. Для наочності, ілюстрації наведені нижче розглядають ситуацію на площині, так як тільки три супутники необхідно для обчислення місця розташування об'єкта.
Якщо годинник на супутнику і в приймачі мають однакову точність ходу, то точне місце розташування може бути знайдено за вимірюваннями відстані до двох супутників.
Якщо отримані вимірювання з трьох супутників і всі годинники точні, то коло описаний радіус-вектором від третього супутника буде перетинатися як показано на малюнку.
Однак, якщо годинник в приймачі поспішають на 1 секунду, то картина буде виглядати наступним чином.
Якщо зробити завмер до третього супутника, то отриманий радіус-вектор НЕ перетнеться з двома іншими як показано на малюнку.
Коли GPS приймач отримує серію вимірів що не перетинаються в одній точці, то комп'ютер в приймачі починає віднімати (або додавати) час методом послідовних ітерації до тих пір, поки не зведе всі вимірювання до однієї точки. Після цього обчислюється поправка і робиться відповідне зрівняння.
Якщо вам потрібно третій вимір, то необхідний четвертий супутник для усунення помилок ходу годинника в приймачі. Таким чином, при роботі в полі вам необхідно мати мінімум чотири супутники, щоб визначити тривимірні координати об'єкта.
4 Розташування супутників
Система NAVSTAR має 24 робочих супутника з орбітальним періодом о 12 годині на висоті приблизно 20200 км від поверхні Землі. У шести різних площинах мають нахил до екватора в 55 В°, розташоване по 4 супутника. Зазначена висота необхідна для забезпечення стабільності орбітального руху супутників і зменшення фактора впливу опору атмосфери.
Міністерство Оборони США (DoD) здійснює безперервне стеження за супутниками. На кожному супутнику розташовано кілька високоточних атомних годин і вони безперервно передають радіосигнали з власним унікальним ідентифікаційним кодом *. МО США має 4 станції стеження за супутниками, три станції зв'язку та центр здійснює контроль і управління за всім наземним сегментом системи. Станції стеження безперервно відстежують супутники і передають дані в центр управління. У центрі управління обчислюються уточнені елементи супутникових орбіт і коефіцієнти поправок супутникових шкал часу, після чого ці дані передаються по каналах станцій зв'язку на супутники принаймні один раз на добу.
* - 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.
5 Корекція помилок
Деякі джерела помилок виникають при роботі GPS є трудноустранімимі. Обчислення припускають, що сигнал поширюється з безперервною швидкістю, яка дорівнює швидкості світла. Однак в реальності все набагато складніше. Швидкість світла є константою тільки в вакуумі. Коли сигнал проходить через іоносферу (шар заряджених частинок на висоті 130-290 км) і тропосферу, його швидкість поширення зменшується, що призводить до помилок у виміри дальності. У сучасних GPS приймачах використовують всілякі алгоритми усунення цих затримок.
Іноді виникають помилки в ході атомних годин і орбітах супутників, але вони зазвичай незначні і ретельно відстежуються зі станцій стеження.
Багатопроменева інтерференція також вносить помилки у визначення місця розташування за допомогою GPS. Це відбувається, коли сигнал відбивається від об'єктів розташованих на земній поверхні, що створює помітну інтерференцію з сигналами приходять безпосередньо з супутників. Спеціальна техніка обробки сигналу і продумана конструкція антен дозволяє звести до мінімуму цей джерело помилок.
Раніше існував ще одне джерело помилок - це Виборчий Доступ (Selective Availability або S/A), штучне зниження точності супутникового сигналу вводиться МО США. Це призводило до того, що точність отриманих координат за допомогою GPS знижувалася до 100 метрів. Проте 1 травня 2000 року зі рішенням президента США "Виборчий Доступ" був вимкнено.
Висновки:
1) 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.
2) Багатопроменева інтерференція також вносить помилки в визначення місця розташування за допомогою GPS. Це відбувається, коли сигнал відбивається від об'єктів розташованих на земній поверхні, що створює помітну інтерференцію з сигналами приходять безпосередньо з супутників.
3) Як видно зі сказаного вище, обчислення безпосередньо залежать від точності хо...
