Program masteral: Teoria Codării și Stocării Informației [604086]

1/35

UNIVERSITATEA
POLITEHNICA
BUCUREȘTI
Facultatea de Științe Aplicate

Program masteral: Teoria Codării și Stocării Informației

SISTEM INTELIGENT DE ASISTENȚĂ A
NAVIGAȚIEI

Coordonator: Student: [anonimizat]. dr. i ng.
Eduard- Cristian POPOVICI

Alexandru
CĂLUIAN

2/35

CUPRINS
INTRODUCERE …… ………………………………………………………………….3
CAPITOLUL I – REȚEAUA NAVSTAR…… …………………………………………5
(NAVIGATIONAL SATELLITE TIMING AND RANGING) ………………………..5
I.1 Alcăt uire GPS ……… …………………………………………………………….8
I.2 Semnalul GPS ……… ……………………………………………………………10
I.3 Recepționarea semnalelor ……… ……………………………………………….10
I.4 Înregistrarea datelor ……………………………………………………………..11
I.5 Surse de erori pentru semnalul GPS …………………………………………….11
I.6 Receptorul ………………………………………………………………………12
I.7 Aplicații …………………………………………………………………………13
CAPITOLUL II – RECEPTOARE GPS………………………………………………16
II. 1 Caracteristicile se mnalului transmis de un satelit ……… ……………………..16
II. 2 Structura unui receptor GPS ……………………………………………………17
II. 3 Clasificare receptoare GPS în funcție de mărimile observabile cu care pot
opera …… …………………………………………………………………….…….20
II. 4 Clasificarea receptoarelor în funcție de precizia asigurată …………………….21
CAPITOLUL III – STRUCTURA U NEI APLICAȚII ANDROID…………………..24
III.1 Android Studio… ………………………………………………………………25
III.2 Depanarea unei aplicații Android………………………………………………27
CAPITOLUL IV – PROIECTAREA ȘI REALIZAREA APLICAȚIEI CU AJUTORUL
ANDROID STUDIO… ……………………………………………………………………..30
CONCLUZII ………………………………………………………………………….34

3/35
INTRODUCER E
De-a lungul istoriei oamenii au depus eforturi pentru a invent a diferite dispozitive de
orientare care să fie suficient de precise astfel încât aceștia să poată ajunge la destinațiile
dorite . La început oamenii foloseau reperele, precum munții, arborii sau albiile râurilor.
Această metodă funcționa doar pentru orientarea prin zonele apropiate. Pentru străbaterea
unor trasee lungi, în zone necunoscute, au fost concepute și utilizate o serie de i nstrumente,
dintre care amintim busola, denumită și ac magnetic. Ea este un instrument utilizat pentru
determinarea direcției. Cadranul busolei prezintă Polul Nord, Polul Sud precum și direcțiile intermediare.
Odată cu dezvoltarea tehnologică au fost inve ntate o serie de instrumente de navigație
precum:
• Girocompas ul – aparat instalat pe bordul unei nave pentru a indica direcția
nordului geografic, sau care indică unui avion direcția în grade ;
• Radiocompasul – este un radioreceptor instalat l a bordul unui avion, care
serveș te la determinarea direcției de zbor a acestuia în raport cu un post terestru
de radionavigație, ale cărui semnale le recepționează;
• Radarul – reprezintă o instalație de radiolocație care folosește undele radio și
folosește reflexia acest ora pentru a determina distanța și viteza diferitelor
obiecte,. Poate fi folosit pentru a detecta nave, avioane, nave spațiale, rachete, autovehicule, forme de relief etc.
• Sonarul – este un aparat destinat navigării, comunicării sau detectării obiectelor
aflate pe apă sau scufundate, folosind unde sonore;
• Altimetrul – este un instrument cu care se măsoară altitudinea față de un nivel de
referință (nu neapărat nivelul mării), aflat la bordul aparatelor de zbor. Se
bazează pe principiul scăderii presiunii a tmosferice în raport cu înălțimea;
• Profundimetrul – este un instrument care indică adâncimea la care se află un
scafandru, prin măsurarea presiunii apei în raport cu presiunea atmosferică.
Abia după cel de -al doilea Război Mondial a fost introdus sistemul de navigație prin
satelit (GPS) . Receptoarele calculează poziția geospațială a obiectelor de pe Pământ sau din
spațiu cu ajutorul semnalelor receptate de la sateliții de navigație aflați pe orbita Pământului.
Acestea sunt folosite folosit pentru orientare și / sau dirijare în navigație maritimă, aviatică, spațială, sau terestră.
Un dispozitiv de navigație are calități ce -i permite să îndeplinească multiple funcțiuni:

4/35
• Dispune de hărți de navigație, ce pot fi puse la dispoziție, sub formă textuală sau
grafică.;
• Poate determina poziția navei sau vehiculului cu ajutorul unor senzori, hărți
cartografice sau / și informații obținute de la surse externe;
• Poate asigura orientare și direcționare, textuală sau vocală;
Poate să direcționeze vehicule autonome precum și rachete ghidate

Un alt site de navigație, care se dorește a fi o alternativă la GPS este Sistemul de
navigație inerțial , ce folosește computer e, accelerometre și giroscoape pentru a calcula în mod
continuu prin estimare, poziția, orientarea și viteza unui obiect aflat în mișcare, fără a fi
nevoie să primească alte informații de la o sursă exterioară.
În momentul de față există mai multe sisteme de navigație prin satelit :
NAVSTAR – SUA
NAVASTAR este o rețea de sateliți a Statelor Unite ale Americii care furnizează
servicii de localizare globală prin satelit (GPS). Aceste servicii sunt folosite atât de către armată cât și de către populația civilă.
GALILEO – Europa
Sistemul Galileo este realizat de către Uniu nea Europeană și Agenția Spațială
Europeană ca o alternativă și completare la sistemele Navstar GPS și GLONASS. Proiectul a fost demarat începând cu anul 2007 și se așteaptă să fie dat în folosință în anul 2019. Accesul la sistemul Galileo va fi gratuit ca și la sistemul GPS actual, acesta concentrându -se pentru
oferirea unei precizii superioare (erori de aproximativ 1m) și pe o mai bună acoperire în zonele arctice care la momentul actual nu sunt foarte bine deservite de sistemul GPS. Primii doi sateliți Galileo au fost lansați în spațiu în anul 2011 pentru a valida sistemul, iar următorii
doi au fost lansați in anul 2012, ducând la bun sfârșit testul acestui proiect.
GLONASS – Rusia
Este un sistem de navigație prin satelit ce aparține Rusiei. Asemenea NAVSTAR,
furnizează servicii de localizare atât armatei cât și populației civile. GLONASS este al doilea cel mai mare furnizor de servicii de navigație prin satelit și are acoperire și precizie comparabile cu sistemul american.

5/35
Compass – China
Este un sistem de navigare prin satelit care este în curs de implementare de către China.
Acest sistem de localizare prin satelit va avea 35 de sateliți când va fi complet implementat și
va vea două frecvențe, una codată pentru uz militar și una civilă utilizabilă or iunde în lume.
QZSS – Japonia
Constelatia QZSS (Quasi zenith satellite system) nu este un sistem de sine statator ci
este doar un complement al sistemului American GPS. În prezent Japonia a lansat un satelit în
anul 2010, urmând să lanseze încă trei până la finalul anului 2017.
IRNSS – India
Irnss a fost proiectat ca un sistem regional care să servească aplicații locale, însă se
dorește să fie compatibil cu GLONASS și GPS. În prezent India are un singur satelit lansat pe orbită, dar dorește să mai lanseze încă șapte.

CAPITOLUL I – REȚEAUA NAVSTAR
(NAVIGATIONAL SATELLITE TIMING AND RANGING)

NAVSTAR este rețea ua de sateliți a Statelor Unite ale Americii care furnizează servicii
de localizare globală prin satelit (GPS) . Aceste servicii sunt folosite atât de către armată cât și
de către populația civilă.
La începuturile sale sistemul GPS a avut utilizări în mare majoritate în domeniul
militar, accesul publicului larg la acesta fiind restricționat. Începând cu anul 2000 SUA au
decis să elimine restricțiile care limitau precizia receptoarelor GPS pentru domeniul civil, astfel acesta a început să fie utilizat pe scară largă.
Sistemul GPS este utilizat în domenii variate cum ar fi: transporturi (rutiere, maritime,
aeriene), cercetare seismică, cartografie, studii climatice, jocuri etc.
Sistemul GPS conține 27 de sateliți, care se află în jurul planetei, asigurând astfel
acoperirea fiecărei zone de pe suprafața Pământului cu cel puțin 4 sateliți.
Modul de funcționare al sistemului GPS este triangulația realizată de către receptorul GPS. Acesta își poate calcula distanța față de minim 3 sateliți și astfel, în funcție de poziția
sateliților care este cunoscută, acesta își poate calcula propria poziți e. Dacă un satelit își
cunoaște cu precizie poziția în spațiu relativ la un sistem de coordonate și emite un semnal in

6/35
care codifică poziția și momentul de timp la care semnalul a fost transmis, un receptor care
recepționează acest semnal își poate calcula distanța față de acesta cu formula: d = c ⋅ (t − t𝑠),
unde d este distanța între satelit și receptor, c este viteza de propagare a undelor radio (egală
cu viteza luminii și cunoscută), t este momentul de timp curent (la care receptorul a
recepționat semnalul) și t𝑠 este momentul la care satelitul a transmis semnalul. Cu alte cuvinte
distanța este egală cu produsul dintre viteza semnalului radio și timpul cât acesta a călătorit de
la momentul când a fost emis până când a ajuns la receptor .

Cunoscând cu exactitate poziția satelitului și distanța de la satelit la receptorul GPS se
poate defini poziția celui din urmă ca fiind undeva pe o sferă cu centrul în jurul satelitului
respectiv. Acest lucru nu este suficient pentru o localizare exactă. De aceea este nevoie de un număr de trei sateliți pentru a putea cunoaște poziția exactă, având astfel un număr de trei ecuații cu trei necunoscute (latitudine, longitudine, altitudine). Astfel prin intersecția a trei sfere cu centrele situate în cei trei sateliți se obțin doar două puncte posibile unde receptorul
se poate afla (Fig. 2). Numai unul din aceste două puncte este cel în care se află receptorul. Deoarece în marea majoritate a cazurilor receptorul GPS este localizat undeva în apropierea suprafeței terestre unul dintre aceste puncte poate fi eliminat din start, deoarece se află undeva
în spațiu.

Fig 1. Calculul distanței dintre satelit și receptor

7/35

Utilizând procedeul descris anterior se presupune că atât sateliții cât și receptorul GPS
utilizează ceasuri perfect sincronizate. Dacă ceasurile sateliților pot fi ceasuri cu cesiu de mare precizie, nu același lucru se întâmplă cu receptorul GPS care treb uie să fie suficient de
ieftin pentru a putea fi utilizat pe scară largă. Din acest motiv este nevoie ca pe lângă cei trei sateliți de care s- a amintit anterior să existe încă unul care să confirme timpul curent. Având
patru sateliți vom avea un sistem de patru ecuații (distanțele până la cei patru sateliți) cu patru
necunoscute (latitudinea, longitudinea, altitudinea și timpul curent). Dacă există mai mult de patru sateliți disponibili se pot reduce erorile inerente masuratorilor. Deși în teorie precizia unui receptor GPS poate fi de numai câtiva centimetri, există și erori care afectează poziția calculată cu ajutorul unui GPS, asa că în practică pentru un receptor obișnuit se poate ajunge și la 10 -20 m. Aceste erori se datorează în principal faptului că vi teza cu care călătorește un
semnal radio poate varia din cauza condițiilor atmosferice variabile. În special ionosfera afectează aceste semnale. Pentru a reduce erorile s- au imaginat diferite sisteme, unul dintre
acestea fiind DGPS (Diferential GPS). Astfel, pe lângă cei patru sateliți (al căror semnal este afectat de condițiile atmosferice) utilizați pentru a calcula poziția receptorului se mai utilizează și o stație terestră. Locația acesteia este cunoscută. Totodata aceasta acționează ca un receptor și p oate astfel calcula ce fel de erori apar. Aceste erori sunt transmise către
receptoarele GPS din zonă ca un semnal de corecție care în acest fel își pot calcula mult mai exact poziția, obținându -se o precizie mai bună de 10m pentru receproarele aflate la mai puțin de 50km de
stația DGPS . Un alt sistem care este mai precis dar totodată necesită aparatură mai scumpă
este RTK (Real Time Kinematic). Măsurând faza semnalelor care sunt receptionate de la sateliți, o stație ale cărei coordonate sunt cunoscute corectează erorile ajungându -e la o
precizie de o rdinul centimetrilor. Costurile mari ale sistemului RTK sunt cauzate de faptul că
distanța până la o stație RTK trebuie sa fie mică iar o astfel de staț ie este costisitoare.

Fig. 2. Intersecția a trei sfere
definește două puncte unde se
poate afla receptorul

8/35
I.1 Alcătuire GPS
Un sistem GPS este alcătuit din 3 segmente: Segmentul spațial, segmentul de control și
segmentul utilizator.

I.1.1Segmentul spațial
Segmentul spațial GPS cuprinde un număr de 27 de sateliți dispuși pe 6 plane orbitale
înclinate la 55° la o altitudine de 20230 km. Perioada de revoluție a sateliților este de 11 ore și
56 de minute. O constelație satelitară identică poate fi observată după o zi siderală cu 4
minute mai devreme.
Cons telația GPS este compusă din sateliții GPS Block IIR – Replacement (înlocuiesc
sateliții GPS Block II/IIA din 1997), GPS Block IIR – M (Modernizat – introducerea unui nou
semnal militar – cod M, pe ambele unde purtătoare și a codului C/A pe a doua undă pur tătoare
denumit L2C), GPS Block IIF – Fallow On (introducerea unui nou semnal pe o a treia
frecvență, L5) și GPS Block III (un nou semnal civil , codul C/A pe unda purtătoare L1). Precizia de poziționare pentru segmentul civil a crescut de la aproximativ 10 0m până la 13 m
prin suspendarea tehnicii SA (Selective Availability). Progrese majore se așteaptă prin modernizarea segmentului spațial (a treia unda purtătoare L5, codul C/A pe unda purtătoare L2 ș.a.). Sistemul de referință utilizat este WGS84 (World Ge odetic System 1984).
Block I : au fost 11 sateliți prototip, concepuți pentru faza de testare și dezvoltare (1978-
1985). Greutatea lor era de 845 kg și durată de funcționare de 5 ani. Primul satelit a fost lansat în februarie 1978, iar ultimul, în octombrie 1985, cu ajutorul rachetelor de tip Atlas E/F.
Sateliții din această generație au îndeplinit durata de funcționare, ultimul satelit a funcționat până la sfârșitul anului 1995.
Block II: se deosebesc esențial de sateliții din generația precedentă, prin fap tul că aveau
implementate tehnicile de protecție disponibilitate selectivă (selective availability) și acces restrictiv (anti- spoofing). Durata medie de viață a acestor sateliți era de 6 ani, fiind înlocuiți
începând cu anul 1995. Primul satelit din cei 9 inițiali, în greutate de cca. 1500 kg, a fost lansat în februarie 1989, iar ultimul în octombrie 1990. La bordul fiecărui satelit se aflau patru ceasuri atomice, două cu cesiu și două cu rubidiu.
Block IIA (Advanced ): un număr de 19 sateliți dotați cu posi bilitatea de comunicare
satelit -satelit; primul a fost lansat în noiembrie 1990, ultimul în noiembrie 1997.
Block IIR (Replenishment) : au fost lansați 12 sateliți proiectați de Lockheed Martin
având o greutate de 2000 kg, iar durata de viață estimată la 10 ani. Cele trei ceasuri atomice

9/35
cu rubidiu sunt cu un ordin de mărime mai precise. Lansarea sateliților din această generație a
început în iulie 1997.
Block IIR -M (Modernized) : sunt 8 sateliți construiți de Lockheed Martin ce includ un
nou semnal pentru aplicații militare pe frecvențele L1 și L2 și un semnal civil mai robust, cunoscut sub numele de L2C. Primul satelit a fost lansat la data de 26 septembrie 2005, lansarea finală a avut loc pe 17 august 2009.
Block IIF (Follow on) : acești sateliți în număr de 12 au fost concepuți de Boeing;
prima lansare a fost în mai 2010, ultima în februarei 2016. Durata lor de viață este de minim 12 ani. Sateliții transmit un nou semnal civil pe frecvența L5.
Block III : primii 10 sateliți vor fi construiți de Lockheed Martin Corporation și vor
emite un nou semnal civil L1C pe frecvența L1. Vor fi lansați în perioada 2016- 2017.

I.I.2 Segmentul de control
Segmentul de control este alcătuit din rețeaua de stații de control situată la sol; este
utilizată pentru supravegherea sateliților și actualizarea mesajelor de navigație ale sateliților;
aceste stații au rolul de a recepționa continuu semnalele tuturor sateliților, de a calcula datele referitoare la poziția fiecărui satelit, verificarea preciziei ceasurilor sateliților și de a
retransmite aceste date fiecărui satelit.

I.I.3 Segmentul utilizatori
Segmentul utilizatori este constituit din totalitatea utilizatorilor civili și militari ca re
folosesc un receptor GPS.
Principiul de funcționare al GPS -ului este folosirea câtorva sateliți din spațiu ca puncte
de referință pentru localizarea la sol. Sateliții GPS înconjoară Pământul de două ori pe zi, pe
orbite foarte precis determinate și transmit semnale către stațiile terestre.
Sistemul NAVSTAR dispune la ora actuală în total de 31 sateliți, care se afla la o
înălțime de 20.183 km de suprafața Pământului. Printr -o măsurare foarte exactă a distanței în
linie dreaptă dintre receptor și cel puțin 4 sateliți se poate determina poziția oricărui punct de pe Pământ (latitudine, longitudine, altitudine), aceasta numindu- se "poziția calculată"
(position fix în engleză), în contrast cu "localizarea", termen dedicat poziției reale a receptorului. În mod normal pentru determinarea poziției în 3D a unui punct de pe suprafața terestră cu ajutorul poziției sateliților ar fi nevoie de doar trei distanțe (trei sateliți), deoarece metoda care se utilizează este cea a triangulației. Totuși la GPS este nevoie și de a patra distanță, pentru minimizarea erorilor de poziționare datorate ceasurilor din re ceptoare, care nu
sunt suficient de exacte în comparație cu ceasurile atomice din sateliții utilizați.

10/35

I.2 Semnalul GPS
Fiecare satelit transmite constant semnale de navigație cu o viteză de 50 biți/sec pe
frecvențe din spectrul electromagnetic. Semnalele pot trece prin nori, sticlă, plastic, însă nu
pot trece de majoritatea obiectelor solide (clădiri, munți, etc)
Semnalul GPS oferă coordonate precise în conformitate cu ceasul atomic al satelitului,
precum și statusul în care se află satelitul. Fiecare transmisie are o durată de 30 de secunde și
conține 1500 biți de informații codate. Această cantitate de date este codificată cu o secvență
PRM (partial – response modulation) care diferă de la un satelit la altul. Receptorii GPS
recunosc codurile PRM ale fiecărui satelit și decodează semnalul.
Sateliții din sistemul GPS transmit două semnale purtătoare: frecvența L1 (1575,45
MHz), conține mesajul de navigație și semnalele de cod SPS (Serviciul de poziționare standard), frecvența L2 (1227,60 MHz), folosită pentru măsurarea întârzierii provocată de ionosferă .
Un semnal GPS conține trei tipuri de informație:
• cod pseudoaleator, este un simplu cod I.D., ce identifică satelitul care a transmis informația.
• date efemeride, sunt transmise în mod constant de către fieca re satelit, și conțin
informații importante despre starea satelitului, data și ora curentă; această parte a semnalului este esențială pentru determinarea poziției curente.
• date almanah, ce comunică receptorului GPS unde anume ar trebui să se
găsească fiecare satelit la un anumit moment al zilei; fiecare satelit transmite
date almanah conținând informații orbitale pentru acel satelit și pentru toți ceilalți sateliți din sistem.
I.3 Recepționarea semnalelor
Recepționarea semnalelor emise de sateliți și calcul ul poziției se poate face în două
moduri: modul absolut și modul diferențial.
Modul absolut folosește un singur receptor GPS, iar precizia de poziționare este de
circa 10 – 15 m; este utilizabil în cazuri în care nu se cere o precizie mare (navigare pe mar e)
Modul diferențial presupune folosirea a două receptoare, dintre care unul are rolul de
stație de bază, fiind instalat într -un punct fix cu coordonate cunoscute. Se măsoară diferența
dintre coordonatele punctului cunoscut și cele rezultate pentru același punct din analiza semnalelor GPS. Aceste diferențe se folosesc pentru corectarea coordonatelor determinate cu

11/35
un receptor mobil în alte puncte din zona respectivă. Acest mod de lucru este foarte precis (1
– 5 cm), dar distanța dintre receptorul mobil și stația de bază fixă n u are voie să depășească 30
km.
În general sistemul militar american NAVSTAR este foarte precis; totuși, pentru
folosirea sa de către alte organizații sau state, de obicei numai pentru scopuri civile (navigație rutieră ș.a.), NAVSTAR pune la dispoziție doa r o exactitate redusă. De asemenea, SUA își
rezervă dreptul de a nu mai pune deloc la dispoziție sistemul, de exemplu î n cazul unor
conflicte militare.
I.4 Înregistrarea datelor
Înregistrarea datelor primite de la sateliți poate fi efectuată prin două moda lități:
• metoda statică – înregistrarea datelor se face în puncte bine localizate, în care
operatorul instalează receptorul; semnalele sunt recepționate la perioade d e timp
bine determinate (15 sec – 3 min), receptorul GPS înregistrînd o valoare, iar la
sfârșit se obține media tuturor valorilor.
• metoda dinamică – înregistrarea datelor se face în deplasare; receptorul
înregistrează la diferite intervale de timp (5 secunde) câte o valoare, iar la sfârșit
se obține o succesiune de puncte.
Metoda dinamică „Stop and Go” este o îmbinare a primelor două metode; operatorul se
deplasează cu receptorul GPS din punct în punct pe traseul dorit, în fiecare punct staționându-se o anumită perioadă de timp.
I.5 Surse de erori pentru semnalul GPS
Factorii care pot degrada sem nalul GPS și astfel pot afecta precizia sunt:
• întârzierile la trecerea prin ionosferă și troposferă
reflexia semnalului – intervine atunci când semnalul GPS este reflectat de clădiri înalte
sau suprafețe dure înainte de a ajunge la receptor
• erori datorate ceasului receptorului – pot apare erori minime datorate decalajului
de timp deoarece ceasul incorporat al receptorului nu este atât de precis ca ceasurile atomice de la bordul sateliților GPS.
• erori orbitale – numite și erori efemeride, sunt datorate inadv ertențelor dintre
pozițiile raportate ale sateliților.
• numărul sateliților vizibili – precizia receptorului este cu atât mai mare, cu cât
numărul de sateliți recepționați este mai mare

12/35
• geometria sateliților – reprezintă poziția relativă a sateliților la un moment dat;
geometria ideală este atinsă atunci când sateliții se găsesc sub unghi cât mai
mare unul față de celălalt, iar geometria nesatisfăcătoare apare atunci când sateliții se găsesc în linie sau sunt grupați.
I.6 Receptorul
Receptorul GPS este un ap arat capabil să recepționeze semnalele emise de sateliți și, în
funcție de acestea, să determine poziția lui pe glob. Poziția este exprimată în coordonatele de bază în sistemul geodezic mondial WGS 84 (World Geodetic System 1984).
În general, receptoarele GPS sunt compuse dintr -o antenă incorporată reglată la
frecvențele transmise de sateliți, receptor -procesoare, și un ceas extrem de stabil (oscilator de
cristal). Acestea pot include, de asemenea, un ecran tactil pentru afișarea informațiilor pentru utiliz ator. Începând cu anul 2007, receptoarele au în general între 12 și 20 de canale, adică pot
monitoriza simultan într 12 și 20 sateliți.
Receptoarele GPS determină localizarea exactă a utilizatorului și o afișează pe ecran,
folosind măsurători de distanță d e la mai mulți sateliți. Pentru a calcula o pozitie 2D
(latitudine și longitudine), un receptor GPS trebuie să primească simultan semnale de la minimum trei sateliți, iar dacă culege informații de la patru sau mai mulți sateliți, poate calcula o poziție 3D (latitudine, longitudine și altitudine). De asenemea, poate calcula alte
informa ții utile, cum ar fi viteza, cursul, direcția de mișcare, distanța parcursă, distanța până la
destinație, ora răsăritului și apusului etc.
Receptoarele GPS din prezent sunt fo arte precise, datorită tehnologiei „parallel multi –
channel”. Differential GPS (DGPS), GPS Diferențial, este o tehnologie care corectează semnalul GPS pâ nă la o precizie de 3- 5 metri.
Anumiți factori atmosferici sau surse de erori pot afecta buna funcționar e a
receptoarelor GPS. În mod normal, receptorii GPS nu operează în spații închise, sub apă sau sub pământ.
Dispozitivele de recepție GPS pot include:

• dispozitive dedicate: pentru navigație terestră (auto, moto, camioane) sau
maritimă (plottere , sonare, radare, transceivere)
• dispozitive mobile: (PDA, tablet ă, smartphone, telefon mobil, cameră foto)
înzestrate cu funcție GPS
• module care se conectează la un calculator laptop

13/35
• hand- held : cu funcții pentru diverse activități: drumeție, fitness, ciclism,
pescuit, vânătoare, jocuri cu poziționare GPS

I.7 Aplicații
Sistemul GPS are o multitudine de aplicații civile dintre cele mai diverse de la realizarea
de măsurători în teren până la agricultură și scopuri recreaționale. În cele ce urmează se vor
enumera câteva din domeniile unde tehnologia GPS și -a găsit aplicabilitate practică,
indentificând unde este cazul și unele direcții noi în care utilizarea acesteia s- ar putea extinde.
Măsurători în teren și cartografiere Una din cele mai comune aplicații civile a sistemului GPS
o reprezintă măsurătorile realizate pe teren. Cu ajutorul instrumentelor specializate acest lucru se realizează cu mare ușurință. Pentru ca un receptor GPS specializat să își poată calcula cu acuratețe poziția este nevoie de obicei de o per ioadă mai mare de timp. Pentru măsurători este
nevoie de precizie bună așa că nu orice receptor GPS este potrivit, ci este nevoie de aparatură specializată care este mai costisitoare. Pentru o precizie bună este nevoie de sisteme DGPS sau RTK în funcție de acuratețea dorită și de receptoare performante.
a) Măsurători în teren și cartografiere
Una din cele mai comune aplicații civile a sistemului GPS o reprezintă măsurătorile
realizate pe teren. Cu ajutorul instrumentelor specializate acest lucru se realizează cu mare
ușurință. Pentru ca un receptor GPS specializat să își poată calcula cu acuratețe poziția este nevoie de obicei de o perioadă mai mare de timp. Pentru măsurători este nevoie de precizie bună așa că nu orice receptor GPS este potrivit, ci este nevo ie de aparatură specializată care
este mai costisitoare. Pentru o precizie bună este nevoie de sisteme DGPS sau RTK în funcție de acuratețea dorită și de receptoare performante.
b) Navigație și localizare rutieră
Utilizarea sistemului GPS pentru navigația rutieră este una din cele mai cunoscute
aplicații ale acestui sistem. Există o multitudine de producători de astfel de sisteme. Precizia necesară pentru astfel de aplicații nu trebuie să fie atât de bună ca în cazul Măsurătorilor de precizie 10 -20m fiind suficient pentru traficul auto. Din această cauză receptoarele GPS
pentru uz auto sunt printre cele mai comune dispozitive de acest fel comparativ cu cele utilizate pentru alte aplicații specializate. Un receptor G PS auto trebuie în schimb să aibă un
procesor performant care să permită calcularea de trasee în timp real și să dispună de o hartă rutieră în format electronic detaliată care să fie de actualitate. Prețul unei astfel de hărți poate fi destul de ridicat și trebuie luat în considerare la achiziția unui receptor GPS. Una din
aplicațiile mai puțin cunoscute ale sistemului GPS în domeniul auto este localizarea

14/35
autovehiculelor în trafic, această aplicație fiind utilă atât firmelor care dețin un parc auto
numeros cât și particularilor care doresc sa știe în permanență unde se află un autovehicul, din
motive de siguranță. Pentru a putea realiza acest lucru tehnologia GPS este integrată cu tehnologia comunicațiilor. Firme precum Starcom produc sisteme de localizare în trafic.
Sistemul constă într -un receptor GPS montat pe autovehicul și un modul GSM care transmite
locația acestuia către un centru de control. Cu ajutorul tehnologiilor web moderne utilizatorul
poate să se conecteze la acest centru și să cunoască cu precizie unde se află un autovehicul. Un sistem asemănător au implementate unele firme de taximetrie, firme de distribuție precum și firme de închirieri auto care pot cunoaște utilizând sistemul dacă cel care a închiriat mașina a depășit numărul admis de kilometri sau viteza legală etc.
c) Minerit
Industria extractoare este un alt loc unde sistemul GPS și -a găsit nenumărate aplicații.
De exemplu în minerit se poate utiliza sistemul GPS pentru localizarea și cartografierea zonelor bogate în zăcăminte care pot fi exploatate. La momentul de față dacă se dispune de tehnică de calcul performantă este mult mai comod ca aceste zone să fie explorate prin intermediul coordonatelor culese cu ajutorul sistemului GPS. De asemenea în minele de suprafață utilajele pot fi conduse prin GPS, sporind astfel siguranța deoarece muncitorii nu
mai trebuie să se deplaseze în zone potențial periculoase pentru a dirija utilajele. Astfel zonele
periculoase pot fi marcate pentru a putea fi evitate din timp, reducând astfel numărul de
accidente și sporind siguranța muncitorilor. Managementul flotei de utilaje este o altă aplicație importantă în acest domeniu. Utilizând tehnica GPS se poate cunoaște la orice moment de timp unde de află un utilaj.
d) Construcții
Construcțiile sunt un domeniu unde tehnica GPS și -a găsit aplicații noi și interesante,
cum ar fi de exemplu firma Caterpillar care poate dota utilajele produse cu sistemul AccugradeGPS. De exemplu un utilaj care nivelează pământul poate fi dotat cu senzori GPS de mare precizie. Ghidat de aceștia se poate controla foarte bine panta care se dorește a fi
obținută reducând costuri semnificative prin eliminarea măsurătorilor de precizie .
e) Agricultură
Și în agricultură tehnologia GPS și- a găsit aplicații interesante de la managementul
suprafețelor de teren până la asistarea lucrări lor agricole. Un exemplu în acest sens îl
constituie dotarea tractoarelor care ară cu sisteme automate de conducere ghidate prin GPS .
Se definesc coordonatele terenului care trebuie arat și tractorul ghidat prin GPS cu ajutorul acestui sistem poate realiza lucrarea automat.

15/35
f) Creșterea animalelor
În domeniul creșterii animalelor fermele pot utiliza tehnologia GPS pentru localizarea
animalelor și pentru controlul locației lor. Animalele pot fi dotate cu receptoare GPS
transmițând locația prin ra dio către un centru de control. Pot fi implementate chiar și garduri
virtuale, dispozitivul cu GPS care este montat la animale putând să le împiedice pe acestea să intre în anumite zone. Acest sistem a fost inițial utilizat pentru câini pentru a fi ținuți în jurul
casei dar s -a extins și la creșterea vitelor.

g) Transporturi aeriene
În transporturile aeriene, pe lângă ghidarea prin GPS a aeronavelor acest sistem mai este
folosit și pentru aterizare și decolare în condiții de vizibilitate slabă. Dacă se cuno aște cu
exactitate locația pistei un avion poate ateriza în siguranță în condiții meteorologice
nefavorabile. O altă aplicație în domeniul transporturilor aeriene este evitarea coliziunii. Dacă fiecare aeronavă este dotată cu un receptor GPS și își transmi te în permanență poziția către un
centru de control al traficului, se pot evita eventuale coliziuni, centrul putând informa avioanele care riscă să se intersecteze. Acest sistem este util în special în zonele aglomerate cum ar fi aeroporturile.
h) Recreaționa l
În domeniul recreațional sistemul GPS și- a găsit variate aplicații, de la orientare în
natură până la jocuri care presupun existența unui receptor GPS.
i) Ceas de mare precizie
Nu în ultimul rând un receptor GPS este un ceas de mare precizie, sincronizat în
permanență cu ceasurile atomice cu care este dotat sistemul de sateliți. Din acest motiv un receptor GPS poate fi utilzat nu numai pentru a calcula locația în spașiu ci și pentru a afla ora exactă.

16/35

CAPITOLUL II – RECEPTOARE GPS
Receptoarele GPS reprezintă principala componentă a celui de al treilea segment al
Sistemului Global de Pozitionare, respectiv Segmentul Utilizator. Utilizatorii echpamentelor
GPS care recepționează semnalele transmise de sateliții din „constelația” GPS pot fi împărțiți, după domeniul de activitate, în două mari categorii: militari și civili. Domeniul militar reprezintă de fapt pricipalul scop pentru care a fost creat NAVSTAR GPS. Senzori GPS sunt integrați în fiecare echipament militar: vectori purtători, avioane, elicopte re, nave, blindate,
iar fiecare infanterist comandant de grupă este dotat cu un navigator. Începând din anul 1985 GPS poate fi utilizat și de către civili și, rând pe rând, majoritatea îmbunătățirilor aduse receptoarelor militare au devenit accesibile și a u fost aplicate și pentru receptoarele utilizate în
domeniul civil.

II. 1 Caracteristicile semnalului transmis de un satelit:
Caracteristicile semnalului transmis de un satelit sunt:
• Frecvența fundamentală: 10,23 MHz
• Frecvența semnalului purtător în bandă L1=10,23 MHz x 154=1575,42 MHz
• Purtătoarea L1 este modulată prin două coduri pseudoaleatoare (PRN) C/A și P
• Frecvența semnalului purtător în banda L2=10,23 MHz x 120=1227,60 MHz
• Purtătoarea L2 este modulată numai printr -un cod pseudoaleator (PRN) P
• Codul C/A (Coarse/Acquisition – code, sau Civilian/Access – code) desemnat ca
Serviciul de Poziționare Standard (SPS) cu frecvența: 1,023 MHz modulat pe unda
purtătoare L1
• Secvența de cod PRN este diferită pentru fiecare satelit și se repetă la fiecare 10 -3 sec.
• Codul P (Precision – code) desemnat ca Serviciul de Pozitionare Precisă (PPS) cu
frecvența: 10,23 MHz modulat pe undele purtătoare L1 și L2
• Mesajul de navigație (date cuprinzând efemeridele sateliților, coeficienții de modelare
a ionosferei, starea sateliților, baza de timp și corecțiile ceasului) cu frecventa: 50 bps
modulat pe undele purtătoare L1 și L2

17/35

Același tip de semnal este generat și de un receptor GPS, pe una sau pe două unde,
respectiv aceleași coduri C/A și P. În receptor se încearcă apoi corelarea celor două semnale, cel generat și cel receptionat, determinându -se astfel: codurile și decalajul de timp dintre ele
(observații de cod) precum și mesajele de navigație. După demodulare se poate determina diferența de fază dintre semnalul generat și cel receptionat (observații de fază).
Codul C/A este accesibil tuturor utilizatorilor GPS.
Codul P este practic generat la frecvența ceasului satelitului și de aceea rezoluția lui este
de zece ori mai bună decât a codului C/A.
Pentru a preveni utilizarea de către persoanele neautorizate a semnalelor transmise de
sateliții GPS s -au folosit de -a lungul timpului diferite metode de degradare a semnalului sau
de criptare a codurilor.
Disponibilitatea selectivă (SA) a semnalului a reprezentat o metodă de alterare a
preciziei de pozitionare. Ea s -a făcut fie prin modificarea datelor efemeridelor (epsilon)
sateliților fie prin ușoara modificare a frecvențtei de ceas a sateliților.
Aplicarea SA a luat sfârsit la 1 mai 2000.
Sistemul antibruiaj (AS) reprez intă o tehnică destinată evitării bruiajului voit al
semnalului GPS cu un semnal apropiat de acesta care poate crea astfel confuzie și erori majore de poziționare pentru alți utilizatorii sau pentru ținte. Tehnica constă în adăugarea la codul P a unui cod criptat W obtinându -se astfel codul Y care nu poate fi utilizat decât de
utilizatorii autorizați. Tehnica AS este activă începând de la 31 Ianuarie 1994.
II. 2 Structura unui receptor GPS:
Un receptor GPS are în compunere dispozitive pentru recepția semnal ului și pentru
procesarea acestuia.

18/35
II. 2. 1 Antena

Fig. 2.2. Schema receptiei și procesării semnalului satelitar

O antenă omnidirecțională recepționează semnale de la sateliții GPS situați deasupra
orizontului. Majoritatea antenelor folosite astăzi sunt antene de tip microstrip sau quad.
Punctul de referință pentru o antenă GPS îl reprezintă centrul de fază. Cel mai important
criteriu în proiectarea antenelor îl constituie sensibilitatea centrului de fază. În unele cazuri
centrul de fază poate diferi, ca poziție, de centrul geometric (mecanic) al antenei. În timpul măsurătorilor centrul mecanic și punctul de stație trebuie să se afle pe aceeași verticală. Antenele se caracterizează prin parametrii tehnici constructivi: frecvențele recepționate, poziția centrului de fază față de centrul mecanic, corecțiile de elevație și azimut ale centrului de fază, temperaturile de lu cru. Pentru micșorarea influenței efectului mutipath și înlăturarea
reflexiilor semnalului s -au proiectat modele speciale de antene, cea mai cunoscută fiind
antena tip Choke -Ring. Antenele pot fi proiectate numai pentru unda L1 sau pentru L1 și L2,
precum și pentru recepționarea semnalelor DGPS (Differential Global Positioning System).
De asemenea în funcție de modul cum este integrată în echipamentul GPS antena poate fi internă sau externă. Semnalul este apoi preamplificat, filtrat și trimis blocului de ra dio
frecvență.
II. 2. 2 Blocul de radio frecvență
În blocul de radio frecvență se realizează în primul rând demodularea semnalului de
coduri procesându- se una sau două frecvențe în funcție de tipul receptorului. Semnalele sunt
apoi preluate pe canale separate pentru fiecare satelit recepționat. Numărul de canale
reprezintă o caracteristică importantă pentru un receptor GPS. Primele receptoare GPS aveau un număr limitat de canale și urmăreau sateliții secvențial. Acum receptoarele au un număr

19/35
suficient de canale care permit urmărirea continuă (continuously tracking) a semnalelor
sateliților. Elementele de bază ale blocului de radio frecvență sunt oscilatoarele care
generează frecvențele de referință, filtrele pentru eliminarea frecvențelor nedorite și mixerele. Simplificat, principiul este următorul: două os cilații de amplitudini și frecvențe diferite sunt
multiplicate rezultând un semnal cu două componente, una de înaltă și una de joasă frecvență. Se aplică apoi un filtru trece -jos, iar semnalul de joasă frecvență care rămâne este utilizat în
continuare. Pentru executarea măsurătorile de fază se utilizează două metode diferite: tehnica de corelare a codurilor, care necesită cunoașterea unui cod PRN și tehnica independentă de cod, care se bazează pe ridicarea la pătrat a semnalului. Un avantaj al ultimei metod e îl
reprezintă faptul că nu mai sunt necesre informații legate de ceasul satelitului sau de elementele orbitei acestuia. Ambele metode reconstruiesc unda purtătoare nemodulată de la care se începe măsurarea fazei. Pentru a putea obține ambele purtătoare chiar și în absența codului P, în multe receptoare se aplică o metodă hibridă: purtătoarea L1 este reconstituită prin corelarea codurilor utilizând codul C/A, iar purtătoarea L2 este reconstituită prin metoda independentă de cod. În cazul receptoarelor prof esionale semnalul de la antenă este separat
printr -un deplexor și transmis modulului de prelucrare analogică. Acesta constă practic în
două receptoare separate pentru L1, respectiv pentru L2, care asigură deconversia, filtrarea și în final digitalizarea se mnalului. Procesarea pe L1 se face începând cu codul C/A. Atât
pseudodistanțele cât și măsurătorile de fază sunt determinate prin corelarea cu codul C/A local. Se procesează apoi codul P, dacă nu este criptat, determinându -se pseudodistanțele și
măsurători le de fază prin corelarea cu codul P local. În final, dacă AS este activ măsurătorile
de fază se obțin din corelarea codului C/A, iar pseudodistanțele vor fi derivate cu ajutorul codului P -ajutător (P -Code aided) generat de receptor. Procesarea pe L2 se face în functie de
starea AS. Dacă nu este activ se determină pseudodistanțele și măsurătorile de fază prin corelarea cu codul P local. Dacă este activ măsurătorile de fază și pseudodisțantele vor fi derivate cu ajutorul codului P -ajutător (P -Code aided) generat de receptor. Metoda codului P –
ajutător a fost aplicată prima dată de către firma americană de electronice Magnavox în 1990.
Antena GPS

20/35
II. 2.3 Microprocesorul
Microprocesorul controlează întregul sistem permițând navigația și obținerea
coordonatelor antenei în timp real.
II. 2.4 Blocul de control
Blocul de control permite comunicarea interactivă cu receptorul. La majoritatea
receptoarelor acest dispozitiv include tastatura și ecranul pe care sunt afișate informații de
stare ale receptoru lui și sateliților.
II. 2.5 Blocul de stocare a datelor
Stocarea observațiilor și a mesajelor de navigație se face de obicei pe suporturi magnetice
amovibile (cartele PCMCIA sau CF) și mai rar pe memorii interne, caz în care este necesară și existența unui port de comunicare pentru date.
II. 2.5 Blocul de alimentare
Majoritatea receptoarelor dispun de surse de alimentare internă, baterii de acumulatori
reîncărcabili NiCd, NiMh sau LiIon care asigură o autonomie de cel puțin 6- 8 ore. De obicei
există și posibilitatea conectării unor acumulatori externi sau a unor surse de curent continuu
în cazul receptoarelor de la statțile permanente de referință.
II. 3 Clasificare receptoare GPS în funcție de mărimile observabile cu care pot
opera
II.3.1 Receptoare car e operează cu codul C/A.
Aceste receptoare fac parte din categoria celor numite în mod curent navigatoare.
Recepționarea semnalelor de la sateliți se face pe 4 pâna la 12 canale. Determinarea poziției se face fie în sistem bidimensional (2D), latitudine, l ongitudine, fie în sistem tridimensional
(3D), latitudine, longitudine și altitudini elipsoidale pe elipsoidul WGS84. De asemenea poziția mai poate fi prezentată și sub formă de coordonate UTM, UPS, etc. Precizia de poziționare în cazul acestor receptoare este în medie de aproximativ 15m (Estimated Position
Error). Multe dintre receptoare au posibilitatea înregistrării traseelor navigate și memorării coordonatelor unui număr limitat de puncte într -o memorie internă care apoi, prin intermediul
unui port de c omunicare, poate fi descărcată.
II.3.2 Receptoare care operează cu codul C/A și măsurători de fază pe unda purtătoare L1.
Majoritatea acestor receptoare au 12 canale. Precizia de poziționare a acestor receptoare
este mult îmbunătățită prin măsurătorile de fază ajungând până la 5m (EPE). De asemenea
aceste receptoare pot stoca în memorie mărimile măsurate. Prin postprocesarea ulterioară a datelor precizia de determinare este substanțial îmbunătățită.

21/35
II.3.3 Receptoare care operează cu codul C/A și măsurători de fază pe L1 și L2.
Prin tehnici speciale aceste receptoare măsoară și faza purtătoarei L2 aplicând un
procedeu de multistratificare a semnalului care are ca efect restabilirea fazei undei purtătoare
la jumătate din lungimea de undă. Codul P nu trebuie c unoscut deoarece el se pierde la
procesare. Faza purtătoarei L2 este apoi folosită în combinație cu L1 pentru reducerea influenței ionosferei asupra semnalului. Acest lucru duce la o creștere substanțială a preciziei de determinare a bazelor lungi.
II.3.4 Receptoare care operează cu codul C/A, codul P (Y) și măsurători de fază pe
unda purtătoare L1.
Proiectat inițial pentru aplicații militare, din 1989 accesibil și utilizatorilor civili, acest
tip de receptor este capabil să măsoare cu precizie decimetrică baze lungi de până la 100km
sau baze cu lungimi medii (20km) în mai putin de două ore.
II.3.5 Receptoare care operează cu codul C/A, codul P (Y) și măsurători de fază pe L1 și L2.
Aceste receptoare înglobează tehnologia de vârf în ceea ce privește componen tele
constructive cât și metodele cele mai avansate de filtrare și procesare a semnalului. Toate acestea conduc la determinarea rapidă a bazelor mari (80 – 100 km) cu precizii centimetrice.
În afarăă de capacitățile de recepție și prelucrare a semnalului enumerate anterior,
receptoarele GPS pot avea diverse alte îmbunătățiri constructive pentru creșterea performanțelor:
Posibilitatea receptionării corecțiilor diferențiale DGPS transmise prin radio, GSM sau
Internet de la staii fixe permanente.
Posibilitatea recepționării corecțiilor diferențiale transmise de sateliții geostationari din
retelele WAAS (Wide Area Augmentation System) sau EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service).
II. 4 Clasificarea receptoarelor în funcție de precizia asigurată
II.4.1Navigatoare
Denumite generic GPS -uri de mână (handheld GPS) aceste receptoare lucreză numai cu
codul C/A modulat pe L1. Recepționarea semnalelor se face pe 8 – 12 canale. Precizia lor este
de 15m EPE. Majoritatea modelelor mai noi au și posibilitatea receptionării corecțiilor DGPS
de la statii terestre sau de la sateliții din rețelele WAAS sau EGNOS. În acest caz se observă o creștere semnificativă a preciziei 1 -3m. Pe lângă funcția clasică de navigare aceste receptoare
mai prezintă o serie întreagă d e facilităti cum sunt: memorarea coordonatelor și atributelor
pentru un număr limitat de puncte, înregistrarea traseelor navigate (coordonate, altitudine,

22/35
azimute, viteză, timp), busolă electronică, altimetru, calculator astronomic, dirijarea pilotului
automat, etc. Alimentarea se face fie cu acumulatori fie de la surse externe. Antena poate fi
încorporată sau externă detașabilă. Transferul de date în și din memoria internă a navigatorului se face prin intermediul unui port de comunicații. Există echipament e dedicate
utilizării pentru autovehicole (automotive GPS) sau pentu ambarcațiuni (marine GPS).
II.4.2 OEM
Aceste receptoare numite de obicei motoare GPS (GPS engine) sunt proiectate pentru a
intra în componenta unor sisteme complexe care au nevoie fie de determinarea în mod continuu a pozitiei în care se află la un moment dat fie au nevoie de un semnal de timp foarte precis și sincronizat. Receptoarele au între 12 și 24 de canale și lucrează atât cu codul C/A cât și cu măsurători de fază pe L1, iar unele d intre ele și pe L2. Există și pentru acest tip de
receptoare posibilitatea de a receptiona corecții diferențiale DGPS sau SBAS (Satellite -based
augmentation systems), iar unele dintre ele pot recepționa și procesa și semnalele de la satelitii GLONASS. Prec izia acestor receptoare variază de la 5 -8m în cazul navigației până la
centimetri în cazul postprocesării diferențiale. Aceste receptoare sunt produse în diferite forme: cip GPS (chipset) și/sau modul GPS (board) pentru aplicatii OEM, receptor atașabil direct la un port USB, receptor integrat Compact Flash, receptor integrat Mini- Mouse,
receptor atasabil la PDA, receptor atasabil via Bluetooth.
II.4.3 Receptoare profesionale topografice – L1 cod și fază
Aceste receptoare procesează codurile C/A și P și fac de asemenea măsurători de fază
pe L1. Precizia lor se încadrează între 5m (autonom), 25cm (timp real -diferențial) și
1cm+2ppm (postprocesare diferențială). Receptoarele au între 12 și 20 de canale, unele dintre ele având posibilitatea de a receptiona și pr ocesa și semnalele de la sateliții GLONASS. Pot
lucra și în timp real, cu corecții diferențiale recepționate prin modem sau telefon GSM. Pot avea antena încorporată în aceeași carcasă cu receptorul, tastatura, ecranul și bateriile, sau toate sau o parte di n aceste componente pot fi separate și conectate între ele prin cabluri sau
porturi infrarosii sau Bluetooth.
II.4.4 Geodezice – L1, L2 cod și fază
Receptoarele din această categorie utilizează codurile C/A și P (respectiv Y atât timp cât
AS este activ) și fac măsurători de fază pe L1 și L2. Receptoarele au 12 – 40 canale care
permit recepționarea semnalelor de la sateliții GPS, GLONASS, WAAS, EGNOS, MSAS (MTSAT Satellite Augmentation System). Precizia lor este de 5m (autonom), 5cm (timp real –
diferențial) ș i 5mm+0.5ppm (postprocesare diferențială).
Receptoarele pot lucra în timp real, cu corecții diferențiale recepționate prin modem sau
telefon GSM. Constructiv, receptoarele pot fi compacte, antena, receptorul, tastatura, ecranul

23/35
și bateriile încorporate în aceeasi carcasă, sau componentele pot fi separate și conectate între
ele prin cabluri sau porturi cu infraroșu sau Bluetooth.
II.4.5 Statii permanente
Receptoarele folosite pentru statii permanente se încadrează în categoria celor care fac
măsurători de co d și fază pe ambele frecvențe L1 și L2. Antenele utilizate în acest caz sunt de
tipul choke ring. Receptoarele au posibilitatea conectării la senzori meteo și la senzori de
înclinare. De asemenea sunt prevăzute cu un port special pentru generarea semnalului de timp. Majoritatea receptoarelor au posibilitatea conectării directe la rețele locale (LAN) sau la Internet. Transmisia datelor, respectiv stocarea lor, se poate face fie direct, fie prin intermediul conectării la un PC. Administrarea stației poate fi făcută fie local, fie de la
distantă (remote control) prin intermediul programelor specializate. Un caz special îl constituie receptoarele montate solitar cu elementele podurilor, clădirilor, construcțiilor hidrotehnice, pentru urmărirea în timp real a deplasărilor acestora. Tot aici trebuie menționate stațiile permanente de monitorizare a deplasărilor crustale.
II.4.5 Controlul utilajelor
Pentru ghidarea utilajelor terasiere sau agricole se utilizează receptoare simplă sau dublă
frecvență care lucrează în timp real. Receptoarele au 12 – 24 de canale iar precizia de
poziționare este de 1 – 30cm (timp real -diferențial). Cu ajutorul programelor specializate și a
servomecanismelor se poate asigura deplasarea utilajelor pe traiectorii predefinite sau executarea săpăturilor și/sau umpluturilor până la cotele stabilite.
Acestea sunt de fapt sisteme de 2 -4 receptoare GPS dublă frecvență integrate în aceeasi
carcasă. Măsurătorile de cod și fază preluate de la 2 -4 antene și prelucrate simultan asigură
determinarea or ientării, respectiv a orientării și pozitiei într- un sistem tridimensional.
Sistemul poate lucra în timp real sau în mod DGPS pentru determinarea cu precizie a poziției sau a vitezei.
II.4.6 Sisteme mixte
Sistemul Leica SmartStation este format dintr -o sta ție totală din seria TPS1200 la care
este atașat, coaxial cu axa verticală, modulul ATX1230 SmartAntenna. ATX1230 SmartAntenna este de fapt un receptor GPS, RTK dublă frecvență, care se integrează și comunică cu stația totală. Toate setările, comenzile, af isajul, funcțiile, operațiile și calculele
specifice unui receptor GPS sunt integrate în procesorul, tastatura și afișajul stației totale. În acest mod cele două instrumente, TPS și GPS, sunt perfect integrate și permit executarea unor lucrări cu un grad f oarte mare de precizie și independență.

24/35
CAPITOLUL III – STRUCTURA UNEI APLICAȚII ANDROID

O aplicație android poate conține mai multe elemente: contextul, activitatea,
fragmentul, serviciul, intenția.
Contextul reprezintă punctul central al unei aplicații Android, oferind acces către mai
multe funcționalități ale acesteia (inclusiv la resursele dizpozitivului mobil, serviciile
sistemului de operare, diferite fișiere de configurare); este instanțiat sub forma unui obiect de tip android.app.Applicat ion; Acesta este utilizat pentru a implementa diferite funcționalități la
nivelul întregii aplicații:
• obținerea de referințe la resursele aplicației (șiruri de
caractere, elemente grafice, fișiere XML);
• accesarea preferințelor aplicației;
• gestiunea sistemu lui de fișiere corespunzător aplicației;
• lucrul cu resurse necompilate ale aplicației;
• utilizarea serviciilor de sistem;
• folosirea unei baza de date SQLite;
• administrarea permisiunilor aplicației.
Activitatea realizează sarcini a căror execuție nu influențează timpul de răspuns al
aplicației Android, astfel încât să nu aibă un impact asupra experienței utilizatorului; de aceea, este asociată unei ferestre (interfețe grafice), o aplicație Android fiind formată din una sau mai multe activități; Activitatea r eprezintă o componentă a aplicației Android ce oferă o interfață
grafică cu care utilizatorul poate să interacționeze. Cele mai multe activități ocupă întreaga suprafață de afișare, însă acest lucru nu este obligatoriu.
O aplicație Android este form ată din una sau mai multe activități (slab cuplate între
ele). Există întotdeauna o activitate principală care este afișată atunci când aplicația Android este lansată în execuție inițial.
O activitate poate invoca o altă activitate pentru a realiza diferite sarcini, prin
intermediul unei intenții. În acest moment, activitatea veche este oprită și salvată pe stivă (eng. back stack), după care este pornită activitatea nouă. Restaurarea și (re)începerea activității vechi este realizată în momentul în care acti vitatea nouă (curentă) este terminată.
Un comportament similar are loc în momentul în care se produce un eveniment (primirea unui apel telefonic, apăsarea tastelor Home sau Back, lansarea altei aplicații).
Fragmentul conține interfața grafică și logica apl icației corespunzătoare unei părți din
cadrul unei activități; motivul pentru care se recurge la modularizarea unei activități prin

25/35
intermediul a mai multor fragmente este asigurarea consistenței și flexibilității aplicației
Android pe mai multe echipament e mobile, cu dispozitive de afișare de d imensiuni și rezoluții
diferite.
Serviciul încapsulează procese mai complexe, executate în fundal (și posibil la
intervale de timp regulate) a căror rulare durează o perioadă de timp semnificativă, astfel încât să nu poată fi plasate în cadrul aceluiași fir de execuție ca și interfața grafică prin care se
asigură interacțiunea cu utilizatorul;
Intenția este mecanismul de comunicare între elementele unei aplicații Android
(activități și servicii); prin intermediul unui sistem de mesagerie (asincronă), sistemul de
operare Android mapează o solicitare (împachetată sub forma unei intenții) către componenta adecvată.
III.1 Android Studio
În Android Studio, există mai multe perspective sub care poate fi vizualizată structura
unui proiect:
• Project (reprezintă structura de pe discul fizic)
• Packages
• Scratches
• Android (reprezintă gruparea logică a modulelor aplicației Android)
• Project Files
• Problems
• Production
• Tests
• Local Unit Tests
• Android Instrumented Tests
Cele mai frecvent utilizate perspective sunt Project și Android.
Organizarea unui proiect Android Studio conține următoarele directoare:
• .gradle – fișiere temporare Gradle (biblioteci descărcate, fișiere de configurare)
• .idea – fișiere temporare Android Studio
• app
• build – cache pentru fișiere .dex
• gradle
• External Libraries

26/35
• alte fișiere (în rădăcină): .gitignore, <project>.iml, build.gradle,
gradle.properties, gradlew, local.properties, settings.gradle.
Android Studio folosește un mecanism automat pentru construirea aplicație i Android,
denumit Gradle, responsabil cu aducerea bibliotecilor referite de pe un depozit la distanță, cu
definirea proprietăților aplicației Android, cu compilarea și împachetarea tuturor resurselor folosite, pentru rularea și instalarea aplicației astfe l rezultate.
Regulile pentru construiea aplicației Android sunt precizate în fișiere build.gradle, care
se definesc pentru fiecare modul și proiect constituent.
Un fișier de configurare Gradle pentru o aplicație Android conține de regulă două
secțiuni :
• android – conține proprietățile aplicației Android
− compileSdkVersion – reprezintă versiunea de SDK care va
fi utilizată pentru compilarea proiectului Android
− buildToolsVersion – reprezintă versiunea de Android SDK
Build Tools folosită pentru construirea fi șierului care va fi instalat pe
dispozitivul mobil
− defaultConfig – conține diferite configurări
 applicationId – pachetul care identifică în mod unic aplicația Android
 midSdkVersion – platforma minimă pe care se garantează că aplicația
Android va rula; astf el, se vor folosi numai funcționalități definite la
acest nivel sau funcționalități definite în API -uri superioare, dar care sunt
disponibile la nivelul bibliotecilor de suport
 targetSdkVersion – platforma maximă la care se garantează că aplicația
Android va rula (de regulă, este versiunea cea mai recentă și este aceeași versiune folosită pentru compilarea codului sursă)
 versionCode – versiunea curentă a aplicației (număr întreg)
 versionName – versiunea curentă a aplicației, afișată către utilizator
(format lizibil, de tip șir de caractere)
 testInstrumentationRunner – biblioteca folosită pentru testele aplicației
Android
• dependencies – reprezintă bibliotecile de care depinde aplicația Android pentru a
putea fi compilată / rulată, precum și reguli de compilar e:
− compile – se precizează care fișiere sunt luate în considerare pentru
classpath

27/35
 directiva include se folosește pentru a indica tipuri de fișiere care conțin
diverse biblioteci);
 directiva fileTree este utilizată pentru a indica o structură de directoare
− testCompile și androidTestCompile – indică pachete care conțin biblioteci
pentru teste unitare
III.2 Depanarea unei aplicații Android
Depanarea unei aplicații Android poate fi realizată în mod clasic, ca în cazul oricărui
proiect (prin stabilirea unor puncte în care execuția codului sursă este întreruptă și rularea pas cu pas) sau prin intermediul unor utilitare specifice.
Android Debug Bridge este un utilitar în linie de comandă care permite comunicarea
cu un dispozitiv mobil fizic sau cu un emulator, prin intermediul unui program client -server
ce include 3 componente:
• un client, apelat prin comanda adb (alți clienți sunt plugin -ul ADT, ADM -ul,
Layout Inspector)
• un server (rulează ca proces de fundal), care gestionează comunicarea dintre
client și daemo nul ce rulează pe emulator sau dispozitivul mobil fizic
• un daemon, care rulează ca un proces de fundal pentru fiecare emulator sau
dispozitiv mobil fizic
ADB este integrat în SDK -ul de Android, regăsindu- se în directorul platform -tools.

Android Device Monitor
Utilitarul pentru depanarea aplicațiilor pentru Android se numește Android Device
Monitor (anterior purta denumirea DDMS – Dalvik Debug Monitor System). Acesta folosește
ADB (Android Debug Bridge), pentru a se conecta dispozitive fizice sau la emulatoare. Prin intermediul ADM se pot vizualiza parametrii dispozitivului si a aplicațiilor ce ruleaza pe acesta. În Android Studio, Android Device Monitor este accesibil din Tools → Android → Android Device Monitor .
Android Device Monitor va afișa lista tu turor dispozitivelor mobile conectate (fizice
sau virtuale), pentru fiecare indicându- se toate procesele care rulează (identificabile prin
denumirea pachetului), numărul de proces și numărul firului de execuție. Alegerea dispozitivului curent se face prin selectarea lui din panoul Devices. Operațiile disponibile pentru fiecare proces în parte sunt: depanarea, actualizarea informațiilor cu privire la memoria utilizată, rularea (forțată) procesului de colectare a memoriei disponibile, afișarea firelor de execuție asociate, analiza metodelor, oprirea, realizarea unei capturi de ecran, vizualizarea ierarhiei de componente grafice.

28/35
Cele mai importante funcționalități pe care le oferă DDMS sunt:
• afișarea informațiilor despre procesele curente și firele lor de execuție
• afișarea informațiilor cu privire la utilizarea memoriei
• monitorizarea alocărilor de memorie
• vizualizarea unor statistici cu privire la traficul generat prin rețea
• consultarea sistemului de fișiere
• simularea unor evenimente de tip întrerupere în cadru l emulatoarelor
• furnizarea unor mesaje generale cu privire la sistemul de operare

29/35

30/35
CAPITOLUL IV – PROIECTAREA ȘI REALIZAREA APLICAȚIEI CU
AJUTORUL ANDROID STUDIO

Secvențe de cod utilizate
package com.example.serverapp.serverapp;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;
import com.google.android.gms.maps.GoogleMap;
import com.google.android.gms.maps.OnMapReadyCallback;
import com.google.android.gms.maps.SupportMapFragment;
import com.google.android.gms.maps.model.LatLng;
import com.google.android.gms.maps.model.Marker;
import com.google.android.gms.maps.model.MarkerOptions;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter; import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements
View.OnClickListener, OnMapReadyCallback {
public static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName(); public TextView tv;
public Thread serverT=null;
public static final int SERVER_PORT=3000;
public SupportMapFragment mapFragment;
public GoogleMap map;
private Socket clientSocket;
private ServerSocket serverSocket;
public String coordonate;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedI nstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_server);
tv=(TextView)findViewById(R.id.messageTv);

31/35
mapFragment = (SupportMapFragment) getSupportFragmentManager()
.findFr agmentById(R.id.map);
mapFragment.getMapAsync(this);

} @Override
public void onClick(View view){ if(view.getId()==R.id.start_server){
Log.d(TAG, "Starting Server…");
tv.setText("");
updateMessage("Starting Server…");
this.serverT = new Thread(new ServerThread());
this.serverT.start();
return;
}else if(view.getId()==R.id.send_data){
sendMsg("Server Msg!");
}e lse if(view.getId()==R.id.btn_Map){
String[] lat=coordonate.split("[*]"); Double x1=Double.parseDouble(lat[1]);
Double x2=Double.parseDouble(lat[3]);
mapFragment = (SupportMapFragment) getSupportFragmentManager()
.findFragmentById(R.id.map);
Marker marker=MapsMarkerActivity.Mappp.addMarker(new MarkerOptions()
.position(new LatLng(x1,x2))
.title("ClientLocation")
);
} } private void sendMsg(String mesaj){
try{
if(null!=clientSocket){
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(clientSocket.getOutputStream())),
true);
out.println(mesaj);
} }catch (Exception e){ e.printStackTrace();
} } @Override
public void onMapReady(GoogleMap googleMap) {
} class ServerThread implements Runnable {

32/35
public void run() {
Socket socket;
try {
serverSocket = new ServerSocket(SERVER_PORT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
if (null != serverSocket) {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
try {
socket = serverSocket.accept();
CommunicationThread commThread = new
CommunicationThread(socket);
new Thread(commThread).start();
} catch (IOException e) { e.printStackTrace();
} } } } } class CommunicationThread implements Runnable {
private Socket clientSocketaux;

private BufferedReader input;

public CommunicationThread(Socket clientSocketaux) {
this.clientSocketaux = clientSocketaux;
clientSocket = clientSocketaux;
try {
this.input = new BufferedReader(new
InputStreamReader(this.clientSocketaux.getInputStream()));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} updateMessage("Server Started…");
} public void run() {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
try {
String read = input.readLine();
Log.i(TAG, "Message Received from Client : " + read);

33/35
coordonate=read;
if (null == read || "Disconnect".contentEquals(read)) {
Thread.interrupted();
read = "Client Disconnected";
updateMessage(getTime() + " | Client : " + read);
break;
}
updateMessage(getTime() + " | Client : " + read);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} } } } public void updateMessage(final String message) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() { tv.append(message + " \n");
} });
}
String getTime() {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
return sdf.format(new Date());
} @Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
if (null != serverT) {
sendMsg("Disconnect");
serverT.interrupt();
serverT = null;
} } }

34/35

CONCLUZII
Sistemul GPS și -a găsit aplicații dintre cele mai diverse în multe dintre domeniile de
activitate umană, de la controlul traficului până la industrie și domeniul recreațional, una din direcțiile viitoare de dezvoltare fiind identificarea de noi aplicații ale acestei tehnologii. Pe
lângă găsirea de noi domenii de aplicabilitate ale acestui sistem se poate preconiza că în viitor, odată cu dezvoltarea celorlalte sisteme similare cu Navstar GPS (Galileo, GLONASS, Compass), vor apărea receptoare capabile să con lucreze cu toate aceste sisteme, oferind acces
la un număr de sateliți mai mare de 75, ceea ce va conduce la o mult mai bună acoperire și precizie.

35/35

BIBLIOGRAFIE

• http://www.agir.ro/buletine/836.pdf
• http://www.gpspassion.com/hardware/explained.htm
• http://msi.nga.mil/NGAPortal/MSI.portal?_nfpb=true&_pageLabel=msi_portal_
page_62&pubCode=0002
• www.gpspassion.com
• https://www.faa.gov/news/press_releases/news_story.cfm?contentKey=4006
https://issuu.com/aeroclubul -romaniei/docs/navigatie_20aeriana/81
• https://www.tbs -satellite.com/tse/online/sat_inmarsat_3f4.html
• http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/EG NOS/What_is_EGNOS
• https://web.archive.org/web/20070612214444/http://gps.faa.gov/Library/waas -f-
text.htm
• ftp://tycho.usno.navy.mil/pub/gps/gpsb1.txt
• http://www.agir.ro/buletine/836.pdf
• https://eu.mio.com/ro_ro/expicatii -sistem -gps_cum -functioneaza -sistemul –
gps.htm
• http://www.globalsecurity.org/space/systems/
• https://www.glonass -iac.ru/en/
• www.gpspassion.com
• https://histor y.nasa.gov
• http://infohost.nmt.edu/~mreece/gps/history.html
• https://issuu.com/aeroclubul -romaniei/docs/navigatie_20aeriana/81
• http://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/global.html
• http://www.rompos.ro/
• http://www.spacealliance.ro/articles/view.a spx?id=20130405071816
• ftp://tycho.usno.navy.mil/pub/gps/gpsb1.txt
• https://ocw.cs.pub.ro