- •Принципы работы системы gps и ее использование История возникновения gps
- •Общий принцип работы
- •Космический сегмент
- •Сегмент управления
- •Аппаратура потребителей
- •Способы наблюдений
- •Источники ошибок
- •Дифференциальный режим gps
- •Статический метод (Static Positioning)
- •Псевдостатический метод (Pseudo-Static Positioning)
- •Быстростатический метод (Rapid Static Positioning)
- •Кинематический метод “стой-иди” (Stop-and-Go Kinematic Positioning)
- •Кинематический метод со статической инициализацией (Kinematic with Static Initialization)
- •Кинематический метод с инициализацией “на ходу” (Kinematic with On - the Fly Initialization)
- •Примеры использования
- •Проблемы
- •Перспективы использования gps
- •Основные рекомендации napa:
- •Основные рекомендации nrc:
- •Преимущества
- •Краткий обзор gps
- •Спутники
- •Управление gps
- •Пользователи gps
- •Спутниковые сигналы и gps приёмники
- •Кодовые и фазовые измерения
- •Концепции геодезических gps измерений
- •Методы gps измерений
- •Кинематика
- •Дифференциальные измерения
- •Быстрая статика
- •Введение
- •1. Выбор места gps наблюдений
- •1.1. Определение положения пункта
- •1.2. Статические и кинематические методы наблюдений
- •1.3. Выбор метода наблюдений
- •2. Требования к полевому оборудованию
- •3. Планирование геодезической съемки
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Выбор пункта наблюдения
- •3.3. Выбор оптимального окна наблюдения
- •3.4. Выбор сессии наблюдений
- •3.5. Съемка без планирования
- •Организация выполнения gps-наблюдений при создании геодезических сетей
- •1. Рекогносцировка в поле
- •1.1. Подготовка карты
- •1.2. Проблема препятствий
- •1.3. Проблема многопутности сигнала
- •1.4. Подготовка отчета о рекогносцировке
- •2. Выбор монумента
- •3. Организация выполнения наблюдений
- •3.1. Расчет минимального числа сессий
- •3.2. Типы сетей
- •3.2.1. Радиальный тип сети
- •3.2.2. Замкнутая сеть
- •3.3. Привязка к национальной системе координат
- •4. Выполнение съемки
- •4.1. Подготовка к выполнению наблюдений
- •4.1.1. Установка антенны
Сегмент управления
Содержит главную станцию управления (авиабаза Фалькон в шт. Колорадо), пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн и Колорадо- Спрингс и три станции закладки:острова Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн (Рис. 5). Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников.
Рис. Наземные станции слежения за супутниками
Собираемая информация обрабатывается в суперкомпьютерах и периодически передается на спутники для корректировки орбит и обновления навигационного сообщения.
Аппаратура потребителей
В аппаратуре потребителя (GPS-приемнике) принимаемый сигнал декодируется, т.е. из него выделяются кодовые последовательности C/A либо C/A и P, а также служебная информация. Полученный код сравнивается с аналогичным кодом, который генерирует сам GPS-приемник, что позволяет определить задержку распространения сигнала от спутника и таким образом вычислить псевдодальность. После захвата сигнала спутника аппаратура приемника переводится в режим слежения, т.е. в БПС поддерживается синхронизм между принимаемым и опорным сигналами. Процедура синхронизации может выполняться:
по C/A-коду (одночастотный кодовый приемник),
по Р – коду (двухчастотный кодовый приемник),
по C/A-коду и фазе несущего сигнала (одночастотный фазовый приемник),
по Р - коду и фазе несущего сигнала (двухчастотный фазовый приемник).
Используемый в GPS-приемнике способ синхронизации сигналов является едва ли не важнейшей его характеристикой.
Способы наблюдений
Сложная структура сигнала, передаваемого от ИСЗ к приемнику, обусловила многообразие способов его обработки и наблюдений.
Кодовые наблюдения реализуются в самых простых по конструкции GPS-приемниках. Из принятого со спутника сигнала частоты L1 выделяется C/A-код (тогда приемник называется одночастотным) или из частотных сигналов L1 и L2 выделяется P-код (двухчастотный приемник). Производится сравнение соответствующего кода с эталонным кодом, который генерирует сам приемник. Точность определения координат при этом составляет:
для одночастотного (L1) приемника - 100м;
для двухчастотного (L1, L2) приемника - 16м.
Значения точностей приведены для неблагоприятного режима измерений, когда включен режим “ограниченного доступа” SA.
Фазовые наблюдения выполняются для повышения точности измерений. В этом случае при сравнении принятого со спутника сигнала и его эталона, генерируемого в приемнике, учитывается не только код, но и фаза несущей частоты (L1 или L2). Поскольку период несущей частоты в сотни (для P-кода) и тысячи (для C/A-кода) раз меньше периодов кодовых последовательностей, точность процедуры сравнения значительно повышается, а, следовательно, возрастает точность измерения координат. Однако в этом случае возникает проблема целочисленной фазовой неоднозначности, поскольку отсутствует информация о количестве целых периодов информационного сигнала, укладывающихся на пути ИСЗ - приемник. Непосредственно можно измерить только дробную часть фазовой задержки сигнала (в пределах одного периода). Для решения этой проблемы используют несколько способов:
классический двухэтапный метод измерений, который предполагает на первом этапе выполнение большого количества избыточных измерений, а на втором - статистический анализ полученных данных и определение наиболее вероятного значения фазовой неоднозначности;
модификация классического метода, которая отличается тем, что при обработке результатов измерений производится многоэтапная калмановская фильтрация и выбирается группа фильтров Калмана с оптимальными свойствами;
метод замены антенн, когда наблюдения выполняются двумя различными приемниками на двух пунктах в две различные эпохи. При измерениях во вторую эпоху производится замена антенн приемников;
метод определения неоднозначности “в пути”, когда для определения целого числа периодов используют линейные комбинации сигналов L1 и L2 (суммы и разности).