Принцип работы
Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении
расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо
получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью.
Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений.
Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего
выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый
спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная
расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных
геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить
положение объекта в пространстве.
Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн.
Для осуществления возможности измерения времени распространяемого
радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы
точного времени, в составе своего сигнала используя точно
синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе
спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и
при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем
излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала.
Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты
антенны. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за
определённый промежуток времени, становится возможным вычислить такие
параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю),
пройденный путь и т. д.
В реальности работа системы происходит значительно сложнее. Ниже
перечислены некоторые проблемы, требующие специальных технических
приёмов по их решению:
- Отсутствие атомных часов в большинстве навигационных приёмников.
Этот недостаток обычно устраняется требованием получения информации не
менее чем с трёх (2-мерная навигация при известной высоте) или четырёх
(3-мерная навигация) спутников; (При наличии сигнала хотя бы с одного
спутника можно определить текущее время с хорошей точностью).
- Неоднородность гравитационного поля Земли, влияющая на орбиты спутников;
- Неоднородность атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в определённых пределах;
- Отражения сигналов от наземных объектов, что особенно заметно в городе;
- Невозможность разместить на спутниках передатчики большой мощности,
из-за чего приём их сигналов возможен только в прямой видимости на
открытом воздухе.
|