[natuurkunde]gps netwerk vraag

Gast

Hallo, ik moet onderzoek doen naar afstand binnen het GPS netwerk. Ik moet hierbij alleen verschillende vragen beantwoorden, maar ik snap er eerlijk gezegd niet zo veel van.

De vragen zijn

- hoe hoog moeten satellieten vliegen?

- Welk gebied van de aarde overziet een GPS-sateliet?

- Hoe ver ligt zijn horizon?

- Waarom zijn 21 satellieten voldoende om 3D-navigatie overal op aarde mogelijk te maken?

- Waarom zijn 8 satellieten voldoende om 2D-navigatie overal op aarde?

- (onderzoek de laatste 2 dingen)

Weet iemand waar je deze informatie kan vinden? Wie zou mij kunnen helpen??

Jan van de Velde

Een heleboel vragen waarop ik ook niet zomaar alle antwoorden heb.

Een aantal van die vragen hangen ook zeer sterk samen.

Een paar overwegingen:

- hoe hoog moeten satellieten vliegen?

in elk geval hoog genoeg om geen last meer te hebben van weerstand als gevolg van de atmosfeer van de aarde, want dan vallen ze te snel terug. Héél hoog boven de aarde hangen heeft ook zo zijn nadelen: hoe verder weg, hoe onnauwkeuriger, vanwege kleinere hoekverschillen bij de metingen, en vanwege het langer onderweg zijn van de signalen. Verder wordt de zwaartekracht van de aarde nogal gering op grotere afstanden, waardoor het lastiger wordt satellieten netjes in banen te houden denk ik (invloed van de maan bijvoorbeeld wordt dan wél weer sterker)

- Welk gebied van de aarde overziet een GPS-sateliet?

- Hoe ver ligt zijn horizon?

Hoe dichterbij de aarde, hoe kleiner het "gezichtsveld" van een satelliet. Vanaf een molshoop kun je niet zover kijken als vanaf de Mount Everest. Dat kun je netjes berekenen als je de hoogte kent. Hier op het forum zwerven een paar van die topics rond over de horizon gezien vanaf een berg en zo. Dezelfde redenering geldt voor satellieten

- Waarom zijn 21 satellieten voldoende om 3D-navigatie overal op aarde mogelijk te maken?

- Waarom zijn 8 satellieten voldoende om 2D-navigatie overal op aarde?

Pak eens een landkaart, een paar punaises (satellieten) en een paar touwtjes(afstand tot een satelliet). Met één touwtje per satelliet kun je op hoeveel verschillende plekken op die landkaart zijn met twee satellieten? En met drie?

oscar2

heb even in de wikipedia gekeken. De hoogte is niet geosationair maar lijkt wel vooral bedoeld te zijn om de juiste omlooptijd te krijgen. Ik vind dit nog niet zo'n makkelijke vraag.

Natuurlijk heb je niet echt 21 satelieten nodig voor je bepaling. Het gaat erom dat je er op ieder moment voldoende moet zien. Maar hoeveel? Ook dat is nog niet zo simpel.

ToonB

de reden waarom er zoveel sattelieten nodig zijn zal ik proberen uit te leggen met deze tekening

Afbeelding

Op de tekening stellen de 3 kruisjes de sattelieten voor. De circel met de A is de Aarde en het rode lijntje is het gebied dat door alle 3 de sattelieten gezien kan worden.

3 sattelieten die de helft van het aardoppervlak kunnen zien, hebben maar een klein stukje dat ze alle 3 tesamen zien. Om je positie te bepalen heb je op zijn minst 3 sattelieten nodig (ruwweg) met driehoeksmeetkunde.

Zo zie je dat als je een 3D beeld wil maken, je ook nog eens sattelieten moet hebben die andere banen beschrijven. Je zou dus een satteliet moeten hebben achter de bol die de aarde voorstelt, en dan nog een die uit het blad komt. Er zijn dus veel sattelieten nodig, die allemaal een groot gezichtsveld hebben, om 1 klein stukje in kaart te brengen.

Of het er nu 21 of een andere hoeveelheid zijn hangt natuurlijk gedeeltelijk af van hoe hoog ze circelen etc... dus 21 is geen vast minimum ten alle tijden, maar er zijn er veel nodig om op ieder plekje op aarde 3 gezichtsvelden van individuele sattelieten te hebben

hopelijk was dit duidelijk, indien niet zal ik proberen het anders uit te leggen

groeten, Toon

oscar2

Hoi,

De wikipedia geeft een goed beeld. De engelse pagina's zijn nog duidelijker.

In ieder geval vind je daar de hoogte van de baan. Met de informatie van Toon kun je de vragen over het gebied en de horizon aanpakken. Ik zie overigens geen redenen waarom die specifieke hoogte gekozen is. Behalve dan wat Jan er over gezegd heeft. Sowieso las ik dat de satelieten van het europese Gallileo systeem in een hogere baan komen.

Wat betreft het aantal satelieten voor een 2D en 3D bepaling: Dat gaat in tweeën. Eerst moet je weten hoeveel je moet kunnen zien vanaf het punt waar je staat. Jan heeft mooi uitgelegd hoe je dat kunt doen. Vervolgens komt nog de vraag hoeveel er dan om de aarde moeten draaien om te zorgen dat je er altijd genoeg kunt zien.

Een beetje problematisch is dat je nog rekening moet houden met de tijd. Als de ontvanger precies weet hoe laat het signaal is uitgezonden en ook precies hoe laat het nu is, kan hij uitrekenen hoe ver hij precies van de sateliet is. Maar in werkelijkheid is de klok van de ontvanger daar niet nauwkeurig genoeg voor. Daardoor heb je meer satelieten nodig voor een goede bepaling. Ook dat lees je in de wikipedia. Maar, daar zou ik me maar niet al te veel zorgen over maken. In ieder geval weet de ontvanger wel de exacte positie van de sateliet, want die zend zijn de gegevens van zijn baan continu uit (met correcties achteraf voor hogere nauwkeurigheid, ook al te lezen op de wikipedia).

Groet. Oscar

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde]gps netwerk vraag

[natuurkunde]gps netwerk vraag

Re: [natuurkunde]gps netwerk vraag

Re: [natuurkunde]gps netwerk vraag

Re: [natuurkunde]gps netwerk vraag

Re: [natuurkunde]gps netwerk vraag