Додаток п2. Система gps

24 супутника, що становлять космічний сегмент системи GPS, обертають навколо Землі круговими орбітами на висоті близько 20000 км. Кожний супутник робить два повних оберти менш ніж за 24 год. Супутники рухають зі швидкостями близько 11000 км/год. Живлення супутників GPS забезпечують сонячні батареї, на борту є також резервні акумуляторні батареї. Кожен супутник має невеликі ракетні двигуни, призначені для корекції орбітальних траєкторій.

От ще кілька цікавих фактів, що мають відношення до орбітального угруповання GPS:

• Перший супутник було запущено в 1978 р.

• Число супутників досягло необхідної кількості - 24 - в 1994 р.

• Середній час життя кожного супутника GPS становить близько 10 років. У зв'язку із цим у міру необхідності виробляють заміну старих супутників новими.

• Маса супутника GPS становить близько 900 кг, а його ширина - близько 5 м з розгорнутими сонячними батареями.

• Потужність передавача становить не більше 50 Вт.

Структура сигналів

Супутники GPS передають два малопотужних сигнали на частотах L1 і L2. Цивільні GPS-приймачі працюють на частоті L1=1575,42 МГц. Прийом сиг­налів можливий тільки із супутників, що перебувають у межах прямої видимості. Хмари, скло й пластик не є перешкодами для сигналу, в той час як більшість щільних об'єктів, таких як будинкі, рельєф місцевості, металеві предмети й люди - є.

Сигнал, переданий супутниками GPS, містить три важливі складові - псев­­­довипадковий код, ефемерідні дані й альманах. Псевдовипадковий код містить номер супутника, що передає інформацію. GPS-приймачі GARMIN відображають його на сторінці супутників.

Ефемерідні дані, що постійно передає кожний супутник, містять важливу інформацію про статус супутника (робітник або неробочий), а також поточну дату й час. Ця частина сигналу необхідна для обчислення місця розташування GPS-приймачем.

Альманах містить інформацію про те, де повинні перебувати супутники GPS. Кожний супутник передає альманах, що містить орбітальну інформацію для даного супутника, а також всіх інших супутників GPS.

Джерела помилки місцезнаходження

На точність місцезнаходження за допомогою сигналу GPS впливають нас­тупні фактори:

• іоносферні й тропосферні затримки: в міру проходження атмосфери сигнал уповільнюється. Система GPS використовує вбудовану модель, що визначає середню величину затримки для часткової корекції помилки цього типу;

• багатопроменевий прийом: це відбувається, коли сигнал GPS відштовхується від об'єктів, таких як високі будинки або скелі й потрапляє в GPS-приймач. Збільшення часу проходження відбитого сигналу призводить до виникнення помилки;

• помилка годинника приймача: вбудовані годинники GPS-приймача поступають у точності атомним годинникам, що перебувають на борті супутників. Це може бути причиною невеликих помилок у визначенні часу проходження сигналу;

• орбітальні помилки: відомі також як ефемерідні помилки, відповідають неточності в переданому місці розташування супутників;

• число видимих супутників: чим більше супутників "бачить" GPS-приймач, тим вище точність. Будинки, елементи рельєфу, а іноді й густе листя можуть перешкоджати прийому сигналів GPS, призводячи до помилок у визначенні місцезнаходження або до його неможливості;

• геометрія видимих супутників: визначається взаємним розташуванням супутників у кожний момент часу. Ідеальною є така геометрія супутників, коли кути між напрямками на них великі. Поганою вважають таку геометрію, коли супутники розташовують на одній лінії або близько до неї;

• навмисне загрублення сигналу GPS: програма вибірної доступності (Selective Availability, SA) Міністерства оборони США передбачала нав­мисне внесення помилки в сигнал GPS. Метою цієї програми було запобігання можливого використання цивільних GPS-приймачів у військових цілях. У травні 2000 р. уряд Сполучених Штатів виключив режим SA, що підвищило точність цивільних GPS-приймачів з 100 м до 15 м.