Podstawowa zasadaSystem nawigacji GPSpolega na zmierzeniu odległości pomiędzy satelitą o znanej pozycji a odbiornikiem użytkownika, a następnie zintegrowaniu danych z wielu satelitów w celu poznania konkretnej pozycji odbiornika. Aby to osiągnąć, pozycję satelity można określić w efemerydach satelity zgodnie z czasem zarejestrowanym przez zegar pokładowy. Odległość użytkownika od satelity oblicza się rejestrując czas, w jakim sygnał satelitarny dociera do użytkownika, a następnie mnożąc go przez prędkość światła (ze względu na ingerencję jonosfery w atmosferę odległość ta nie jest rzeczywistą odległość między użytkownikiem a satelitą, ale pseudozasięg (PR): Gdy satelity GPS działają normalnie, będą w dalszym ciągu przesyłać komunikaty nawigacyjne z kodami pseudolosowymi (zwanymi pseudokodami) złożonymi z symboli binarnych 1 i 0 to dwa rodzaje pseudokodów używanych przez systemy GPS, a mianowicie: cywilny kod C/A i wojskowy kod P(Y). Częstotliwość kodu C/A wynosi 1,023 MHz, okres powtarzania wynosi jedną milisekundę, a interwał kodu wynosi 1 mikrosekundę. , co odpowiada 300 m; częstotliwość kodu P wynosi 10,23 MHz, a okres powtarzania wynosi 266,4 dnia. Odstęp wynosi 0,1 mikrosekundy, co odpowiada 30 m. Kod Y jest tworzony na podstawie kodu P, a lepsze wyniki w zakresie bezpieczeństwa Komunikat nawigacyjny obejmuje efemerydy satelitów, warunki pracy, korekcję zegara, korektę opóźnienia jonosferycznego, korekcję refrakcji atmosferycznej itp. Informacje. Jest on demodulowany z sygnału satelitarnego i transmitowany na częstotliwości nośnej z modulacją 50b/s. Każda główna ramka komunikatu nawigacyjnego zawiera 5 podramek o długości ramki 6s. Każda z pierwszych trzech klatek zawiera 10 słów; każdy Powtarza się co 30 sekund i jest aktualizowany co godzinę. Dwie ostatnie klatki mają w sumie 15000b. Treść komunikatu nawigacyjnego obejmuje głównie kody telemetryczne, kody konwersji oraz pierwszy, drugi i trzeci blok danych, z których najważniejszym są dane efemerydalne. Kiedy użytkownik odbierze komunikat nawigacyjny, wyodrębnij czas satelitarny i porównaj go z własnym zegarem, aby poznać odległość między satelitą a użytkownikiem, a następnie wykorzystaj dane efemeryd satelity zawarte w komunikacie nawigacyjnym do obliczenia pozycji satelity podczas transmisji wiadomość. Można poznać położenie i prędkość użytkownika w układzie współrzędnych geodezyjnych WGS-84.
Można zauważyć, że rola części satelitarnejSystem nawigacji GPSjest ciągłe przesyłanie komunikatów nawigacyjnych. Ponieważ jednak zegar używany w odbiorniku użytkownika i zegar pokładowy satelity nie zawsze mogą być zsynchronizowane, oprócz trójwymiarowych współrzędnych x, y i z użytkownika, a Δt, różnica czasu między satelitą a odbiornikiem , jest również wprowadzane jako liczba nieznana. Następnie użyj 4 równań, aby rozwiązać te 4 niewiadome. Jeśli więc chcesz wiedzieć, gdzie znajduje się odbiornik, musisz móc odbierać co najmniej 4 sygnały satelitarne.
TheOdbiornik GPSmoże otrzymywać informacje o czasie z dokładnością do poziomu nanosekund, które można wykorzystać do pomiaru czasu; efemerydy prognozy służące do prognozowania przybliżonej pozycji satelity w ciągu najbliższych kilku miesięcy; transmitowane efemerydy do obliczania współrzędnych satelitów potrzebnych do pozycjonowania, z dokładnością od kilku do kilkudziesięciu metrów (inne niż satelitarne, zmieniające się w dowolnym momencie); Isystemu GPSinformacje, takie jak status satelity.
TheOdbiornik GPSmoże zmierzyć kod, aby uzyskać odległość od satelity do odbiornika. Ponieważ zawiera błąd zegara satelitarnego odbiornika i błąd propagacji atmosferycznej, nazywany jest pseudoodległością. Pseudoodległość zmierzona dla kodu 0A nazywana jest pseudoodległością kodu UA, a dokładność wynosi około 20 metrów. Pseudoodległość zmierzona dla kodu P nazywana jest pseudoodległością kodu P, a dokładność wynosi około 2 metry.
TheOdbiornik GPSdekoduje odebrany sygnał satelitarny lub wykorzystuje inne techniki w celu usunięcia informacji zmodulowanej na nośnej, a następnie można przywrócić nośną. Ściślej mówiąc, fazę nośnej należy nazwać fazą częstotliwości dudnienia nośnej, która jest różnicą pomiędzy fazą nośnej odbieranego sygnału satelitarnego, na którą wpływa przesunięcie Dopplera, a fazą sygnału generowaną przez lokalne oscylacje odbiornika. Zwykle mierzona w czasie epoki określonym przez zegar odbiornika i śledząca sygnał satelitarny, wartość zmiany fazy może zostać zarejestrowana, ale początkowa wartość fazy odbiornika i oscylatora satelitarnego na początku obserwacji jest nieznana. Nieznana jest również liczba całkowita fazy początkowej epoki, co oznacza, że niejednoznaczność całego tygodnia można rozwiązać jedynie jako parametr w przetwarzaniu danych. Dokładność wartości obserwacji fazy sięga milimetrów, ale założeniem jest rozwiązanie niejednoznaczności całego obwodu. Dlatego też wartość obserwacji fazy można stosować tylko wtedy, gdy występuje obserwacja względna i wartość obserwacji ciągłej, a dokładność pozycjonowania lepsza niż poziom miernika może być stosowana tylko w obserwacjach fazowych.
Ze względu na metodę pozycjonowania pozycjonowanie GPS dzieli się na pozycjonowanie jednopunktowe i pozycjonowanie względne (pozycjonowanie różnicowe). Pozycjonowanie jednopunktowe to sposób na określenie pozycji odbiornika na podstawie danych obserwacyjnych odbiornika. Może wykorzystywać jedynie obserwacje pseudoodległościowe i może być używany do przybliżonej nawigacji i pozycjonowania pojazdów i statków. Pozycjonowanie względne (pozycjonowanie różnicowe) to metoda wyznaczania względnej pozycji pomiędzy punktami obserwacyjnymi na podstawie danych obserwacyjnych z więcej niż dwóch odbiorników. Może wykorzystywać obserwacje pseudoodległościowe lub obserwacje fazowe. Należy stosować pomiary geodezyjne lub inżynieryjne. Użyj obserwacji fazy do względnego pozycjonowania.
Obserwacje GPSobejmują różnice zegara satelity i odbiornika, opóźnienie propagacji atmosferycznej, efekty wielościeżkowe i inne błędy. Wpływają na nie także błędy efemeryd transmisji satelitarnych podczas obliczeń pozycjonowania. Najczęstsze błędy są spowodowane względnym pozycjonowaniem. Anulowanie lub osłabienie, dzięki czemu dokładność pozycjonowania zostanie znacznie poprawiona. Odbiornik dwuczęstotliwościowy może anulować główną część błędu jonosferycznego w atmosferze w oparciu o obserwacje dwóch częstotliwości. ), należy stosować odbiorniki dwuczęstotliwościowe.
