Чекаємо на ваші дзвінки!

NAVSTAR GPS (NAVigation Satellites providing Time And Range; Global Positioning System – глобальна система позиціонування) – супутникова система навігації, що часто називається GPS. Дозволяє у будь-якому місці Землі (включаючи приполярні області), майже за будь-якої погоди, також у космічному просторі на відстані до 100 км від поверхні Землі, визначити місце розташування та швидкість переміщення об’єктів. Система розроблена, реалізована та повністю експлуатується Міністерством оборони США.

Основний принцип використання системи – визначення розташування шляхом вимірювання відстаней до об’єкта від точок з відомими координатами – супутників. Відстань обчислюється за часом затримки розповсюдження сигналу від посилки його супутником до прийому антени приймача GPS. Для визначення координат і висоти приймача використовуються сигнали щонайменше з чотирьох супутників.

Глобальна навігаційна супутникова система – Російська супутникова система навігації.

Основа системи – 24 супутники, що рухаються над поверхнею Землі в 3-х орбітальних площинах з нахилом 64,8 °, і висотою 19100 км. Принцип виміру аналогічний американській системі GPS (NAVSTAR).

При доведенні кількості діючих супутників до 18, на території Росії забезпечувалася практично 100% безперервна навігація. На решті Земної кулі при цьому перерви в навігації могли досягати півтори години. Безперервна навігація по всій території Земної кулі забезпечується при повному орбітальному угрупуванні з 24 супутників.

Народження GPS навігації.

Ідея створення супутникової навігації народилася ще у 50-ті роки. У той момент, коли СРСР був запущений перший штучний супутник Землі, американські вчені на чолі з Річардом Кершнером, спостерігали сигнал, що виходить від нашого супутника і виявили: частота сигналу, що приймається, збільшується з наближенням супутника і знижується при його віддаленні. Суть відкриття полягала в тому, що якщо Ви точно знаєте свої координати на Землі, стає можливим виміряти положення супутника, і навпаки, точно знаючи положення супутника, можна визначити власні координати.

Реалізовано цю ідею було через 20 років. Перший тестовий супутник виведений на орбіту 14 липня 1974 р. США, а останній із усіх 24 супутників, необхідних для повного покриття земної поверхні, був виведений на орбіту в 1993 р., таким чином Глобальна Система Позиціонування або скорочено GPS стала на озброєння. Стало можливим використовувати GPS для точного наведення ракет на нерухомі, а потім рухливі об’єкти в повітрі і на землі. Також за допомогою системи, вмонтованої в супутники, стало реально визначати потужні ядерні заряди, що знаходяться на поверхні планети.

Спочатку GPS – глобальна система позиціонування, розроблялася як суто військовий проект. Але після того, як у 1983р. був збитий літак Корейських Авіаліній, що вторгся в повітряний простір Радянського Союзу, з 269 пасажирами на борту, президент США Рональд Рейган дозволив часткове використання системи навігації для цивільних цілей. Але точність було зменшено спеціальним алгоритмом.

Основою систем є навігаційні супутники, що рухаються навколо Землі по шести кругових орбітальних траєкторіях (по чотири супутники в кожній), на висоті 20180 км. Принцип роботи супутникових систем навігації ґрунтується на вимірі відстані від антени на об’єкті (координати якого необхідно отримати) до супутників, положення яких відоме з великою точністю. Таблиця положень всіх супутників називається альманахом, яким повинен мати будь-який супутниковий приймач до початку вимірювань. Кожен супутник передає у своєму сигналі весь альманах. Супутники випромінюють сигнали в діапазонах: L1=1575,42 МГц та L2=1227,60 МГц, останні моделі також на L5=1176,45 МГц. Навігаційна інформація може бути прийнята антеною та оброблена за допомогою GPS-приймача. Інформація C/A коду (стандартної точності), що передається за допомогою L1, поширюється вільно, без обмежень на використання. Військове застосування (точність вище порядок) забезпечується зашифрованим P(Y) кодом. 24 супутники забезпечують 100% працездатність системи у будь-якій точці земної кулі, але не завжди можуть забезпечити впевнений прийом та гарний розрахунок позиції.

Технічні деталі роботи систем супутникової навігації (NAVSTAR і ГЛОНАСС):

  • Обидві системи мають подвійне призначення – військове та цивільне, тому випромінюють два види сигналів: один із зниженою точністю визначення координат (~100 м) для цивільного застосування та інший високої точності (~10-15 м і точніше) для військового застосування. Для обмеження доступу до точної навігаційної інформації вводяться спеціальні перешкоди. В даний час ці перешкоди скасовані, і точний сигнал доступний цивільним приймачам, проте у разі відповідного рішення державних органів країн-власників військовий код може бути знову заблокований (у системі NAVSTAR це обмеження було скасовано лише у травні 2000 року і будь-якої миті може бути відновлено).
  • Супутники NAVSTAR розташовані у шести площинах на висоті приблизно 20 180 км. Супутники ГЛОНАСС (шифр “Ураган”) знаходяться в трьох площинах на висоті приблизно 19 100 км. Номінальна кількість супутників в обох системах – 24.
  • Обидві системи використовують сигнали на основі т.з. «псевдошумових послідовностей», застосування яких надає їм високу схибленість і надійність при невисокій потужності випромінювання передавачів.
  • Відповідно до призначення, у кожній системі є дві базові частоти – L1 (стандартної точності) та L2 (високої точності). Для NAVSTAR L1 = 1575,42 МГц та L2 = 1227,6 МГц. У ГЛОHАСС використовується частотний поділ сигналів, тобто кожен супутник працює на своїй частоті і, відповідно, L1 знаходиться в межах від 1602,56 до 1615,5 МГц і L2 від 1246,43 до 1256,53. Сигнал L1 доступний всім користувачам, сигнал L2 – тільки військовим (тобто, не може бути розшифрований без спеціального секретного ключа).
  • Кожен супутник системи додатково передає інформацію для безперервної роботи обладнання. Старт приймального пристрою може бути досить швидким, якщо він містить актуальний альманах (близько 1-ї хвилини) – це називається “теплий старт”, але може зайняти і до 15-ти хвилин, якщо приймач змушений отримувати повний альманах – т.з. “холодний старт”. Необхідність у «холодному старті» виникає зазвичай за першому включенні приймача, або якщо він довго не використовувався.

Пристрій отримання та оцінки сигналу.

GPS-приймач — радіоприймач для визначення географічних координат поточного розташування антени приймача, на основі даних про тимчасові затримки приходу радіосигналів, що випромінюються супутниками. Максимальна точність вимірювання становить 3-5 метрів, а за наявності сигналу, що коригує, від наземної станції – до 1 мм (зазвичай 5-10мм) на 1 км відстані між станціями (диференціальний метод). Точність комерційних GPS-навігаторів становить від 150 метрів (у старих моделей за поганої видимості супутників) до 3 метрів (у нових моделей на відкритому місці).

Особливості приймачів користувача.

Крім власне широти, довготи та висоти такий GPS-приймач здатний повідомити:

  • точний час;
  • орієнтацію з боків світла (чи напрям швидкості при русі);
  • висоту над рівнем моря;
  • спрямування на точку з координатами, заданими користувачем;
  • поточну швидкість, пройдену відстань, середню швидкість;
  • поточне становище на електронній карті місцевості;
  • поточне положення щодо треку.

Трек (інформація про шлях переміщення) може бути скопійований у файл, а потім переданий  (зокрема, через Інтернет) іншим користувачам GPS, які бажають рухатись тим самим маршрутом (див. GPS трекер).

При використанні GPS-приставки інформація виводиться на КПК, стільниковий телефон або комп’ютер за допомогою програмного забезпечення навігації. Фізично з’єднання зазвичай здійснюється через послідовний порт (RS-232, USB, Bluetooth). Для зв’язку GPS-приймача з комп’ютером може використовуватися двійковий протокол виробника приймача (Garmin, Magellan та інші), при цьому абсолютна більшість приймачів GPS підтримують обмін інформацією за допомогою текстового протоколу NMEA.

Напищіть нам

Зв'яжіться з нами та дізнайтесь більше