Мобила изнутри

Устройство мобильного телефона

Принципы определения координат с помощью GPS

.

Основой идеи определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным (эти данные содержатся в принятом со спутника альманахе). В геоде­зии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от то­чек с заданными координатами называется трилатерацией. На рис. П5.2 показан метод определения координат при сканировании пространства GPS.

Если известно расстояние А до одного спутника, то координаты приемника определить нельзя (он может находится в любой точке сферы радиусом А, опи­санной вокруг спутника). Пусть известна удаленность В приемника от второго спутника. В этом случае определение координат также не представляется воз­можным — объект находится где-то на окружности (она показана линией из точек на рис. П5.2), которая является пересечением двух сфер. Расстояние С до тре­тьего спутника сокращает неопределенность в координатах до двух точек (обо­значены двумя жирными точками на рис. П5.2). Этого уже достаточно для одно­значного определения координат. Из двух возможных точек расположения приемника лишь одна находится на поверхности Земли (или в непосредственной близи от нее), а вторая, ложная, оказывается либо глубоко внутри Земли, либо очень высоко над ее поверхностью. Таким образом, теоретически для трехмерной навигации достаточно знать расстояния от приемника до трех спутников.

Однако на практике все не так просто. Эти рассуждения актуальны для случая, когда расстояния от точки наблюдения до спутников известны с абсолютной точ­ностью. Разумеется, как бы ни изощрялись разработчики, некоторая погрешность всегда имеет место, поэтому для определения трехмерных координат приемника привлекаются не три, а минимум четыре спутника.

Получив сигнал от четырех (или больше) спутников, приемник ищет точку пе­ресечения соответствующих сфер. Если такой точки нет, процессор приемника начинает методом последовательных приближений корректировать свои часы до тех пор, пока не добьется пересечения всех сфер в одной точке.Станции слежения постоянно ведут наблюдения за всеми спутниками системы и передают данные об их орбитах в центр управления, где вычисляются уточнен­ные элементы траекторий и поправки спутниковых часов. Указанные параметры вносятся в альманах и передаются на спутники, а те, в свою очередь, отсылают эту информацию всем работающим приемникам.

Существует еще масса специальных систем, увеличивающих точность навига­ции,— например, особые схемы обработки сигнала снижают ошибки от интерфе­ренции (взаимодействия прямого спутникового сигнала с отраженным, например, от зданий).

После отмены режима селективного доступа гражданские приемники «привя­зываются к местности» с погрешностью 3-5 м (высота определяется с точностью около 10 м). Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников (большинство современных аппаратов имеют 12-канальный при­емник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников).

Качественно уменьшить ошибку (до нескольких сантиметров) в измерении координат позволяет режим так называемой дифференциальной коррекции (DGPS — Differential GPS). Дифференциальный режим состоит в использовании двух приемников: один неподвижно находится в точке с известными координата­ми и называется «базовым», а второй, как и раньше, является мобильным. Дан­ные, полученные базовым приемником, используются для коррекции информации, собранной передвижным аппаратом. Коррекция может осуществляться как в ре­жиме реального времени, так и при off-line обработке данных, например на ПК.

Обычно в качестве базового используется профессиональный приемник, при­надлежащий какой-либо компании, специализирующейся на оказании услуг нави­гации или занимающейся геодезией.

Прокомментировать

Надо бы авторизоваться для того, чтобы оставить своё мнение о статье.