і земної кулі. Максимальне можливе число одночасно працюючих супутників в системі NAVSTAR обмежено числом 37. На даний момент на орбіті знаходиться 32 супутника, 24 основних і 8 резервних на випадок збоїв.
Стеження за орбітальної угрупованням здійснюється з головної керуючої станції (Master Control Station - MCS), яка знаходиться на базі ВПС Шрівер, шт. Колорадо, США. З неї здійснюється управління системою навігації GPS у світовому масштабі. База ВПС Шрівер (Schriever) є місцем розміщення 50-го космічного з'єднання США - підрозділи командування повітряно-космічних сил.
Наземна частина системи GPS складається з десяти станцій стеження, які знаходяться на островах Кваджалейн і Гаваях в Тихому океані, на острові Вознесіння, на острові Дієго-Гарсія в Індійському океані, а також у Колорадо-Спрінгс, в мисі Канаверел, шт. Флорида і т.д.. Кількість наземних станцій безперервно зростає, на всіх станціях стеження використовуються приймачі GPS для пасивного стеження за навігаційними сигналами всіх супутників. Інформація зі станцій спостереження обробляється на головній керуючій станції MCS і використовується для оновлення ефемерид супутників. Завантаження навігаційних даних, складаються з прогнозованих орбіт і поправок годин, виробляється для кожного супутника кожні 24 години.
Система Глобального Позиціонування (GPS або Global Positioning System) є супутникової і працює під управлінням Міністерства Оборони США. Система є глобальною, всепогодної і забезпечує можливість отримання точних координат і часу 24 години на добу.
2. Введення в основи GPS
2.1 Як працює GPS
Основи системи GPS можна розбити на п'ять основних підпунктів:
Супутникова трилатерации - основа системи
Супутникова дальнометрія - вимірювання відстаней до супутників
Точна тимчасова прив'язка - навіщо потрібно узгоджувати годинники в приймачі і на супутнику і для чого потрібно 4-й космічний апарат
Розміщення супутників - визначення точного положення супутників у космосі
Корекція помилок - облік помилок внесених затримками в тропосфері і іоносфері
1 Супутникова трилатерации
Точні координати можуть бути обчислені для місця на поверхні Землі за вимірюваннями відстаней від групи супутників (якщо їх положення в космосі відомо). У цьому випадку супутники є пунктами з відомими координатами. Припустимо, що відстань від одного супутника відомо і ми можемо описати сферу заданого радіусу навколо нього.
Якщо ми знаємо також відстань і до другого супутника, то визначається місце розташування буде розташовано десь в колі, що задається перетином двох сфер.
Третій супутник визначає дві точки на колі.
Тепер залишається тільки вибрати правильну точку. Однак одна з точок завжди може бути відкинута, оскільки вона має високу швидкість переміщення або знаходиться на або під поверхнею Землі. Таким чином, знаючи відстань до трьох супутників, можна обчислити координати обумовленої точки.
2 Супутникова дальнометрія
Відстань до супутників визначається за вимірюваннями часу проходження радіосигналу від космічного апарату до приймача помноженим на швидкість світла. Для того, щоб визначити час поширення сигналу нам необхідно знати коли він покинув супутник.
Для цього на супутнику і в приймачі одночасно генерується однаковий Псевдовипадковий Код *
* - Кожен супутник GPS передає два радіосигналу: на частоті L1 = 1575.42 МГц і L2 = 1227.60 МГц. Сигнал L1 має два далекомірних коду з псевдовипадковим шумом (PRN), P-код і C/A код. "Точний" або P-код може бути зашифрований для військових цілей. "Грубий" або C/A коду не зашифрований. Сигнал L2 модулюється тільки з P-кодом. Більшість цивільних користувачів використовують C/A код при роботі з GPS системами. Деякі приймачі Trimble геодезичного класу працюють з P-кодом.
Приймач перевіряє вхідний сигнал з супутника і визначає коли він генерував такий же код. Отримана різниця, помножена на швидкість світла (~ 300000 км/с) дає шукане відстань.
Використання коду дозволяє приймачу визначити тимчасову затримку в будь-який час. Крім того, супутники можуть випромінювати сигнал на одній і тій же частоті, так як кожен супутник ідентифікується за своїм Псевдослучайному коду (PRN або PseudoRandom Number code). p> 3 Точна тимчасова прив'язка
Як видно зі сказаного вище, обчислення безпосередньо залежать від точності ходу годинника. Код повинен генеруватися на супутнику і приймачі в одне і той же час. На супутниках встановлені атомні годинники мають точність близько однієї наносекунди. Однак це надто дорого, щоб встановлювати такі годинники в кожен GPS приймач, тому вимірювання від четвертого супутника використовуються для усунення помилок ходу годинника приймача.
Ці вимірювання можна використовувати для усунення помилок, які виникають якщо годинник на супутнику і в приймачі не синхронізовані...
