GeoGuide
    GeoGuide
    GeoGuide
 
Новини | Довідники | Законодавство | Конференції | Каталоги | Публікації | Про сайт
Всі довідники: Картографія Геодезія Астрономо-геодезія Геоінформатика GPS & ГЛОНАСС ДЗЗ та фотограмметрія Тлумачник
       
 
Партнери

Сайт "Географія в Україні"
Сайт "Географія в Україні"

Сектор геоінформаційних технологій та геомоніторингу, ХНУ ім. Каразіна
Сектор геоінформаційних технологій та геомоніторингу, ХНУ ім. Каразіна

 

Структура системи та принципи функціонування

( Кас'янов О.В., "Детально про GPS" )

 

GPS складається з трьох сегментів: управління, космічного та сегменту користувачів. Сегмент управління вбирає в себе з головну станцію контролю та управління, групу контрольних станцій та станцій зв'язк (рис. 1).

Рисунок 1. Розташування елементів сегменту управління GPS

 

Головна станція контролю та управління знаходиться разом з однією з контрольних станцій на авіабазі "Шривер" (Schriever AFB) поблизу м. Колорадо-Спрингс штат Колорадо. Контрольні станції та станції зв'язку розташовано на атолі Дієго-Гарсіа (Чагос, Індійський океан), на острові Вознесіння (Атлантичний океан), на Гавайських островах, атолі Кваджалейн (Тихий океан), мисі Канаверел (півострів Флорида).

 

Контрольна станція на острові Оаху, Гаваї

(натисніть на малюнок, щоб відкрити в Google Eath)

 

Контрольні станції ведуть спостереження за супутниками та здійснюють високоточне визначення відстаней. За цими даними головна станція визначає параметри орбіт, похибки бортових годинників, визначає коефіцієнти моделі іоносфери та формує повідомлення, які станціями зв'язку закладаються на борт супутників.

 

Авіабаза "Шривер" Острів Вознесіння Атол Дієго Гарсіа Мис Канаверел Атол Кваджалейн

 

Місця розташування контрольних станцій GPS

(натисніть на рисунок, щоб відкрити в Google Earth)

 

У 2005 року систему контрольних станцій розширено за рахунок станцій Національного агенства геопросторової розвідки США (National Geospatial-Intelligence Agency).

 

 

Типи GPS-супутників
 

BLOCK I

Запуски супутників цього типу відбувалися з лютого 1978 року по жовтень 1985 року (SNR 01-12). Розробником апарату була компанія Rockwell International. Супутники було обладнано 1 цезієвим та 2 рубідієвими стандартами частоти. Термін життя супутника складав 5 років.
 

BLOCK II та BLOCK IIA

З лютого 1989 року по жовтень 1990 року на орбіту виводилися супутники типу BLOCK II (SNR 13-21). Супутники було обладнано 2 цезієвими та 2 рубідієвими стандартами частоти. Термін життя BLOCK II, як і попередника, складав 7.5 років.

Їм на зміну прийшли у листопаді 1990 року супутники типу BLOCK IIA. Запуски супутників цього типу тривали по вересень 1996 року (SNR 22-40). Кілька з них ще й досі працюють на орбіті.
 

BLOCK IIR та BLOCK IIR-M

З січня 1997 року почалося використання супутників типу BLOCK IIR (SNR 41-61). Розробник - компанія Lockheed Martin. Супутники обладнано 3-ма рубідієвими стандартами частоти. Термін життя апаратів цього типу становить 10 років.

У вересні 2005 року почався запуск супутників типу BLOCK IIR-M, що крім традиційного C/A та P-коду передають також код L2C.
 

BLOCK IIF

У 2009 році космічне угруповання GPS почне поповнюватися супутникамии типу BLOCK IIF, розробки компанії Boeing.

Апарати цього типу планується виводити на орбіту до 2012 року. Вони мають забезпечити поступовий перехід до системи GPS III. Супутники будуть передавати сигнали на ще одній частоті L5.

Спеціально для програми IIF компанія Kernco Inc. розробило новий цифровий цезієвий стандарт частоти (Digital Cesium Frequency Standard, DCFS)
 

Космічний сегмент GPS складається з 28 супутників (рис. 2), розташованих в шести площинах, розвернутих через 60˚ по довготі верхобіжного кута. Ексцентриситет орбіт становить від 0,02 до 0,001 - орбіти близькі до кругових. Приблизна висота обертання супутників H = 20150 км, період обертання T дорівнює близько 11 годин 58 хвилин. Нахил орбіти i = 55˚. Кожні 30 секунд супутник передає навігаційні повідомлення, в яких містяться дані про положення супутника на певний час, дані про якість сигналу, похибку супутникового годинника та коефіцієнти моделі іоносфери.

 

Сегмент користувачів складається з GPS- приймачів різних типів. Для високоточних вимірювань в геодезії та геодинаміці використовуються спеціалізовані двохчастотні багатоканальні приймачі, здатні здійснювати як кодові, так і фазові вимірювання в усіх можливих режимах. Для навігації, моніторингу транспортних засобів та широкого кола інших подібних задач застосовуються значно простіші та дешевші приймачі, здатні виконувати вимірювання тільки спостереженням за кодом сигналів.

 

Для визначення координат GPS-приймачі здійснюють кодові чи кодово-фазові вимірювання. Під час кодових вимірювань аналізується зміст повідомлень супутників та вимірюється запізнення сигналу по спеціальних далекомірних кодах. Аналіз цих даних дозволяє визначити відстані до супутників. На основі визначених відстаней та даних про положення щонайменше чотирьох супутників, використовуючи просторову лінійну засічку, GPS-приймачі визначають своє положення в просторі та часі.

 

При кодово-фазових вимірюваннях на основі кодових даних визначається положення супутників, а визначення відстані до супутника спирається на спостереження фази несучої. Такі вимірювання є похідними від вимірювань різності між опорним сигналом, сформованим внутрішнім генератором приймача, та сигналом, отриманим з супутника. Спостереження фази несучої є результатом цього процесу визначення різності.

 

Розрізняють кілька способів визначення положення: абсолютні та відносні. При абсолютних визначеннях координати визначаються лінійною засічкою по кодовим вимірюванням псевдовідстаней. Цей спосіб використовується в першу чергу в навігації. Абсолютні визначення в свою чергу поділяють на автономні та диференційні. Автономні визначення здійснюються одним приймачем і чутливі до будь-яких викажень. При диференційних визначеннях використовуються щонайменше два приймача. Один, так звана базова(опорна) станція, працює на точці з відомими координатами і формує поправки на основі різниці між визначеними по супутникам та наперед відомими координатами. Інший приймач безпосередньо здійснює позиціювання, використовуючи поправки створені базовою станцією.

 

Обладнання сегменту GPS-користувачів

1) геодезичні приймачі; 2) морські навігаційні приймачі; 3) автомобільні GPS-навігатори;

4) картографічні GPS-приймачі; 5) засоби персональної навігації; 6) прилади моніторингу

 

В відносних способах координати визначаються спільною обробкою даних отриманих кількома приймачами, серед яких щонайменше один розташовано на точці з відомими координатами. При цьому здебільшого використовується кодово-фазовий тип визначення відстаней. Спосіб дає високоточні результати і широко використовується при геодезичних визначеннях. Між тим такі вимірювання вимагають значного ускладнення обладнання приймачів, програмного забезпечення для обробки даних спостережень.

 

Щоб дізнатися, як саме вирішує задачу визначення положення навігаційний GPS-приймач, перейдіть до наступного розділу.

 

При підготовці розділу використані матеріали:

   Air Force Satellite Control Network

   National Geospatial-Intelligence Agency

   Sсhriever Air Force Base

   Los Angeles Air Force Base and the Space and Missile Systems Center

   Google Earth

 

  Наступна сторінка

 

Матеріали за темою:


Глобальні навігаційні системи

 

Детально про GPS
Структура системи та загальні принципи функціонування
Сигнали GPS - супутників
Навігаційне повідомлення супутника
Визначення відстані до супутника
Розрахунок поправок у відстані
Розрахунок координат супутника
Визначення наближеного положення приймача
Розрахунок положення GPS-приймача
Визначення положення GPS-приймача в диференційному режимі
Оголошення

Запрошуємо
ГІС-Форум "Освіта. Наука. Виробництво" - 2015
ГІС-Форум-2017
 
м. Харків
22-24 лютого
2017 р.

 
 
GeoGuide на Фейсбуці  GeoGuide у ВК
Новини | Публікації | Довідники | Законодавство | Конференції | Каталоги | Про сайт
GeoGuide, 2009-2017, info@geoguide.com.ua