Strona g│ˇwna  »  Nawigacja satelitarna
Centrum Badan KosmicznychPolspace
Galileo PointGMES Information Center
Nawigacja satelitarna
SYSTEMY NAWIGACJI SATELITARNEJ

GPS

System Navstar GPS (Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System) jest systemem opartym na satelitarnych sygna┼éach radiowych. Pozwala na wyznaczenie pozycji punktów i obiektów ruchomych znajduj─ůcych si─Ö w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi, niezale┼╝nie od warunków pogodowych, pory dnia i nocy. System zosta┼é stworzony i pozostaje po d kontrol─ů ameryka┼äskiego Departamentu Obrony. Decyzj─Ö o jego budowie podj─Öto w 1973r. Pierwotnie system by┼é wykorzystywany jedynie na potrzeby armii ameryka┼äskiej, jednak┼╝e w 1993r., wraz z oficjalnym og┼éoszeniem wst─Öpnej zdolno┼Ťci operacyjnej systemu (Initial Operational Capability) USA zadeklarowa┼éy bezp┼éatne udost─Öpnienie sygna┼éu GPS u┼╝ytkownikom cywilnym. Pe┼én─ů zdolno┼Ť─ç operacyjn─ů GPS osi─ůgn─ů┼é w 1995r.

Charakterystycznym i g┼éównym elementem systemu s─ů satelity nawigacyjne s┼éu┼╝─ůce do przekazywania wskaza┼ä czasu i pomiar odleg┼éo┼Ťci, na podstawie których okre┼Ťlane s─ů wspó┼érz─Ödne po┼éo┼╝enia szukanych punktów. Wdro┼╝enie tego systemu zautomatyzowa┼éo procesy pomiarowe, obliczeniowe i kartometryczne oraz przyspieszy┼éo i podnios┼éo dok┼éadno┼Ť─ç uzyskiwania wspó┼érz─Ödnych punktów. Wprowadzony system znalaz┼é zastosowanie w wielu dziedzinach, mi─Ödzy innymi w: nawigacji morskiej, nawigacji l─ůdowej, nawigacji powietrznej, w pomiarach geodezyjnych, pracach do┼Ťwiadczalnych i dla szeroko pojmowanych celów rekreacyjnych.

Struktura systemu

Globalny system pozycjonowania zbudowany jest125770main_image_feature_392_ys_2_100 z trzech segmentów:

  • kosmicznego
  • kontroli i ┼é─ůczno┼Ťci
  • u┼╝ytkowego.

Segment kosmiczny obejmuje konstelacj─Ö 24 satelitów poruszaj─ůcych si─Ö po 6 niemal┼╝e ko┼éowych, pó┼ésynchronicznych orbitach nachylonych do równika pod k─ůtem 55°, równomiernie rozmieszczonych wzgl─Ödem kuli ziemskiej. Satelity umieszczone s─ů po cztery na ka┼╝dej orbicie, na wysoko┼Ťci 20200 km nad powierzchni─ů Ziemi. Okres obiegu globu ziemskiego wynosi 12 godzin, a czas znajdowania si─Ö satelity ponad horyzontem 5 godzin. Dobranie takich parametrów zapewni┼éo symetryczne rozmieszczenie ponad horyzontem miejsca obserwacji (w zasi─Ögu bezpo┼Ťredniej ┼é─ůczno┼Ťci radiowej) co najmniej czterech satelitów wzgl─Ödem ka┼╝dego punktu na Ziemi o dowolnej porze. Na orbitach umieszczono te┼╝ cztery aktywne satelity rezerwowe maj─ůce na celu uzupe┼énienie "dziurawych" miejsc w konstelacji. Uk┼éad satelitów ma istotny wp┼éyw na dok┼éadno┼Ť─ç wyznaczenia pozycji (szczególnie podczas wyznaczania po┼éo┼╝enia obiektów ruchomych). Charakteryzuje go tzw. wspó┼éczynnik precyzji DOP (Dilution of Precision). Gdy satelity rozmieszczone s─ů wzgl─Ödem siebie pod odpowiednimi k─ůtami wspó┼éczynnik ten jest korzystny.

Jednym z najwa┼╝niejszych jest parametr PDOP, który geometrycznie interpretowany jest jako odwrotno┼Ť─ç obj─Öto┼Ťci ostros┼éupa utworzonego przez po┼éo┼╝enie satelitów i pozycj─Ö odbiornika. Gdy warto┼Ť─ç PDOP-u wynosi od 1 do 3 - b┼é─ůd pomiaru b─Ödzie ma┼éy (najdok┼éadniejsze wyznaczenie pozycji i poprawki zegara odbiornika), gdy przekroczy 6 wyniki pomiaru mog─ů by─ç ca┼ékowicie b┼é─Ödne ("podejrzane").
Ka┼╝dy z satelitów nadaje wysoko-stabilne cz─Östotliwo┼Ťci pomiarowe (dwie fale no┼Ťne o cz─Östotliwo┼Ťciach L1 = 1575,42 MHz i L2 = 1227,60 MHz), transmituje sygna┼éy czasu zegara w┼éasnego oraz retransmituje informacje efemerydalne dotycz─ůce po┼éo┼╝enia satelity w przestrzeni. Dodatkowo wszystkie satelity maj─ů w┼éasne charakterystyczne sygna┼éy, które pozwalaj─ů na ich pe┼én─ů identyfikacj─Ö przez odbiornik. Na segment kontroli sk┼éadaj─ů si─Ö: stacja g┼éówna, znajduj─ůcej si─Ö w Colorado Springs (Master Control Station), pi─Ö─ç stacji monitoruj─ůcych rozmieszczonych na ca┼éej Ziemi (Monitor Station) oraz trzy stacje kontroli.
Stacja g┼éówna ma za zadanie monitorowanie oraz zarz─ůdzanie wszystkimi satelitami, a tak┼╝e uaktualnianie danych nawigacyjnych. Ponadto przechowuje wszelkie wielko┼Ťci zaobserwowane, wyliczone elementy orbit satelitów i parametry ich zegarów.

Stacje monitoruj─ůce nieprzerwanie prowadz─ů obserwacje wszystkich satelitów. Ich zadaniem jest wyznaczanie elementów orbit i poprawek zegarów, a nast─Öpnie przekazanie tych wielko┼Ťci do pami─Öci komputerów pok┼éadowych satelitów. Kolejne obserwacje prowadzone s─ů co pó┼étorej sekundy i grupowane w pi─Ötnastominutowe zbiory. Te z kolei przesy┼éane s─ů do stacji g┼éównej. Trzy stacje kontrolne wyposa┼╝one s─ů natomiast w anteny telemetryczne, pozwalaj─ůce na utrzymanie ich ci─ůg┼éej ┼é─ůczno┼Ťci z satelitami.

Segment u┼╝ytkowników "tworz─ů" odbiorniki satelitarne, których w┼éa┼Ťciciele (u┼╝ytkownicy systemu) mog─ů wyznaczy─ç swoj─ů pozycj─Ö na podstawie pomiaru odleg┼éo┼Ťci do przynajmniej czterech satelitów, których pozycje w przestrzeni s─ů znane. Odbiorniki mo┼╝emy podzieli─ç na:

  • jednocz─Östotliwo┼Ťciowe i dwucz─Östotliwo┼Ťciowe;

  • z kodem P i bez kodu P;

  • kodowe i fazowe (ze wzgl─Ödu na zasad─Ö dzia┼éania).

Wybór odpowiedniego odbiornika decyduje o precyzji wyznaczenia po┼éo┼╝enia. Pomiary pseudoodleg┼éo┼Ťciowe (kodowe) i pomiary fazowe w inny sposób wyznaczaj─ů odleg┼éo┼Ť─ç satelita - odbiornik, co sprawia, ┼╝e otrzymujemy ró┼╝ne charakterystyki dok┼éadno┼Ťciowe.

Odbiorniki radionawigacyjne, wykorzystywane w tym segmencie, s─ů tak zaprojektowane by odbiera─ç, dekodowa─ç i przetwarza─ç sygna┼éy satelitarne GPS oraz wykonywa─ç obliczenia w celu uzyskiwania parametrów nawigacyjnych: pozycji, pr─Ödko┼Ťci i kursu. Wyposa┼╝one s─ů one w wielozadaniowe oprogramowanie pracuj─ůce w czasie rzeczywistym. Rejestruje ono emitowane przez satelity, odpowiednio modulowane cz─Östotliwo┼Ťci umo┼╝liwiaj─ůce realizacj─Ö przestrzennego, geometrycznego wci─Öcia wstecz do punktów na orbicie (satelitów), których pozycj─Ö mo┼╝na okre┼Ťli─ç na podstawie transmitowanej przez nie depeszy satelitarnej.


Strona: « poprzednia  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7  nastŕpna »

Copyright © 2006 Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej