Принципы определения координат точек местности с

Использованием GPS

Основной принцип «GPS»— использование навигационных искусст­венных спутников Земли в качестве подвижных геодезических пунктов (точно координированных точек отсчета) для определения расстояний до них по времени распространения излучаемых ими радиосигналов и вы­числения координат на Земле на основе тригонометрических соотноше­ний.

Если предположить, что точное местоположение любого используе­мого навигационного спутника системы в любой момент времени извест­но, и известно, как определить расстояния до каждого из них, то осново­полагающая идея «GPS» оказывается простой.

Допустим, мы не знаем своих координат и пытаемся их определить, используя для этой цели навигационный спутник А, находящийся в настоящий момент времени на расстоянии 21 000 км от нас (рис. 8.3).

Очевидно, область нашего местонахождения в космическом пространстве резко сократится и нас следует искать где-то на сфере с центром в спутнике А и радиусом 21 000 км.

Если же при этом известно, что расстояние от искомой точки до второго навигационного спутника В составляет 22 000 км, то единственной областью местонахождения будет линия пересечения двух сфер с центром в спутнике А и радиусом 21 000 км и с центром в спутнике В и радиусом 22 000 км, т. е. окружность (рис. 8.4).

И наконец, если измерить расстояние еще и до третьего навигационного спутника С, равное скажем 23 000 км, то возможное местоположение искомой точки уже будет сведено всего к двум точкам, находящимся на пересечении сферы с радиусом 23 000 км с окружностью, полученной от пересечения сфер с радиусами 21000 и 22 000 км (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Определение области местоположения точки по двум навигационным спутникам Земли. Измерение двух расстояний дает пинию возможного расположения объекта в виде окружности.

Рис. 8.3. Определение области местоположения точки по одному навигационному спутнику Земли.

Обычно одно из двух возможных решений является нереальным — например, точка расположена слишком далеко от поверхности Земли, либо имеет неправдоподобно большую скорость. Поэтому, программное обеспечение компьютеров приемников «GPS» автоматически выделяет истинное местоположение искомой точки из двух возможных. Таким об­разом, чтобы определить точное местоположение точки, теоретически достаточно трех измерений до трех навигационных спутников. Однако, как будет установлено далее, существует техническая причина, по кото­рой для точного определения местоположения точки требуется еще и, как минимум, четвертое измерение до четвертого навигационного спутника.

Определив расстояния как минимум до четырех навигационных спут­ников (подвижных геодезических пунктов), в дальнейшем для определе­ния координат (местоположения) точки, решают обычную задачу обрат­ной трилатерации, т. е. обратной линейной засечки.