1.2.1.4 Розташування супутників navstar

Система NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging) має 24 робочих супутника з орбітальним періодом у 12 годин на висоті приблизно 20200 км від поверхні Землі. У шести різних площинах, що мають нахил до екватора в 55° , розташовано по 4 супутника. Зазначена висота необхідна для забезпечення стабільності орбітального руху супутників і зменшення фактора впливу опору атмосфери.[5]

Міністерство Оборони США здійснює безперервне спостереження за супутниками. На кожнім супутнику розташовано кілька високоточних атомних годинників і вони безупинно передають радіосигнали з власним унікальним ідентифікаційним кодом. МО США має 4 станції спостереження за супутниками, три станції зв'язку і центр здійснюючий контроль і керування за всім наземним сегментом системи.

Рис.6

Станції спостереження безупинно відслідковують супутники і передають дані в центр керування. У центрі керування обчислюються уточнені елементи супутникових орбіт і коефіцієнти виправлень супутникових шкал часу, після чого ці дані передаються по каналах станцій зв'язку на супутники принаймні один раз у добу.

1.2.1.5 Корекція помилок

Деякі джерела помилок виникаючих при роботі GPS тяжко враховувати. Обчислення припускають, що сигнал поширюється з безперервною швидкістю, що дорівнює швидкості світла. Однак у реальності все набагато складніше. Швидкість світла є константою тільки у вакуумі. Коли сигнал проходить через іоносферу (шар заряджених часток на висоті 130-290 км) і тропосферу, його швидкість поширення зменшується, що приводить до помилок у вимірюванні дальності. У сучасних GPS приймачах використовують всілякі алгоритми усунення цих затримок.

Іноді виникають помилки в ході атомних годинників і орбітах супутників, але вони звичайно незначні і ретельно відслідковуються зі станцій спостереження.

Багатопроменева інтерференція також вносить помилки у визначення місця розташування за допомогою GPS. Це відбувається, коли сигнал відбивається від об'єктів розташованих на земній поверхні, що створює помітну інтерференцію із сигналами, що приходять безпосередньо із супутників. Спеціальна техніка обробки сигналу і продумана конструкція антен дозволяє звести до мінімуму це джерело помилок.

Раніш існувало ще одне джерело помилок – це Виборчий Доступ (Selective Availability або S/A), штучне зниження точності супутникового сигналу, що вводить МО США. Це приводило до того, що точність отриманих координат за допомогою GPS знижувалася до 100 метрів. Однак 1 травня 2000 року за рішенням президента США "Виборчий Доступ" був відключений. Крім того, S/A можна виключити, застосовуючи технікові диференціальної корекції.[8]

1.2.2 Диференціальна корекція

Диференціальна корекція – це метод який значно збільшує точність що збираються GPS даних. У цьому випадку використовується приймач розташований у точці з відомими координатами (базова станція), а другий приймач збирає дані в точках з невідомими координатами (пересувний приймач).

Дані, отримані в точці з відомими координатами, використовуються для визначення помилок, які є в супутниковому сигналі. Потім інформація з базової станції спільно обробляється з даними пересувного приймача, разом з урахуванням помилок, які є в супутниковому сигналі, що дозволяє усунути помилки в координатах отриманих на пересувному приймачі. Вам необхідно знати координати вашої базової станції як можна точніше, тому що точність одержувана в результаті диференціальної корекції прямо залежить від точності координат базової станції.

Існує два методи виконання диференціальної корекції, у реальному часі й у постобробці. Нижче ми розглянемо їх більш докладно. [8]