Глобальная система местоопределения («Global Positioning System») — GPS предназначена для определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве с использованием сигналов, получаемых приемником GPS от 24 искусственных спутников Земли, которые вращаются по 12 часовым орбитам на высоте около 20 тыс. км. Эта спутниковая GPS — система оплачивается и находится под контролем Департамента обороны США,
Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал хотя бы от некоторых спутников будет приниматься в любой точке земной поверхности и околоземного пространства в любое время при условии прямой видимости спутников.
Эти параметры орбит выбраны для того, чтобы в любой момент времени при отсутствии физических помех с Земли можно получать сигналы от 5 до 12 спутников.
Каждый спутник передает сигналы на 3-х частотах: гражданские GPS приемники используют частоту L1, равную 1575.42 МГц.
Его сигнал содержит т.н. “псевдослучайный код” (PRN — pseudo-random code), эфимерис (ephimeris) и альманах (almanach). Псевдослучайный код служит для идентификации передающего спутника. Все они пронумерованы от 1 до 32 и этот номер, если это предусмотрено программой, показывается на экране GPS приемника во время его работы. Дополнительные номера предназначены для резервных спутников, которые так же находятся на орбите и в любой момент могут заменить вышедший из строя спутник.
Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника ( рабочее или нерабочее), текущая дата и время.
Данные альманаха передаются каждые 12.5 минут и говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также параметры всех других спутников системы. Последний полученный альманах сохраняется в памяти даже при выключенном питании, однако некоторые карманные модели приемников теряют эти данные, если вынуть из них батарейки на достаточно продолжительное время. Однажды запомненный альманах используется программой приемника для различных целей.
Ваш GPS приемник получает сигнал спутника, запоминает эфимерис и альманах для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника.
GPS приемник на основании полученной со спутников информации определяет расстояние до каждого спутника, их взаимное расположение и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом, для определения 2-х координат (широта и долгота) достаточно получить сигналы с трёх спутников, а для определения высоты над уровнем моря — с четырёх.
Постоянно отслеживая Ваше местоположение в течение некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление Вашего движения.
Прямая видимость необходима для устойчивого приема сигнала со спутника. В автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях возможности приемника GPS могут быть существенно ограничены. Если сигналы от некоторых спутников оказываются экранированы, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся “видимыми” спутников. Чем большая часть неба заслонена искусственными или естественными предметами, тем более сложно определить положение.
Другим фактором, влияющим на точность GPS приемника, является геометрия спутников. Простыми словами, понятие “геометрия спутников” означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS приемника. Если, например, приемник “видит” четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то такая спутниковая геометрия не позволит получить максимальную точность. Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет.
Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. Переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле, что увеличивает ошибку при определении положения.
Существуют и другие источники погрешностей. Например, задержка прохождения сигнала из-за различных атмосферных феноменов. Однако GPS приборы спроектированы так, чтобы, по возможности, компенсировать возможные ошибки. Однако, небольшие погрешности измерений все же всегда присутствуют, но не превышают нескольких метров. Этого вполне достаточно для решения задач навигации подвижных объектов (туристы, автомобили, самолеты, корабли и т.д.). Где может пригодиться приемник GPS? Одним из важнейших преимуществ GPS систем навигации перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность.
Независимо от того, для каких целей Вы используете навигацию, GPS приемник готов показать Ваше местоположение — и именно тогда, когда вам это надо. GPS приемник может найти применение везде, кроме мест, где нельзя принимать спутниковые сигналы, т.е. в зданиях, под землей, под водой и т.п. В авиации на коммерческих и любительских самолетах и на море GPS приемники входят в состав навигационных систем. Наземное применение GPS очень разнообразно. Важное место занимает GPS в работе спасательных служб. GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно сократить время проведения спасательных операций.
В очень скором будущем навигационные системы с использованием GPS приемников станут стандартным оборудованием автомобилей. Некоторые базовые системы, как, например, вызов техпомощи и полиции на место аварии, уже начали внедряться (водитель нажал кнопку, GPS-приемник определил координаты и передал их вместе с сигналом вызова на диспетчерский центр и – выездная бригада уже знает, куда ехать). Внедряются также и другие системы, которые отображают на экране Ваше положение и помогают прокладывать маршрут в незнакомом городе. Для контроля передвижения спецавтомобилей (например, инкассаторских) и для борьбы с угонами начали использоваться системы, постоянно отслеживающие положение движущегося объекта на карте местности.
С помощью GPS не передаются координаты. С помощью GPS передается точное время, а на его основе от 2-3 сигналов — вычисляются координаты.
Далее — никакие данные конкретно вы или любой другой человек вряд ли сможете передать по GPS — не работают спутники GPS на прием — только на передачу.
Дабы такие вопросы не возникали — почитайте что такое GPS хотя бы на википедии.
P.S. Это все справедливо в случае, если вообще забить на то что GPS — это система глобального позиционирования, а не стандарт передачи данных.
Какие данные можно передать через GPS?
There is 24 satellite included GPS in the space, they always spin around the earth 365 days in a year and 24 hours in a day and they complete one round in 12 hours.GPS (Global Positioning System) is a type of GNSS ( Global Navigation Satellite System). It Provides tiny electronic receivers to define the latitude, longitude, and altitude of a point.
Whenever your device gets a signal from one satellite (for example Red) then you should be somewhere at the red sphere which center is the satellite and radius is the distance between your device and satellite.
Now when your device gets signal from the second satellite (let’s assume yellow)then you should be on the Red sphere and also on the yellow sphere means you are on the intersecting circle of two spheres. Now you are in the circle.
Now when your device gets signal from the third satellite(blue) then you get the exact position of your device, the intersecting point of three spheres.
This how the user is using GPS Tracking Software in Device.
GPS manages a network of satellites that are orbiting the Earth. The time you turn your GPS, the receiver receives the signal from these satellites about their current time and location. The receiver then estimates its distance from the satellite based on the event taken by the signal to reach you.
GPS-навигация — система NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System) состоит из трех частей или сегментов : космического, наземного и пользовательского оборудования.
Космическая часть — это 32 спутника, вращающихся по 6 орбитам. Наклон орбит к земному экватору — 55 градусов, угол между плоскостями орбит — 60 градусов. Высота орбит 20180 километров, период обращения — 12 часов. Такой период обращения означает, что каждый спутник в одно и тоже время дня пролетает над одним и тем же местом. Мощность спутникового передатчика 50 Вт, вес спутников 1055 кг, срок службы спутников до 7,5 лет. Спутники GPS способны, передвигаясь, заполнять бреши в системе, если один из них вышел из строя. Важным элементом спутника являются атомные часы, рубидиевые и цезиевые, по четыре на каждом. Спутники идентифицируются номером PRN (Pseudo Random Number), который отображается приемником GPS.
Наземная часть GPS состоит из станций слежения. Они отслеживают видимые спутники и передают данные на Главную станцию (MCS) управления и контроля на авиабазе в штате Колорадо, США, для обработки траекторий спутников на сложных компьютерных программных моделях. Этой обработкой достигается определение эфемеридной информации, состоящей из параметров орбит спутников, их координат и производных координат. Через наземные станции вычисленные эфемеридные данные передаются на спутники, а затем спутник передает их приемникам GPS, где они используются для расчета координат места.
GPS-навигация, система NAVSTAR GPS, находится в подчинении Министерства обороны США, а вопросы ее гражданского использования курируются Министерством транспорта. Система предоставляет два вида услуг : SPS (Standard Position Service) -стандартной точности для гражданских пользователей, и PPS (Precise Position Service) — высокой точности для военных. При разработке системы, точность SPS в 100 метров считалась достаточной для гражданских целей. По мере испытаний оказалось, что подсистема SPS точнее, чем предполагалось. Для сохранения преимущества высокой точности для военных с марта 1990 года и был введен режим ограничения доступа SA (Selective Availability), в результате которого гражданская GPS-навигация искусственно снижает свою точность.
Все частоты в системе GPS кратны основной тактовой частоте часов спутника — 10,23 МГц. Спутник передает кодированные сигналы в диапазонах L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,6 МГц. Модуляция фазовая, так называемая псевдослучайная. Сигналы содержат два вида информации : навигационные сообщения и дальномерный псевдослучайный код. Код представляет собой последовательность единиц и нулей, на первый взгляд случайную, но изменяющуюся по сложному закону. Псевдослучайный код содержит номер спутника (PRN). Существуют два вида кода. Гражданские GPS используют С/А (Coarse Acquisition) — код, ныне передаваемый только на частоте L1. Этот код также используется для первоначального (грубого) определения позиции в PPS. Один цикл передачи кода состоит из 1023 бит и повторяется 1000 раз/сек.
Военные GPS высокой точности используют Р-код (Precise), который передается на обеих частотах, L1 и L2. В случае военной опасности Р-код может заменяться на зашифрованный Y-код. В будущем, в дополнение к отмене режима SA, для высокоответственных гражданских приложений, связанных с безопасностью жизни, например авиации, будет введен двухчастотный гражданский сервис : с 2008 года — С/А-код на частоте L2, в 2012-2014 годах — третья гражданская частота L5 = 1176,45 МГц. Для военных появится М-код, лучше защищенный от помех.
Навигационные сообщения GPS-навигация передает со скоростью 50 бит/сек и кодирует также псевдослучайным кодом. Каждое сообщение состоит из 25 кадров (страниц) по 1500 бит. Полный цикл передачи всего сообщения занимает 12,5 минут. Навигационное сообщение включает в себя эфемеридные данные и данные альманаха, данные о времени в системе GPS и коэффициенты для его пересчета во всемирное время, ключевые слова к Р-коду и специальные сообщения, об исправности аппаратуры и другие.
Эфемериды — это параметры орбиты спутника и некоторые коэффициенты, с помощью которых приемник вычисляет текущее и будущее положение спутника, используя математическую кеплеровскую модель. Кроме того, навигационные сообщения содержат поправки к спутниковым часам и к задержке распространения сигнала в ионосфере для пользователей С/А-кода. Альманах — это данные об эфемеридах и состоянии всех остальных спутников в системе, хранятся в памяти GPS-приемника. Благодаря этим данным приемник всегда знает, где находятся все спутники системы, даже когда он их не видит, и какие спутники лучше использовать для определения координат.
GPS-навигация использует способ определения координат места по измерениям дальностей до ориентиров-спутников, определяемой с помощью псевдослучайного кода. Для этого GPS-приемник синхронно со спутником генерирует аналогичный собственный код. Измеряя разность сдвига между одинаковыми участками указанных кодов по времени, приемник определяет так называемую псевдодальность. По трем псевдодальностям он может определить свое точное положение.
Определить однозначно двухмерные координаты по двум окружностям равных расстояний (линиям положений) невозможно. Например, если часы приемника GPS-навигатора отстают, истинная позиция будет ближе, но в каждом случае пропорционально ближе к каждому из спутников. Вводя линию положения от 3-го спутника, мы можем получить однозначный результат.
Программа приемника GPS-навигатора, используя три измеренные псевдодальности, три линии положения, путем совместного решения трех уравнений вычисляет три неизвестные величины : долготу, широту и ошибку часов. Вот почему для определения двухмерных координат необходимы как минимум три спутника, для трехмерных — четыре. Скорость и направление движения, вектор пользователя, в непрофессиональных моделях приемников GPS-навигаторов, как правило, определяются по приращению координат.
Загрузка...