Gps система: Глобальная навигационная спутниковая система GPS

GPS. Прошлое, настоящее и будущее глазами обывателя / Хабр

Введение

В настоящее время, когда современные телефоны стали в десятки раз мощнее первых суперкомпьютеров, когда появились первые iPhone, iPad и множество устройств на Android мы получили новую идеологию применения этих ресурсов. Карманные гаджеты теперь не просто уменьшенные до размеров ладони компьютеры, а инструменты, позволяющие пользователю при помощи одного пальца управлять целыми сферами его жизни – всеми сферами, в которые проник Интернет: общением, развлечениями, путешествиями, поиском информации…

Список можно продолжать до бесконечности. Во многом вплетению Интернета в нашу жизнь поспособствовала GPS-навигация. Теперь, когда почти у каждого в кармане лежит GPS-приемник, множество сервисов получило возможность улучшить нашу жизнь. Однако рассмотрим сначала историю происхождения GPS.

1. История появления и развития навигационной технологии

GPS (от англ. Global Positioning System) – спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение объектов (см.

Рисунок 1).

Проект был реализован и принадлежит военному ведомству США. Основной задачей проекта является определение текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве [4].

Идея создания спутниковой навигации родилась еще в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские ученые во главе с Ричардом Кершнером (Richard Kershner), наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты (см. Рисунок 2).

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. в США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г. , таким образом, глобальная система позиционирования встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на Земле.

Первоначально глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолет корейских авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом.
Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США [2].

Ниже, в таблице представлена хронология развития GPS (см. Таблица 1).

Таблица 1- Хронология развития GPS

Дата Событие

1973 Решение о разработке спутниковой навигационной системы

1974—1979 Испытание системы

1977 Прием сигнала от наземной станции, симулирующей спутник системы

1978—1985 Запуск одиннадцати спутников первой группы (Block I)

1979 Сокращение финансирования программы. Решение о запуске 18 спутников вместо запланированных 24

1980 В связи с решением свернуть программу использования спутников Vela системы отслеживания ядерных взрывов, эти функции было решено возложить на спутники GPS. Старт первых спутников, оснащенных сенсорами регистрации ядерных взрывов

1980—1982 Дальнейшее сокращение финансирования программы

1983 После гибели самолета компании Korean Airline, сбитого над территорией СССР, принято решение о предоставлении сигнала гражданским службам

1986 Гибель космического челнока Space Shuttle «Challenger» приостановила развитие программы, так как последний планировался для вывода на орбиту второй группы спутников. В результате основным транспортным средством была выбрана ракета-носитель «Дельта»

1988 Решение о развертывании орбитальной группировки в 24 спутника. 18 спутников не в состоянии обеспечить бесперебойного функционирования системы

1989 Активация спутников второй группы

1990—1991 Временное отключение SA (англ. selective availability — искусственно создаваемой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров) в связи с войной в Персидском заливе и нехваткой военных моделей приемников. Включение SA 1 Июня 1991 года

8.12.1993 Сообщение о первичной готовности системы. В этом же году принято окончательное решение о предоставлении сигнала для бесплатного пользования гражданским службам и частным лицам

1994 Спутниковая группировка укомплектована

17.07.1995 Полная готовность системы

1.05.2000 Отключение SA для гражданских пользователей, таким образом, точность определения выросла со 100 до 20 метров

26.06.2004 Подписание совместного заявления по обеспечению взаимодополняемости и совместимости Galileo и GPS

Декабрь 2006 Российско-американские переговоры по сотрудничеству в области обеспечения взаимодополняемости космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS

2. GPS сегодня

2.1. GPS – игры

Революцию геотаргетинговых сервисов, то есть построенных вокруг определения местоположения чего-либо (пользователя или точки на карте), можно было предсказать еще до появления новомодных смартфонов.

Люди начали сходить с ума по GPS‑навигации сразу же, как только она получила распространение. 1 мая 2000 года пресс-служба Белого Дома объявила о том, что прекращено преднамеренное ухудшение точности гражданских приемников системы GPS, а уже 3 мая один из фанатов GPS Дейв Улмер решил проверить точность навигации. Он назвал эту идею «большой американской охотой на тайник при помощи GPS» и через Интернет сообщил о ней другим пользователям. Замысел был очень прост: где-то в лесу прячется контейнер, и регистрируются его географические координаты. Другие игроки должны найти «клад» при помощи своих GPS‑приемников. Правило для нашедшего: возьми какие-то вещи, оставь что-то свое. Улмер поместил собственный контейнер (черное ведро) недалеко от Портленда. Вместе с журналом, где участники могли отметить свое посещение, и карандашом он оставил небольшие подарки: видеокассеты, книги, диски и рогатку. В течение трех дней тайник был найден двумя игроками, которые прочитали о нем в сети. Другие энтузиасты начали размещать собственные тайники и публиковать их координаты, поддержав начинание.

Как и многие другие идеи в Интернете, новая игра очень быстро завоевала популярность и со временем получила новое название – геокэшинг. Сайт Geocaching.com по сей день остается популярным ресурсом для геокэшеров всего мира, а в России действует ресурс geocaching.su. Российский вариант немного отличается от западного: тайники в отечественной версии игры рекомендуется создавать в местах, которые имеют историческое, культурное или природное значение [1].

2.2. GPS-метки

На основе геокэшинга были реализованы идеи GPS меток. Сервис foursquare предлагает пользователям отмечать на карте интересные места, бары, кафе, театры, в прочем, все, что может заинтересовать других. Благодаря этому сервису гораздо проще найти бар, где недавно отметился твой друг, нежели прибегать к Интернет-поиску. Однако и у foursquare есть не менее успешные аналоги, как русские – AlterGeo, так и зарубежные – Gowalla. Так же подобные сервисы развиваются и внутри социальных сетей: в Facebook – Places, в ВКонтакте – места, позволяющие отметиться в каком-либо месте и отметить друзей, которые находятся рядом с тобой.

Можно предположить, что «Места» будут пронизывать почти весь мир.

2.3. Виртуальная реальность

Уже сейчас стали появляться первые GPS навигаторы, проводящие линии маршрута прямо по изображению с встроенной видеокамеры. Правда, работают они хуже некуда, сложно совместить неточный GPS-тег на карте с видеоизображением. Впрочем, это удалось сделать создателям Layar – браузера дополненной реальности. Он способен совмещать информационные карты с показаниями GSP приемника и компаса, накладывая результат на изображение с видеокамеры (см. Рисунок 3).

Однако это всего лишь браузер, а не навигатор, то есть о точке можно знать только расстояние, разделяющее вас, а вот как до нее пройти и что между вами находится, узнать не получится.
Интересное приложение выпустил сайт «Вокруг света». Оно способно определять местоположение и автоматически начинает рассказ о ближайшей достопримечательности. Радует и то, что присутствует ручной режим и, в случае ошибки GPS, можно выбрать интересующий объект вручную.

2.4. GPS – карты

Конечно же, нельзя не упомянуть о главных потребителях данной технологии – о мобильных картах. Google Maps, предустановленные в каждом приличном смартфоне, и «Яндекс. Карты», располагающие более точной на сегодня картой России, сражаются за наш рынок, то и дело добавляя новые функции и сервисы, становясь качественнее и сложнее. Трехмерный вид и быстрая векторная карта у Google против более грамотной навигации и более точной растровой карты у «Яндекса». Безусловное лидерство в отображении загруженности дорог и автомобильной маршрутизации, а также едва не ставшие «геотаргетинговым twitter’ом» пользовательские комментарии на карте у «Яндекса» против недавно запустившегося режима полноценного автомобильного навигатора у Google. Более грамотный поиск по русскоязычным названиям у «Яндекса» против пешеходной маршрутизации с учетом общественного транспорта у Google. Выбирать можно бесконечно, но в итоге у каждого пользователя стоят обе карты. Стоит «Яндексу» выпустить автомобильный навигатор внутри карт, аналогичный Google, и это навсегда изменит рынок GPS-навигации, дав нам на выбор два бесплатных, оперативно обновляющихся и компактных навигатора.

А это сделает привычные GPS навигаторы архаизмом [1].

3. Кому это нужно?

Чем же помогут в жизни GPS устройства обычному человеку (см. Рисунок 4)?

Лучшая программа городской навигации проложит вам маршрут к заданному адресу. А если хорошенько попросите, то и несколько маршрутов на выбор. Причем, если вы выбрали один, а по пути решили отклониться от рекомендаций, тут же, на ходу, маршрут будет пересчитан. Она же спрогнозирует ожидаемые скорость и время прибытия к точке назначения, проведет вас до места, всякий раз предупреждая заранее на экране (а если включите голосовой режим, то и голосом) о поворотах, разворотах и прочих сменах простого прямого движения. А еще, если вам предстоит какая-нибудь сложная развязка, автоматически увеличит ее изображение до полной внятности и обозначит, по какому из рукавов надо двигаться. Более того, некоторые программы (и прилагаемые к ним недорогие подписные сервисы) позволяют учитывать в расчетах данные о реальных пробках на дорогах и предлагать маршруты более, может быть, длинные, но в данный момент более быстрые. Правда, эти сервисы еще только-только начинают развиваться, и инфраструктура, призванная их обеспечить, еще не вполне налажена.

Если же речь идет о поездках за рулем в чужом городе, а того пуще — за границей, здесь без навигатора (подключенного к умной программе и снабженного самыми свежими картами, которые обычно часто обновляются через Интернет) попросту не обойтись [3].

Заключение

Можно только предполагать, какое развитие получит навигация в будущем. Возможно все движение, в том числе и личный транспорт, будет управляться автоматическими компьютерными системами, и навигация будет контролировать перемещения, не давая сбиться с пути и предупреждая столкновения с другими объектами. Возможно, на смену GPS придет более совершенная технология, позволяющая получать сигнал на глубине нескольких километров и не теряющая точности от внешних факторов. Однако точно понятно, что развитие только начинается.

Список используемой литературы

1. Банин, Д. На карту поставлено все / Д. Банин, Р. Китаев // Испытатель. — 2011. — № 3. — С. 21-25.

2. История создания систем спутниковой навигации [Электронный ресурс] / Неизвестный автор // Как работает система GPS. — 2009. — Режим доступа:

www.glonax.ru/history-gps.html

3. Козловский, Е. Искусство позиционирования / Е. Козловский // Вокруг света. — М.: 2006. — № 12. — С. 204-280.

4. Сетевые спутниковые радионавигационные / В. Шебшаевич [и др.]. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1993. — 408 с.: ил.

ГЛОНАСС и GPS: какие отличия и что выбрать

Долгое время созданная в США система глобального геопозиционирования GPS была единственной доступной рядовым пользователям. Но даже с учетом того, что точность гражданских приборов была изначально ниже по сравнению с военными аналогами, ее с головой хватало и для навигации, и для отслеживания координат автомобилей.

Однако еще в Советском Союзе была разработана собственная система определения координат, известная сегодня как ГЛОНАСС. Несмотря на сходный принцип работы (используется расчет временных интервалов между сигналами от спутников), ГЛОНАСС имеет серьезные практические отличия от GPS, обусловленные и условиями разработки, и практической реализацией.

• ГЛОНАСС отличается большей точностью в условиях северных регионов. Это объясняется тем, что значительные войсковые группировки СССР, а впоследствии и России, были расположены именно на севере страны. Поэтому и механика ГЛОНАСС рассчитывалась с учетом точности в таких условиях.
• Для бесперебойной работы системе ГЛОНАССне требуются корректирующие станции. Для обеспечения точности GPS, спутники которой неподвижны относительно Земли, необходима цепочка геостационарных станций, отслеживающих неизбежные отклонения. В свою очередь, спутники ГЛОНАСС подвижны относительно Земли, поэтому проблема корректировки координат отсутствует изначально.

Для гражданского применения эта разница ощутима. Например, в Швеции еще 10 лет назад активно применялась именно ГЛОНАСС, несмотря на большое количество уже существовавшей аппаратуры под GPS. Немалая часть территории этой страны лежит на широтах российского Севера, и преимущества ГЛОНАСС в таких условиях очевидны: чем меньше склонение спутника к горизонту, тем при равной точности оценки временных интервалов между их сигналами (задаваемой аппаратурой навигатора) вернее можно рассчитать координаты и скорость движения.

Так что же лучше?

Достаточно оценить современный рынок телематических систем, чтобы получить правильный ответ на этот вопрос. Используя в навигационной или охранной системе подключение к спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно, можно добиться трех главных преимуществ.

• Высокая точность. Система, анализируя текущие данные, может выбрать наиболее верные из имеющихся. Например, на широте Москвы максимальную точность сейчас обеспечивает GPS, в то время как в Мурманске по этому параметру лидером станет ГЛОНАСС.
• Максимальная надежность. Обе системы работают на разных каналах, поэтому, столкнувшись с преднамеренным глушением или посторонним засорением помехами эфира в диапазоне GPS (как в более распространенном), система сохранит возможность геопозиционирования по сети ГЛОНАСС.
• Независимость. Так как и GPS, и ГЛОНАСС изначально являются военными системами, пользователь может столкнуться с лишением доступа к одной из сетей. Для этого разработчику достаточно ввести программные ограничения в реализацию протокола связи. Для российского потребителя ГЛОНАСС становится в какой-то мере резервным способом работы в случае недоступности GPS.

Именно поэтому системы «Цезарь Сателлит», предлагаемые нами, во всех модификациях используют именно двойное геопозиционирование, дополненное отслеживанием координат по базовым станциям сотовой связи.

Как работает действительно надежное геопозиционирование

Рассмотрим работу надежной системы отслеживания GPS/ГЛОНАСС на примере Cesar Tracker A.

Система находится в спящем режиме, не передавая данные в сотовую сеть и отключив приемники GPS и ГЛОНАСС. Это необходимо для максимально возможного сбережения ресурса встроенного аккумулятора, соответственно, обеспечения наибольшей автономности системы, защищающей Ваш автомобиль. В большинстве случаев аккумулятора хватает на 2 года работы. Если Вам нужно обнаружить местонахождение своего автомобиля, например при угоне, необходимо обратиться в центр безопасности «Цезарь Сателлит». Наши сотрудники переводят систему в активное состояние и получают данные о местонахождении авто.

Во время перехода в активный режим одновременно происходят три независимых процесса:

• Срабатывает приемник GPS, анализируя координаты по своей программе геопозиционирования. Если за заданный промежуток времени обнаружено менее трех спутников, то система считается недоступной. Аналогично происходит определение координат по ГЛОНАСС-каналу.
• Трекер сравнивает данные от обеих систем. Если в каждой было обнаружено достаточное количество спутников, трекер выбирает данные, которые считает более достоверными и точными. Это особенно актуально при активном радиоэлектронном противодействии – глушении или подмене сигнала GPS.
• GSM-модуль обрабатывает данные геопозиционирования по LBS (базовым станциям сотовой связи). Этот способ считается наименее точным и используется, только если и GPS, и ГЛОНАСС недоступны.

Таким образом, современная система отслеживания имеет тройную надежность, применяя три системы геопозиционирования отдельно. Но, естественно, максимальную точность обеспечивает именно поддержка GPS/ГЛОНАСС в конструкции трекера.

Применение в системах мониторинга

В отличие от маяков-закладок системы мониторинга, применяемые на коммерческом транспорте, осуществляют постоянное отслеживание местоположения автомобиля и его текущей скорости. При таком применении преимущества двойного геопозиционирования GPS/ГЛОНАСС раскрываются еще полнее. Дублирование систем позволяет:

• поддерживать мониторинг при кратковременных проблемах с приемом сигнала от GPS или ГЛОНАСС;
• сохранять высокую точность независимо от направления рейса. Применяя систему наподобие CS Logistic GLONASS PRO, можно уверенно осуществлять рейсы от Чукотки до Ростова-на-Дону, сохраняя полный контроль над транспортом на протяжении всего маршрута;
• защищать коммерческий транспорт от вскрытия и угона. Серверы «Цезарь Сателлит» в режиме реального времени получают информацию о времени и точном месте автомобиля;
• эффективно противодействовать угонщикам. Система сохраняет во внутренней памяти максимально возможный объем данных даже при полной недоступности канала связи с сервером. Информация начинает передаваться при малейшем прерывании глушения радиоэфира.

Выбирая систему GPS/ГЛОНАСС, Вы обеспечиваете себе наилучшие сервисные и охранные возможности в сравнении с системами, использующими только один из способов геопозиционирования.

GPS(NAVSTAR)

ГЛОБАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМА (англ. Global Positioning System, сокр. GPS; иногда называется ГСМ — глобальная система местоопределения), радиосистема определения местоположения, использующая навигационные спутники. Такие системы обеспечивают круглосуточную информацию о трехмерном положении, скорости и времени для пользователей, обладающих соответствующим оборудованием (GPS-приемник; Glospace) и находящихся на или вблизи земной поверхности (а иногда и вне ее). Первой системой GPS, широко доступной гражданским пользователям, стала NAVSTAR, обслуживаемая Министерством обороны США. Своя система была разработана и в СССР, но использовалась исключительно для военных целей (до 1991 использование GPS на территории СССР было вообще запрещено, кроме военных). Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию. Необходимое число спутников, 24, было достигнуто к 1995, но в дальнейшем из-за экономических и политических трудностей орбитальная группировка сократилась. В 2007 начато коммерческое использование отечественной системы ГЛОНАСС (сокр. от Глобальная навигационная спутниковая система). Находится в стадии разработки система «Галилео», развиваемая странами ЕС.

 

Американская система NAVSTAR началась с запуска первого спутника в феврале 1978.

 

Для получения информации о скорости большинство навигационных приемников используют эффект Доплера. Систему образуют 24 спутника, находящиеся на точно заданных орбитах. Они передают непрерывные сигналы приемникам на суше, в море, в воздухе и с космосе. GPS служит для определения местоположения, навигации, картографирования, прокладки маршрутов, отсчета времени и синхронизации событий. Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал от хотя бы некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время.

 

Приемное устройство GPS использует спутниковые сигналы для измерения расстояния от каждого от четырех (или больше) спутников, которые в этот момент находятся в его поле зрения. Альманах (астрономический календарь) в приемном устройстве, который обновляется корректирующими сигналами со спутников, определяет, где именно находятся сейчас спутники. Зная положение четырех спутников и расстояние до каждого из них, приемник может вычислить скорость своего движения. Стандартные приемники могут фиксировать местоположение с точностью в несколько метров и время — до 1 миллионной секунды. Новейшие приемники имеют точность до нескольких сантиметров.

 

GPS обеспечивает единый мировой стандарт для измерения пространства и времени. Ее точность позволяет самолетам летать ближе друг к другу, по более прямым маршрутам, повышает безопасность полетов.

 

Сигнал NAVSTAR 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 показывается на экране GPS-приемника во время его работы. Количество PRN-номеров больше, чем число спутников (24), т. к. это облегчает обслуживание GPS-сети: новый спутник может быть запущен, проверен и введен в эксплуатацию еще до того, как старый выйдет из строя. Такому спутнику просто будет присвоен новый номер (от 1 до 32).

 

Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника (рабочее или нерабочее), текущая дата и время. Данные альманаха говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.

 

Двадцать четыре спутника вращаются вокруг Земли на высоте ок. 20 тыс. км. На каждой из шести орбитальных плоскостей располагается по четыре спутника. Несмотря на то, что орбиты точно выверены, ошибки все же случаются и спутники передают на приемники GPS навигационные поправки для обновления альманахов. Навигационные поправки сообщаются спутникам наземными станциями, которые непрерывно следят за их местоположением и скоростью.

 

Определение дальности

 

Приемник GPS определяет свое положение путем вычисления расстояния до каждого из четырех спутников, точное местоположение которых известно. Каждый спутник передает сигналы; на то, чтобы они достигли приемника, требуется определенное время. Встроенные часы приемника синхронизированы с атомными часами спутников, что позволяет вычислять время прохождения сигналов. Расстояние до каждого спутника вычисляется по времени прохождения сигнала и скорости распространения радиоволн. С помощью метода, называемого триангуляцией, измеренные расстояния объединяются с данными о положении спутников, и это позволяет определить местоположение приемника.

 

GPS (Global Positioning System, система глобального позиционирования) — система определения местоположения объектов, основанная на использовании искусственных спутников Земли. Точность системы от 2 до 100 м в зависимости от вида терминального оборудования. GPS-navigators — широкий по практическому назначению и конструктивному исполнению класс устройств, предназначенных для определения местоположения объектов и определения параметров их движения непосредственно с мест их нахождения или на расстоянии. В основе принципов их построения лежит использование GPS, вычислительной техники и телекоммуникационных систем и сетей, в первую очередь Интернета. GPS-навигаторы нашли распространение в военном деле, на всех видах транспорта и в быту. Достижения микроэлектроники и вычислительной техники позволили сократить размеры терминального оборудования, устанавливаемого на подвижных объектах при одновременном повышении их функциональных и эксплуатационных характеристик. В результате появились различные модификации, предназначенные для персонального использования вне транспортной среды (непосредственно человеком), в частности, устанавливаемые на КПК и ноутбуках. К малогабаритным GPS-навигаторам можно отнести GPS-локаторы и часы-навигаторы. GPS-locators обеспечивают контроль (в том числе круглосуточный) местонахождения объектов слежения, например, детей, условно осужденных лиц, людей, страдающих болезнью Альцгеймера.

 

ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) — российский аналог GPS. В июне 2005 года постановлением правительства РФ принято решение о поэтапном (до 1 января 2009 года) оснащении аппаратурой ГЛОНАСС (или комбинированными средствами ГЛОНАСС/GPS) космических аппаратов, воздушных, морских и речных судов, автомобильного и железнодорожного транспорта, используемого для перевозки пассажиров, специальных или опасных грузов, а также приборов и оборудования, применяемых при проведении геодезических и кадастровых работ.

 

Часы-навигаторы — часы, снабженные GPS-приемниками. Часы-навигаторы имеют габариты обычных наручных часов, в них реализованы функции определения местоположения (долгота и широта), отправная точка пути и расстояние до места движения, текущая скорость, промежуточные пункты, направления между ними. Часы-навигаторы могут связываться с компьютером для передачи и обработки GPS-данных, импортировать и просматривать растровые изображения карт (в форматах JPEG и BMP), планировать перемещение по заданному маршруту.

 

Первоначально GPS была создана министерством обороны США, предназначалась для военных нужд и имела название Navstar (Navigaion System with Time and Ranging — навигационная система с возможностью определения времени и расстояния). Система Navstar имела цель обеспечить военных возможностью определять координаты объекта в любой точке поверхности Земли. В дальнейшем было разрешено использование системы в коммерческих целях. До 2000 года все пользователи системы делились на две категории: привилегированные (военные) и обычные (гражданские). Для гражданских пользователей GPS в сигнале спутников была доступна лишь часть информации, которая позволяла определять координаты с ошибкой до нескольких десятков или даже сотен метров, в то время как для военных система работала с максимальной точностью — погрешность составляла не более нескольких метров. С 2000 года ограничения для гражданских пользователей были отменены.

 

В период с 1978 по 1994 год на орбиту высотой около 20 тысяч км были выведены 24 основных спутника, обеспечивающих функционирование системы GPS. В дальнейшем было добавлено еще четыре резервных спутника. За работой системы следят четыре наземные станции, в обязанности которых входит корректировка навигационной информации и часов в спутниках, а также контроль работоспособности каждого из них. Коммерческая эксплуатация GPS началась в 1995 году. Владельцем всех спутников и наземных сооружений, несмотря на коммерциализацию GPS, является министерство обороны США.

 

Спутники излучают фазомодулированный сигнал на двух частотах — L1 на 1575. 42 МГц и L2 на 1227.60 МГц. Первая предназначена для гражданских пользователей, вторая — для военных. Информация, передаваемая спутником, делится на три категории: C/A-код, P-код и Y-код. C/A-код (Coarse Acquisition — грубое приближение) позволяет оценить местонахождение с точностью до 100 м. P-код (Precision code — прецизионный код) позволяет определять положение с точностью до нескольких метров. Y-код представляет собой шифрованную версию P-кода. Кодами типа C/A и P модулируется частота L1, частота L2 модулируется либо кодом P, либо кодом Y (в случае форс-мажорных обстоятельств, когда необходимо запретить использование сервиса GPS гражданским пользователям или противнику). К сигналу с частотой L1 подмешивается так называемое навигационное сообщение (Navigation message) — блок информации о текущем состоянии спутника (время, координаты). Навигационное сообщение имеет размер 25×1500 бит и передается блоками по 300 бит со скоростью 50 бит/с. Полное навигационное сообщение принимается за 12,5 минут.

 

В системе GPS абонентский терминал представляет собой многоканальный приемник, имеющий возможность одновременно принимать сигнал с нескольких спутников. GPS-терминал — абсолютно пассивное устройство, не имеющее собственного передатчика. Принцип работы системы основан на сравнении временных задержек между принятыми сигналами с минимум трех (обычно — четырех-восьми) спутников и вычисление координат по удаленности от нескольких точек с известными координатами (то есть спутников). При этом приемник, рассчитав расстояние до всех спутников, сигнал которых он уверенно принимает, строит несколько сфер и по точкам пересечения этих сфер вычисляет приблизительное собственное местоположение на основе навигационной информации о координатах спутников, также приходящей с сигналом.

 

Для увеличения точности определения координат (например, в геодезии и картографии точность в несколько метров может оказаться недостаточной) используется метод дифференциального GPS. При этом, помимо спутникового сигнала, приемник использует сигнал стационарного, мощного передатчика, положение которого известно и стабильно. Это позволяет нивелировать проблемы позиционирования, так как можно вычислить текущую ошибку системы, сравнив реальные координаты стационарного передатчика с данными, полученными через систему GPS.

Система ГЛОНАСС/GPS слежения с бессрочной гарантией. Установка в течение 3-х дней по всей России.

Добросовестный и эффективный труд компетентных специалистов компании «Ставтрэк» позволил нашей компании оперативно и качественно решать технические, информационные и сервисные вопросы по обслуживанию наших объектов.

ОАО «МТС»

— Владимир Владимирович Административный директор ОАО «МТС» в Ставропольском крае

Благодаря программе, диспетчер может контролировать транспорт на всей территории РФ, что позволило исключить нарушения при эксплуатации транспорта , сократить расходы на топливо(до 25%), повысить дисциплину труда водителей.

ООО «СИЛИКС ТРАНСАВТО»

— Шаруди Магомедович Директор ООО «СИЛИКС ТРАНСАВТО»

Оперативность, качество, индивидуальный подход — это три кита, на которых строятся отношения между нашими компаниями на протяжении долгого времени.

ООО «Ставрополь-Терминал»

— Вадим Владимирович Начальник транспортного участка «Ставропольский» ООО «Ставрополь-Терминал»

Изучив предложения, мы
провели тестовые установки оборудования. Результатом стало сотрудничество с компанией «Ставтрэк». Почти сразу после внедрения половина водителей уволились. ..

Мебельный центр «Мебель-Лотус»

— Евгений Викторович Директор сети мебельных салонов «Мебель-Лотус»

С помощью системы мониторинга мы знаем реальные нормы потребления топлива каждой единицы техники. Также мы оптимизировали логистику как при дальнем маршруте следования,так и на территории завода.

ООО «Октан»

— Сергей Васильевич Начальник транспортного отдела ООО «Октан»

ООО «Тепловые сети» выражает благодарность компании «Ставтрэк» за успешно проведенное внедрение системы мониторинга транспорта, профессиональное обслуживание и своевременное реагирование на любую внештатную ситуацию.

ООО «Тепловые сети»

— Виктор Николаевич Генеральный директор ООО «Тепловые сети»

Работа диспетчера стала требовать намного меньше времени на сверку путевых листов, проверку пройденного километража, определение места стоянок за необходимый период времени.

ОАО «РСК»

— Ирина ВасильевнаГенеральный директор
ОАО «РСК»

В целом мы можем констатировать, что сотрудничествотво с группой компаний «Ставтрэк» привела к повышению производительности работы транспортного предприятия. Поэтому мы рекомендуем всем сотрудничество с данной компанией

ОАО «СтНГФ»

— Шевченко В. В. Главный механик ОАО «Ставропольнефтегеофизика»

Все работы выполнены в срок и качественно. Мы готовы рекомендовать группу компаний «Ставтрэк», как надёжного партнёра. Надеемся на дальнейшее, плодотворное сотрудничество!

ООО «Петровские Нивы»

— И.Е. Матвеев Генеральный директор
ГК «Петровские Нивы»

Сотрудники компании ООО «Ставтрэк» показали себя как добросовестные профессионалы, которые всегда оперативно реагируют на любую внештатную ситуацию.

ООО «Инвент-сервис»

— Ахмадуллин А.А. Генеральный директор
ГК ООО «Инвент сервис»

Технология GPS: преимущества и принцип действия

GPS – под этой распространенной аббревиатурой скрывается всемирная навигационная система, осуществляемая посредством спутниковой связи. На данный момент сеть GPS состоит из тридцати двух космических спутников, из которых два находятся на профилактическом обслуживании и еще один пока не введен в эксплуатацию.

Таким образом, высококачественный сигнал практически в любой точке нашей планеты (за исключением, пожалуй, приполярных областей) обеспечивается работой двадцати девяти искусственных спутников Земли. Передаваемый спутниками сигнал улавливается GPS-приемниками на земной поверхности. Такой подход обеспечивает безошибочное определение местоположения объекта с указанием его географических координат (широты, долготы) и расположения над уровнем моря.

Использование системы GPS позволяет определять расположение воздушных и морских судов в бескрайних просторах океанов их нахождения. Кроме того, с помощью описываемой технологии можно отслеживать перемещение автотранспорта, составлять точные навигационные карты маршрутов движения. Простота использования системы GPS просто поражает воображение – для определения местоположения любого объекта достаточно обладать специальным приемником, приобрести который можно в любом магазине бытовой техники. При этом следует отметить, что стоимость ежегодного обслуживания системы GPS составляет около 400 миллионов долларов США.

Кроме сугубо мирного применения, система GPS используется непосредственно для управления высокоточным оружием, например, для наведения крылатых ракет средней дальности точно в цель. Также можно упомянуть использование GPS-технологии для контроля за ядерной и радиационной активностью на земной поверхности.

Принцип действия системы GPS-навигации заключается в следующем: приемник на Земле принимает закодированную информацию от соответствующих спутников, расшифровывает ее, производит расчеты с учетом поправки на момент отправки и время получения сигнала, после чего выводит на экран данные о местоположении объекта. В закодированной информации каждый спутник передает данные о своем статусе (работает он или нет в текущий момент), точные координаты своего нахождения в момент передачи сигнала. Для устойчивого сигнала необходима связь как минимум с десятью спутниками, хотя для определения местоположения достаточно получить данные от трех спутников. Безусловно, это очень упрощенное описание работы технологии GPS. Технически вся система выглядит гораздо сложнее.

В зависимости от назначения, существует два режима GPS-навигации – обычный и сверхточный. Обычный режим используется для бытовых нужд, а вот сверхточный применяется исключительно для военных нужд. Соответственно, различаются и приборы, определяющие координаты объектов – для сверхточного режима есть возможность определения координат интересующего объекта в пространстве с точностью до нескольких сантиметров (!).

Недостатками системы GPS можно считать периодически возникающие неполадки в работе принимающих устройств. Иными словами, как и любой электрический прибор, GPS-приемник может в любой момент выйти из строя, поэтому при путешествиях на большие расстояния по незнакомой местности рекомендуется иметь в резерве еще один аналогичный прибор или просто карту местности (а для большей надежности и то, и другое одновременно). При использовании обычного режима GPS-навигации возможны существенные погрешности в определении текущего местоположения объекта, особенно это актуально при движении на высокой скорости.

Но преимуществ у системы GPS гораздо больше, чем недостатков. Выделим основные преимущества:
1. Простота и удобство использования устройств GPS-навигации. Кроме специально разработанных приборов, продаваемых во всех магазинах бытовой техники, можно воспользоваться современными мобильными устройствами, которые укажут дорогу к пункту назначения в абсолютно не знакомом городе.
2. Область применения GPS-навигации практически безгранична – проблемы с сигналом возникают только под землей или под водой, а также в закрытых помещениях. То есть, задав требуемые координаты для поиска определенного объекта, можно практически гарантировано добраться до него кратчайшим путем.
3. Технология GPS позволяет безошибочно определять местоположение воздушного или водного судна в бескрайних просторах неба и морей соответственно. Это особенно важно для пассажирских судов, которые перевозят большое количество людей.

Сопоставив вышесказанное, можно сделать вывод, что система GPS-навигации является наиболее совершенным методом определения местонахождения объекта, находящегося выше уровня мирового океана

Как работает GPS | Keddr.com

Мы каждый день пользуемся системами навигации. Кому-то нужно проложить маршрут в незнакомое место, кто-то ищет новые пути дом-работа-дом, кто-то просто страдает топографическим кретинизмом. Мы редко задумываемся о том, как это работает и вспоминаем, что это как-то связано со спутниками только тогда, когда все рьяно тупит и маршрут не строится. А все же, как это работает и нужен ли для корректной работы GPS Интернет?

Нет, Интернет не нужен. С этим разобрались. На самом деле, вокруг нашей планеты кружит 24 спутника (запущено почти 60, но не все уже в работе), с помощью которых каждый из нас может определить свое местоположение. У каждого спутника есть своя орбита, и за космические сутки (23 часа 56 минут) он успевает облететь Землю два раза. И все же, как люди додумались до создания спутниковой системы?

В 80-х российские учёные занялись разработкой системы навигации по спутникам, которую в будущем назовут «ГЛОНАСС». Первый спутник со стороны России был запущен в 1982 году, но идея не взлетела, потому что финансирование закончилось. Зато в это время подсуетились в США, заметив, что их соперник уже во всю выводит что-то на орбиту. Их проект начался еще в 1973 году, но шел неспешно, не торопясь, а после того, как «противник» вплотную занялся делом, американцы до 1993 года быстренько вывели  на орбиту Земли 24 спутника и покрыли всю площадь планеты сигналом. Изначально, GPS задумывался исключительно как военная технология, но в процессе работы над проектом было решено дать возможность каждому использовать систему. Для этого абсолютная точность наведения была изменена с помощью специального алгоритма.

Принцип работы

24 спутника на высоте около 20 тысяч километров, вокруг планеты они расположены так, что в любой момент времени из любой точки Земли точно видно 4 спутника, максимум их может быть видно 12. В каждом спутнике имеются атомные часы, точность которых определена до наносекунд. Любой объект на Земле или над ней (самолеты, к примеру) определяют свое положение в зависимости от получаемых сигналов времени от разных спутников. Расстояние от трех спутников определяет точку на земном шаре. Для корректного определения вашего местоположения необходимы как минимум 3 спутника, но чем их больше, тем точность выше. Три сигнала дают нам три точки, вокруг которых мы можем начертить воображаемую сферу с радиусом, равным расстоянию до объекта. Пересечение двух сфер дает окружность возможных положений искомого объекта, а наличие третьей сферы дает возможность свести данные до одной конкретной точки — вашего местоположения. В целом каждое устройство с GPS-приемником ориентируется на данные от 3 до 12 спутников. Когда пользователь задает запрос (в машине, в смартфоне, просто gps-навигатор), он получает «ответочку» от трех-четырех и больше спутников с орбиты. Сигнал содержит данные о координатах спутника и времени на его часах. Получая сигналы из разных источников, учитывая разницу времени на Земле и в космосе, зная скорость передачи радиоволн, приемник рассчитывает с помощью уравнения расстояние до спутника (называется она псевдодальность) и, анализируя данные, определяет точное местоположение. Таким образом каждый человек может прокладывать маршруты и находить себя в пространстве в режиме реального времени.

Интересным моментом в работе GPS является вопрос коррекции времени. Ведь точность в вопросах определения геолокации важна, особенно если речь идет о военной технологии, пусть она и стала общественным достоянием. Для корректной работы спутников была учтена теория относительности. Из-за того, что с Земли мы видим спутники в движении, специальная теория относительности утверждает, что часы на них должны идти медленнее на 7 микросекунд из-за меньшей скорости хода времени. Кроме того, положение спутника относительно Земли заставило ученых брать в расчет кривизну пространства и времени, ведь масса планеты меньше влияет на часы на спутнике, чем на ее территории (ход часов, расположенных ближе к массивному объекту, кажется медленнее, чем часов, находящихся дальше от объекта). Короче говоря, с Земли кажется, что время на спутнике идет медленнее с разницой в 38 миллисекунд в сутки. Ведь даже разность данных на 20 наносекунд привела бы к погрешностям в вычислениям геолокации каждые пару минут, и эта ошибка накапливалась бы. К примеру, за день точность определения местоположения объектов сбилась бы приблизительно на 10 км!

Конечно, погрешности имеются. Каждый знает, что сигнал очень плохо считывается в помещении, ведь он плохо проходит через бетонные стены и металлические укрепления, в тоннеле или подвале не принимается совсем. Даже повышенная облачность может сбить точность информации. К тому же, если часы вашего GPS идут неверно, это тоже может привести к неправильным результатам.

 

3D GPS / ГЛОНАСС система для автогрейдеров

Применение:

• дороги/автомагистрали — нефинишные работы
• большие земляные проекты — плотины, мелиорация …
• свалки и хранилища отходов
• подготовительные работы на больших стройплощадках со сложным профилем
• подготовка под строительство жилья
• работа по местной инфраструктуре
• подготовка под строительство жилья
• строительство железных дорог

Система берет на себя управление положением отвала машины — с высокой и недостижимой человеком точностью позиционирует отвал на заданной поверхности.

Оператор может самостоятельно, не выходя из машины, контролировать качество работ.

Проста в использовании, не требуется присутствие геодезиста на площадке (только с утра выставить базовую станцию, если снималась на ночь), т.к. оператор может самостоятельно включить систему начать работу. Снижает требования к квалификации оператора.

Принцип работы и применение подробно

Принцип работы:

1. Стройплощадка оснащена базовой станцией GPS (т.е. GPS-приемником с передающим радиомодемом), установленной в точке с известными плановыми координатами и высотной отметкой.
2. Машина оборудована одним или двумя GPS-приемниками, расположенными на мачтах, закрепленных на отвале. GPS-приемники на машине вычисляют свое положение, принимая в расчет поправки, передаваемые базовой станцией и принимаемые радиомодемом машины. Далее положение приемников блок управления машины пересчитывает в положение и направление движения режущей кромки отвала.
3. Блок управления сравнивает эти данные с проектными (загруженными в блок управления в виде 3Д-поверхности) и выдает управляющие импульсы на гидравлику — автоматически устанавливает отвал на поверхность, параллельную проектной и отстоящую от нее на заданную оператором величину (срез в несколько проходов, например).
4. Получаемая точность – не хуже +-1 см в плане и +-2 см по высоте.

GPS.gov: Контрольный сегмент

Сегмент управления GPS состоит из глобальной сети наземных средств, которые отслеживают спутники GPS, контролируют их передачу, выполняют анализ и отправляют команды и данные группировке.

Текущий сегмент оперативного управления (OCS) включает в себя главную станцию ​​управления, альтернативную главную станцию ​​управления, 11 антенн управления и контроля и 16 участков мониторинга. Расположение этих объектов показано на карте выше.Посмотреть как PDF (111 КБ)

Персонал ВВС: командный блэкджек

Видео ВВС: 2SOPS держит GPS в полете! (2009)

Созвездие GPS обеспечивает неизменно высокую производительность благодаря самоотверженным усилиям ее операторов — мужчин и женщин из 2-й эскадрильи космических операций ВВС США (2SOPS) и 19-й эскадрильи космических операций резерва ВВС (19SOPS) на базе космических сил Шривер. Колорадо.

Вместе 2SOPS и 19SOPS, получившие название Team Blackjack, обеспечивают бесперебойную работу спутников GPS в режиме 24/7, постоянную доступность и высокую точность для миллиардов гражданских и военных пользователей.

Больше информации

Элементы сегмента управления

Станции мониторинга

• Отслеживание спутников GPS, когда они проходят над головой
• Сбор навигационных сигналов, измерений дальности / несущей и атмосферных данных
• Передача наблюдений на главную станцию ​​управления
• Используйте сложные GPS-приемники
• Обеспечьте глобальное покрытие через 16 сайтов: 6 от ВВС плюс 10 от NGA

→

Главный пост управления

• Обеспечивает управление группировкой GPS
• Использует данные глобальной станции мониторинга для вычисления точного местоположения спутников
• Генерирует навигационные сообщения для загрузки на спутники
• Контролирует спутниковое вещание и целостность системы для обеспечения работоспособности и точности созвездия
• Выполняет техническое обслуживание спутников и устранение аномалий, включая изменение положения спутников для поддержания оптимального созвездия.
• В настоящее время использует отдельные системы (AEP и LADO) для управления работающими и неработающими спутниками.
• Поддерживается полностью работающей альтернативной главной станцией управления

→

Наземные антенны

• Отправка команд, загрузка навигационных данных и загрузка программ процессора на спутники
• Собрать телеметрию
• Связь через S-диапазон и определение диапазона S-диапазона для обеспечения разрешения аномалий и ранней поддержки орбиты
• Состоит из 4 специализированных наземных антенн GPS и 7 станций дистанционного слежения за спутниками ВВС США (AFSCN)

Модернизация контрольного сегмента

В рамках программы модернизации GPS ВВС в течение многих лет непрерывно модернизировали сегмент управления GPS.Наземные обновления необходимы для управления новыми спутниками GPS и повышения кибербезопасности.

Текущие обновления

Прошлые обновления

Узнать больше о модернизации GPS

Вернитесь к началу страницы

GPS.gov: Модернизация GPS

Программа модернизации GPS — это постоянная многомиллиардная работа по обновлению функций и общей производительности Глобальной системы позиционирования.Обновленные функции включают новые гражданские и военные сигналы GPS.

Узнайте больше о конкретном аспекте модернизации GPS:

Улучшение характеристик GPS за счет модернизации способствует политике США по сохранению лидерства в обслуживании, предоставлении и использовании глобальных навигационных спутниковых систем. Узнать больше о политике США

Расписание

Модернизация GPS включает в себя серию последовательных спутниковых захватов, включая GPS Block IIR-M, GPS Block IIF, GPS III и GPS III Follow-On.Он также включает параллельные улучшения в сегменте управления GPS, в том числе программы GPS III в чрезвычайных ситуациях (COps), M-Code Early Use (MCEU) и Next Generation Operational Control System (OCX).

Мы больше не предоставляем информацию о текущем расписании на этой странице. Вы можете найти информацию о недавно выпущенном расписании в нашем разделе публичных презентаций. Иди туда

Мы указываем предполагаемые даты доступности для сигналов L2C, L5 и L1C на странице New Civil Signals.Иди туда

Финансирование

Модернизация GPS предполагает полную замену устаревших спутников GPS и наземных систем на более новые и более функциональные. Эти усилия требуют значительных ресурсов от Министерства обороны, при участии Министерства транспорта. Полная информация доступна в разделе «Финансирование программы». Иди туда

Завершение выборочной доступности

Первый шаг в модернизации GPS был сделан в мае 2000 года, когда президент Билл Клинтон приказал Министерству обороны отключить функцию выборочной доступности GPS (SA).

SA была преднамеренным ухудшением точности гражданской GPS, реализованной на глобальной основе через спутники GPS. В 1990-е годы гражданские показания GPS могли быть неточными даже на футбольном поле (100 метров). В день деактивации SA точность гражданского GPS повысилась в десять раз, что привело к мировой революции в гражданских и коммерческих приложениях.

В 2007 году правительство объявило, что GPS III будет построен без функции SA.

Узнать больше о выборочной доступности

GPS.gov: Характеристики GPS

Правительство США стремится предоставлять GPS гражданскому сообществу на уровне производительности, указанном в Стандарте производительности (PS) службы стандартного позиционирования GPS (SPS). Просмотреть документ

В следующем исследовании, проведенном по заказу ВВС, делается вывод, что «Все утверждения SPS PS, рассмотренные в отчете, были выполнены в 2019 году.» Оцениваемые утверждения включают в себя утверждения о точности, целостности, непрерывности и доступности сигнала GPS в пространстве (SIS), а также утверждения о точности определения местоположения и передачи времени.

Анализ производительности GPS SPS 2019
Загрузить 4 МБ

Показатели эффективности за 2019 год

Следующие данные из отчета выше резюмируют метрики SPS Performance Standard, изученные за 2019 год. Ссылки на документы связаны с соответствующими страницами Стандарта деятельности SPS 2008 (1.7 МБ PDF). ✔ означает «Встретил».

Отчеты об эффективности за предыдущий год

Данные FAA

Федеральное управление гражданской авиации публикует дополнительные данные о характеристиках GPS, которые отслеживаются наземной опорной сетью Глобальной системы расширения (WAAS). Данные включают:

Аномалия смещения UTC

25-26 января 2016 г. пользователи GPS столкнулись с редкой аномалией в работе. В течение нескольких часов несколько спутников передают информацию о смещении между временем GPS и временем UTC способом, который не соответствует спецификации интерфейса сигнала GPS.Тем не менее, не было нарушения утверждений об ошибке смещения UTC в SPS PS для приемников, которые соблюдают интервал соответствия набора данных смещения UTC. Узнать больше (700 КБ PDF)

Точность

На нашей странице «Точность GPS» представлена ​​дополнительная информация о реальных характеристиках GPS. Иди туда

Некоторые ссылки на этой странице ведут к содержимому в формате переносимого документа (PDF) и могут потребовать установки программного обеспечения PDF. Получить программное обеспечение

GPS.gov: Точность GPS

Насколько точен GPS?

Это зависит. Спутники GPS передают свои сигналы в космос с определенной точностью, но то, что вы принимаете, зависит от дополнительных факторов, включая геометрию спутника, блокировку сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности / качество приемника.

Например, смартфоны с поддержкой GPS обычно имеют точность в радиусе 4,9 м (16 футов) под открытым небом (см. Источник на ION.org).Однако их точность ухудшается возле зданий, мостов и деревьев.

Высококлассные пользователи повышают точность GPS с помощью двухчастотных приемников и / или систем дополнения. Они могут обеспечить позиционирование в реальном времени с точностью до нескольких сантиметров и долгосрочные измерения на миллиметровом уровне.

Почему GPS иногда показывает мне неправильное место?

Многие вещи могут снизить точность позиционирования GPS. Общие причины включают:

• Блокировка спутникового сигнала из-за зданий, мостов, деревьев и т. Д.
• Для использования внутри или под землей
• Сигналы, отраженные от зданий или стен («многолучевость»)

Гораздо менее распространенные причины могут включать:

• Радиопомехи или глушение
• Крупные солнечные бури
• Техобслуживание спутников / маневры, создающие временные перебои в зоне покрытия
• Неправильно сконструированные устройства, не соответствующие спецификациям интерфейса GPS

Во многих случаях оборудование GPS устройства работает нормально, но его картографическое программное обеспечение неисправно.Например, пользователей часто вводят в заблуждение:

• Неправильно нарисованные карты
• Неправильная маркировка предприятий и других достопримечательностей
• Отсутствующие дороги, здания, населенные пункты и т. Д.
• Неправильно рассчитанные адреса

Правительство США не может исправить ошибки отображения на потребительских устройствах. Сообщите о них ответственным лицам, используя ссылки в разделе «Проблемы с адресами, маршрутами и картами».Иди туда

Чтобы получить помощь по проблемам с GPS, которые не связаны с ошибками отображения, посетите нашу страницу отчетов о сбоях службы GPS и статусе. Иди туда

Каковы обязательства правительства по обеспечению точности GPS?

Правительство обязуется предоставлять GPS с уровнями точности, указанными в Стандарте работы стандартной службы позиционирования GPS (SPS). Просмотреть документ

Обязательства по точности относятся не к устройствам GPS, а скорее к сигналам, передаваемым в космосе.Например, правительство обязуется транслировать сигнал GPS в космос с ежедневной глобальной средней ошибкой дальности действия пользователя (URE) ≤2,0 м (6,6 фута) с вероятностью 95% по всем исправным спутникам в слотах группировок. Фактическая производительность обычно намного лучше. 20 апреля 2021 года глобальный средний показатель URE для всех спутников составлял ≤0,643 м (2,1 фута) в 95% случаев.

Чтобы было ясно, URE — это не пользовательская точность. Точность пользователя зависит от комбинации геометрии спутника, URE и местных факторов, таких как блокировка сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности / качество приемника.

Текущая программа модернизации GPS будет способствовать дальнейшему повышению точности для гражданских и военных пользователей. Учить больше

Насколько точен GPS для измерения скорости?

Как и в случае с позиционированием, точность определения скорости GPS зависит от многих факторов.

Правительство предоставляет сигнал GPS в космосе с глобальной средней ошибкой дальности действия пользователя (URRE) ≤0,006 м / сек в течение любого 3-секундного интервала с вероятностью 95%.

Эта мера должна сочетаться с другими факторами, не зависящими от правительства, включая геометрию спутника, блокировку сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности / качество приемника, чтобы рассчитать точность скорости конкретного приемника.

Насколько точен GPS для измерения времени?

Перенос времени GPS — это распространенный метод синхронизации часов и сетей по всемирному координированному времени (UTC). Правительство распространяет UTC в соответствии с требованиями U.С. Военно-морская обсерватория (USNO) через сигнал GPS в космосе с точностью передачи времени относительно всемирного координированного времени (USNO) ≤30 наносекунд (миллиардных долей секунды) в 95% случаев. Этот стандарт производительности предполагает использование специализированного приемника передачи времени в фиксированном месте.

Военный GPS более точен, чем гражданский?

Ошибка диапазона пользователя (URE) сигналов GPS в космосе фактически одинакова для гражданских и военных служб GPS. Однако большинство современных гражданских устройств используют только одну частоту GPS, в то время как военные приемники используют две.

Использование двух частот GPS повышает точность за счет исправления искажений сигнала, вызванных атмосферой Земли. Двухчастотное оборудование GPS коммерчески доступно для гражданского использования, но его стоимость и размер ограничивают его применение в профессиональных целях.

С системами дополнения гражданские пользователи действительно могут получить лучшую точность GPS, чем военные. Учить больше

Разве правительство не ухудшает точность гражданского GPS?

Нет.В 1990-х годах в GPS использовалась функция выборочной доступности, которая преднамеренно снижала точность для гражданских целей в глобальном масштабе.

В мае 2000 года по указанию президента Билла Клинтона правительство США прекратило использование выборочной доступности, чтобы сделать GPS более отзывчивым для гражданских и коммерческих пользователей во всем мире.

Соединенные Штаты не намерены когда-либо снова использовать выборочную доступность. Учить больше

Некоторые ссылки на этой странице ведут к содержимому в формате переносимого документа (PDF) и могут потребовать установки программного обеспечения PDF.Получить программное обеспечение

Спутниковая навигация — Глобальная система позиционирования (GPS)

Рисунок: спутник GPSIII

Глобальная система позиционирования (GPS) — это космическая радионавигационная система, состоящая из группы спутников, передающих навигационные сигналы, и сети наземных станций и станций спутникового управления, используемых для мониторинга и управления. В настоящее время 31 спутник GPS вращается вокруг Земли на высоте около 11 000 миль, предоставляя пользователям точную информацию о местоположении, скорости и времени в любой точке мира и при любых погодных условиях.

GPS эксплуатируется и обслуживается Министерством обороны (DoD). Национальный исполнительный комитет по космическому позиционированию, навигации и хронометражу (PNT) (EXCOM) предоставляет рекомендации Министерству обороны по вопросам, связанным с GPS, влияющим на федеральные агентства, чтобы гарантировать, что система отвечает национальным приоритетам, а также военным требованиям. Министерство обороны и Министерство транспорта являются сопредседателями Исполкома. Береговая охрана США выступает в качестве гражданского интерфейса для общественности по вопросам GPS и получает отчеты о проблемах от гражданских пользователей.Федеральное управление гражданской авиации контролирует использование GPS в гражданской авиации и получает отчеты о проблемах от пользователей авиации.

История и развитие

Система глобального позиционирования, официально известная как система глобального позиционирования Navstar, была инициирована как совместная гражданская / военная техническая программа в 1973 году. Совместная программа объединила лучшие аспекты нескольких сервисно-ориентированных возможностей, включая TRANSIT , TIMATION и Project 621B, чтобы уменьшить распространение средств навигации.Создав систему, которая преодолела ограничения многих существующих навигационных систем, GPS стала привлекательной для широкого круга пользователей во всем мире. Система глобального позиционирования успешно применяется практически во всех приложениях для навигации и синхронизации, а поскольку ее возможности доступны при использовании небольшого недорогого оборудования, GPS используется в самых разных приложениях по всему миру.

Последнее изменение страницы: 09 августа 2021 г. 9:22:38 AM EDT

Что такое GPS?

Что такое GPS?

---

Что такое GPS?

Глобальная система позиционирования (GPS) была разработана в чтобы обеспечить точное определение географических местоположений с помощью военные и гражданские пользователи.Он основан на использовании спутников в Околоземные орбиты, передающие информацию, позволяющую измерять расстояние между спутниками и пользователем. Если сигналы от получены три или более спутника, простая триангуляция сделает позволяет однозначно определить местонахождение пользователя.

Это может показаться довольно простым, и физические принципы, лежащие в основе GPS не сложно понять. Однако, как это часто бывает, это долгий путь от теории к практике.

Настоящий GPS основан на программе разработки, которая началась в в начале 1970-х годов в Министерстве обороны США.В нем есть несколько компоненты, каждый из которых представляет собой впечатляющее использование тока, передовые технологии и математика.

Три основных компонента: спутники GPS, GPS приемники и сложное компьютерное программное обеспечение, необходимое для декодирования сигналы и вычислить географическое положение пользователя.

Спутники GPS (любезно предоставлено Hans Тофт)

До 30 спутников GPS летают, в основном в наклонных (полярных) районах. орбиты, на высоте около 20 000 км.Это означает, что будет от четырех до восьми из них достаточно высоко в небе над любым сайт на Земле в любое время.

Они непрерывно излучают кодированные высокочастотные радиосигналы, которые могут приниматься специальными приемниками GPS. Эти сигналы содержат информация о точных орбитах спутников и времени атомные часы на спутниках. При сравнении прибытия раз измеряется временная задержка между отправкой и получением и от скорости света чуть ниже 300000 км / сек, расстояние между спутником и приемником вычисляется.

При приеме сигналов от трех или более спутников GPS приемник вычислит наилучшее возможное местоположение пользователя, то есть та точка (в пространстве), которая лучше всего воспроизводит измеренное время задержки.

Достижимая точность зависит от статуса пользователя. Для военные цели (и некоторые конкретные гражданские), от одного метра и выше во всех трех координатах (долгота, широта, высота) может быть достиг. Для обычных гражданских пользователей полная точность кодированных спутниковый сигнал нельзя использовать, но все же можно в лучшем случае достигают точности около 15 метров.

Хороший GPS-приемник теперь дешевле мобильного телефона. В то время как очень весело использовать GPS-приемник во время походов и т. д., там — это некоторые приложения, в которых GPS стал жизненно важным.

[GIF, 188k]

Навигация по Северному морю с помощью GPS.

Практически все гражданские самолеты теперь оснащены GPS. Это позволяет пилот должен знать положение самолета и постоянно нанесение этой позиции на компьютерную карту, чтобы следить за ходом полет по выбранному маршруту.То же самое и с кораблями — нет моряк когда-либо попытался бы пересечь океан без руководства со стороны Устройство GPS.

Еще недавно GPS вошла в использование в связи с автоматическое наведение автомобиля. При наличии подходящего компьютерного оборудования водитель автомобиля с такой системой можно управлять голосом по городу неизвестный ему / ей, благополучно прибыв в пункт назначения по кратчайший маршрут. Некоторые грузовые компании также используют его, чтобы узнать, где их грузовики находятся в любое время, и некоторые таксомоторные компании имеют начали его тестировать, тем самым рассчитывая улучшить распределение такси по входящим запросам.

Нет сомнений в том, что GPS будет играть все более и более важную роль в нашей жизни. Можно с уверенностью предсказать, что большинство граждане так или иначе будут зависеть от этого время.

Технически заинтересованный гражданин научится пользоваться им, как и теперь мы пользуемся мобильными телефонами. Хотя сначала вы можете полностью оцените его полезность, если вы заблудитесь в пустыне, есть много других преимуществ GPS для гражданина технологически развитое общество!

упражнение:

Обсудите GPS и различные способы его использования в настоящее время.Вы можете думать о другом будущее использование, которое может быть полезным для общества? Узнайте, есть ли любые правила использования GPS в вашей стране!

---

Что такое GPS? | Технологии | Чипы и модули GPS-приемника

Трехблочная конфигурация

GPS состоит из следующих трех сегментов.

Космический сегмент (спутники GPS)

Ряд спутников GPS развернут на шести орбитах вокруг Земли на высоте примерно 20 000 км (четыре спутника GPS на одну орбиту) и перемещаются вокруг Земли с 12-часовыми интервалами.

Сегмент управления (наземные посты управления)

Наземные станции управления выполняют функции мониторинга, управления и поддержания спутниковой орбиты, чтобы гарантировать, что отклонение спутников от орбиты, а также синхронизация GPS находятся в пределах допуска.

Пользовательский сегмент (GPS-приемники)

Пользовательский сегмент (GPS-приемники)

GPS-позиционирование

Во-первых, сигнал времени отправляется со спутника GPS в заданной точке.Затем будет вычислена разница во времени между временем GPS и моментом часов, который приемник GPS принимает сигнал времени, чтобы определить расстояние от приемника до спутника. Тот же процесс будет проделан с тремя другими доступными спутниками. Возможно вычислить положение GPS-приемника по расстоянию от GPS-приемника до трех спутников. Однако положение, полученное с помощью этого метода, не является точным, поскольку существует ошибка в вычисленном расстоянии между спутниками и приемником GPS, которая возникает из-за ошибки времени на часах, встроенных в приемник GPS.Для спутника встроены атомные часы для генерации информации о времени на месте, но время, генерируемое часами, встроенными в приемники GPS, не так точно, как время, генерируемое атомными часами на спутниках. Здесь четвертый спутник играет свою роль: расстояние от четвертого спутника до приемника может использоваться для вычисления положения по отношению к данным о местоположении, генерируемым расстоянием между тремя спутниками и приемником, тем самым уменьшая погрешность точность позиционирования.

На Рис. 1-3 ниже показан пример позиционирования по двум измерениям (определение местоположения по двум заданным точкам). Мы можем вычислить, где мы находимся, вычислив расстояние от двух заданных точек, и в то же время выполнить калибровку с помощью сигнала точного времени со спутников. GPS — это система, которую можно проиллюстрировать путем умножения заданных точек и замены их на спутники GPS на этом рисунке.

Сигналы GPS

спутника GPS передают несколько частот, например L1 (1575.42 МГц), L2 (1227,60 МГц) и L5 (1176,45 МГц). Типичный отправляемый сигнал — это код C / A, который можно использовать в коммерческих целях; код C / A состоит из кода распознавания для каждого спутника, и информация, называемая навигационным сообщением, отправляется одновременно. Данные орбиты каждого спутника называются эфемеридами *, а данные орбиты всего спутника — альманахом **. Навигационные сообщения передаются со скоростью 50 бит в секунду. Используя этот набор данных, приемник GPS вычисляет расстояние между спутниками и приемником, чтобы сгенерировать данные о местоположении.На Рис. 1-4 описаны детали кода C / A, а на Рис. 1-5 описаны навигационные сообщения.

* Эфемериды обеспечивают точную орбиту для самого спутника, которая может использоваться для определения точного местоположения спутника, необходимой информации для расчета информации о местоположении. Это местные данные, которые используются только каждым из спутников GPS с определенным идентификационным номером.

** Альманах можно рассматривать как упрощенные данные эфемерид и содержит приблизительную информацию об орбите и состоянии для всех спутников в сети.Он используется для определения местоположения доступных спутников, чтобы приемник GPS мог определить текущее положение и время. Получение всех данных альманаха занимает 12,5 минут.

Что такое код C / A?

Сигнал

L1 от спутников GPS модулируется по фазе в коде C / A, который является псевдослучайным кодом. Псевдослучайный код также называется псевдослучайным шумовым кодом, который известен как код Голда. Как показано на рис. 1-4, код C / A представляет собой последовательность цифровых сигналов «1» и «0».В GPS 1023 последовательных шаблона составляют последовательность, и впоследствии эта последовательность будет непрерывно повторяться один за другим.

Навигационное сообщение

Навигационное сообщение состоит из 25 кадров, каждый из которых включает 5 субкадров по 300 бит каждый.