06 июля	06	Что такое GPS

Принимая информацию как минимум от трех спутников, GPS-приемник способен определить двухмерные координаты пользователя (широту и долготу). "Захват" четырех и более спутников позволяет определить координаты в трех измерениях (широта, долгота и высота. Помимо определения местоположения пользователя приемник способен вычислить такие величины, как скорость движения, его траекторию, пройденное расстояние, расстояние до конечного пункта, время восхода и захода солнца для данной точки и многое другое. Каждый спутник передает сигналы на трех частотах. Мощность радиопередатчика составляет не более 50 Ватт.

Первый GPS-спутник был запущен в феврале 1978 г. Каждый спутник рассчитан на эксплуатацию примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости. Работа всей системы запланирована и профинансирована минимум до 2006 года.

Точность системы GPS
Современные многоканальные GPS-приемники обеспечивают достаточно высокую точность. Так, 12-канальные GPS-приемники GARMIN отслеживают до 12-ти спутников GPS одновременно, обеспечивая быстрое и надежное определение местоположения, в том числе в городских условиях или под густыми кронами деревьев. На точность определения местоположения GPS-приемником влияет расположение видимых спутников, а также ряд атмосферных и других факторов. Точность GPS-приемников GARMIN в среднем составляет 15 м.

Точность GPS-приемников может быть повышена путем приема дифференциальных поправок. Наиболее перспективные источники дифференциальных поправок - глобальные дифференциальные подсистемы, передающие поправку к сигналам GPS с геостационарных спутников. За их использование не предусмотрено какой-либо платы. К ним относятся американская система WAAS, европейская EGNOS и японская MSAS. Они повышают точность определения местоположения GPS-приемниками до 1-3 м. Большинство моделей GPS-приемников поддерживают подключение к ним DGPS-приемников для автоматического уточнения измерений.

Точность GPS-приемников, установленных на морских судах, также может быть повышена до 1-5 м путем приема дифференциальных поправок, передаваемых сетью радиомаяков, расположенных на морских побережьях. На странице www.csi-wireless.com/support/pdfs/radiolistings.pdf приведен список действующих и планируемых радиомаяков DGPS по всему миру по состоянию на август 2002 года.

Структура передаваемых сигналов
Гражданские GPS-приемники работают на частоте L1, равной 1575,42 МГц. Прием сигналов возможен только с тех спутников, которые находятся в пределах прямой видимости. Облака, стекло и пластик не являются преградами для сигнала, в отличие от большинства плотных объектов (здания, рельеф местности, металлические предметы и люди). Сигнал, передаваемый спутниками GPS, содержит три важных составляющих - псевдослучайный код, эфемеридные данные и альманах. Псевдослучайный код содержит номер спутника, передающего информацию. GPS-приемники GARMIN отображают его на странице спутников.

Эфемеридные данные, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат важную информацию о статусе спутника (работает/не работает), а также текущую дату и время. Эта часть сигнала необходима для вычисления местоположения.

Альманах содержит информацию о том, где должны находиться спутники GPS. Каждый спутник передает альманах, содержащий орбитальную информацию для данного спутника, а также всех остальных спутников GPS.

Источники ошибок в определении местоположения
На точность местоопределения при помощи сигнала GPS влияют следующие факторы:

ионосферные и тропосферные задержки. По мере прохождения атмосферы сигнал замедляется. Система GPS использует встроенную модель, которая определяет среднюю величину задержки для частичной коррекции ошибки этого типа;

многолучевой прием. Это происходит, когда сигнал GPS отражается от объектов (например, высоких зданий или скал) и попадает в GPS-приемник. Увеличение времени прохождения отраженного сигнала приводит к возникновению ошибки;

ошибка часов приемника. Встроенные часы GPS-приемника уступают в точности атомным часам, находящимся на борту спутников. Это может быть причиной небольших ошибок в определении времени прохождения сигнала;

орбитальные ошибки (известны также как эфемеридные ошибки). Соответствуют неточности в передаваемом местоположении спутников;

число видимых спутников. Чем больше спутников находится в зоне прямой видимости GPS-приемника, тем выше точность. Здания, элементы рельефа, а иногда и густая листва могут препятствовать приему сигналов GPS, становясь причиной возникновения ошибок в местоопределении, а иногда даже делая его невозможным;

геометрия видимых спутников. Определяется взаимным расположением спутников в каждый момент времени. Идеальной является такая геометрия спутников, когда углы между направлениями на них большие. Неудачной считают такую геометрию, когда спутники располагаются на одной линии или близко к ней;

намеренное загрубление сигнала GPS. Программа избирательной доступности (Selective Availability, SA) Министерства обороны США предусматривала намеренное внесение ошибки в сигнал GPS. Целью этой программы было предотвращение возможного использования гражданских GPS-приемников в военных целях. В мае 2000 года. правительство Соединенных Штатов выключило режим SA, что повысило точность гражданских GPS-приемников со 100 до 15 метров.

GPS-навигаторы