Как устроена GPS?
Популярные ответы
NAVSTAR GPS (англ. Navigation Satellite Time and Ranging, Global Positioning System — Измерение дальности и времени по навигационному спутнику, Глобальная система позиционирования) — спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, также в космическом пространстве на расстоянии до 100 тыс км от поверхности Земли, определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализирована и эксплуатируется Министерством обороны США (англ. US Department of Defense).
История:
Идея за создания спутниковой радионавигационной системы родилась ещё в 50-е годы, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли. Группа американских учёный, во главе с Ричардом Кершнером, наблюдала сигнал исходящий от первого спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера, частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и понижается при его отдалении. Они открыли, что точно зная свои координаты на Земле, можно измерять положение спутника, и обратно, точно зная положение спутника, можно определять собственные координаты.
Но реализована эта идея была по прошествии около 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г., а 22 февраля 1978 г. запущен первый спутник орбитальной группировки. В период между 1978 и 1980 г. орбитальная группировка достигла 6 спутников, а 6 января 1980 начато частичное использование GPS. Последний из всех 24 спутников, необходимых за полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в конце 1993 г. а навигационная система была полностью готова к 17 января 1994 г.
Первоначально GPS разрабатывался как чисто военный проект. Но после 1983 г., президент США разрешил частичное использование системы для гражданских целей, но точность была намеренно загрублена специальным алгоритмом. Поскольку появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм загрубления точности и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, в 2000 г. это загрубление точности было отменено президентом США.
Хронология:
1973 - Решение о разработке спутниковой навигационной системы
1974-1979 - Испытание системы
1977 - Приём сигнала от наземной станции, симулирующей спутник системы
1978-1985 - Запуск одиннадцати спутников первой группы (Block I)
1980 - Старт спутников оснащённых сенсорами позволяющих регистрировать подводные и наземные испытания ядерного оружия.
1979 - Сокращение финансирования программы. Решение о запуске 18 спутников вместо запланированных 24.
1980-1982 - Дальнейшее сокращение финансирования программы
1983 - После гибели самолёта компании Korean Airline, сбитого над территорией СССР принято решение о предоставлении сигнала гражданским службам.
1986 - Гибель космического челнока Space Shuttle «Challenger» приостановил развитие программы, так как последний планировался для вывода на орбиту второй группы спутников. В результате основным транспортным средством была выбрана ракета-носитель «Дельта»
1988 - Решение о развёртывании орбитальной группировки в 24 спутника. 18 спутников не в состоянии обеспечить бесперебойного функционирования системы.
1989 - Активация спутников второй группы
1990-1991 - Временное отключение AS (англ. selective availability — искуственно создавамой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров) в связи с войной в Персидском заливе и нехваткой военных моделей приёмников. Включение AS 01 Июня 1991 года.
08.12.1993 - Сообщение о первичной готовности системы (англ. Initial Operational Capability). В этом же году принято окончательное решение о предоставлении сигнала для бесплатного пользования гражданским службам и частным лицам
1994 - Спутниковая группировка укомплектована
17.07.1995 - Полная готовность системы (англ. Full Operational Capability)
01.05.2000 - Отключение AS для гражданских пользователей, таким образом точность определения выросла со 100 до 20 метров
26 Июня 2004 - Подписание совместного заявления по обеспечению взаимодополняемости и совместимости Галилео и GPS 1
Декабрь 2006 - Российско-американские переговоры по сотрудничеству в области обеспечения взаимодополняемости космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Космический сегмент:
Основой системы являются навигационные спутники, движущихся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц L2=1227,6 МГц, последние модели также на L5=1176,4 МГц . Навигационная информация может быть принята (в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование. Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. 24 спутника обеспечивают 100% работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный прием и хороший расчет позиции. Поэтому для увеличения точности позиции и резерва на случай отключения общее число спутников поддерживается в большем количестве (~29 на 2006 год). Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 31.
Сегмент контроля (Наземные станции):
Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников
Литература:
Сетевые спутниковые радионавигационные системы / В.С. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцев и др.; под ред. В.С. Шебшаевича. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1993 — 408 с.: ил. ISBN 5-256-00174-4
Источник:
Ссылки:
Последнее редактирование ответа: 09.05.2007
Похожие вопросы