Приемники глобального позиционирования

1. Типы GPS приёмников. Назначения и общая характеристика.

2. Спутниковый приёмник GARMIN.

3. Спутниковый приёмник TRIMBLE.

4. Российские приёмники спутниковой навигации.

На рынке представлены десятки GPS-приёмников. Классификация этих приёмников представлена по ряду критериев. Рассмотрим приёмники приемлемые для ГИС технологий и мобильных средств передачи данных.

Обычные навигаторы. Навигаторы - наиболее распространенные GPS-приёмники, благодаря их низкой стоимости и многофункциональности. Представляют собой приёмники, способные читать CA-код, дифференцированные сигналы, передаваемые по радио либо другим способом, также возможность отображать проекцию картографической информации на жидкокристаллический экран. Эти приёмники позволяют определять координаты на местности в различных форматах и преобразовывать их в систему координат из WGS-84 (система координат приёмников) в национальную систему координат СК-42. Цены на приёмники GARMIN в пределах от 200-600 евро, а ошибка определения координат на местности колеблится от 7 до25 м по горизонтали, а по высоте до 16 м в зависимости от видимости спутников и их взаимного расположения.

В ГИС технологиях GPS-приёмники могут быть использованы для определения координат точек и представления их на мелкомасштабных и среднемасштабных картах.

Современные GPS-приёмники. Эти приёмники, типа GPS TRIMBLE, позволят более точно определить координаты (до нескольких см), также анализировать фазу несущей частоты L1. Эти приёмники можно использовать с дифференцированными сигналами и получать точность на местности в реальном масштабе и времени до 1 м. Эти приёмники подключаются к портативному компьютеру или мобильному устройству, чтобы переносить данные GPS-съёмки на план ГИС и обратно в натуру. Они работают в системе Arc Pad с различными карманными компьютерами. Также поддерживают различные типы растровых и векторных форматов карт. Стоимость приёмников 10-15 тысяч евро. С помощью этих приёмников можно смотреть карту на экране, определить наше местоположение на местности, иметь доступ к базе данным пространственной информации.

Дифференцированная коррекция данных GPS-съёмки осуществляется двумя способами:

1. С использованием базовых станций на местности, которые имеют четкие геодезические координаты. Такие станции устанавливают геодезисты.

2. Через спутники по предварительному заказу. Этот способ имеет огромное преимущество, т.к. позволяет получать поправки координат без базовой станции в любой части планеты в реальном режиме времени (ДGPS). Заказ дифференцированной коррекции (ДGPS) осуществляется через спутник, годичная стоимость составляет 1400 евро для метровой точности.

Геодезические GPS-приёмники - наиболее точные приёмники, которые используют при геодезической съёмке местности. Эти приёмники работают с частотой L1, накапливают информацию. Можно достичь сантиметровой точности съёмки линии, при её длине до 30 км и метровую точность, при линии до 50 км.

Двухчастотные приемники геодезического класса

К ним относятся GPS приёмники типа TRIMBLE, позволяющие работать с двумя частотами L1 и L2. Это позволяет уменьшить ошибки вносимые различными умножителями спутниковых сигналов через различные слои атмосферы.

С этими приёмниками можно достичь сантиметровой точности при длине линии до 10км и однометровой точности при длине линии до 50км с использованием базовых станций и дифференциальной корректировки данных точность GPS съёмки можно увеличить.

При использовании систем корректировки со спутника (DGPS) можно достичь дециметровой точности (10см). Цена двухчастотного GPS приёмника достигает 30 тысяч евро.Данный тип приёмников наиболее подходит для целей геодезии и топографии.

Система спутниковой навигации передаёт 2 типа данных:

1. Альманах - содержит параметры орбит всех спутников. Эти данные не отличаются большой точностью и действительны в течении нескольких месяцев.

2. Данные «Эфимериса» - которые содержат очень точные корректировки параметров орбит и часов для спутников. Данные передаются для одного спутника и действительны только 30 минут. Эти данные требуются для более точного определения координат точки на местности.

Кроме того движение всех спутников постоянно контролируется наземными станциями приёма.

Американские спутники системы NAVSTAR контролируются американскими станциями, расположенными на военных базах в различных широтах. Вращаясь вокруг земли спутники проходят какую-то точку земной поверхности 1 раз в 12 часов, в том числе над станциями слежения. На этих станциях измеряют высоту, скорость и положение спутника, эти параметры передаются на бортовой компьютер спутника и корректируется.

В общем работа GPS приёмника состоит в следующем:

измеряется время за которое радиосигнал проходит от спутника до приёмника на земле. Координаты спутника известны в альманахе. Скорость радиосигнала = скорости света. Расстояние от спутника до поверхности = скорость*время. Если получить данные одновременно с 3х спутников, то можно определить координаты точки на земле.