Základným princípomGPS navigačný systémje zmerať vzdialenosť medzi satelitom so známou polohou a prijímačom používateľa a potom integrovať údaje z viacerých satelitov, aby sa zistila konkrétna poloha prijímača. Aby sa to dosiahlo, polohu satelitu možno nájsť v efemeridách satelitu podľa času zaznamenaného palubnými hodinami. Vzdialenosť od používateľa k satelitu sa získa zaznamenaním času, ktorý satelitný signál prejde k používateľovi, a jeho následným vynásobením rýchlosťou svetla (kvôli interferencii ionosféry v atmosfére táto vzdialenosť nie je skutočná vzdialenosť medzi používateľom a satelitom, ale Pseudo-range (PR): Keď satelity GPS fungujú normálne, budú naďalej vysielať navigačné správy s pseudonáhodnými kódmi (označovanými ako pseudokódy) zloženými z 1 a 0 binárnych symbolov sú dva typy pseudokódov používané systémami GPS, a to: Civilný C/A kód a vojenský P(Y) kód Frekvencia C/A kódu je 1,023 MHz, perióda opakovania je jedna milisekunda a interval kódu je 1 mikrosekunda. , čo je ekvivalent 300 m, frekvencia P kódu je 10,23 MHz a interval opakovania je 0,1 mikrosekundy, čo je ekvivalent 30 m bezpečnostný výkon je lepší. Navigačná správa obsahuje satelitné efemeridy, pracovné podmienky, korekciu hodín, korekciu ionosférického oneskorenia, korekciu atmosférického lomu atď. Je demodulovaný zo satelitného signálu a prenášaný na nosnej frekvencii s moduláciou 50b/s. Každý hlavný rámec navigačnej správy obsahuje 5 podrámcov s dĺžkou rámca 6 s. Prvé tri rámce majú každý 10 slov; každý Opakuje sa každých 30 sekúnd a aktualizuje sa každú hodinu. Posledné dva snímky majú spolu 15000b. Obsah navigačnej správy zahŕňa najmä telemetrické kódy, konverzné kódy a prvý, druhý a tretí dátový blok, z ktorých najdôležitejšie sú efemeridové dáta. Keď používateľ prijme navigačnú správu, extrahujte satelitný čas a porovnajte ho s jeho vlastnými hodinami, aby ste zistili vzdialenosť medzi satelitom a používateľom, a potom použite údaje o efemeridách satelitu v navigačnej správe na výpočet polohy satelitu pri vysielaní. správu. Môže byť známa poloha a rýchlosť používateľa v geodetickom súradnicovom systéme WGS-84.
Je vidieť, že úloha satelitnej častiGPS navigačný systémje nepretržitý prenos navigačných správ. Keďže však hodiny používané prijímačom užívateľa a palubnými hodinami satelitu nie je možné vždy synchronizovať, okrem trojrozmerných súradníc užívateľa x, y a z, a Δt, časový rozdiel medzi satelitom a prijímačom , sa uvádza aj ako neznáme číslo. Potom použite 4 rovnice na vyriešenie týchto 4 neznámych. Ak teda chcete vedieť, kde je prijímač, musíte mať možnosť prijímať aspoň 4 satelitné signály.
TheGPS prijímačmôže prijímať časové informácie s presnosťou na úrovni nanosekúnd, ktoré možno použiť na načasovanie; predpovedné efemeridy na predpovedanie približnej polohy satelitu v najbližších mesiacoch; vysielacia efemerida na výpočet satelitných súradníc potrebných na určenie polohy , S presnosťou niekoľkých metrov až desiatok metrov (odlišné od satelitu, kedykoľvek sa meniace); asystém GPSinformácie, ako napríklad stav satelitu.
TheGPS prijímačdokáže zmerať kód na získanie vzdialenosti od satelitu k prijímaču. Pretože obsahuje chybu satelitných hodín prijímača a chybu šírenia atmosférou, nazýva sa pseudorozsah. Pseudorozsah nameraný pre kód 0A sa nazýva pseudorozsah UA kódu a presnosť je asi 20 metrov. Pseudovzdialenosť nameraná pre P kód sa nazýva pseudovzdialenosť P kódu a presnosť je asi 2 metre.
TheGPS prijímačdekóduje prijatý satelitný signál alebo použije iné techniky na odstránenie informácií modulovaných na nosnej frekvencii a potom môže byť nosná frekvencia obnovená. Presne povedané, nosná fáza by sa mala nazývať fáza nosnej frekvencie, čo je rozdiel medzi nosnou fázou prijímaného satelitného signálu ovplyvnenou Dopplerovým posunom a fázou signálu generovanou lokálnou osciláciou prijímača. Vo všeobecnosti merané v čase epochy určenom hodinami prijímača a sledovaním satelitného signálu je možné zaznamenať hodnotu zmeny fázy, ale počiatočná hodnota fázy prijímača a satelitného oscilátora na začiatku pozorovania nie je známa. Fázové celé číslo počiatočnej epochy je tiež neznáme, to znamená, že nejednoznačnosť celého týždňa sa dá vyriešiť iba ako parameter pri spracovaní údajov. Presnosť hodnoty fázového pozorovania je až v milimetroch, ale predpokladom je vyriešiť nejednoznačnosť celého obvodu. Preto možno hodnotu fázového pozorovania použiť len vtedy, keď existuje relatívne pozorovanie a hodnota nepretržitého pozorovania a presnosť určovania polohy, ktorá je lepšia ako úroveň meracieho prístroja, je možné použiť iba Fázové pozorovania.
Podľa spôsobu určovania polohy sa určovanie polohy pomocou GPS delí na jednobodové určovanie polohy a relatívne určovanie polohy (diferenciálne určovanie polohy). Jednobodové polohovanie je spôsob, ako určiť polohu prijímača na základe pozorovaných údajov prijímača. Môže používať len pozorovania pseudovzdialenosti a môže byť použitý na hrubú navigáciu a určovanie polohy vozidiel a lodí. Relatívne určovanie polohy (diferenciálne určovanie polohy) je metóda na určenie relatívnej polohy medzi pozorovacími bodmi na základe údajov z pozorovania viac ako dvoch prijímačov. Môže používať pozorovania v pseudovzdialenosti alebo fázové pozorovania. Mali by sa použiť geodetické alebo inžinierske merania. Na relatívne umiestnenie použite fázové pozorovania.
GPS pozorovaniazahŕňajú rozdiely v hodinách satelitu a prijímača, oneskorenie šírenia atmosféry, efekty viacerých dráh a iné chyby. Ovplyvňujú ich aj efemeridové chyby satelitného vysielania počas výpočtov polohy. Najčastejšie chyby sú spôsobené relatívnou polohou. Zrušenie alebo oslabenie, takže presnosť polohovania sa výrazne zlepší. Dvojfrekvenčný prijímač môže zrušiť hlavnú časť ionosférickej chyby v atmosfére na základe pozorovaní dvoch frekvencií. ), mali by sa používať dvojfrekvenčné prijímače.
