Pagrindinis principasGPS navigacijos sistemayra išmatuoti atstumą tarp palydovo, kurio padėtis yra žinoma, ir vartotojo imtuvo, o tada integruoti kelių palydovų duomenis, kad sužinotumėte konkrečią imtuvo padėtį. Kad tai būtų pasiekta, palydovo padėtį galima rasti palydovo efemeryje pagal laivo laikrodžio užfiksuotą laiką. Atstumas nuo vartotojo iki palydovo gaunamas užregistravus laiką, per kurį palydovo signalas nukeliauja iki vartotojo, ir padauginus jį iš šviesos greičio (dėl jonosferos trukdžių atmosferoje šis atstumas nėra tikras atstumas tarp vartotojo ir palydovo, bet pseudo diapazonas (PR): kai GPS palydovai veikia normaliai, jie ir toliau siųs navigacijos pranešimus su pseudoatsitiktiniais kodais (vadinami pseudo kodais), sudarytais iš 1 ir 0 dvejetainių simbolių yra dviejų tipų pseudo kodai, kuriuos naudoja GPS sistemos, būtent: civilinis C/A kodas ir karinis P(Y) kodas. C/A kodo dažnis yra 1,023 MHz, pasikartojimo laikotarpis yra viena milisekundė, o kodo intervalas yra 1 mikrosekundė. , kuris atitinka 300 m, P kodo dažnis yra 10,23 MHz, o pasikartojimo laikotarpis yra 266,4 dienos, o tai atitinka 30 m saugumas yra geresnis Navigacijos pranešimas apima palydovo efemeridus, darbo sąlygas, laikrodžio korekciją, jonosferos vėlavimo korekciją, atmosferos refrakcijos korekciją ir kt. Jis demoduliuojamas iš palydovo signalo ir perduodamas nešlio dažniu su 50b/s moduliacija. Kiekviename pagrindiniame naršymo pranešimo kadre yra 5 antriniai kadrai, kurių kadro ilgis yra 6 s. Pirmieji trys kadrai turi po 10 žodžių; kiekvienas Jis kartojasi kas 30 sekundžių ir atnaujinamas kas valandą. Paskutiniuose dviejuose kadruose iš viso yra 15000b. Navigacijos pranešimo turinys daugiausia apima telemetrijos kodus, konversijos kodus ir pirmąjį, antrąjį ir trečiąjį duomenų blokus, iš kurių svarbiausias yra efemerido duomenys. Kai vartotojas gauna navigacijos pranešimą, ištraukite palydovo laiką ir palyginkite jį su savo laikrodžiu, kad sužinotumėte atstumą tarp palydovo ir vartotojo, o tada naudokite palydovo efemerido duomenis navigacijos pranešime, kad apskaičiuotumėte palydovo padėtį, kai perduodama. pranešimą. Gali būti žinoma vartotojo padėtis ir greitis geodezinėje koordinačių sistemoje WGS-84.
Galima pastebėti, kad palydovinės dalies vaidmuoGPS navigacijos sistemayra nuolat perduoti navigacijos pranešimus. Tačiau kadangi vartotojo imtuvo naudojamas laikrodis ir palydovo integruotas laikrodis ne visada gali būti sinchronizuojami, be vartotojo trimačių koordinačių x, y ir z, a Δt, laiko skirtumas tarp palydovo ir imtuvo. , taip pat pristatomas kaip nežinomas numeris. Tada naudokite 4 lygtis, kad išspręstumėte šiuos 4 nežinomus dalykus. Taigi, jei norite sužinoti, kur yra imtuvas, turite priimti bent 4 palydovinius signalus.
TheGPS imtuvasgali gauti nanosekundės tikslumo laiko informaciją, kurią galima panaudoti laiko nustatymui; efemerido prognozė, skirta prognozuoti apytikslę palydovo padėtį per ateinančius kelis mėnesius; transliacijos efemeridė, skirta padėties nustatymui reikalingų palydovų koordinatėms apskaičiuoti , Nuo kelių metrų iki dešimčių metrų tikslumu (skirtingai nuo palydovo, keičiasi bet kuriuo metu); irGPS sistemainformaciją, pvz., palydovo būseną.
TheGPS imtuvasgali išmatuoti kodą, kad gautų atstumą nuo palydovo iki imtuvo. Kadangi jame yra imtuvo palydovinio laikrodžio ir atmosferos sklidimo paklaida, jis vadinamas pseudoatstumu. Pseudoatstumas, išmatuotas pagal 0A kodą, vadinamas UA kodo pseudodiapazonu, o tikslumas yra apie 20 metrų. Pseudoatstumas, išmatuotas pagal P kodą, vadinamas P kodo pseudodiapazonu, o tikslumas yra apie 2 metrai.
TheGPS imtuvasdekoduoja gautą palydovo signalą arba naudoja kitus metodus, kad pašalintų nešiklio moduliuotą informaciją, o tada nešiklis gali būti atkurtas. Griežtai kalbant, nešlio fazė turėtų būti vadinama nešlio dažnio faze, kuri yra skirtumas tarp gauto palydovinio signalo nešiklio fazės, paveiktos Doplerio poslinkio, ir signalo fazės, kurią sukuria imtuvo vietinis virpesys. Paprastai matuojant imtuvo laikrodžio nustatytu epochos laiku ir stebint palydovo signalą, fazės pokyčio reikšmę galima įrašyti, tačiau pradinė imtuvo ir palydovinio osciliatoriaus fazės reikšmė stebėjimo pradžioje nežinoma. Pradinės epochos fazinis sveikasis skaičius taip pat nežinomas, tai yra, visos savaitės dviprasmiškumas gali būti išspręstas tik kaip duomenų apdorojimo parametras. Fazės stebėjimo vertės tikslumas siekia milimetrus, tačiau prielaida yra išspręsti viso perimetro dviprasmiškumą. Todėl fazės stebėjimo vertę galima naudoti tik tada, kai yra santykinis stebėjimas ir nuolatinio stebėjimo vertė, o padėties nustatymo tikslumas, kuris yra geresnis už skaitiklio lygį, yra tik faziniai stebėjimai.
Pagal padėties nustatymo metodą GPS padėties nustatymas skirstomas į vieno taško padėties nustatymą ir santykinį padėties nustatymą (diferencinį padėties nustatymą). Vieno taško padėties nustatymas yra būdas nustatyti imtuvo padėtį pagal imtuvo stebėjimo duomenis. Jis gali naudoti tik pseudoatstumo stebėjimus ir gali būti naudojamas apytiksliai navigacijai ir transporto priemonių bei laivų padėties nustatymui. Santykinis padėties nustatymas (diferencinis padėties nustatymas) – tai metodas, leidžiantis nustatyti santykinę padėtį tarp stebėjimo taškų, remiantis daugiau nei dviejų imtuvų stebėjimo duomenimis. Jis gali naudoti pseudoatstumo stebėjimus arba fazinius stebėjimus. Turėtų būti naudojami geodeziniai arba inžineriniai matavimai. Santykinei padėties nustatymui naudokite fazės stebėjimus.
GPS stebėjimaiapima palydovo ir imtuvo laikrodžių skirtumus, atmosferos sklidimo delsą, kelių takų efektus ir kitas klaidas. Jiems taip pat įtakos turi palydovinės transliacijos efemerido klaidos atliekant padėties nustatymo skaičiavimus. Dažniausiai pasitaikančios klaidos atsiranda dėl santykinės padėties nustatymo. Atšaukimas arba susilpnėjimas, todėl padėties nustatymo tikslumas labai pagerės. Dviejų dažnių imtuvas gali panaikinti pagrindinę jonosferos paklaidos dalį atmosferoje, remiantis dviejų dažnių stebėjimais. ), reikėtų naudoti dviejų dažnių imtuvus.
