Історія розвитку супутникової навігації
Як вимірюються координати?
1,5 ГГц). Генерація псевдовипадкового коду прив'язана до шкали часу ШСЗ. Ідентичний генератор псевдовипадкового коду і кварцові годинники є і в приймачі користувача. Приймач зіставляє свій код з кодом, що приймається від супутника, і таким чином визначає сумарний тимчасової зрушення, що складається з двох доданків. Перший доданок - змінна величина, пропорційна миттєвої дальності до супутника, другий доданок (щодо повільно змінюється) - набігає похибка ходу кварцових годин приймача.
Для знаходження тривимірних координат місця розташування користувача (довгота, широта, висота) з урахуванням похибок вимірювання часу (четверта невідома величина) в приймальнику споживача вирішується система з чотирьох рівнянь. Вихідна інформація для них -сігнали не менше, ніж від чотирьох супутників. При обчисленні планарних (площинних) координат достатньо сигналів від трьох супутників. Швидкість пересування користувача визначається по доплеровскому зрушення несучої частоти сигналу ШСЗ з урахуванням відомого вектора швидкості супутника.
Більш точне визначення координат (з похибкою в одиниці сантиметрів) проводиться шляхом вимірювання фази несучої хвилі.
GPS в деталях
Космічна радіонавігаційна система GPS призначена для високоточного навігаційно-часового забезпечення в глобальному масштабі всіх видів збройних сил США і цивільних користувачів. Крім високої точності вимірювання координат свого місця розташування і швидкості різних рухливих об'єктів, а також визначення часу, важливими її достоїнствами є безперервність видачі інформації, всепогодность і скритність.
Сигнали, які мають навігаційну інформацію, випромінюються на двох частотах: 1575,45 МГц (L1) і 1227,6 Мгц (L2). На другий частоті випромінюються лише сигнали з військовим кодом P (Y), що несе високоточну інформацію (P - Precision, точний) і захищеним криптографічним методом від імітаційних перешкод, про що свідчить індекс Y. На першій частоті передаються сигнали як з кодом P (Y) , так і загальнодоступним кодом C / A. Сигнали обох кодів є псевдошумовую послідовність імпульсів, за допомогою якої здійснюється фазова маніпуляція несучої частоти. Військовий код P (Y) має тривалість 267 діб, а код С / А - 1 мс. Прийом сигналів з кодом P (Y) дає можливість роботи в режимі високої точності вимірювань (PPS), а порівняння часу приходу сигналів на частотах L1 і L2 дозволяє обчислювати додаткову затримку, що виникає при проходженні сигналів через іоносферу через нелінійність (збільшенні шляху) поширення в ній радіохвиль.
Прийом сигналів з кодом С / А тільки на одній частоті не дає можливості обчислювати помилки, що вносяться при проходженні радіохвиль через іоносферу. Крім того, сама структура коду забезпечує значно гірші характеристики в режимі стандартної точності вимірювань (SPS). За рахунок навмисного погіршення точності шляхом введення помилок при формуванні навігаційних параметрів (режим виборчого доступу - SA) похибка вимірювань в режимі SPS може бути доведена до 300 м і більше.
Крім кодів С / А і Р навігаційні супутники регулярно передають спеціальні повідомлення, які містять додаткові відомості: про стан супутників і їх параметрах - системному часу, ефемеридах (наборах параметрів, точно описують орбіти супутників), прогнозі ионосферной затримки, показниках працездатності. Передача навігаційного повідомлення довжиною 1500 біт здійснюється зі швидкістю 50 біт / с на частотах L1 і L2. Для передачі повного повідомлення про всі супутниках потрібно 12,5 хвилини.
Порівняння GPS і ГЛОНАСС
Системи GPS і ГЛОНАСС багато в чому подібні, але мають і відмінності (що добре видно з таблиці А). Вони розроблялися з урахуванням найбільш ймовірних областей застосування. Тому ГЛОНАСС має переваги на високих широтах, а GPS - на середніх.
Таблиця A. Основні характеристики навігаційних систем ГЛОНАСС і GPS