Η βασική αρχή τουΣύστημα πλοήγησης GPSείναι η μέτρηση της απόστασης μεταξύ ενός δορυφόρου με γνωστή θέση και του δέκτη του χρήστη και, στη συνέχεια, η ενσωμάτωση των δεδομένων πολλών δορυφόρων για τη γνώση της συγκεκριμένης θέσης του δέκτη. Για να επιτευχθεί αυτό, η θέση του δορυφόρου μπορεί να βρεθεί στην εφημερίς του δορυφόρου σύμφωνα με την ώρα που καταγράφεται από το ρολόι του σκάφους. Η απόσταση από τον χρήστη στον δορυφόρο λαμβάνεται καταγράφοντας το χρόνο που το δορυφορικό σήμα ταξιδεύει στον χρήστη και στη συνέχεια πολλαπλασιάζοντάς τον με την ταχύτητα του φωτός (λόγω της παρεμβολής της ιονόσφαιρας στην ατμόσφαιρα, αυτή η απόσταση δεν είναι η πραγματική απόσταση μεταξύ του χρήστη και του δορυφόρου, αλλά ψευδο-εμβέλεια (PR): Όταν οι δορυφόροι GPS λειτουργούν κανονικά, θα συνεχίσουν να μεταδίδουν μηνύματα πλοήγησης με ψευδο-τυχαίους κωδικούς (που αναφέρονται ως ψευδοκώδικες) που αποτελούνται από 1 και 0 δυαδικά σύμβολα είναι δύο τύποι ψευδοκωδικών που χρησιμοποιούνται από τα συστήματα GPS, δηλαδή: Πολιτικός κωδικός C/A και στρατιωτικός κωδικός P(Y). , που ισοδυναμεί με 300 m, η συχνότητα του κωδικού P είναι 10,23 MHz, και η περίοδος επανάληψης είναι 0,1 μικροδευτερόλεπτα, που ισοδυναμεί με 30 m Η απόδοση ασφαλείας είναι καλύτερη Το μήνυμα πλοήγησης περιλαμβάνει εφημερίδες δορυφόρου, συνθήκες εργασίας, διόρθωση ρολογιού, διόρθωση ιονόσφαιρας καθυστέρησης, διόρθωση ατμοσφαιρικής διάθλασης, κ.λπ. Αποδιαμορφώνεται από το δορυφορικό σήμα και μεταδίδεται στη φέρουσα συχνότητα με διαμόρφωση 50b/s. Κάθε κύριο πλαίσιο του μηνύματος πλοήγησης περιέχει 5 υποπλαίσια με μήκος καρέ 6 δευτερόλεπτα. Τα τρία πρώτα καρέ το καθένα έχει 10 λέξεις. κάθε Επαναλαμβάνεται κάθε 30 δευτερόλεπτα και ενημερώνεται κάθε ώρα. Τα δύο τελευταία πλαίσια έχουν συνολικά 15000b. Τα περιεχόμενα του μηνύματος πλοήγησης περιλαμβάνουν κυρίως κωδικούς τηλεμετρίας, κωδικούς μετατροπής και το πρώτο, το δεύτερο και το τρίτο μπλοκ δεδομένων, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι τα εφημερίς δεδομένα. Όταν ο χρήστης λάβει το μήνυμα πλοήγησης, εξαγάγετε την ώρα του δορυφόρου και συγκρίνετε την με το δικό του ρολόι για να μάθετε την απόσταση μεταξύ του δορυφόρου και του χρήστη και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε τα δεδομένα εφημερίας δορυφόρου στο μήνυμα πλοήγησης για να υπολογίσετε τη θέση του δορυφόρου κατά τη μετάδοση το μήνυμα. Η θέση και η ταχύτητα του χρήστη στο σύστημα γεωδαιτικών συντεταγμένων WGS-84 είναι γνωστές.
Μπορεί να φανεί ότι ο ρόλος του δορυφορικού τμήματος τουΣύστημα πλοήγησης GPSείναι η συνεχής μετάδοση μηνυμάτων πλοήγησης. Ωστόσο, δεδομένου ότι το ρολόι που χρησιμοποιείται από τον δέκτη του χρήστη και το ρολόι του δορυφόρου δεν μπορεί πάντα να συγχρονιστεί, εκτός από τις τρισδιάστατες συντεταγμένες x, y και z του χρήστη, a Δt, η διαφορά ώρας μεταξύ του δορυφόρου και του δέκτη , εισάγεται και ως άγνωστος αριθμός. Στη συνέχεια χρησιμοποιήστε 4 εξισώσεις για να λύσετε αυτούς τους 4 αγνώστους. Έτσι, εάν θέλετε να μάθετε πού βρίσκεται ο δέκτης, πρέπει να μπορείτε να λαμβάνετε τουλάχιστον 4 δορυφορικά σήματα.
ΟΔέκτης GPSμπορεί να λάβει πληροφορίες χρόνου με ακρίβεια στο επίπεδο νανοδευτερόλεπτο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον χρονισμό. το εφήμερο πρόβλεψης για την πρόβλεψη της κατά προσέγγιση θέσης του δορυφόρου τους επόμενους μήνες. το εφήμερο εκπομπής για τον υπολογισμό των συντεταγμένων του δορυφόρου που απαιτούνται για τον εντοπισμό θέσης , Με ακρίβεια από λίγα μέτρα έως δεκάδες μέτρα (διαφορετικό από δορυφόρο, αλλάζει ανά πάσα στιγμή). καιΣύστημα GPSπληροφορίες, όπως η κατάσταση του δορυφόρου.
ΟΔέκτης GPSμπορεί να μετρήσει τον κωδικό για να πάρει την απόσταση από τον δορυφόρο στον δέκτη. Επειδή περιέχει το σφάλμα του δορυφορικού ρολογιού του δέκτη και το σφάλμα ατμοσφαιρικής διάδοσης, ονομάζεται ψευδοαπόσταση. Η ψευδοαπόσταση που μετράται για τον κωδικό 0Α ονομάζεται ψευδοπορτοκύκλος κωδικού UA και η ακρίβεια είναι περίπου 20 μέτρα. Η ψευδοαπόσταση που μετράται για τον κωδικό P ονομάζεται ψευδοαπόσταση του κωδικού P και η ακρίβεια είναι περίπου 2 μέτρα.
ΟΔέκτης GPSαποκωδικοποιεί το λαμβανόμενο δορυφορικό σήμα ή χρησιμοποιεί άλλες τεχνικές για να αφαιρέσει τις πληροφορίες που έχουν διαμορφωθεί στον φορέα και στη συνέχεια ο φορέας μπορεί να αποκατασταθεί. Αυστηρά μιλώντας, η φάση φέροντος θα πρέπει να ονομάζεται φάση συχνότητας παλμού φέροντος, η οποία είναι η διαφορά μεταξύ της φάσης του φορέα λαμβανόμενου δορυφορικού σήματος που επηρεάζεται από τη μετατόπιση Doppler και της φάσης σήματος που δημιουργείται από την τοπική ταλάντωση του δέκτη. Γενικά μετρούμενη στον χρόνο εποχής που καθορίζεται από το ρολόι του δέκτη και παρακολουθώντας το δορυφορικό σήμα, η τιμή αλλαγής φάσης μπορεί να καταγραφεί, αλλά η αρχική τιμή της φάσης του δέκτη και του δορυφορικού ταλαντωτή στην αρχή της παρατήρησης είναι άγνωστη. Ο ακέραιος φάσης της αρχικής εποχής είναι επίσης άγνωστος, δηλαδή η ασάφεια ολόκληρης της εβδομάδας μπορεί να λυθεί μόνο ως παράμετρος στην επεξεργασία δεδομένων. Η ακρίβεια της τιμής παρατήρησης φάσης είναι τόσο υψηλή όσο χιλιοστά, αλλά η προϋπόθεση είναι να λυθεί η ασάφεια ολόκληρης της περιφέρειας. Επομένως, η τιμή παρατήρησης φάσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν υπάρχει μια σχετική παρατήρηση και μια τιμή συνεχούς παρατήρησης και η ακρίβεια τοποθέτησης που είναι καλύτερη από το επίπεδο του μετρητή είναι μόνο παρατηρήσεις φάσης.
Σύμφωνα με τη μέθοδο εντοπισμού θέσης, ο εντοπισμός θέσης GPS χωρίζεται σε εντοπισμό θέσης ενός σημείου και σε σχετική θέση (διαφορική θέση). Η τοποθέτηση ενός σημείου είναι ένας τρόπος προσδιορισμού της θέσης του δέκτη με βάση τα δεδομένα παρατήρησης ενός δέκτη. Μπορεί να χρησιμοποιήσει μόνο ψευδοπορτοκαλί παρατηρήσεις και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ανώμαλη πλοήγηση και τοποθέτηση οχημάτων και πλοίων. Η σχετική τοποθέτηση (διαφορική τοποθέτηση) είναι μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της σχετικής θέσης μεταξύ σημείων παρατήρησης με βάση τα δεδομένα παρατήρησης περισσότερων από δύο δεκτών. Μπορεί να χρησιμοποιήσει είτε ψευδοπορτοκαλί παρατηρήσεις είτε παρατηρήσεις φάσης. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται γεωδαιτικές ή μηχανικές μετρήσεις. Χρησιμοποιήστε παρατηρήσεις φάσης για σχετική τοποθέτηση.
Παρατηρήσεις GPSπεριλαμβάνουν διαφορές ρολογιού δορυφόρου και δέκτη, καθυστέρηση διάδοσης στην ατμόσφαιρα, εφέ πολλαπλών διαδρομών και άλλα σφάλματα. Επηρεάζονται επίσης από σφάλματα εφημερίας δορυφορικής εκπομπής κατά τους υπολογισμούς τοποθέτησης. Τα πιο συνηθισμένα σφάλματα προκαλούνται από σχετική τοποθέτηση. Ακύρωση ή αποδυνάμωση, επομένως η ακρίβεια τοποθέτησης θα βελτιωθεί σημαντικά. Ο δέκτης διπλής συχνότητας μπορεί να ακυρώσει το κύριο μέρος του ιονοσφαιρικού σφάλματος στην ατμόσφαιρα με βάση τις παρατηρήσεις των δύο συχνοτήτων. ), θα πρέπει να χρησιμοποιούνται δέκτες διπλής συχνότητας.
