NAVIGATSIOONI RAADIO SIGNAALID
Kuidas süsteem töötab
navigeerimine
NAVIGATSIOONI SEADE
KOORDINAATSÜSTEEMID
TÄPSUST MÕJUTAVAD TEGURID
AJASÜSTEEMID
SUUREM NAVIGATSIOONI TÄPSUS
Satelliitnavigatsioonisüsteemi põhielemendid
Kosmose segment
Kosmosesegment, mis koosneb navigatsioonisatelliitidest, on raadionavigatsioonisignaalide allikate kogum, mis edastab samaaegselt märkimisväärse hulga teenuseteavet. Iga satelliidi põhifunktsioonid on tarbijate navigatsiooni määramiseks ja satelliidi pardasüsteemide juhtimiseks vajalike raadiosignaalide moodustamine ja väljastamine.
Maapealne segment
Maapealne segment hõlmab kosmodroomi, juhtimis- ja mõõtmiskompleksi ning juhtimiskeskust. Kosmodroom tagab satelliitide suunamise vajalikele orbiitidele navigatsioonisüsteemi esmasel kasutuselevõtul, samuti satelliitide perioodilise täiendamise, kui need ebaõnnestuvad või ammenduvad. Kosmodroomi põhiobjektid on tehniline asend ja stardikompleks. Tehniline asend tagab kanderakettide ja satelliitide vastuvõtu, hoidmise ja kokkupaneku, nende testimise, tankimise ja dokkimise. Stardikompleksi ülesannete hulka kuuluvad: navigatsioonisatelliidiga kandja toimetamine stardiplatvormile, stardisüsteemile paigaldamine, lennueelsed testid, kanduri tankimine, juhendamine ja start.
Käskude-mõõtekompleksi eesmärk on varustada navigatsioonisatelliite nii navigatsiooniseansside läbiviimiseks kui ka nende kui kosmosesõidukite jälgimiseks ja juhtimiseks vajaliku teenindusteabega.
Juhtkeskus, mis on ühendatud teabe- ja juhtimisraadioühenduste kaudu kosmodroomi ning juhtimis- ja mõõtmiskompleksiga, koordineerib satelliitnavigatsioonisüsteemi kõigi elementide toimimist.
Kasutaja segment
Tarbijate segment hõlmab tarbeseadmeid. See on ette nähtud signaalide vastuvõtmiseks navigatsioonisatelliitidelt, navigatsiooniparameetrite mõõtmiseks ja mõõtmiste töötlemiseks. Navigatsiooniprobleemide lahendamiseks on tarbija seadmed varustatud spetsiaalse sisseehitatud arvutiga. Olemasolevate tarbijaseadmete mitmekesisus vastab maa-, mere-, lennunduse ja kosmose (lähikosmose piires) tarbijate vajadustele.
Navigatsioonisüsteemi tööpõhimõte
Kaasaegne satelliitnavigatsioon põhineb navigatsioonisatelliitide ja tarbija vaheliste soovimatute kaugusmõõtmiste põhimõttel. See tähendab, et teave satelliitide koordinaatide kohta edastatakse tarbijale navigatsioonisignaali osana. Samaaegselt (sünkroonselt) mõõdetakse kaugusi navigatsioonisatelliitideni. Vahemaa mõõtmise meetod põhineb satelliidilt vastuvõetud signaali ajalise viivituse arvutamisel võrreldes tarbija seadme poolt genereeritud signaaliga.
Joonisel on skeem tarbija asukoha määramiseks x, y, z koordinaatidega kuni nelja navigatsioonisatelliidi kauguse mõõtmise põhjal. Värvilised eredad jooned näitavad ringe, mille keskel on satelliidid. Ringide raadiused vastavad tõelistele vahemikele, s.o. tegelik kaugus satelliitide ja tarbija vahel. Värvilised tuhmid jooned on mõõdetud vahemikele vastavate raadiustega ringid, mis erinevad tegelikest ja seetõttu nimetatakse neid pseudovahemikeks. Tegelik vahemik erineb pseudovahemikust summa võrra, mis on võrdne valguse kiiruse ja kella triivi b korrutisega, s.t. tarbija kella nihke väärtus süsteemiaja suhtes. Joonisel on kujutatud juhtum, kus tarbija kella nihe on suurem kui null – see tähendab, et tarbija kell on süsteemiajast ees, seega on mõõdetud pseudovahemikud väiksemad tegelikest vahemikest.
Ideaalis, kui mõõtmised on tehtud täpselt ning satelliitide ja tarbija kellanäidud ühtivad, piisab kuni kolme navigatsioonisatelliidi mõõtmisest, et määrata tarbija asukoht ruumis.
Tegelikult erinevad tarbija navigatsiooniseadmetesse kuuluvate kellade näidud navigatsioonisatelliitide pardal olevate kellade näidudest. Seejärel tuleks navigeerimisprobleemi lahendamiseks lisada senitundmatutele parameetritele (tarbija kolm koordinaati) veel üks parameeter - tarbija kella ja tarbija kella nihe. süsteemi aeg. Sellest järeldub, et üldjuhul peab tarbija navigatsiooniprobleemi lahendamiseks „nägema“ vähemalt nelja navigatsioonisatelliiti.
Koordinaatide süsteemid
Navigatsioonisatelliitide süsteemide toimimiseks on vaja andmeid Maa pöörlemise parameetrite, Kuu ja planeetide fundamentaalsete efemeriidide, Maa gravitatsioonivälja, atmosfäärimudelite kohta, samuti ülitäpseid andmeid kasutatavate koordinaatsüsteemide ja aja kohta.
Geotsentrilised koordinaatsüsteemid on koordinaatsüsteemid, mille alguspunkt langeb kokku Maa massikeskmega. Neid nimetatakse ka üldiseks maapealseks või globaalseks.
Globaalsete koordinaatsüsteemide ehitamiseks ja hooldamiseks kasutatakse nelja peamist kosmosegeodeesia meetodit:
- väga pika baasjoone raadiointerferomeetria (VLBI),
- kosmoselaeva laserkaugusmõõtmine (SLR),
- Doppler mõõtesüsteemid(DORIS)
- GLONASSi ja teiste GNSS-i kosmoselaevade navigatsioonimõõtmised.
International Terrestrial Reference System (ITRF) on maapealse koordinaatsüsteemi standardviit.
Kaasaegsed satelliitnavigatsioonisüsteemid kasutavad erinevaid, tavaliselt riiklikke koordinaatsüsteeme.
Ajasüsteemid
Vastavalt lahendatavatele ülesannetele kasutatakse kahte tüüpi ajasüsteeme: astronoomilist ja aatomit.
Astronoomilised ajasüsteemid põhineb Maa igapäevasel pöörlemisel. Astronoomiliste ajaskaalade konstrueerimise standardiks on päikese- või sidereaalsed päevad, olenevalt taevasfääri punktist, mille järgi aega mõõdetakse.
UTC(Universal Time) on keskmine päikeseaeg Greenwichi meridiaanil.
Koordineeritud universaalaeg UTC sünkroniseeritakse aatomi ajaga ja on rahvusvaheline standard, millel tsiviilaeg põhineb.
aatomi aeg(TAI) - aeg, mis põhineb mõõtmistel elektromagnetilised võnked mida kiirgavad aatomid või molekulid üleminekul ühest energiaolekust teise. 1967. aastal kaalude ja mõõtude üldkonverentsil tähistab aatomisekund tseesium-133 aatomi põhioleku 2S1/2 ülipeente tasemete F=4, M=0 ja F=3, M=0 vahelist üleminekut. , ei häiri välised väljad, ja et selle ülemineku sagedusele on määratud väärtus 9 192 631 770 hertsi.
Satelliitraadionavigatsioonisüsteem on aegruum süsteem, mille leviala hõlmab kogu Maa-lähedast ruumi ja töötab oma süsteemiajas. tähtis koht GNSS-is on määratud alamsüsteemide aja sünkroniseerimise probleem. Aja sünkroniseerimine on oluline ka kõikide navigatsioonisatelliitide signaalide edastamise kindla jada tagamiseks. See määrab võimaluse kasutada passiivse kaugusmõõtja (pseudorangefinder) mõõtmismeetodeid. Maapealne käsu- ja mõõtekompleks tagab kõigi navigatsioonikosmoselaevade ajaskaalade sünkroniseerimise neid kontrollides ja korrigeerides (otsene ja algoritmiline).
Navigatsiooni raadiosignaalid
Navigatsiooni raadiosignaalid
Satelliitraadionavigatsioonisüsteemides kasutatavate signaalide tüüpide ja parameetrite valimisel võetakse arvesse terve rida nõudeid ja tingimusi. Signaalid peavad andma kõrge täpsusega signaali saabumisaja (viivituse) ja selle Doppleri sageduse mõõtmine ning navigatsiooniteate õige dekodeerimise suur tõenäosus. Samuti peavad signaalid olema madal tase ristkorrelatsioon, et tarbijate navigatsiooniseadmed eristaksid usaldusväärselt erinevate navigatsioonikosmoselaevade signaale. Lisaks peaksid GNSS-signaalid kasutama eraldatud sagedusriba võimalikult tõhusalt madala ribavälise kiirguse tasemega ja neil peab olema kõrge mürakindlus.
Peaaegu kõik olemasolevad satelliitnavigatsioonisüsteemid, välja arvatud India NAVIC-süsteem, kasutavad signaali edastamiseks sagedusala L. NAVIC-süsteem edastab lisaks signaale S-sagedusalas.
Erinevate satelliitnavigatsioonisüsteemide hõivatud ulatus
Modulatsiooni tüübid
Satelliitnavigatsioonisüsteemide arenguga on muutunud kasutatavad raadiosignaali modulatsiooni tüübid.
Enamik navigatsioonisüsteeme kasutas algselt ainult binaarse (kahepositsioonilise) faasimodulatsiooniga signaale - FM-2 (BPSK). Hetkel sees satelliitnavigatsioon algas üleminek uuele moduleerivate funktsioonide klassile, mida nimetatakse BOC (Binary Offset Carrier) signaalideks.
Põhiline erinevus BOC signaalide ja PM-2 signaalide vahel seisneb selles, et BOC signaali moduleeriva PRP sümboliks ei ole ristkülikukujuline videoimpulss, vaid meandervõnkumise segment, mis sisaldab kindlat konstantset arvu perioode k. Seetõttu nimetatakse BOC-moduleeritud signaale sageli ruutlaine müralaadseteks signaalideks.
BOC-moduleeritud signaalide kasutamine suurendab potentsiaalset mõõtmistäpsust ja viivituslahutusvõimet. Samal ajal väheneb vastastikuste häirete tase traditsioonilisi ja uusi signaale kasutavate navigatsioonisüsteemide ühisel töötamisel.
Navigeerimissõnum
Iga satelliit saab maapealsetelt juhtimisjaamadelt navigatsiooniteavet, mis edastatakse navigatsiooniteate osana kasutajatele tagasi. Navigeerimissõnum sisaldab erinevad tüübid teave, mis on vajalik kasutaja asukoha määramiseks ja tema ajaskaala riikliku standardiga sünkroonimiseks.
Navigeerimissõnumite teabe tüübid
- Efemeriidi teave, mis on vajalik satelliidi koordinaatide piisava täpsusega arvutamiseks
- Pardal oleva ajaskaala hälve süsteemi ajaskaala suhtes, et võtta arvesse kosmoselaeva aja nihet navigatsioonimõõtmiste ajal
- Lahknevus navigatsioonisüsteemi ajaskaala ja riikliku ajaskaala vahel tarbijate sünkroonimisprobleemi lahendamiseks
- Märgid sobivuse kohta teabega satelliidi oleku kohta tuvastatud tõrgetega satelliitide tööst väljajätmiseks navigatsioonilahendusest
- Almanahh teabega orbiitide ja kõigi tähtkuju seadmete oleku kohta satelliitide liikumise pikaajaliseks ligikaudseks prognoosiks ja mõõtmiste planeerimiseks
- Ionosfääri mudeli parameetrid, mida ühe sagedusega vastuvõtjad nõuavad, et kompenseerida ionosfääris signaali levimise viivitusega seotud navigatsioonimõõtmisvigu
- Maa pöörlemisparameetrid tarbijate koordinaatide täpseks teisendamiseks erinevad süsteemid ah koordinaadid
Rikke tuvastamisel värskendatakse sobivuse märke mõne sekundi jooksul. Efemeriidi ja aja parameetreid uuendatakse tavaliselt mitte rohkem kui üks kord iga poole tunni järel. Samal ajal on erinevate süsteemide värskendusperiood väga erinev ja võib ulatuda nelja tunnini, samas kui almanahhi uuendatakse mitte rohkem kui üks kord päevas.
Sisu järgi jaguneb navigatsiooniteade operatiiv- ja mittetoimivaks teabeks ning edastatakse voo kujul. digitaalne teave(CI). Algselt kasutasid kõik navigatsioonisatelliitide süsteemid superkaadri/kaadri/rida/sõna struktuuri. Sellise struktuuriga moodustatakse CI voog pidevalt korduvate superkaadritena, superkaader koosneb mitmest kaadrist, kaader mitmest reast.
Vastavalt struktuurile “ülikaader/kaader/joon/sõna” moodustati sagedusjaotusega BEIDOU, GALILEO (välja arvatud E6), GPS (LNAV andmed, L1), GLONASS signaalid. Olenevalt süsteemist võivad superkaadrite, raamide ja joonte suurused erineda, kuid moodustamise põhimõte jääb sarnaseks.
Enamik signaale kasutab nüüd paindlikku stringistruktuuri. Selles struktuuris moodustatakse navigeerimissõnum erinevat tüüpi stringide muutuva voona. Igal reatüübil on oma ainulaadne struktuur ja see sisaldab teatud tüüpi teavet (loetletud eespool). NAP eraldab voost järgmise rea, määrab selle tüübi ja vastavalt tüübile valib sellel real sisalduva teabe.
Navigatsioonisõnumi paindlik stringstruktuur võimaldab palju tõhusamalt kasutada andmeedastuskanali ribalaiust. Kuid paindliku stringstruktuuriga navigatsioonisõnumi peamine eelis on selle evolutsioonilise moderniseerimise võimalus, järgides põhimõtet. tagasiühilduvus. Selleks on NAP-i arendajate ICD-s konkreetselt kirjas, et kui NAP kohtab navigeerimissõnumis talle tundmatu tüüpi stringe, siis peaks ta neid ignoreerima. See võimaldab GNSS-i uuendamise ajal lisada olemasolevatele liinitüüpidele uut tüüpi liine. Varem välja antud NAP eirab uute tüüpidega liine ega kasuta seetõttu GNSS-i uuendamise käigus kasutusele võetud uuendusi, kuid selle jõudlus ei vähene.
Koodijaotusega GLONASS-i signaalisõnumitel on stringstruktuur.
Täpsuse vähenemist mõjutavad tegurid
Tarbija koordinaatide, kiiruse ja aja määramise täpsust mõjutavad paljud tegurid, mida saab jagada kategooriatesse:
- Kosmosekompleksi seadmete põhjustatud süsteemivead
Satelliidi pardaseadmete ja maapealse GNSS juhtimiskompleksi tööga seotud vead on peamiselt tingitud aeg-sageduse ja efemeriidi toe ebatäiuslikkusest.
- Vead, mis tekivad signaali levimise teel kosmoselaevalt tarbijani
Vead tulenevad raadiosignaalide levimiskiiruse erinevusest Maa atmosfääris nende levimise kiirusest vaakumis, samuti kiiruse sõltuvusest atmosfääri erinevate kihtide füüsikalistest omadustest.
- Tarbeseadmetes ilmnevad vead
Riistvaravead jagunevad AP raadiosignaali riistvaralise viivituse süstemaatiliseks veaks ning mürast ja tarbija dünaamikast tulenevateks kõikumiste vigadeks.
Lisaks mõjutab navigatsiooniaja määramise täpsust oluliselt navigatsioonisatelliitide ja tarbija suhteline asukoht.
Niinimetatud geomeetriline tegurΓ Σ ehk geomeetriategur. Ingliskeelses kirjanduses kasutatakse tähistust GDOP - Geometrical dellusion of precision.
Geomeetriline tegur Γ Σ näitab, mitu korda mõõtmise täpsus väheneb ja sõltub järgmistest parameetritest:
- G p - geomeetriline täpsustegur tarbija GNSS-i asukoha määramisel ruumis.
Vastab PDOP-le – täpsuse pettekujutelm. - Г г - geomeetriline täpsustegur tarbija GNSS-i asukoha määramiseks horisontaalselt.
Vastab HDOP-le – horisontaalne täpsuspettus. - Г в - geomeetriline täpsustegur tarbija GNSS-i asukoha määramiseks vertikaalselt.
Vastab VDOP-le - Vertikaalne täpsuspettus. - Г t on geomeetriline täpsustegur GNSSi kasutaja kella näitude korrigeerimise määramisel.
Vastab TDOP-le - täpsuse ajapettus.
Parandage navigeerimise täpsust
Praegu olemasolevad globaalsed satelliitnavigatsioonisüsteemid (GNSS) GPS ja GLONASS võimaldavad rahuldada paljude tarbijate vajadusi navigatsiooniteenuste järele. Kuid on mitmeid ülesandeid, mis nõuavad suurt navigeerimise täpsust. Nende ülesannete hulka kuuluvad: õhusõidukite õhkutõus, lähenemine ja maandumine, navigeerimine rannikuvetes, helikopterite ja autode navigeerimine ja muud.
Klassikaline meetod navigeerimismääratluste täpsuse parandamiseks on diferentsiaalse (suhtelise) määratluse režiimi kasutamine.
Diferentsiaalrežiim hõlmab teadaolevate koordinaatidega punktides asuva ühe või mitme baasvastuvõtja kasutamist, mis samaaegselt tarbija vastuvõtjaga (mobiilne või mobiil) võtavad vastu signaale samadelt satelliitidelt.
Navigatsioonimääratluste täpsuse kasv saavutatakse tänu sellele, et tarbija- ja baasvastuvõtjate navigatsiooniparameetrite mõõtmise vead on korrelatsioonis. Mõõdetud parameetrite erinevuste moodustamisel enamik neist vigadest kompenseeritakse.
Diferentsiaalmeetod põhineb tugipunkti – juhtimis- ja korrektsioonijaama (CCS) või tugijaamade süsteemi – koordinaatide tundmisel, mille suhtes saab arvutada parandusi navigatsioonisatelliitide pseudokauguste määramiseks. Kui neid parandusi tarbija seadmetes arvesse võtta, saab arvutuste, eriti koordinaatide täpsust kümnekordistada.
Diferentsiaalrežiimi pakkumiseks suurele piirkonnale - näiteks Venemaale, Euroopale, USA-le - toimub korrigeerivate diferentsiaalkorrektsioonide edastamine kasutades geostatsionaarsed satelliidid. Süsteeme, mis seda lähenemist rakendavad, nimetatakse laia vahega diferentsiaalsüsteemideks.
1.4.1 Satelliitraadionavigatsioonisüsteemide struktuur
Satelliitraadionavigatsioonisüsteem - kosmose- ja maapealsete rajatiste spetsiaalne kompleks, tarkvara ja tehnoloogiad, mis on loodud paljude päevakajaliste probleemide lahendamiseks, mis on peamiselt seotud inimese Maa sferoidi asukoha kiire ja täpse määramisega, Sõiduk, tehnosüsteemid ja objektid navigatsiooni-, kaitse-, geodeesia-, uuringu-, keskkonna- ja muude ülesannete lahendamisel.
Globaalsete satelliitnavigatsioonisüsteemide tööpõhimõte põhineb kauguse mõõtmisel objektil olevast antennist (mille koordinaadid tuleb hankida) satelliitideni, mille asukoht on suure täpsusega teada.
GLONASSi ja GPS NAVSTARi kõrged tööomadused saavutatakse kolme põhisegmendi: ruumi-, juhtimissegmendi, tarbijasegmendi ühisel toimimisel.
Satelliitraadionavigatsioonisüsteemide struktuur on üles ehitatud selliselt, et enam kui 6 satelliidi (vähemalt 4) on enamikule tarbijatest pidevalt nähtavad. Funktsionaalne eesmärk Kosmoselaevad või satelliidid on signaalide moodustamine ja väljastamine, mis on vajalik satelliidi positsioneerimise ja asukoha kontrollimise probleemi lahendamiseks tarbijate poolt.
Satelliitide väljastatavad signaalid sisaldavad kauguse määramise ja teeninduskomponenti. Tarbijad kasutavad kaugusmõõtjat navigeerimisparameetrite (satelliidi ulatus, tarbija kiirusvektor ja selle ruumiline orientatsioon) määramiseks. Teenuskomponent sisaldab andmeid satelliidi koordinaatide, ajaskaala, satelliidi kiirusvektorite, ajaskaala, satelliidi kiirusvektorite jne kohta. (tugijaamade jaoks).
GLONASSi põhieesmärk on maa-, mere-, õhu- ja madala orbiidiga kosmoseobjektide globaalne ja operatiivne navigeerimine. Mõiste "globaalne operatiivne navigatsioon" tähendab, et vastuvõtva navigatsiooniseadmega varustatud mobiilne objekt suudab määrata oma liikumise parameetrid kõikjal pinnaruumis ja igal ajal - kolm koordinaati ja kolm kiirusvektori komponenti. Süsteem töötati välja tellimuse alusel ja asub Vene Föderatsiooni kaitseministeeriumi (kosmoseväed) osakonnas ning sellel on duaalse (sõjalise ja tsiviil) süsteemi staatus. Samuti määratakse kindlaks, et selle kasutamise, hooldamise ja arendamise eest vastutavad föderaalsed täitevasutused on Vene Föderatsiooni kaitseministeerium ja Föderaalne Kosmoseagentuur.
Süsteemi satelliidid (vähemalt 21 töötajat ja 3 varuosa) on jaotatud ühtlaselt kolmele orbitaaltasandile (joonis 2). Ringikujuliste orbiitide raadius on 25 510 km, mis vastab orbiidi perioodile 11 h 15 min 44 s. Iga GLONASS süsteemi satelliit edastab pidevaid navigatsioonisignaale oma kandesagedusel L1 ja L2 alamribades (1,6 ja 1,25 GHz).
Joonis 2. GLONASSi ja GPS NAVSTAR satelliitide tähtkujud
GLONASS süsteemi ajaskaala moodustamise aluseks on süsteemi maapealse juhtimiskompleksi Kesksünkronisaatori vesiniku sagedusstandard.
GLONASSi orbitaalsegmenti juhib maapealne juhtimiskompleks, mis on loodud jälgima õiget tööd, viimistlema pidevalt orbiitide parameetreid, juhtima ja teabe tugi süsteemi kõigist kosmoselaevadest ja koosneb järgmistest omavahel ühendatud statsionaarsetest elementidest (joonis 3):
Süsteemi juhtimiskeskus (Krasnoznamensk, Moskva piirkond);
Keskne sünkronisaator;
Kontrolljaamade võrk laiali üle kogu Venemaa;
faasijuhtimissüsteem;
Kvanto-optilised jaamad;
Navigatsioonivälja juhtimisseadmed.
Joonis 3. GLONASSi maapealse juhtimise kompleks
Keskne sünkronisaator genereerib süsteemi ajaskaala ja võrdlussignaalid mittepäringulistele mõõtejaamadele. Kvanto-optilised jaamad on mõeldud raadiokanalite perioodiliseks kalibreerimiseks vahemiku mõõtmiseks. Faasijuhtimissüsteem võimaldab mõõta satelliidisignaalide faasi- ja sagedusnihet keskse sünkronisaatori standardi suhtes.
GPS Navstar on satelliidipõhine raadionavigatsiooni- ja ajaedastussüsteem. GPS-i peamised segmendid: orbitaalsatelliitide konstellatsioon, seire- ja juhtimissüsteem, kasutajaseadmete jaotus. Nagu universaalne süsteem GPS-positsioneerimine annab ainulaadsed teenused, mida praegu ei paku ükski teine süsteem – see on ülitäpne kolmemõõtmeline positsioneerimine, kiiruse mõõtmine ja täpne aja määramine; iga ilmaga; töötada reaalajas; vastupidavus keskkonnateguritele.
GPS Navstar on alumine rida ühine töö USA õhujõud, raketirelvade keskus, USA õhujõud, Los Angelese õhuväebaas. Need osakonnad vastutavad arendamise ja arendamise eest satelliitseadmed, maapealsed süsteemid ja sõjaliste kasutajate varustus.
NAVSTAR koosneb formaalselt 27 satelliidist koosnevast satelliidikonstellatsioonist, mis paiknevad peaaegu ringikujulistel orbiitidel, mille poolsuurtelg on 26560 km ja mis pakuvad raadiopositsioneerimist ja täpsete ajasignaalide edastamist nii sõjalistel eesmärkidel kui ka teenuste tsiviiltarbijatele üle maailma. Satelliidid on paigutatud kuuele orbitaaltasandile, mille kalle on 55º (joonis 2). Satelliidid edastavad pidevat navigatsioonisignaali kahes L-ribas (L1 - 1,5 ja L2 - 1,2 GHz). Süsteem on täpne ajamõõtja.
Juhtsegmendiks on juhtimis- ja seirejaamad. Nende peamised funktsioonid on järgmised:
Satelliidi orbiidi jälgimine;
satelliitide tööoleku jälgimine ja säilitamine;
Süsteemi aja moodustamine GPS aeg;
Satelliidi efemeriidi ja kella parameetrite arvutamine;
Orbiitidel olevate satelliitide korrigeerimise rakendamine vastavalt vajadusele.
Satelliidi signaalid GPS süsteemid pidevalt jälgitav laialt levinud jälgimisjaamadest gloobus(Joonis 5). Jälgimisjaamade varustus koosneb peamiselt tseesiumi sagedusstandarditega GPS-vastuvõtjatest, metroloogilistest instrumentidest ja seadmetest mõõtmiste edastamiseks maapealsete ja satelliitliinid side peamise juhtimisjaamaga, mis asub Colorado Springsi linna lähedal Schriveri õhuväebaasis. Jälgimisjaama andmeid kasutatakse satelliidi orbiitide ja kellakorrektsioonide määramiseks ja ennustamiseks.
Joonis 5 GPS-i juhtimissegmendi jaamade asukoht
Täpse asukoha määramiseks geodeesias kasutatakse kandesagedusel töötavaid vastuvõtjaid (faasi- või geodeetilisi vastuvõtjaid). Faasivastuvõtjad on ühe- ja kahesageduslikud. Kahe sagedusega vastuvõtjad võimaldavad teil määrata koordinaadid suurema täpsusega, kuna need võimaldavad teil arvestada ionosfääri murdumise mõjuga.
Geodeetilised vastuvõtjad töötavad punktide koordinaatide määramiseks kahes põhirežiimis: statistilised ja kinemaatilised. Kõige täpsem on staatiline režiim. Geodeetilises praktikas kasutatakse seda mõõdistuspõhjenduse koostamiseks.
Kinemaatiline režiim on vähem täpne, kuid see on produktiivsem kiire määratlus pikettide ruumilised koordinaadid. Kinemaatika režiim on rakendatud järgmiselt. Teadaolevate koordinaatidega punkti paigaldatakse vastuvõtja ja teine vastuvõtja liigub pikette mööda. Mõlemad vastuvõtjad peavad samaaegselt jälgima samu satelliitide tähtkujusid.
GLOBAALNE POSITSIOONI SÜSTEEM(inglise Global Positioning System, lühend GPS; mõnikord nimetatakse ka GSM-iks – globaalne positsioneerimissüsteem), navigatsioonisatelliite kasutav raadiopositsioneerimissüsteem. Sellised süsteemid pakuvad ööpäevaringne teave umbes kolmemõõtmelise asukoha, kiiruse ja aja kohta kasutajate jaoks, kellel on sobiv varustus (GPS-vastuvõtja; Glospace) ja mis asuvad maapinnal või selle lähedal (ja mõnikord ka sellest kaugemal). Esimene tsiviilkasutajatele laialdaselt kättesaadav GPS-süsteem oli NAVSTAR, mida haldas USA kaitseministeerium. NSVL arendas ka oma süsteemi, kuid seda kasutati eranditult sõjalistel eesmärkidel (kuni 1991. aastani oli GPS-i kasutamine NSV Liidus üldiselt keelatud, välja arvatud sõjalised). Esimese satelliidi GLONASS viis Nõukogude Liit orbiidile 12. oktoobril 1982. 24. septembril 1993 pandi süsteem ametlikult tööle. Nõutav satelliitide arv, 24, saavutati 1995. aastaks, kuid hiljem vähendati majanduslike ja poliitiliste raskuste tõttu orbiidi tähtkuju. 2007. aastal alustati kodumaise GLONASS süsteemi (lühendatult Global Navigation Satellite System) ärilist kasutamist. ELi riikide väljatöötatud Galileo süsteem on väljatöötamisel.
Ameerika süsteem NAVSTAR sai alguse esimese satelliidi orbiidist 1978. aasta veebruaris.
Enamik navigatsioonivastuvõtjaid kasutab kiirusteabe saamiseks Doppleri efekti. Süsteem koosneb 24 satelliidist, mis paiknevad täpselt määratletud orbiitidel. Nad edastavad pidevaid signaale vastuvõtjatele maal, merel, õhus ja kosmosest. GPS-i kasutatakse positsioneerimiseks, navigeerimiseks, kaardistamiseks, marsruutimiseks, aja määramiseks ja sündmuste sünkroonimiseks. Satelliidide orbiidid on ligikaudu 60 kraadi põhja- ja lõunalaiuskraadi vahel. Sellega saavutatakse, et vähemalt mõnelt satelliidilt saab signaali igal ajal vastu võtta kõikjal.
vastuvõtt GPS seade kasutab satelliidisignaale, et mõõta kaugust kõigist neljast (või enamast) satelliidist, mis on hetkel selle vaateväljas. Vastuvõtjas olev almanahh (astronoomiline kalender), mida uuendatakse satelliitidelt tulevate korrigeerivate signaalidega, määrab täpselt, kus satelliidid praegu asuvad. Teades nelja satelliidi asukohta ja nende kaugust, saab vastuvõtja arvutada selle liikumise kiiruse. Tavalised vastuvõtjad suudavad asukoha fikseerida mõne meetri ja aja 1 miljondiksekundi täpsusega. Viimased vastuvõtjad on mõne sentimeetri täpsusega.
GPS pakub ruumi ja aja mõõtmiseks ühtset maailmastandardit. Selle täpsus võimaldab lennukitel lennata üksteisele lähemal, otsestel marsruutidel ja parandab lennuohutust.
NAVSTAR signaal sisaldab nn. "pseudojuhuslik kood" (PRN - pseudojuhuslik kood), ephimeris (ephimeris) ja almanahh (almanahh). Pseudojuhuslikku koodi kasutatakse edastava satelliidi tuvastamiseks. Kõik need on nummerdatud 1 kuni 32 ja seda numbrit kuvatakse GPS-vastuvõtja ekraanil selle töötamise ajal. PRN-ide arv on suurem kui satelliitide arv (24), sest see muudab GPS-võrgu hooldamise lihtsamaks: uue satelliidi saab käivitada, testida ja kasutusele võtta enne, kui vana ebaõnnestub. Sellisele satelliidile määratakse lihtsalt uus number (1 kuni 32).
Iga satelliidi poolt pidevalt edastatavad efemeriidiandmed sisaldavad selliseid andmeid oluline teave, kui satelliidi olek (töötab või ei tööta), praegune kuupäev ja kellaaeg. Almanahhi andmed näitavad, kus kõik GPS-satelliidid peaksid päeva jooksul olema. Igaüks neist edastab almanahhi, mis sisaldab tema orbiidi parameetreid, aga ka kõiki teisi süsteemi satelliite.
Kakskümmend neli satelliiti tiirlevad ümber Maa umbes kõrgusel. 20 tuhat km. Igal kuuel orbitaaltasandil on neli satelliiti. Kuigi orbiidid on ideaalselt joondatud, esineb siiski vigu ja satelliidid saadavad GPS-vastuvõtjatele navigatsiooniparandusi almanahhide värskendamiseks. Navigatsiooniparandused edastavad satelliitidele maapealsed jaamad, mis jälgivad pidevalt nende asukohta ja kiirust.
Ulatus
GPS-vastuvõtja määrab oma asukoha, arvutades kauguse kõigi nelja satelliidini, mille täpne asukoht on teada. Iga satelliit edastab signaale; nende vastuvõtjani jõudmiseks kulub teatud aeg. Vastuvõtja sisseehitatud kell on sünkroniseeritud satelliitide aatomkellaga, mis võimaldab arvutada signaalide edastusaega. Kaugus iga satelliidini arvutatakse signaali liikumisaja ja raadiolainete levimiskiiruse põhjal. Kasutades tehnikat, mida nimetatakse triangulatsiooniks, kombineeritakse mõõdetud kaugused satelliitide asukohaga ja see võimaldab määrata vastuvõtja asukoha.
GPS(Global Positioning System, globaalne positsioneerimissüsteem) - süsteem objektide asukoha määramiseks kasutuse põhjal tehissatelliite Maa. Süsteemi täpsus on olenevalt lõppseadme tüübist 2 kuni 100 m. GPS-navigaatorid - praktilise otstarbega laiad ja disain seadmete klass, mis on mõeldud objektide asukoha määramiseks ja nende liikumise parameetrite määramiseks otse nende asukohast või kauguselt. Nende ehitamise põhimõtted põhinevad GPS-i, arvutitehnoloogia ja telekommunikatsioonisüsteemide ja -võrkude, eelkõige Interneti kasutamisel. GPS-navigaatorid on leidnud levikut sõjanduses, igat tüüpi transpordil ja igapäevaelus. Mikroelektroonika ja arvutitehnoloogia areng on võimaldanud vähendada mobiilsetele objektidele paigaldatud lõppseadmete suurust, suurendades nende funktsionaalsust ja jõudlusomadused. Selle tulemusena on ilmunud erinevad modifikatsioonid, mis on mõeldud isiklik kasutus väljaspool transpordikeskkonda (otse inimese poolt), eelkõige pihuarvutitesse ja sülearvutitesse installitud. Väikeste GPS-navigaatorite hulka kuuluvad GPS-lokaatorid ja kellanavigaatorid. GPS-lokaatorid võimaldavad kontrollida (sh ööpäevaringselt) jälgitavate objektide asukohta, näiteks lapsed, katsealused, Alzheimeri tõbe põdevad inimesed.
GLONASS(Global Navigation Satellite System) on GPS-i Venemaa analoog. 2005. aasta juunis võeti Vene Föderatsiooni valitsuse määrusega vastu otsus kosmoselaevade, õhu-, mere- ja kosmoselaevade järkjärgulise (kuni 1. jaanuarini 2009) varustamise kohta. jõelaevad, reisijate, eri- või ohtlike kaupade veoks kasutatav maantee- ja raudteetransport, samuti geodeetiliste ja katastritööde teostamisel kasutatavad instrumendid ja seadmed.
Navigaatorkellad on kellad, mis on varustatud GPS-vastuvõtjatega. Navigaatorkellad on tavaliste mõõtmetega käekell, need rakendavad asukoha (pikkus- ja laiuskraad), tee alguspunkti ja liikumiskoha kauguse, praeguse kiiruse määramise funktsioone, teekonnapunktid, juhised nende vahel. Watch-navigaatorid saavad suhelda arvutiga, et edastada ja töödelda GPS-i andmeid, importida ja vaadata kaartide bitmap-pilte ( JPEG-vormingud ja BMP), planeerige liikumist antud marsruudil.
GPS-i lõi algselt USA kaitseministeerium, see oli mõeldud sõjalisteks vajadusteks ja kandis nime Navstar (Navigaion System with Time and Ranging – navigatsioonisüsteem, mis võimaldab määrata aega ja vahemaad). Süsteem Navstari eesmärk oli anda sõjaväelastele võimalus määrata objekti koordinaate Maa pinna mis tahes punktis. Edaspidi lubati süsteemi kasutada ärilistel eesmärkidel. Kuni 2000. aastani jaotati kõik süsteemi kasutajad kahte kategooriasse: privilegeeritud (sõjaväelased) ja tavalised (tsiviil). Tsiviil-GPS-i kasutajate jaoks oli satelliidisignaalis saadaval vaid osa teabest, mis võimaldas määrata koordinaate kuni mitmekümne või isegi sajameetrise veaga, samal ajal kui sõjaväelaste jaoks töötas süsteem maksimaalse täpsusega - viga ei olnud suurem kui paar meetrit. Alates 2000. aastast on tsiviilkasutajatele kehtestatud piirangud tühistatud.
Ajavahemikul 1978–1994 saadeti orbiidile 24 peamist satelliiti, mille kõrgus oli umbes 20 tuhat km, tagades GPS-süsteemi toimimise. Tulevikus lisati veel neli varusatelliiti. Süsteemi jälgivad neli maapealset jaama, mille ülesanne on reguleerida navigatsiooniteave ja satelliitide kellad, samuti nende kõigi toimimise jälgimine. GPS-i äritegevus algas 1995. aastal. Vaatamata GPS-i kommertsialiseerimisele on kõigi satelliitide ja maapealsete rajatiste omanik USA kaitseministeerium.
Satelliidid kiirgavad faasimoduleeritud signaali kahel sagedusel – L1 sagedusel 1575,42 MHz ja L2 sagedusel 1227,60 MHz. Esimene on mõeldud tsiviilkasutajatele, teine - sõjaväelastele. Satelliidi edastatav teave on jagatud kolme kategooriasse: C/A-kood, P-kood ja Y-kood. C/A-kood (Coarse Acquisition – umbkaudne lähenemine) võimaldab hinnata asukohta kuni 100 m täpsusega P-kood (Precision code – täppiskood) võimaldab määrata asukoha mitme meetri täpsusega. Y-kood on P-koodi krüpteeritud versioon. L1 sagedust moduleeritakse C/A ja P tüüpi koodidega, L2 sagedust moduleeritakse kas P- või Y-koodiga (vääramatu jõu korral, kui on vaja keelata GPS-teenuse kasutamine tsiviilkasutajatele või vaenlasele) . Nn navigatsiooniteade (navigatsiooniteade) on segatud signaaliga, mille sagedus on L1 - teabeplokk satelliidi hetkeseisu kohta (aeg, koordinaadid). Navigeerimissõnumi suurus on 25 x 1500 bitti ja see edastatakse 300 bitist koosnevate plokkidena kiirusega 50 bps. Täielik navigeerimissõnum saabub 12,5 minutiga.
GPS-süsteemis on kasutajaterminaliks mitme kanaliga vastuvõtja, mis suudab samaaegselt vastu võtta signaali mitmelt satelliidilt. GPS-terminal on absoluutselt passiivne seade, millel ei ole oma saatjat. Süsteemi tööpõhimõte põhineb vähemalt kolmelt (tavaliselt neljalt kuni kaheksalt) satelliidilt vastuvõetud signaalide ajaliste viivituste võrdlemisel ja koordinaatide arvutamisel mitmest teadaoleva koordinaadiga punktist (st satelliitidest). Samal ajal ehitab vastuvõtja, olles arvutanud kauguse kõigi satelliitideni, mille signaali ta enesekindlalt vastu võtab, mitu sfääri ja arvutab nende sfääride ristumispunktide põhjal ligikaudse asukoha koordinaatide navigatsiooniteabe põhjal. satelliitidest, mis on samuti signaaliga kaasas.
Koordinaatide määramise täpsuse suurendamiseks (näiteks geodeesias ja kartograafias ei pruugi mitmemeetrine täpsus olla piisav) kasutatakse diferentsiaal-GPS-i meetodit. Samas lisaks satelliidi signaal, kasutab vastuvõtja signaali fikseeritud võimsalt saatjalt, mille asukoht on teada ja stabiilne. See välistab positsioneerimisprobleemid, kuna praeguse süsteemivea saab arvutada statsionaarse saatja tegelike koordinaatide võrdlemisel GPS-süsteemi kaudu saadud andmetega.
Algselt sõjalisteks vajadusteks välja töötatud satelliitpositsioneerimis- ja navigatsioonisüsteemid Hiljuti leida laialdast rakendust tsiviilsfääris. GPS/GLONASS sõidukite jälgimine, hooldust vajavate inimeste jälgimine, töötajate liikumiskontroll, loomade jälgimine, pagasi jälgimine, geodeesia ja kartograafia on satelliittehnoloogia peamised kasutusalad.
Praegu on USA-s ja Venemaa Föderatsioonis loodud kaks globaalset satelliitpositsioneerimissüsteemi ning kaks piirkondlikku süsteemi, mis hõlmavad Hiinat, EL-i riike ja mitmeid teisi riike Euroopas ja Aasias. GLONASS-seire ja GPS-seire on saadaval Venemaal.
GPS ja GLONASS süsteemid
GPS (globaalne asukoha määramise süsteem, globaalne süsteem positsioneerimine) on satelliidisüsteem, mille arendamine algas Ameerikas alates 1977. aastast. 1993. aastaks võeti programm kasutusele ja 1995. aasta juuliks oli süsteem täielikult valmis. Praegu kosmos GPS-võrk koosneb 32 satelliidist: 24 peamist, 6 reservsatelliidist. Nad tiirlevad ümber Maa keskmise kõrgusega orbiidil (20 180 km) kuuel tasapinnal, millest igaühel on neli peamist satelliiti.
Maa peal on peajuhtimisjaam ja kümme jälgimisjaama, millest kolm edastatakse satelliitidele. uusim põlvkond parandusandmed ja levitavad need kogu võrku.
Süsteemi GLONASS (Global Navigation Satellite System) väljatöötamine algas NSV Liidus 1982. aastal. Valmimisest teatati 2015. aasta detsembris. GLONASS vajab töötamiseks 24 satelliiti, territooriumi ja Venemaa Föderatsiooni katmiseks piisab 18 satelliidist ning praegu orbiidil olevate satelliitide koguarv (koos reservi olevate satelliitidega) on 27. Nad liiguvad samuti keskmisel kõrgel orbiidil, kuid madalamal kõrgusel (19 140 km), kolmel tasapinnal, igaühes kaheksa peamist satelliiti.
GLONASSi maapealsed jaamad asuvad Venemaal (14), Antarktikas ja Brasiilias (mõlemas üks) ning plaanis on kasutusele võtta mitmeid täiendavaid jaamu.
GPS-süsteemi eelkäijaks oli süsteem Transit, mis töötati välja 1964. aastal allveelaevadelt rakettide väljalaskmise juhtimiseks. Ta suutis erakordselt liikumatuid objekte leida 50 m täpsusega ja ainus satelliit oli vaateväljas vaid tund aega päevas. GPS programm varem kandsid nimesid DNSS ja NAVSTAR. NSV Liidus on programmi Cyclone raames loodud navigatsioonisatelliitide süsteemi alates 1967. aastast.
Peamised erinevused GLONASSi seiresüsteemide ja GPS-i vahel:
- Ameerika satelliidid liiguvad Maaga sünkroonselt, Venemaa satelliidid aga asünkroonselt;
- erinev kõrgus ja orbiitide arv;
- nende erinev kaldenurk (umbes 55° GPS-i jaoks, 64,8° GLONASS-i puhul);
- erinevat vormingut signaale ja töösagedusi.
- GPS on vanim olemasolev positsioneerimissüsteem, mis on viidud täielikult valmis enne Venemaa oma.
- Töökindlus on tingitud suurema arvu varusatelliitide kasutamisest.
- Positsioneerimine toimub väiksema veaga kui GLONASS (keskmiselt 4 m ja uusima põlvkonna satelliitidel - 60–90 cm).
- Paljud seadmed toetavad süsteemi.
GPS-süsteemi eelised
GLONASS süsteemi eelised
- Asünkroonsete satelliitide asukoht orbiidil on stabiilsem, mis teeb nende juhtimise lihtsamaks. Regulaarsed reguleerimised pole vajalikud. See eelis oluline professionaalidele, mitte tarbijatele.
- Süsteem loodi Venemaal, seetõttu tagab see usaldusväärse signaali vastuvõtu ja asukoha määramise täpsuse põhjapoolsetel laiuskraadidel. See saavutatakse tänu satelliidi orbiitide suuremale kaldenurgale.
- GLONASS on kodumaine süsteem ja jääb venelastele kättesaadavaks, kui GPS on keelatud.
- Satelliidid pöörlevad sünkroonis Maa pöörlemisega, seega on täpseks positsioneerimiseks vaja korrigeerimisjaamu.
- Madal kaldenurk ei taga polaaraladel ja kõrgetel laiuskraadidel head signaali ja täpset positsioneerimist.
- Sõjaväelastel on õigus süsteemi juhtida ja nad võivad signaali moonutada või isegi GPS-i keelata tsiviilisikute või teiste riikide jaoks, kui nendega tekib konflikt. Seega, kuigi GPS on täpsem ja transpordiks mugavam, on GLONASS töökindlam.
- Süsteemi väljatöötamine algas hiljem ja viidi kuni viimase ajani läbi ameeriklastest märkimisväärse mahajäämusega (kriis, rahaline kuritarvitamine, omastamine).
- Mittetäielik satelliitide komplekt. Kasutusaeg Vene satelliidid madalamad kui Ameerika omad, vajavad need suurema tõenäosusega remonti, seega väheneb navigeerimise täpsus mitmes piirkonnas.
- Transpordi GLONASS satelliitseire on kallim kui GPS, kuna tööks kohandatud seadmed on kallid kodune süsteem positsioneerimine.
- Nutitelefonide, pihuarvutite tarkvara puudumine. GLONASS moodulid olid mõeldud navigaatoritele. Kompaktsete kaasaskantavate seadmete puhul on tänapäeval levinum ja soodsam võimalus toetada GPS-GLONASSi või ainult GPS-i.
GPS-süsteemi miinused
GLONASS süsteemi puudused
Kokkuvõte
GPS ja GLONASS süsteemid täiendavad üksteist. Optimaalne lahendus on satelliit GPS-GLONASS jälgimine. Kahe süsteemiga seadmed, näiteks M-Plata GLONASS mooduliga GPS-markerid, tagavad suure positsioneerimistäpsuse ja töökindla töö. Kui ainult GLONASSi positsioneerimisel on viga keskmiselt 6 m ja GPS-i puhul - 4 m, siis kahe süsteemi samaaegsel kasutamisel väheneb see 1,5 m-ni. Kuid sellised kahe mikrokiibiga seadmed on kallimad.
GLONASS on loodud spetsiaalselt Venemaa laiuskraadide jaoks ja suudab satelliitide vähesuse tõttu pakkuda suurt täpsust. tõeline eelis GPS-i poolel olles. Ameerika süsteemi eelisteks on GPS-toega seadmete saadavus ja lai valik.
39. sns gps Navstar ja Glonass.
SNS NAVSTAR (GPS).
See koosneb 24 tarbeseadmete maapealse juhtimis- ja mõõtekompleksi navigatsioonisatelliidist. See on globaalne iga ilmaga navigatsioonisüsteem, mis võimaldab kolmemõõtmelises Maa-lähedases ruumis suure täpsusega määrata objektide koordinaate. GPS-satelliidid paiknevad 6 keskmise kõrgusega orbiidil (kõrgus 20183) ja nende tiirlemisperiood on 12 tundi. Orbiitide tasandid paiknevad 60° vahedega ja on ekvaatori suhtes 55° nurga all. Igal orbiidil on 4 satelliiti, kolm esmast ja üks varusatelliiti. 18 satelliiti on minimaalne arv, et tagada nähtavus igas Maa punktis vähemalt 4 satelliiti. Süsteem on loodud tagama õhusõidukite ja laevade navigeerimist ning aja määramist suure täpsusega. Sellel on 2 laeva asukoha määramise režiimi: 2D (navigatsiooniparameetrite määramine Maa pinnal) ja kolmemõõtmeline 3D (Maa pinnast kõrgemal asuvate objektide navigatsiooniparameetrite mõõtmine). Objekti asukoha leidmiseks kolmemõõtmelises režiimis on vaja mõõta vähemalt 4 satelliidi navigatsiooniparameetreid ja kahemõõtmelise navigatsiooni jaoks - vähemalt 3. Süsteem kasutab objekti asukoha määramiseks pseudovahemiku meetodit ja kiiruse leidmiseks pseudoradiaalkiiruse meetodit. GPS-satelliidid väljastavad navigatsioonisignaale kahel sagedusel: F1=1575,42 ja F2=1227,60 MHz. Kiirgusrežiim on pidev pseudomüra modulatsiooniga. Navigatsioonisignaalid on kaitstud P-kood (täppiskood), mida kiirgatakse sagedustel F1, F2 ja avalik C / A kood (jäme ja hankimiskood), mida kiirgatakse ainult F1 sagedusel. GPS-is on igal satelliidil oma kordumatu C/A-kood ja kordumatu P-kood. Seda tüüpi satelliidisignaalide eraldamist nimetatakse koodiks. GPS pakub klienditeenindust kahel tasemel: täpne positsioneerimisteenus (PPS) ja standardpositsioneerimisteenus (SPS), PPS põhineb täpsel P-koodil ja SPS avalikult kättesaadaval C/A koodil. PPS-i teenustaset pakutakse USA sõjaväe- ja föderaalteenistustele, SPS-i aga massilistele tsiviiltarbijatele. Lisaks P- ja C/A-koodidele edastab satelliit regulaarselt teate, mis sisaldab teavet satelliidi oleku, selle efemeriidi, süsteemiaja, ionosfäärilise viivituse prognoosi ja jõudlusnäitajate kohta. Peamised vigade allikad, mis mõjutavad massitarbija jaoks pardaseadmete täpsust, on järgmised:
ionosfääri vead, mis on tingitud raadiolainete levimise hilinemisest atmosfääri ülakihtides, mis põhjustavad asukohavigu suurusjärgus 20-30 m päeval ja 3-6 m öösel;
troposfääri vead, mis on põhjustatud moonutustest raadiolainete liikumisel läbi madalama atmosfääri. Need ei ületa 30 m;
efemeriidi viga, mis tuleneb satelliidi arvutatud ja tegeliku asukoha erinevusest, mis ei ületa 3 m;
satelliidi kauguse määramise viga ei ületa tavaliselt 10 m.
Selektiivse juurdepääsu režiimi ruutkeskviga (enne 2000. aastat navigatsioonimõõtmiste jämedamaks muutmiseks kasutusele võetud kunstliku päritoluga viga) oli ligikaudu 30 m. Deklareeritud navigatsiooni täpsus on tagatud. Need vööndid tekivad 5-15 minuti jooksul vahemikus 30-50o põhjalaiust. Peamine viis GPS-positsioonide täpsuse parandamiseks SPS-režiimis on diferentsiaalnavigatsioonimõõtmiste põhimõtte rakendamine. Diferentsiaalmeetodit (DGPS) rakendatakse teadaolevate koordinaatidega tugijaama abil, mis on paigaldatud asukoha määramise piirkonda. Jaamas on kontroll-GPS-vastuvõtja. Võrreldes oma teadaolevaid koordinaate mõõdetutega genereerib kontroll-GPS-vastuvõtja parandused, mis edastatakse raadiokanali kaudu tarbijatele. Sellisel juhul tuleb diferentsiaalkorrektsioonide saamiseks täiendada tarbija seadmeid raadiovastuvõtjaga. Referentsjaamast saadud parandused kantakse automaatselt mõõtmistulemustesse. See võimaldab määrata objekti koordinaadid tugijaama piirkonnas täpsusega 1-5 m. DGPS-i määramise täpsus sõltub tugijaama omadustest ja kaugusest objektist tugijaamani. tugijaam. Sel põhjusel on soovitatav tugijaam asuda objektist mitte kaugemal kui 500 km. Märkimisväärne probleem, mis vähendab GPS-süsteemi tõhusust, on geodeetiliste uuringute ebatäpsus mitmetes Maa piirkondades. GPS tähistab WGS-84 maailma geograafilise süsteemi määratletud objektide koordinaate. Sellelt süsteemilt mitmele teisele geodeetilisele süsteemile üleminekuks on parandusi, kuid mitte kõigis. Paljudes Maa piirkondades (näiteks Kagu-Aasia saartel), mida kauges minevikus uuriti, tekkis geodeetilise võrgu võrdluspunktide suurte vigade tõttu WGS-i kaartide koordinaatsüsteemi erinevus. -84 võib olla märkimisväärne. Paranduste puudumise tõttu võib sellisele kaardile üle kantud aluse asukoht WGS-84 süsteemis olla kaldal.
Nõukogude globaalne satelliitnavigatsioonisüsteem GLONASS koosneb 24 satelliidist, ebamaisest juhtimis- ja mõõtmiskompleksist ning on globaalne iga ilmaga navigatsioonisüsteem, mis võimaldab kolmemõõtmelises Maa-lähedases ruumis suure täpsusega määrata objektide koordinaate. GLONASSi täielik töö algas jaanuaris 1996. GLONASSi satelliidid paiknevad kolmel keskmise kõrgusega orbiidil (kõrgus 29100) ja nende tiirlemisperiood on 11 tundi ja 15 minutit. Orbiitide tasapinnad paiknevad 120° vahedega ja on ekvaatori suhtes 64,8° nurga all. Igal orbiidil on 8 satelliiti. Iga satelliit väljastab teavet oma täpse asukoha kohta ja teavet teiste satelliitide asukohtade kohta. GLONASSi satelliidid kiirgavad navigatsioonisignaale kahel kandesagedusel: F1 ja F2. Kõikide GLONASSi satelliitide F1 sagedused jäävad vahemikku 1602,6–1615,5 MHz ja erinevad erinevate satelliitide puhul 0,5625 MHz kordne. Sellest lähtuvalt on F2 sagedused vahemikus 1246,4-1256,5 MHz ja erinevad erinevate satelliitide puhul 0,4375 MHz kordaja võrra. Navigatsioonisignaalid on P-kood, mida kiirgatakse sagedustel F1 ja F2, ning C/A-kood, mis väljastatakse ainult sagedustel F1. Erinevalt GPS-ist, kus P- ja C/A-koodid on erinevate satelliitide puhul erinevad, on GLONASS-is need kõigi satelliitide jaoks samad. Seega, erinevalt GPS-is kasutatavast koodimeetodist, rakendab GLONASS eristamiseks sagedusmeetodit. GLONASS annab koha P390 geodeetilises süsteemis. Objekti asukoha erinevus P390 ja WGS-84 puhul ei ületa 15 m, keskmiselt on see 5 m. GLONASS süsteemi saab kasutada koos GPS-iga (GPS ja GLONASS globaalne navigatsioonisatelliitide süsteem - GNSS). See võimaldab võrreldes GPS-iga suurendada vaadeldavate satelliitide arvu täpsust, parandada nende asukoha geomeetriat kõrgetel laiuskraadidel, kasutada massitarbija seadmetes mõlemat GLONASS-koodi, mis võimaldab täpsemalt võtta. GPS-i ionosfääriviga.
