GPS compoziția prin satelit și caracteristicile de utilizare
Compoziția segmentului spațial al sistemului GPS
Satelitul GPS NAVSTAR
Urmărirea grupării orbitale se efectuează de la stația principală de comandă (Master Control Station - MCS), care este situată la Shriver Air Force Base Shriver, buc. Colorado, Statele Unite ale Americii. Administrează sistemul de navigație GPS la scară globală. Baza Forțelor Aeriene Schriever este locația celei de-a 50-a conexiuni spațiale din SUA, unitatea comandantului spațiului aerian.
Partea la sol a sistemului GPS este format din zece stații de monitorizare, care sunt situate pe insulele din Hawaii și Kwajalein în Oceanul Pacific, Insula Ascension, insula Diego Garcia din Oceanul Indian, precum și Colorado Springs, în Cape Canaveral, buc. Florida, etc. Numărul de stații terestre este în continuă creștere, toate posturile GPS folosesc receptoare GPS pentru a urmări pasiv semnalele de navigație ale tuturor sateliților. Informațiile de la stațiile de monitorizare sunt prelucrate de la stația principală de control MCS și sunt utilizate pentru a actualiza ephemerisul sateliților. Încărcarea datelor de navigație constând în orbite și corecții de ceas prognozate se efectuează pentru fiecare satelit la fiecare 24 de ore.
Determinarea coordonatelor și navigației GPS.
Baza ideii de determinare a coordonatelor receptorului GPS este calculul distanței de la el la mai mulți sateliți, locația acestora fiind considerată cunoscută. Poziția receptorului GPS în spațiu este determinată pe baza algoritmului de măsurare a distanței de la punctul de observare la satelit. Intervalul se bazează pe calcularea distanței dintre întârzierea propagării semnalului radio de la satelit la receptor. Dacă știți timpul de propagare a unui semnal radio, calea parcursă de acesta este ușor de calculat. Receptoarele funcționează în modul pasiv și își calculează coordonatele, dar aceasta nu înseamnă că coordonatele receptorului GPS vor fi cunoscute de oricine altcineva decât de proprietarul acestuia. Fiecare satelit al sistemului GPS generează continuu unde radio de două frecvențe - L1 = 1575.42MHz și L2 = 1227.60MHz. Fiecare receptor GPS are propriul oscilator care operează la aceeași frecvență și modulează semnalul conform aceleiași legi ca și generatorul de satelit. Astfel, prin timpul de întârziere dintre secțiunile identice ale codului recepționat de la satelit și generat independent, este posibil să se calculeze timpul de propagare a semnalului și, în consecință, distanța față de satelit.
Principala problemă în calcularea distanței față de satelitul GPS este asociată cu sincronizarea ceasului pe satelit și în receptor. Chiar și o eroare mizerabilă poate duce la o eroare mare în determinarea distanței. Fiecare satelit are la bord ceasuri atomice de înaltă precizie, care nu pot fi integrate într-un receptor GPS obișnuit. Pentru a corela diferența de timp și a evita erorile enorme în poziționare, sistemul GPS a introdus principiul redundanței pentru a determina coordonatele tridimensionale pe suprafața Pământului. GPS-receptor utilizează semnale nu sunt trei, dar cel puțin patru sateliți și pe baza semnalelor auxiliare face toate ajustările necesare la orele de lucru. În plus față de semnalele de navigație, satelitul transmite în mod continuu diverse informații generale. GPS-receptor primește, de exemplu, efemeride (date exacte pe orbita satelitului), prognoza de întârziere pentru propagarea semnalului în ionosferă, precum și informații despre funcționalitatea prin satelit (așa-numitele „almanah“, care conține actualizate la fiecare 12.5 minute, informațiile de stare și orbitele tuturor sateliților). Aceste date sunt transmise la o rată de 50 bps la frecvențele L1 sau L2.
Distanța de la sateliții de navigație ai sistemului GPS va fi notată cu A, B și C. Să presupunem că distanța A este cunoscută unui satelit. În acest caz, coordonatele receptorului GPS nu pot fi determinate, deoarece acesta poate fi localizat oriunde în sferă cu o rază A descrisă în jurul satelitului. Dacă știm distanța în receptor dintr-un al doilea satelit, determinarea coordonatelor nu este, de asemenea, posibil - obiectul este localizat undeva pe cerc (în albastru), care este intersecția a două sfere. Distanța cunoscută C la cel de-al treilea satelit reduce incertitudinea coordonatelor la două puncte (notate cu puncte roșii). Acest lucru este deja suficient pentru a determina în mod unic coordonatele receptorului GPS. În ciuda faptului că avem două puncte cu coordonate, doar unul este pe suprafața Pământului, iar al doilea, fals, sau este adânc în pământ, fie foarte ridicat deasupra suprafeței. Astfel, teoretic, pentru navigare prin GPS tri-dimensională suficient pentru a cunoaște distanța de la receptor la cele trei sateliți, dar după cum am menționat deja GPS-receptor utilizează semnale nu sunt trei, dar cel puțin patru sateliți și pe baza semnalelor auxiliare face ca toate ajustările necesare pentru a îmbunătăți precizia de navigație.
Dezavantajele navigare prin GPS este faptul că, în anumite condiții, semnalul nu se poate ajunge la GPS-receptor, astfel încât este practic imposibil să se determine locația lor exactă în partea din spate a apartamentului în interiorul unei clădiri din beton armat, în subsol sau într-un tunel. frecvență GPS de lucru este în undele radio banda UHF, cu toate acestea, nivelul de recepție a semnalului de la sateliții pot deteriora sub frunziș dens, în zonele urbane cu cladiri dense sau din cauza norului de mare, și va afecta precizia de poziționare. Furtunile magnetice și sursele terestre de radio pot, de asemenea, să interfereze cu recepția obișnuită a semnalelor GPS. Hărțile concepute pentru navigarea prin GPS devin rapid caduce și pot să nu fie exacte, deci trebuie să credeți nu numai datele receptorului GPS, ci și propriile dvs. ochi. Deosebit de remarcat este faptul că activitatea sistemului global de navigare prin GPS este complet dependentă de Departamentul Apararii al SUA si nu poate fi sigur, că, în orice moment, Statele Unite nu a fost inclusiv interferențe (SA - disponibilitate selectivă) sau chiar dezactivați complet sectorul civil GPS-ul într-o anumită regiune, așa și în general. Solicitanții erau deja acolo. Din fericire, GPS-ul are o alternativă sub forma sistemelor de navigație GLONASS (Rusia) și Galileo (UE), care în viitor ar trebui diseminate pe scară largă.
Spune prietenilor tăi
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: