Основные сведения о способе определения координат

Новости

Для того, чтобы понять основной принцип определения местоположения, используемый в основе GPS, следует вспомнить, что время перемещения объекта и пройденное им расстояние связаны через скорость перемещения. Тогда при постоянной и известной скорости пройденный путь можно измерять временными интервалами. Соответственно и расстояние от спутника до GPS - приёмника вполне может быть измерено временем прохождения радиоимпульса от точки передачи до точки приёма.

Однако, переходя к измерению расстояний таким методом, следует наложить очень жёсткие ограничения на единовременность или синхронность излучения радиосигналов всеми навигационными спутниками. Собственно, для этого приняты специальные и весьма дорогостоящие меры – на каждом спутнике имеются сверхточные атомные часы, имеющие, к тому же, серьёзное резервирование. Благодаря этому синхронность формирования и излучения радиоимпульсов в системе обеспечивается на уровне единиц наносекунд (10-9 или 0.000000001 сек), и всё дальнейшее было бы очень простым, если бы и приёмник имел аналогичный по точности хронометр.

Рис.3Сказанное поясняет рисунок, на котором для упрощения спутники и приёмник зафиксированы на одной плоскости и неподвижны. Сигналы, одновременно переданные спутниками S1 и S2 строго в 0:00:00 системного времени, достигают приёмника, расположенного в точке А, через 85 и 70 миллисекунд соответственно. Достаточно очевидно, что, используя эти значения и зная точные координаты спутников, вычислительный блок приёмника определит истинные координаты точки А. Однако, если часы приёмника ушли вперёд (допустим, на 10 миллисекунд), то результат измерения времени получится иной – 95 и 80 миллисекунд. Соответственно и результат вычислений даст при этом другие координаты – уже точки В. Аналогичным образом, если часы приёмника отстают на те же 10 миллисекунд, то для значений 75 и 60 будут получены координаты точки С.

Избежать оснащения абонентских устройств сверхточными часами позволяет использование сигналов третьего спутника и специального алгоритма определения временных поправок. На следующем рисунке показана аналогичная ситуация с тремя спутниками. При отставании часов приёмника от системного времени на те же 10 миллисекунд расчёт местоположения по сигналам от первого и третьего спутников (значениям 45 и 75 миллисекунд) даст координаты точки А13, по сигналам от второго и третьего спутников (45 и 65) – координаты точки А23, и для второго и третьего (75 и 65) – координаты точки А12.

Устранение получившегося противоречия возлагается на вычислительный блок. Он вносит некоторую поправку в понимание времени приёмником и повторяет вычисления. В том случае, если рассчитанные координаты точек расползлись ещё больше, знак поправки изменяется, и всё пересчитывается заново. Если расхождение уменьшилось – процесс продолжается с переменным шагом, и так до тех пор, пока координаты трёх точек не совпадут с заданной точностью, приблизившись, тем самым, к истинному значению, то есть к точке А. При этом (как бы – заодно) часы приёмника достаточно точно синхронизируются с системным временем.

Рис.4Из вышеперечисленного прежде всего следует один практический вывод – для определения истинных координат местоположения GPS - приёмника на известной поверхности необходим приём сигналов не менее, чем от трёх спутников (так называемый режим 2D – двухмерные координаты). Строго говоря, наличие плоскости при этом не является определяющим, равно как и неподвижность спутниковых ориентиров. Как уже было сказано выше – главное точно знать, где они находились в момент передачи искомых сигналов и при расчётах учитывать форму и кривизну земной поверхности по нулевому уровню высоты, то есть – по поверхности моря.

Соответственно, имея сигналы от четырёх спутников, можно определить и высоту расположения приёмника над уровнем моря (режим 3D). Однако для рассматриваемой системы это не является проблемой – количество спутников таково, что современные приёмники имеют даже возможность выбора для получения наиболее точного значения координат.

Завершая описание основных идей технологии GPS, следует уделить внимание составу циркулирующей по её сети информации. По существу, каждый спутник передаёт три вида навигационных данных.

рис.5Во-первых это специальные "дальномерные" сигналы, которые используются для измерения временных интервалов. Они, как отмечалось, генерируются с периодом в одну миллисекунду синхронно всеми системными устройствами, включая и вошедшие в режим синхронизации GPS – приёмники.

Во-вторых, это данные о параметрах орбит и местоположении всех спутников (данные "альманаха", то есть – сборная информация по всем ориентирам). Благодаря устойчивости орбитальных траекторий эти данные меняются незначительно и корректируются наземными станциями два раза в год.

В третьих, это высокоточные данные о корректировке параметров орбиты и системных часов именно этого спутника, которые, собственно и позволяют использовать его в качестве ориентира для измерения дальности. Этот блок информации принято называть "эфимерисом" (или "эфемеридом"), он передаётся два раза в минуту и корректируется системой каждые 30 минут.

Помимо навигационных данных спутники передают и набор служебной информации – свои номера, значение системного времени, данные внутренней диагностики и т.д.

И, наконец, на другой частоте спутники передают ещё один набор данных, который существенно повышает точность измерений и потому используется исключительно в специальных целях. Эти данные защищены криптографическим образом и обычному пользователю, соответственно, недоступны.



До 22 октября мы снизили цены на популярные модели

Количество товара по акции ограничено, наличие товара указано на сайте.

Автомобильная антенна MegaJet Omega Mag 90
Диапазон CB
Магнитное основание
Длина антенны 90 см.
2300 руб.
1580 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-150
Диапазон CB 27 Мгц,
225 каналов.
Мощность 4 Вт.
Нули-пятёрки.
4100 руб.
3600 руб.
Автомобильная антенна Optim Hustler 1c/100
Диапазон: CB (27 МГц)
Магнитное основание
Длина антенны: 150 см
1280 руб.
999 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-850
Диапазон: CB (27 МГц)
320 (360) каналов
Мощность 18 Вт
Корейская сборка
6690 руб.
4300 руб.

 


ВходРегистрация