Основы функционирования системы навигации gps.
Основы функционирования системы навигации gps
Аббревиатура gps расшифровывается как глобальная система определения координат — Global Positioning System. Системы навигации gps основаны на технологии приёма сигналов, поступающих от спутников. При этом производится вычисление расстояний между спутником в момент излучения и объектом приёма сигнала. Регистрация времени прохождения радиосигнала и информация о скорости его распространения позволяет определить расстояние до источника излучения. Для функционирования системы навигации gps положение спутников на орбитах должно быть известно на любой заданный момент времени. Для правильного вычисления координат необходима точная временная привязка и синхронизация часов на спутниках и в навигационных приемниках. Для этого, на спутники gps gsm системы устанавливаются атомные часы с точностью до одной наносекунды. Для настроя более корректного хода часов, в навигационных приемниках используются специальные алгоритмы обработки сигналов, одновременно поступающих от четырех спутников. Так определяется местоположение объекта, т.е. определяется его широта, долгота и высота над уровнем моря, а также направление и скорость его движения. Gps gsm системы состоят из комплекса искусственных спутников Земли и наземных станций слежения, сгруппированных по общему принципу. Спутниковая система носит название NAVSTAR. Абонентское оборудование gps gsm системы состоит из индивидуальных GPS-приемников, способных принимать сигналы со спутников и, согласно полученной информации вычислять свое местоположение. Российский аналог системы, выполняющей такие функции называется ГЛОНАСС.
Система gps мониторинга
Спутниковая система NAVSTAR включает 24 искусственных спутника Земли, расположенных на 6 различных круговых орбитах. Эти орбиты расположены под углом 60 градусов друг к другу. Период обращения одного спутника — 12 часов. Вес каждого спутника около 787 кг, размер более 5 м, включая солнечные батареи. На борту каждого спутника установлены атомные часы, вычислительно кодирующее устройство и передатчик мощностью 50 Вт, излучающий на частоте 1575.42 МГц. Система gps мониторинга NAVSTAR появилась в феврале 1978 года, когда на орбиту был выведен первый спутник системы. Средний срок службы одного спутника приблизительно 10 лет, поэтому в программу входит постоянное производство и выведение на орбиту новых спутников, на смену вышедшим из строя и исчерпавшим лимит своего функционирования. Система gps мониторинга, основанная на работе этих спутников, принимает каждую секунду сигналы, сообщающие сведения о статусе (т.е. состоянии) спутников, о текущей дате, времени, данных альманаха, о точном времени отправки всех сообщений. Система gps мониторинга подразумевает наличие специального альманаха, в котором содержится информация о том, в каком месте небесной сферы должен находиться каждый спутник в любое момент времени в течение суток, т.е. орбитальные данные всех спутников.
Система gps мониторинга может функционировать на основе механизма постоянной корректировки данных, поскольку скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GPS-приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приемнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приемника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников. Система gps мониторинга характеризуется минимальной возможностью погрешности. В сигналы спутников априорно вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30 — 100 м, хотя принципиально точность GPS-системы может достигать нескольких сантиметров. С мая 2000 года этот режим был отключён. Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов, ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.
GPS система контроля
Gps система контроля позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и на околоземном пространстве. В целом весь спектр моделей GPS-приемников можно разделить на четыре большие группы: персональные GPS-приемники индивидуального применения – им свойственны малые габариты и широкий набор сервисных функций. Например, они наделены возможностью формирования и расчета маршрутов следования и функциями приема и передачи электронной почты. Gps система контроля устанавливается и на автомобиле: автомобильные GPS-приемники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приемо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты. На этом и основан спутниковый мониторинг транспорта. Морские GPS-приемники, оснащенные ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов. Авиационные GPS-приемники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию. Gps система контроля располагает большим количеством вспомогательных сервисов и систем, с высоким уровнем точности позиционирования. К ним, в первую очередь, относятся широкозонные и региональные дифференциальные подсистемы. К числу первых относятся WAAS (Wide Area Augmentation System) на американском континенте, европейская EGNOS и японская MSAS, передающие через геостационарные спутники корректирующую информацию на приемники пользователей.