Основний принцип роботиСистема навігації GPSполягає в тому, щоб виміряти відстань між супутником із відомим положенням і приймачем користувача, а потім інтегрувати дані кількох супутників, щоб дізнатися конкретне положення приймача. Щоб досягти цього, положення супутника можна знайти в супутникових ефемеридах відповідно до часу, записаного бортовим годинником. Відстань від користувача до супутника визначається записом часу, протягом якого супутниковий сигнал доходить до користувача, а потім множенням його на швидкість світла (через втручання іоносфери в атмосферу ця відстань не є реальною). відстань між користувачем і супутником, але псевдодальність (PR): Коли супутники GPS працюють нормально, вони продовжуватимуть передавати навігаційні повідомлення з псевдовипадковими кодами (іменованими псевдокодами), що складаються з 1 і 0 двійкових символів є два типи псевдокодів, які використовуються системами GPS, а саме: цивільний код C/A та військовий код P(Y). Частота коду C/A становить 1,023 МГц, період повторення становить одну мілісекунду, а інтервал коду становить 1 мікросекунду. , що еквівалентно 300m; частота P коду становить 266,4 днів, що еквівалентно 30m коду, і навігаційне повідомлення покращується, включаючи супутникові ефемериди, корекцію годинника, корекцію затримки в іоносфері, корекцію атмосферної рефракції тощо. Він демодулюється із супутникового сигналу та передається на несучій частоті з модуляцією 50 біт/с. Кожен основний кадр навігаційного повідомлення містить 5 підкадрів довжиною кадру 6 с. Перші три кадри містять по 10 слів; кожний Він повторюється кожні 30 секунд і оновлюється щогодини. Останні два кадри мають загалом 15000b. Вміст навігаційного повідомлення в основному включає телеметричні коди, коди перетворення, а також перший, другий і третій блоки даних, найважливішими з яких є ефемеридні дані. Коли користувач отримує навігаційне повідомлення, витягніть супутниковий час і порівняйте його з його власним годинником, щоб дізнатися відстань між супутником і користувачем, а потім використовуйте супутникові ефемеридні дані в навігаційному повідомленні, щоб обчислити положення супутника під час передачі повідомлення. Положення та швидкість користувача в геодезичній системі координат WGS-84 можуть бути відомі.
Видно, що роль сателітної частини вСистема навігації GPSполягає в безперервній передачі навігаційних повідомлень. Однак, оскільки годинник, який використовує приймач користувача, і бортовий годинник супутника не завжди можуть бути синхронізовані, на додаток до тривимірних координат користувача x, y і z, a Δt, різниця в часі між супутником і приймачем , також вводиться як невідоме число. Потім використовуйте 4 рівняння, щоб розв’язати ці 4 невідомі. Отже, якщо ви хочете знати, де знаходиться приймач, ви повинні мати можливість приймати принаймні 4 супутникові сигнали.
TheGPS приймачможе отримувати інформацію про час з точністю до рівня наносекунд, яку можна використовувати для визначення часу; прогнозні ефемериди для прогнозування приблизного положення супутника на найближчі кілька місяців; трансляційні ефемериди для розрахунку супутникових координат, необхідних для позиціонування, з точністю від декількох метрів до десятків метрів (відрізняється від супутника, змінюється в будь-який час); ісистема GPSінформація, наприклад статус супутника.
TheGPS приймачможе виміряти код, щоб отримати відстань від супутника до приймача. Оскільки він містить похибку супутникового годинника приймача та похибку поширення в атмосфері, його називають псевдодальністю. Псевдодальність, виміряна для коду 0A, називається псевдодальністю коду UA, і точність становить приблизно 20 метрів. Псевдодальність, виміряна для P-коду, називається псевдодальністю P-коду, і точність становить близько 2 метрів.
TheGPS приймачдекодує отриманий супутниковий сигнал або використовує інші методи для видалення інформації, модульованої на несучій, а потім несучу можна відновити. Строго кажучи, фазу несучої слід називати фазою частоти биття несучої, яка є різницею між фазою несучої прийнятого супутникового сигналу, на яку впливає доплерівський зсув, і фазою сигналу, створеного локальними коливаннями приймача. Зазвичай значення зміни фази, виміряне в епоху часу, визначене годинником приймача та відстеженням супутникового сигналу, можна записати, але початкове значення фази приймача та супутникового генератора на початку спостереження невідоме. Ціле число фази початкової епохи також невідоме, тобто неоднозначність цілого тижня може бути вирішена лише як параметр при обробці даних. Точність значення спостереження фази досягає міліметрів, але передумовою є вирішення неоднозначності всього кола. Таким чином, значення фазового спостереження можна використовувати лише тоді, коли є відносне спостереження та безперервне значення спостереження, а точність позиціонування, яка є кращою за рівень лічильника, можна використовувати лише за фазовими спостереженнями.
За способом позиціонування GPS-позиціонування поділяється на одноточкове та відносне (диференціальне). Позиціонування в одній точці – це спосіб визначення положення приймача на основі даних спостережень приймача. Він може використовувати лише спостереження на псевдодальності та може використовуватися для грубої навігації та позиціонування транспортних засобів і кораблів. Відносне позиціонування (диференціальне позиціонування) — це метод визначення відносного положення між точками спостереження на основі даних спостереження більш ніж двох приймачів. Він може використовувати або спостереження за псевдодальністю, або спостереження за фазою. Необхідно використовувати геодезичні або інженерні вимірювання. Використовуйте фазові спостереження для відносного позиціонування.
GPS спостереженнявключають різницю в годиннику супутника та приймача, затримку поширення в атмосфері, ефекти багатопроменевого поширення та інші помилки. На них також впливають ефемеридні помилки супутникового мовлення під час розрахунків позиціонування. Найбільш поширені помилки викликані взаємним розташуванням. Скасування або послаблення, тому точність позиціонування буде значно покращена. Двочастотний приймач може компенсувати основну частину іоносферної помилки в атмосфері на основі спостережень двох частот. ), слід використовувати двочастотні приймачі.
