Toepassingen

Er zijn ruwweg 2 groepen van toepassingen waar je een GPS ontvanger voor kan gebruiken: Tijd en positie bepaling.

 

Tijds bepaling

Voordat een GPS ontvanger zijn positie kan bepalen, moet hij de exacte tijd weten, omdat de ontvanger zijn positie bepaalt door te meten hoe lang de signalen van de GPS satellieten onderweg zijn geweest.  Aangezien deze signalen met de lichtsnelheid reizen (ca. 300.000 km per seconde) moet een GPS ontvanger de exacte tijd weten met een nauwkeurigheid van ca 10ns (0,000.000.01 sec) wat overeenkomt met een afgelegde weg van 3 meter bij de lichtsnelheid.

Dit is een slordige 1000 tot 100.000 keer nauwkeuriger dan een DCF77 "radioklok".

Als een soort bijproduct levert een GPS ontvanger dus een zeer nauwkeurige tijd af.  Met de Rockwell GPS module die in dit project gebruikt wordt zijn er diverse signalen waar we gebruik van kunnen maken.

In de serieele NMEA of Rockwell Binary data is de tijd gecodeerd met een nauwkeurigheid van ca 1 sec (NMEA) of ca 10ms (Rockwell binary).

Er is een 1Hz TTL puls beschikbaar waarvan de stijgende flank gelijk loopt aan de UTC seconde overgang met een maximale afwijking van 1us.  Er is tevens een 10kHz signaal beschikbaar dat eveneens synchroon loopt met deze klok.

Deze signalen kunnen gebruikt worden om een frekwentiebron mee te locken, of om een computer zeer nauwkeurig op de juiste tijd te laten lopen.  De 1Hz puls kan omgezet worden naar rs232 nivo's en op een handshake lijn van de serieele poort aangeboden worden, zodat het operating systeem (Linux, Windows enz) precies de seconden overgangkan detecteren.  Er zijn diverse drivers die dit signaal kunnen gebruiken.  Zie ook de links pagina.

 

Positiebepaling

Als de ontvanger eenmaal de juiste tijd weet, kan hij meten hoe lang de signalen er over gedaan hebben om van de verschillende satellieten bij de ontvanger te komen, en zo zijn eigen positie uitrekenen in de ruimte en op het aardoppervlak.

De positie, snelheid, richting enz. komt uit de ontvanger in de vorm van NMEA data, zoals die uitgebreid beschreven is in de documentatie van de module of op andere websites.

Deze NMEA data stroom is een internationale standaard.  Er zijn honderden programma's die deze informatie kunnen verwerken.  Enkele bekende software pakketten zijn: Route 66, Easy Travel Pro, Microsofts Autoroute en nog vele anderen.  Met deze programma's op een laptop en deze GPS ontvanger daar op aangesloten kun je in real-time je eigen positie volgen op het beeldscherm.

 

GPS techniek

Verder zijn er vele software pakketten die de ontvangen NMEA informatie op een grafische manier weergeven.  Je kunt zo positie en bewegingen van de satellieten om de Aarde zien, de ontvangst kwaliteit van de satellieten enzovoorts.  Deze software heeft niet direct een praktisch nut maar is erg leuk om te demonstreren en meer te leren over de techniek van de GPS satellieten.