Основни понятия и термини на GPS

Рубрикатор

Нашите новини

Абонирайте се за новини

Маханков Александър

От 60-те години на XX век въоръжените, военноморските и въздушните сили на САЩ работят самостоятелно по създаването на радионавигационни системи, които позволяват, независимо от метеорологичните условия, денонощно да определят координатите на обектите на Земята.

През 1973 г. тези програми бяха обединени в една, а ВВС на САЩ бяха назначени да ръководят развитието на системата. Това беше началото на историята на изграждането на системата NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging) - глобална система за позициониране (Global Positioning System). От 1983 г., след като цивилните получиха достъп до неговата информация и през 1991 г. бяха премахнати ограниченията за продажба на GPS оборудване в страните от бившия СССР, добре познатото съкращение GPS стана широко разпространено.

Първоначално беше планирано системата да служи за високо прецизно насочване на бойни ракети, а навигационните функции на системата бяха отведени на заден план.

Първият спътник на системата е изстрелян през 1978 г., а по-голямата част от спътниците в системата са изведени в орбита в средата на 80-те години. През 1994 г. в орбита беше поставен сателит, който направи възможно завършването на изграждането на система от 24 спътника.

Периодът на спътник в орбита е приблизително 10 години. Сателитите, отслужили времето си, систематично се отстраняват от системата и се изхвърлят.

Подобна сателитна навигационна система GLONASS (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) работи в Русия, чийто принцип на действие в много отношения е подобен на GPS, точността на определяне на координатите на който обаче е много по-малка.

Сателитните радионавигационни системи са космически базирани системи за всякакви метеорологични условия. Те ви позволяват да определите текущото местоположение на движещите се обекти и тяхната скорост, както и да извършите точна координация на времето.

Системата включва:

AES съзвездие (космически сегмент);
мрежа от наземни станции за проследяване и контрол (контролен сегмент);
GPS приемници (потребителско оборудване).

Предавателното оборудване излъчва синусоидални сигнали на две честоти: L1 = 1575,42 MHz и L2 = 1227,60 MHz. Преди това сигналите се модулират с псевдослучайни цифрови последователности (тази процедура се нарича фазова манипулация). Освен това честотата L1 се модулира от два вида кодове: C/A-код (код за безплатен достъп) и P-код (код за разрешен достъп), а честотата L2 - само от P-код. В допълнение и двете носещи честоти са допълнително кодирани с навигационно съобщение, което съдържа данни за орбитите на сателита, информация за атмосферните параметри и корекции на системното време. Честотата L1 е предназначена за широк кръг граждански потребители, докато сигналът L2 е достъпен предимно за американските военни и федерални служби. Точността на автономното определяне на разстоянието с P-код е около порядък по-висока, отколкото с C/A-код.

Тези параметри на местоположението на съзвездието космически кораби не са избрани случайно. По всяко време и навсякъде по света можете да получавате сигнали от поне 3 сателита, което е необходимо условие за определяне на координатите. За по-точно позициониране е необходим сигнал от четвъртия спътник.

Наземният сегмент на системата е представен от мониторингови и измервателни станции за наблюдение на спътници. Те се намират в Кваджалейн, остров Възнесение, Хаваи, Диего Гарсия и Колорадо Спрингс. Също така системата има три наземни антени (остров Възнесение, Диего Гарсия и Кваджалейн). Контролът се извършва на централната станция, разположена в авиобазата в Шривер, Колорадо (военновъздушна база Шривер, Колорадо).

Приемните устройства - GPS-навигатори - работят съвместно със сателити. GPS навигаторът получава следната информация от сателитите: „псевдослучайни кодове“ (PRN - псевдослучайни кодове), „ефемериди“ (ephimeris) и „алманах“ (almanach). Чрез присъствието на тези данни в GPS навигаторите се определя типът старт или, с други думи, инициализация (старт означава началото на процеса на получаване на данни от най-малко 3 спътника, което е достатъчно за 2D навигация). Всеки сателит предава само свои собствени ефемериди, докато алманах се предава от всеки спътник за всички спътници наведнъж. Приемникът може да стартира в различни режими. „Студен старт“ възниква, когато информацията за алманаха и ефемеридите е много остаряла. Данните могат да бъдат загубени, ако GPS приемникът се премести на голямо разстояние или ако часовникът на приемника е загубен. Обикновено студеният старт отнема няколко до 45 минути. „Топъл старт“ - алманахът е оцелял, но ефемеридите вече са загубени и часовникът на приемника все още „знае“ точното време. Такъв старт отнема по-малко време, от 30 секунди до 10-15 минути, в зависимост от условията на приемане. В този случай GPS приемникът трябва да получава само ефемеридни данни. И накрая, най-бързият старт е „горещ“. Отнема от няколко секунди до 5 минути. Горещ старт може да се извърши, когато в навигатора са налични както алманах, така и ефемериди.

По този начин в по-голямата си част времето между включването и началото на издаването на координати зависи от това колко отдавна е било изключено устройството, както и от чувствителността на устройството; моделът на приемника влияе на степента на придобиване на спътници в по-малка степен.