid" saaksid seda otsima tulla.  Geopeitust võib harrastada igaüks ning otsimiseks pole vältimatult vaja kasutada GPS- seadet , piisab heast kaardist. Geopeitus on mitmekülgne: võid otsida üksi või sõpradega, iga “ aare ” on omanäoline ja peidikute asukoha väljamõtlemine üks põnevaim osa selles mängus.Kui aare leitud, siis võid selles sisalduvast midagi kaasa võtta (jättes omaltpoolt midagi ka asemele), teha sissekande logiraamatusse ning jätta “aare” teistele leidmiseks. Tegemist ei pruugi olla väärtuslike esemetega - põnevus peitub õige koha leidmises.
Shutterspot ehk võttekoht
See täiesti uus, vaid mõni kuu tagasi väljamõeldud mäng on äraarvamismäng. Reeglid on jällegi väga lihtsad: üks mängija teeb kuskil põnevas kohas foto, mõõdab ära pildistamiskoha koordinaadid ja paneb vajaliku info mängu kodulehele shutterspot.gpsgames.org üles. Teised asuvad nüüd seda kohta ära arvama . Laisemad võivad üritada teha seda tugitoolist näiteks kaardil kohti pakkudes , virgemad võtavad GPSi või täpse matkakaardi ja lähevad kohapeale vaatama, kus nad kahtlustavad pildiloleva objekti olevat. Kui pildistamise võttekoht on vähem kui 100meetrise täpsusega ära arvatud, on „pihtas-põhjas” külastus kirjas ehk võttekoht n.ö avastatud. Ja punktid tulevad.Selle mänguga veidi sarnane, kuid vähema mängupõnevuseta on geosnapping ehk oma piltide lisamine vastavasse veebi www.geosnapping.com koos pildistamiskoha koordinaatide või aadressiga. Nii saab luua reisidest pildialbumi, kus näha kaardil kohad, kus pildid tehtud. Võisteldakse ka -- populaarsuse edetabelis, mis lisab sellele pildistamismängule ka võistluse tunnet juurde.
Koordinaatide ristumiskoha jahtimine
Tegemist on mänguga, kus kogutakse põhjalaiuse ja idapikkuse ristumiskohtade külastusi. Edukaimad on mõistagi need, kes enim kahe koordinaadi ristumiskohti on külastanud. Kuid see pole eesmärk – www.degreeconfluence.org, kus neid külastusi kogutakse, tahab pakkuda maailma ühtlaselt katva võrgustiku – koordinaatteljestiku kraadide ristumispunktis toimuva dokumenteerimist.
Tegemist on siiski suhteliselt juhuslike punktidega.
KOKKUVÕTE
Ühtne logistika haldussüsteem koosneb erinevatest liigenditest alates tellimuse tegemisest kuni auto ning kaubasaadetise jälgimiseni. Arvestades võrdlemisi suuri transpordikulusid , annab auto ja kaubasaadetise jälgimine võimaluse kulusid kokku hoida. Tähtis on, et kauba laadimised oleksid asetatud võimalikult sujuvasse järjekorda ja kasutatud teekond lühim. Seda kõike võimaldab GPS- süsteem ja mitte ainult.
GPS- süsteemiga saab valida kiireima, lühema ja ökonoomseima teekonna, näitab sõiduki asukohta reaalajas ja ka päeva jooksul läbitud teekonna. Lisaks koordinaatidele saab saatja infot võimalikest kõrvalekaldumistest marsruudilt ja saadetise olukorra kohta - näiteks temperatuur, niiskus, vibratsioon, kas konteineri uksed on avatud või suletud, valguse hulk konteineris jne.
GPS-tehnoloogiat kasutatakse edukalt kaubakonteineriliinidel Aasias, Euroopas ja Ameerikas ning Eesti veofirmadest kasutavad juba GPS-jälgimissüsteemi.
GPS-süsteemita pole peatselt ühelgi transpordiettevõttel võimalik enam konkurentsis püsida. Tulevikus jõuab transpordituru infovahetus järgmisele kvalitatiivsele tasemele koos võimalusega näha reaalajas kõikide veokite asukohti ja informatsiooni nende koormatusest, tellimuste iseloomust jms. Selline süsteem võimaldab realiseerimise korral optimeerida mitte enam ühe veofirma, vaid kõikide veoressursside tööd tsentraalselt.
GPS-süsteemiga saab huvitavalt aega veeta. On olemas palju mängu kasutades GPS-i.
KASUTATUD ALLIKAD:
What is GPS? Garmini kodulehekülg [WWW] http://www8.garmin.com/aboutGPS/
GPS World kodulehekülg [WWW] http://www.gpsworld.com/
GPS-mängud. GPS-mängud aitavad Eestit avastada [WWW] http://www.reisijutud.com/book/export/html/2178
Robert I.Egbert & Joseph E. King ”The GPS Handbook ” Revised and Updated Edition 2008.
GPS-i ajalugu ja struktuur. Vikipeedia vaba entsüklopeedia [WWW] http://et.wikipedia.org/wiki/GPS
10