Сегменты GPS-системы

Система GPS состоит из спутниковой системы, контрольного сегмента и пользовательского сегмента.

1) Спутниковый сегмент - состоит минимум из 24 спутников (21 активный и 3 запасных) является сердцем системы. Спутники вращаются вокруг Земли на высоте около 20 т.км. Функционирование на такой большой высоте позволяет сигналам покрывать большую территорию. Спутники расположены на орбитах так, что GPS приёмник на земле всегда может получать сигналы, по меньшей мере, от четырех из них в любое заданное время. Спутники вращаются вокруг земли каждые 12 часов. Каждый спутник имеет на борту четыре высокоточных атомных часов. Каждые 6 секунд спутник излучает сигнал, который несёт в себе информацию о времени выхода из спутника и координатах спутника в момент выхода.

2) Контрольный (управляющий) сегмент - контрольный сегмент выполняет то, о чем говорит само его название - "контролирует" GPS спутники. На земле расположено несколько контрольных станций и одна станция основного контроля. Контрольные станции постоянно получают данные со спутников и затем передают информацию на станцию основного контроля, которая "корректирует" данные спутников и передает раз в сутки эфемериды и коэффициенты коррекции часов на спутники. Эфемериды – это сведения о том как будет двигаться спутник (его орбита, небесные координаты)

3) Пользовательский сегмент – состоит из большого числа гражданских и военных GPS-приёмников, которые преобразуют спутниковые радиосигналы в пространственные координаты. Для расчёта местоположения приёмнику необходимы сигналы как минимум от четырёх спутников. Приёмники бывают одночастотные и двухчастотные. Двухчастотные приёмники лучше, они точнее и быстрее определяют координаты, они более чувствительны к приёму сигналов. Но они гораздо дороже одночастотных. У нас в техникуме Trimble 4600 – одночастотный приёмник.

6. Принцип определения координат GPS-приёмником.

Каждый спутник с периодичностью 6сек излучает сигнал, который несёт в себе временную метку и координаты спутника в момент выхода сигнала.

GPS-приёмник, находясь на земной поверхности, принимает этот сигнал, считывает его информацию и фиксирует время прихода сигнала. Время прохождения сигнала от спутника к приёмнику умножается на скорость сигнала, тем самым вычисляя расстояние до спутника. Зная координаты спутников и расстояние до них, GPS-приёмник вычисляет координаты своего местоположения, по принципу линейной засечки.

Для определения координат приёмнику необходима информация, как минимум от четырёх спутников. Точность такого определения координат одиночным приёмником будет составлять десятки метров, что не приемлемо в маркшейдерско-геодезической практике. Причина такой низкой точности в том, что при прохождении через ионосферу Земли радиосигнал искажается (задерживается).

Величина задержки не постоянна, у неё нет никакой закономерности во времени и в пространстве, она всё время разная. Для устранения ионосферной задержки к измерениям привлекается второй приёмник – базовый.

Базовый приёмник устанавливается на точку с известными координатами и ведёт непрерывные спутниковые наблюдения весь сеанс GPS-съёмки. В результате такого наблюдения определяется величина ионосферной поправки, равная разнице заранее известных координат точки и её координат, полученных в результате сеанса спутниковых наблюдений. Полученная величина ионосферной поправки вводится в результаты спутниковых наблюдений на определяемых точках.

Таким образом, исключая ионосферную задержку, GPS-приёмник определяет координаты точки с точностью 2-3мм. в плане и 10мм. по высоте.

7. Технологии определения координат GPS-приёмником.

Существует несколько технологий. Они различны по точности определения координат, по времени наблюдения и производительности.

Для любого вида технологии необходимо

- обеспечить одновременную работу двух или более приёмников;

- осуществить одновременный приём радиосигнала как минимум от четырёх спутников;

- отсутствие в районе работ мощных работающих теле- и радиотрансляционных устройств, они могут заглушать или искажать сигнал.

Дата добавления: 2015-05-10