Система спутниковой навигации GPS

Спутниковая навигация

Системы ГНСС. Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) предназначены для определения положения объектов на поверхности Земли.

В настоящий момент получили широкое распространение две системы: ГЛОНАСС (Россия) и NAVSTAR — GPS (США).В соответствии с положениями новой Главы 5 «Безопасность мореплавания» Конвенции СОЛАС, безусловным требованием, касающимся как судов, построенных до 1 июля 2002 г., так и позднее этого срока, является дополнительное оснащение всех судов независимо от их размера приемниками ГНСС или другой радионавигационной системы, действующей в районе плавания.

Постановлением Правительства РФ от 03.08.99 № 896 предложено использовать приемники ГНСС, обеспечивающими совместное использование систем ГЛОНАСС и NAVSTAR — GPS.

Большинство доступных на рынке приемных систем способно работать как с сигналами ГЛОНАСС, так и GPS.

NAVSTAR — GPS

Система NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging — навигационный спутник измерения времени и координат), часто именуемая GPS (Global Positioning System — глобальная система позиционирования), позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов. Основой системы являются 24 GPS — спутника, движущихся над поверхностью Земли на высоте 20180 км. спутники движутся по 6 орбитальным траекториям (по 4 спутника на каждой), плоскости траекторий разнесены на 55 градусов. GPS — спутники излучают специальные сигналы в диапазоне 1575,42 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы, принимаются GPS — приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта. Используемый в гражданском применении C/A — код (coarse-acquisition) позволяет определить координаты объекта с точностью до 100 м. Используемый ВМФ США точный P-код предоставляет возможности по позиционированию с точностью до 20 м.

ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС (Global Navigation Satellite System — глобальная навигационная спутниковая система), как и система GPS, позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов. Основой системы являются 24 спутника (в настоящий момент число спутников существенно сокращено), движущихся над поверхностью Земли на высоте 19130 км. Спутники движутся по 3 орбитальным траекториям, плоскости траекторий разнесены на 64,8 градуса. ГЛОНАСС — спутники излучают специальные сигналы в диапазоне 1598,0625 — 1604,25 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы, принимаются ГЛОНАСС — приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта. Используемый в гражданском применении код позволяет определить координаты объекта с точностью до 57-70 м. В режиме обычного доступа ГЛОНАСС превосходит GPS по точности, обеспечивая при этом, возможность работы в более высоких широтах.

Дифференциальные системы

Ввиду недостаточной точности обсерваций, необходимой для обеспечения плавания в узкостях, рекомендации ИМО предполагают дополнительное использование дифференциальной подсистемы GPS и ГЛОНАСС (специальный метод, использующий корректирующую информацию от наземных станций), позволяющей повысить точность определения места до 5 — 10 м.

СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ GPS

Глобальная спутниковая система GPS предназначена для высокоточного определения трех координат места, составляющих вектора скорости и времени различных подвижных объектов.

Система разработана по заказу и находится под управлением МО (ВВС) США. США предоставляют систему в стандартном режиме для гражданского, коммерческого и научного использования без взимания за это специальной платы. Определено, что за использование системы гражданскими потребителя­ми ответственность несет Министерство транспорта США.

В соответствии с Интерфейсным контрольным документом GPS (ICD-200C-002, 25.9.97), основными разработчиками и создателями (contractors) системы являются:

по космическому сегменту — Rockwell International Space System Division (HKA Блок-MI/IIA/IIF), Martin Marietta Astro Space Division (Блок-ПК);

по сегменту управления — IBM, Federal Systems Company;

по сегменту потребителей — Rockwell International, Collins Avionics & Communication Division.

Документом, устанавливающим взаимоотношения потребителей с системой, является Интерфейсный контрольный документ GPS , за распространение которого несет ответст­венность корпорация ARINC.

Система GPS состоит из космического сегмента, сегмента управления (наземный ко­мандно-измерительный комплекс, КИК) и сегмента потребителей.

Космический сегмент образован орбитальной группировкой, номинально состоящей из 24 основных НКА (Навигационный космический аппарат) и 3-х резервных НКА. НКА находятся на 6 круговых орбитах высотой при­мерно 20000 км, наклонением 55° и равномерно разнесенных по долготе через 60°.

Источники ошибок в GPS

Селективный доступ, Ионосфера, Тропосфера,Многолучевость, Шумы приемника, Погрешности координатно-временного обеспечения НКА.