Измерение расстояний до спутника.

Система измеряет время прохождения радиосигналом расстояния от спутника до антенны приемника и по измеренному времени рассчитывает пройденный путь.

Радиоволны распространяются в пространстве со скоростью света 300000 км в секунду. Так как скорость высока. То часы должны быть особые. Приемники позволяют измерять время с наносекундной точностью. Это секунды. Разработчики системы синхронизируют аппаратуру спутника и приемника, чтобы они одновременно генерировали одинаковый код. После того как код, переданный спутником, принят необходимо посмотреть когда такой же код был сформирован нашим приемником.

Коды представляют собой тщательно подобранные псевдослучайные последовательности, повторяющиеся каждую миллисекунду. Такие коды обычно называют псевдослучайными кодами.

Обеспечение точной синхронизации.

Если синхронизация аппаратуры спутника и приемника будет нарушена хотя бы на 0,01 секунду, то ошибка в измерении расстояния достигнет 3 000 км.

На борту каждого спутника установлены атомные часы, они стоят > 100 000 долларов за штуку, а на спутнике их 4 штуки. «Маятником» в таких часах служат колебания отдельных атомов.

Приемная аппаратура не имеет таких часов, а любая ошибка синхронизации исключается четвертым измерением.

Рассмотрим пример в двухмерном измерении. Пусть синхронизация спутника и приемника обеспечивается.

Три дальности пересекаются в одной точке, отмеченной крестом. А теперь посмотрим, что произойдет, если часы приемника спешат на одну секунду.

Миниатюрные компьютеры приемников запрограммированы таким образом, что как только обнаружиться непересечение дальностей в одной точке, компьютер начинает подбирать (добавлять или вычитать какое-то время), пока не вычислит ошибку, при введении которой окружности пересекутся в одной точке. Это время будет 1 секундой. Для решения этой задачи необходимо четыре уравнения с четырьмя неизвестными.

Дифференциальная GPS

В течение многих лет геодезисты используют GPS для определения местоположений объекта с точностью 1 см. при таких сверхточных измерениях обычно требуется около 15 минут времени на сбор данных при неподвижном приемнике, значение точных координат опорной точки, а так же комплекс специальных программных средств для компьютерной обработки результатов. Действуя как неподвижная базовая точка, этот приемник позволит учесть все ошибки в полученных от спутника данных. Базовая станция транслирует эти поправки на все приемники, расположенные поблизости, а они используют эти поправки для корректирования результатов позиционирования.

Одноканальные приемники портативные, работают от миниатюрных элементов питания. Позиционирование выполняется один - два раза в минуту, с автоматическим отключением питания в промежутках между измерениями. Они используются в пеших переходах или во время прогулок на небольших судах. Точность выше системы LORAN. Приемник не дает скорость передвижения, т.к. отключается.

Приемники непрерывного действия. Они используются при выполнении геодезических и научных измерений. Приемники этой категории имеют 4,6,8,10,12 каналов. Помимо способности непрерывно определять координаты они позволяют свести к min воздействие геометрического фактора снижения точности, т.е. они следят за всеми спутниками, видимыми в это время, поэтому точность повышается.

К недостаткам многоканальных приемников можно отнести:

- высокую стоимость;

- габариты;

- потребляемую мощность.