Základní principGPS navigační systémje změřit vzdálenost mezi satelitem se známou polohou a přijímačem uživatele a poté integrovat data z více satelitů, aby bylo možné zjistit konkrétní polohu přijímače. K dosažení tohoto cíle lze polohu satelitu zjistit v efemeridách satelitu podle času zaznamenaného palubními hodinami. Vzdálenost od uživatele k satelitu se získá zaznamenáváním času, po který signál satelitu cestuje k uživateli, a jeho následným vynásobením rychlostí světla (kvůli interferenci ionosféry v atmosféře tato vzdálenost není skutečná vzdálenost mezi uživatelem a satelitem, ale Pseudo-range (PR): Když satelity GPS fungují normálně, budou nadále vysílat navigační zprávy s pseudonáhodnými kódy (označovanými jako pseudo kódy) složenými z 1 a 0 binárních symbolů jsou dva typy pseudokódů používané systémy GPS, a to: Civilní C/A kód a vojenský P(Y) kód Frekvence C/A kódu je 1,023 MHz, perioda opakování je jedna milisekunda a interval kódu je 1 mikrosekunda. , což je ekvivalent 300 m, frekvence P kódu je 10,23 MHz a perioda opakování je 0,1 mikrosekundy, což je ekvivalentní 30 m, a bezpečnostní výkon je lepší Navigační zpráva zahrnuje satelitní efemeridy, pracovní podmínky, korekci hodin, korekci ionosférického zpoždění, korekci atmosférického lomu atd. Informace. Je demodulován ze satelitního signálu a vysílán na nosné frekvenci s modulací 50b/s. Každý hlavní rámec navigační zprávy obsahuje 5 dílčích rámců s délkou rámce 6s. První tři rámce mají každý 10 slov; každý Opakuje se každých 30 sekund a aktualizuje se každou hodinu. Poslední dva snímky mají celkem 15000b. Obsahem navigační zprávy jsou především telemetrické kódy, konverzní kódy a první, druhý a třetí datový blok, z nichž nejdůležitější jsou efemeridová data. Když uživatel obdrží navigační zprávu, extrahujte čas satelitu a porovnejte jej s jeho vlastními hodinami, abyste zjistili vzdálenost mezi satelitem a uživatelem, a poté použijte data o efemeridách satelitu v navigační zprávě k výpočtu polohy satelitu při vysílání. zprávu. Je možné znát polohu a rychlost uživatele v geodetickém souřadnicovém systému WGS-84.
Je vidět, že role satelitní částiGPS navigační systémje nepřetržitě vysílat navigační zprávy. Protože však hodiny používané přijímačem uživatele a palubními hodinami satelitu nelze vždy synchronizovat, kromě trojrozměrných souřadnic uživatele x, y a z, a Δt, časový rozdíl mezi satelitem a přijímačem , je také zaveden jako neznámé číslo. Pak použijte 4 rovnice k vyřešení těchto 4 neznámých. Pokud tedy chcete vědět, kde je přijímač, musíte být schopni přijímat alespoň 4 satelitní signály.
TheGPS přijímačmůže přijímat časové informace přesné na úrovni nanosekund, které lze použít pro načasování; předpovědní efemeridy pro předpovědi přibližné polohy satelitu v příštích několika měsících; vysílací efemeridy pro výpočet souřadnic satelitů potřebných pro určení polohy , S přesností několika metrů až desítek metrů (liší se od satelitu, kdykoli se mění); aGPS systéminformace, jako je stav satelitu.
TheGPS přijímačdokáže změřit kód, aby získal vzdálenost od satelitu k přijímači. Protože obsahuje chybu satelitních hodin přijímače a chybu šíření atmosférou, nazývá se pseudovzdálenost. Pseudovzdálenost měřená pro kód 0A se nazývá pseudovzdálenost UA kódu a přesnost je asi 20 metrů. Pseudovzdálenost měřená pro kód P se nazývá pseudovzdálenost P kódu a přesnost je asi 2 metry.
TheGPS přijímačdekóduje přijatý satelitní signál nebo použije jiné techniky k odstranění informace modulované na nosné a poté lze nosnou obnovit. Přísně vzato by se nosná fáze měla nazývat fáze nosné frekvence úderu, což je rozdíl mezi fází nosné vlny přijímaného satelitního signálu ovlivněnou Dopplerovým posunem a fází signálu generovanou lokální oscilací přijímače. Obecně měřeno v čase epochy určeném hodinami přijímače a sledováním satelitního signálu lze zaznamenat hodnotu změny fáze, ale počáteční hodnota fáze přijímače a satelitního oscilátoru na začátku pozorování není známa. Není známo ani fázové celé číslo počáteční epochy, to znamená, že nejednoznačnost celého týdne lze řešit pouze jako parametr při zpracování dat. Přesnost hodnoty pozorování fáze je až na milimetry, ale předpokladem je vyřešení nejednoznačnosti celého obvodu. Hodnotu fázového pozorování lze proto použít pouze tehdy, když existuje relativní pozorování a nepřetržitá pozorovací hodnota a přesnost určování polohy, která je lepší než úroveň měřiče, je pouze Fázová pozorování lze použít.
Podle způsobu určování polohy se určování polohy pomocí GPS dělí na jednobodové určování polohy a relativní určování polohy (diferenciální určování polohy). Jednobodové polohování je způsob, jak určit polohu přijímače na základě pozorovaných dat přijímače. Může používat pouze pozorování pseudovzdálenosti a může být použit pro hrubou navigaci a určování polohy vozidel a lodí. Relativní určování polohy (diferenciální určování polohy) je metoda k určení relativní polohy mezi pozorovacími body na základě pozorovacích dat více než dvou přijímačů. Může používat buď pozorování pseudovzdálenosti nebo fázová pozorování. Měla by být použita geodetická nebo inženýrská měření. Pro relativní polohování použijte fázová pozorování.
GPS pozorovánízahrnují rozdíly hodin satelitu a přijímače, zpoždění šíření atmosférou, efekty více cest a další chyby. Jsou také ovlivněny chybami efemerid satelitního vysílání během výpočtů polohy. Nejčastější chyby jsou způsobeny relativním umístěním. Zrušení nebo zeslabení, takže přesnost určování polohy se výrazně zlepší. Dvoufrekvenční přijímač dokáže zrušit hlavní část ionosférické chyby v atmosféře na základě pozorování dvou frekvencí. ), měly by být použity dvoufrekvenční přijímače.
