GPS

    GPS — СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

    NAVSTAR GPS (англ. NAVigation Satellites providing Time And Range; Global Positioning System — обеспечивающие измерение времени и расстояния навигационные спутники; глобальная система позиционирования) — спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

  Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников.

    Космический сегмент
   
   Основой системы являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте примерно 20180 м. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц, последние модели также на L5=1176,45 МГц. Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая на частоте L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование. Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. 24 спутника обеспечивают 100% работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиции и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве (31 шт к сентябрю 2007 года). Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 37.

    Наземные станции контроля космического сегмента 
   
  Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции, расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников.

     Пользовательский сегмент
   
  К пользовательскому сегменту относятся все радиоприёмные устройства для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR (устоявшееся название - "GPS приемники").
   
  По возможностям приема сигналов GPS приемники делятся на кодовые - способные принимать и обрабатывать только CA-код на частоте L1:

• Фазовые одночастотные - способные помимо CA-кода принимать и обрабатывать фазу несущей частоты L1;

• Двух- или мультичастотные - приемники, способные принимать и обрабатывать фазы несущих L2/L2C и новой частоты L5 соответственно, а также, мультисистемные, (т.н. GNSS приемники), способные принимать и обрабатывать сигналы иных спутниковых навигационных систем (в настоящий момент - системы ГЛОНАСС).

   Помимо приема сигналов системы NAVSTAR, в GPS-приемниках может быть предусмотрена возможность приема сигналов различных систем дифференциальной коррекции, улучшающих точность позиционирования.
По области применения GPS приемники обычно делятся на бытовые или навигационные (т.н. GPS навигаторы - автомобильные, туристические, спортивные), автономная точность позиционирования которых не превышает 3-5 м. и профессиональные.
   Профессиональные GPS приемники, в свою очередь, можно разделить на приемники для картографии и ГИС, геодезические системы и специальные (GPS модули).

   GPS приемники для картографии и ГИС работают обычно автономно, но с использованием различные систем дифференциальной коррекции, повышающих точность позиционирования до субметровой или дециметровой. Геодезические GPS системы состоят минимум из двух приемников: базового, устанавливаемого в точке с известными координатами, и роверного, используемого для определения координат искомых точек. После совместной обработки данных роверного и базового приемников может быть получена субсантиметровая точность позиционирования.
   И, наконец, специальные GPS приемники (GPS модули) представляют собой электронные компоненты (микросхемы, антенны), из которых создаются встроенные системы навигации для транспортных средств (автомобильных, морских, авиационных) или системы синхронизации для предприятий энергетики, мобильной связи, радио и телевидения и других.