Vad är GPS-satellitnavigering. Nyhets- och analysportal "elektroniktid". Visar navigeringsinformation

Idag kommer vi att prata om vad GPS är och hur detta system fungerar. Låt oss uppmärksamma utvecklingen av denna teknik och dess funktionella egenskaper. Vi kommer också att diskutera vilken roll interaktiva kartor spelar i driften av systemet.

Historien om GPS

Historien om uppkomsten av det globala positioneringssystemet, eller bestämning av koordinater, började i USA redan på det avlägsna 50-talet med lanseringen av den första sovjetiska satelliten i rymden. Ett team av amerikanska forskare som övervakade uppskjutningen märkte att när satelliten flyttade iväg ändrade den gradvis sin signalfrekvens. Efter en djupgående analys av data kom de till slutsatsen att med hjälp av en satellit, mer detaljerat, dess plats och utsända signal, är det möjligt att exakt bestämma platsen och hastigheten för en persons rörelse på jorden, som såväl som vice versa, hastigheten och positionen för satelliten i omloppsbana när man bestämmer de exakta mänskliga koordinaterna. I slutet av sjuttiotalet lanserade det amerikanska försvarsdepartementet GPS-systemet för sina egna syften, och några år senare blev det tillgängligt för civilt bruk. Hur fungerar GPS-systemet nu? Precis så som det fungerade på den tiden, enligt samma principer och grunder.

Satellitnätverk

Mer än tjugofyra satelliter i jordens omloppsbana sänder radiobindningssignaler. Antalet satelliter varierar, men det finns alltid det antal som krävs i omloppsbana för att säkerställa oavbruten drift, plus att några av dem är i reserv så att om de första går sönder kommer de att ta över deras funktioner. Eftersom livslängden för var och en av dem är cirka 10 år lanseras nya, moderniserade versioner. Satelliterna roterar i sex banor runt jorden på en höjd av mindre än 20 tusen km, det bildar ett sammankopplat nätverk som styrs av GPS-stationer. De sistnämnda är belägna på tropiska öar och är anslutna till det huvudsakliga koordinationscentret i USA.

Hur fungerar en GPS-navigator?

Tack vare detta nätverk kan du ta reda på din plats genom att beräkna fördröjningen av signalen från satelliterna och använda denna information, bestämma koordinaterna. Hur fungerar GPS-systemet nu? Som alla rumsliga navigationsnätverk är det helt gratis. Den fungerar med hög effektivitet i alla väderförhållanden och när som helst på dygnet. Det enda köpet du bör ha är själva GPS:en eller en enhet som stöder GPS-funktionalitet. Egentligen är principen för navigatorns funktion baserad på ett länge använt enkelt navigeringsschema: om du vet exakt platsen där markörobjektet som är mest lämpligt för rollen som ett landmärke är beläget och avståndet från det till dig , rita en cirkel där du anger din plats med en prick. Om cirkelns radie är stor, ersätt den med en rak linje. Rita flera sådana ränder från din möjliga plats mot markörerna. Skärningspunkten för linjerna kommer att indikera dina koordinater på kartan. De ovan nämnda satelliterna spelar i detta fall rollen som dessa markörobjekt med ett avstånd från din plats på cirka 18 tusen km. Även om de roterar i omloppsbana med enorm hastighet övervakas deras position ständigt. Varje navigator har en GPS-mottagare, som är programmerad till önskad frekvens och är i direkt interaktion med satelliten. Varje radiosignal innehåller en viss mängd kodad information, som inkluderar information om satellitens tekniska tillstånd, dess placering i jordens omloppsbana och tidszon (exakt tid). Förresten, information om den exakta tiden är den mest nödvändiga för att få data om dina koordinater: den pågående beräkningen av tidslängden mellan frigivningen och mottagningen av radiosignalen multipliceras med hastigheten på själva radiovågen, och med korttidsberäkningar avståndet mellan din navigationsenhet och satelliten i omloppsbana beräknas.

Synkroniseringssvårigheter

Baserat på denna navigeringsprincip kan det antas att för att exakt bestämma dina koordinater kanske du bara behöver två satelliter, baserat på signalerna för vilka det kommer att vara lätt att hitta skärningspunkten och, i slutändan, platsen där du är . Men tyvärr kräver tekniska skäl att en annan satellit används som markör. Huvudproblemet är GPS-mottagarens klocka, som inte tillåter tillräcklig synkronisering med satelliter. Anledningen till detta är skillnaden i tidsvisning (på din navigator och i rymden). Satelliterna har dyra, högkvalitativa atombaserade klockor, vilket gör att de kan räkna tid med extrem noggrannhet, medan det helt enkelt är omöjligt att använda sådana kronometrar på konventionella mottagare, eftersom deras dimensioner, kostnad och komplexitet inte skulle tillåta dem att användas överallt. Även ett litet fel på 0,001 sekunder kan förskjuta koordinaterna med mer än 200 km åt sidan!

Tredje markören

Så utvecklarna bestämde sig för att lämna kvar den vanliga tekniken för kvartsklockor i GPS-navigatorer och ta en annan väg, för att vara mer exakt - att använda istället för två satellitlandmärken - tre respektive samma antal linjer för efterföljande korsning. Lösningen på problemet är baserad på en genialiskt enkel lösning: när alla linjer från de tre angivna markörerna skär varandra, även med möjliga felaktigheter, skapas en zon i form av en triangel, vars centrum tas som mitten - din plats. Detta gör att du också kan identifiera skillnaden i tid mellan mottagaren och alla tre satelliterna (för vilka skillnaden kommer att vara densamma), vilket gör att du kan korrigera skärningen av linjerna exakt i mitten, med andra ord, detta bestämmer din GPS-koordinater.

En frekvens

Det bör också noteras att alla satelliter skickar information till din enhet på samma frekvens, vilket är ganska ovanligt. Hur fungerar en GPS-navigator och hur uppfattar den all information korrekt om alla satelliter kontinuerligt och samtidigt skickar information till den? Allt är ganska enkelt. För att identifiera sig skickar sändare på satelliten även standardinformation i radiosignalen, som innehåller en krypterad kod. Den rapporterar satellitens maximala egenskaper och läggs in i din enhets databas, som sedan låter dig jämföra data från satelliten med navigatordatabasen. Även med ett stort antal satelliter inom räckhåll kan de identifieras mycket snabbt och enkelt. Allt detta förenklar hela schemat och tillåter användning av mindre och svagare mottagningsantenner i GPS-navigatorer, vilket minskar kostnaderna och minskar designen och dimensionerna på enheterna.

GPS-kartor

GPS-kartor laddas ner separat till din enhet, så du styr terrängen du vill navigera. Systemet ställer bara in dina koordinater på planeten, och kartornas funktion är att återskapa en grafisk version på skärmen där koordinaterna är ritade, vilket gör att du kan navigera i området. Hur fungerar GPS i det här fallet? Gratis, det fortsätter att vara i denna status kort i vissa onlinebutiker (och inte bara) betalas fortfarande. Ofta skapas separata applikationer för att arbeta med kartor för en enhet med en GPS-navigator: både betalda och gratis. Mångfalden av kartor är positivt överraskande och låter dig lägga upp vägen från punkt A till punkt B så informativt som möjligt och med alla bekvämligheter: vilka sevärdheter du kommer att passera, den kortaste vägen till din destination, en röstassistent som visar riktningen , och andra.

Ytterligare GPS-utrustning

GPS-systemet används inte bara för att visa dig rätt väg. Den låter dig övervaka ett objekt som kan ha en så kallad beacon eller GPS-spårare på sig. Den består av en själv signalmottagare och en sändare baserad på gsm, 3gp eller andra kommunikationsprotokoll för att överföra information om ett objekts placering till servicecenter som utför kontroll. De används i många branscher: säkerhet, medicinsk, försäkring, transport och många andra. Det finns även bilspårare som ansluter exklusivt till bilen.

Resa utan problem

Varje dag går kartans och den permanenta kompassens betydelse längre in i det förflutna. Modern teknik tillåter en person att bana väg för sin resa med minimal förlust av tid, ansträngning och pengar, samtidigt som han ser de mest spännande och intressanta platserna. Det som var science fiction för ungefär ett sekel sedan har blivit verklighet idag, och nästan alla kan dra nytta av det: från militär personal, sjömän och flygplanspiloter till turister och kurirer. Nu blir användningen av dessa system för kommersiella, underhållnings- och reklamindustrier stor popularitet, där varje entreprenör kan indikera sig själv på en global karta över världen, och det kommer inte att vara svårt att hitta honom. Vi hoppas att den här artikeln har hjälpt alla som är intresserade av GPS - hur det fungerar, på vilken princip koordinater bestäms och vilka dess styrkor och svagheter är.

Satellitnavigeringssystem är komplexa elektroniska tekniska system som består av en kombination av markbaserad (mottagare) och rymdbaserad utrustning (satelliter). De är utformade för att bestämma plats (geografiska koordinater och höjd), samt rörelseparametrar (hastighet, rörelseriktning, etc.) för mark-, vatten- och luftobjekt. För att kort beteckna dessa system använder de antingen förkortningen GNSS (från engelska. Global Navigation Satellites System - global navigation satellite system) eller NAVSTAR (från engelska. NAVigation Satellites providing Time And Range - mätning av tid och avstånd från navigationssatelliter).

Funktionsprinciper för satellitnavigeringssystem, om du inte uppmärksammar deras tekniska genomförande, är ganska enkla. Särskilda navigationssatelliter har sänts upp i låg omloppsbana om jorden. GNSS-mottagarens uppgift är att hitta fyra eller fler av dessa satelliter, räkna ut avståndet till var och en och använda den informationen för att beräkna sin egen position.

Eftersom utbredningshastigheten för radiosignaler är konstant och lika med ljusets hastighet, bestäms avståndet till satelliterna av fördröjningen i tidpunkten för mottagning av meddelandet av GNSS-mottagaren i förhållande till tidpunkten för sändning av meddelandet från satelliten . GNSS-mottagaren, som känner till satelliternas relativa positioner, beräknar sina koordinater enligt geometrins lagar, det vill säga allt fungerar enligt principen för en enkel skolekvation, när de känner till de relativa positionerna för tre punkter letar efter positionen av den fjärde, förutsatt att avståndet från den fjärde punkten till var och en av de tre.

För att bestämma två koordinater (latitud och longitud), behöver GNSS-mottagaren därför veta avståndet till tre satelliter och tiden för GNSS-systemet. För att bestämma mottagarens koordinater och höjd används signaler från minst fyra satelliter. För att göra dessa mätningar behöver mottagaren och satelliten en klocka, som måste synkroniseras med nanosekunden. GNSS-utvecklare har hittat en smart och effektiv lösning på detta problem. Varje satellit innehåller dyra atomklockor, men själva mottagaren använder vanliga kvartsklockor, som den ständigt nollställer baserat på signaler från satelliterna.

När mottagaren har gjort sina beräkningar kommer den att tala om för dig latitud, longitud och höjd för sin plats. För att göra navigeringen bekvämare för användarna länkar de flesta mottagare dessa data till kartor som är lagrade i deras minne.

För närvarande har flera satellitnavigeringssystem implementerats i världen, som fungerar enligt samma principer som beskrivs ovan.

GPS(från engelska Global Positioning System - global positioning system) utvecklades, implementerades och drevs av det amerikanska försvarsdepartementet. Den första testsatelliten skickades upp i omloppsbana den 14 juli 1974. 1991 skickades 24 satelliter upp i omloppsbana, vilket gav fullständig täckning av jordklotet. Det finns för närvarande 30 satelliter i omloppsbana. Var och en av dem kretsar runt planeten på en höjd av cirka 20 000 km, vilket gör två hela rotationer varje dag. Banorna är ordnade så att det när som helst och när som helst på jorden finns minst fyra satelliter "synliga" på himlen.

GPS utvecklades av det amerikanska försvarsdepartementet för militärens behov. Den kan användas för att exakt rikta missiler mot stationära och rörliga föremål i luften och på marken.

Systemet fungerar samtidigt i två lägen - militärt och civilt. För den amerikanska militären och dess allierade är felet vid bestämning av koordinater med GNSS flera centimeter. För alla andra är noggrannheten cirka 5 m, beroende på mottagningsförhållanden. Tyvärr beror noggrannheten i navigeringen starkt på utrymmets öppenhet och höjden på satelliterna som används ovanför horisonten. GPS-banornas låga lutning försämrar allvarligt noggrannheten i de polära områdena på jorden, eftersom GPS-satelliter reser sig lågt över horisonten.

GLONASS(Global Navigation Satellite System) är ett sovjetiskt och ryskt satellitnavigeringssystem, utvecklat på order av USSR:s försvarsministerium. Systemet är baserat på 24 satelliter som rör sig över jordens yta i tre omloppsplan med en lutning på 64,8° på en höjd av 19 100 km. För närvarande utförs utvecklingen av GLONASS-projektet av Federal Space Agency (Roscosmos) och JSC Russian Space Systems.

Den första GLONASS-satelliten skickades upp i omloppsbana av Sovjetunionen den 12 oktober 1982. Den 24 september 1993 togs systemet officiellt i drift med en omloppskonstellation av 12 satelliter. I december 1995 utökades satellitkonstellationen till sitt fulla komplement av 24 satelliter.

Galileo (Galileo) är ett gemensamt projekt av Europeiska unionens satellitnavigeringssystem och Europeiska rymdorganisationen. Systemet är utformat för att lösa navigeringsproblem för alla rörliga objekt med en noggrannhet på mindre än 1 m. Det förväntas att Galileo kommer att tas i drift 2014–2016, då alla 30 planerade satelliter (27 operativa och 3 reserv) kommer att skjutas upp. i omloppsbana. Galileo-systemet kontrolleras inte av nationella militära avdelningar.

Beidou– Ett GNSS-undersystem som för närvarande distribueras av Kina och är avsett att endast användas i det landet. En speciell egenskap är det lilla antalet satelliter som finns i geostationär omloppsbana.

IRNSS– Indiskt satellitnavigeringssystem, under utveckling. Endast avsedd för användning i detta land. Den första satelliten sköts upp 2008.

Inom en snar framtid kommer tre globala satellitnavigeringssystem att fungera samtidigt - GPS, GLONASS och Galileo. En av huvudprinciperna för utvecklingen av dessa system är frånvaron av direkta avgifter för att använda deras tjänster. Dessutom underlättas utvecklingen av system av fokus på internationellt samarbete när det gäller deras kompatibilitet och komplementaritet och, som ett resultat, användningen av ett system i kombination med andra satellit- eller markbundna radionavigeringssystem för att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten. av navigationsbestämningar.

Trots att GPS- och GLONASS-projekt från början var inriktade på militära ändamål, används de idag i allt större utsträckning för civila ändamål.

För närvarande är GPS-systemet det mest använda och utvecklade när det gäller förekomsten av tekniska medel. I detta avseende används dess namn ofta som ett vanligt substantiv i alla samtal om satellitnavigeringssystem.

Tillämpning av satellitnavigeringssystem. Oavsett klass och uppgifter som löses är grunden för alla navigationssystem elektronisk kartografi. Satellitnavigatorer kommer inte bara att rapportera koordinaterna för din plats, utan kommer också att länka den till en elektronisk karta. GNSS-kartläggningssystem kan användas i alla applikationer som kräver exakt timing och positionering med annan attributinformation.

Konsumenter erbjuds olika enheter och mjukvaruprodukter som gör att de kan se sin plats på en elektronisk karta: de har möjlighet att rita rutter med hänsyn till vägskyltar, tillåtna svängar och till och med trafikstockningar; sök på kartan efter specifika hus och gator, sevärdheter, kaféer, sjukhus, bensinstationer och annan infrastruktur. GNSS-mottagare säljs i många elektronikbutiker, de är inbyggda i mobiltelefoner, smartphones och handdatorer.

De vanligaste är GNSS-mottagare för individuell användning av fordonsförare. De är lika stora som en fickkalkylator med tangentbord och LCD-skärm. GNSS-mottagaren kommer inte bara att indikera din position på kartan, utan kan också spåra dina rörelser på kartan. Om du lämnar mottagaren på, kan den vara i konstant kommunikation med GNSS-satelliter för att spåra dina positionsförändringar. Med hjälp av denna information och den inbyggda klockan kan mottagaren ge dig följande information:

· plats;

· den kortaste och mest bekväma vägen till din destination;

Hur långt har du redan rest?

· hur länge reser du;

· rörelsehastighet (för närvarande, maximum, minimum, medelvärde);

· restid (förfluten och hur mycket längre tid det tar).

Bil GNSS-mottagare är i själva verket elektroniska piloter som ger instruktioner till föraren i en syntetiserad röst och informerar i förväg om alla svängar, stopp och andra funktioner på en given rutt. I en storstad är det ibland svårt att hitta runt, även för de som bott där hela sitt liv. Vad kan vi säga om besökare? Och det är lätt att gå vilse utanför staden. Så en GNSS-navigator är en mycket användbar och ibland till och med nödvändig sak. Speciellt om vi pratar om en nybörjare eller en person som befinner sig i en främmande stad för första gången.

Nyligen har en mycket framgångsrik integration av GNSS, radiokommunikation och datorteknik blivit utbredd - avsändningssystem utformade för centraliserad kontroll av fordonsrörelser. I dessa system är varje fordon utrustad med en GNSS-mottagare och radiokommunikationsutrustning för kontakt med kontrollcentralen. En elektronisk digital karta över territoriet som trafikeras av fordon bildas på avsändarens skärm. Kodad information om fordonens koordinater och hastighet, mottagen via en radiokanal, låter dig visa deras aktuella position på denna karta. Parallellt med denna information kan information från en mängd olika sensorer installerade på fordonet automatiskt överföras via radiolänk: till exempel om obehörig öppning av containrar, om tillgången på bränsle, om stopp, trafikolyckor, olyckor etc.

Sådana GNSS-sändningssystem kan framgångsrikt användas i handels- och transportföretag, såväl som i sök- och räddningstjänster, bankinsamling, i inrikesministeriet, etc. Delar av sådana system kan installeras i hemlighet i bilar. I händelse av ett stöldförsök kommer enheten automatiskt att rapportera bilens koordinater, med hjälp av vilken lämplig tjänst kommer att kunna hitta den.

Satellitövervakningssystem för transport löser följande problem.

1. Kontroll över den avsedda användningen av transporten. Den faktiska rutten som fordonet färdats, stopppunkter, hastighetsbegränsningar, bränsleförbrukning och drifttid för mekanismerna kontrolleras.

2. Övervakning av efterlevnaden av trafikschemat. Kontrollzoner identifieras på kartan. Tidpunkten för passerande av zongränser kontrolleras.

3. Insamling av statistik och optimering av rutter. Efter att ha analyserat vägarna för hastighetsbegränsningar och bränsleförbrukning kan trafikledaren utveckla nya, mer effektiva.

4. Säkerställa säkerhet. Genom att känna till platsen kan du snabbt hitta ett stulet eller skadat fordon. Specialfordon och taxibilar kan utrustas med en dold knapp, tryckning som skickar en larmsignal till kontrollcentralen.

5. Hjälpa föraren att välja väg på marken. Genom att veta var fordonet befinner sig kan trafikledaren ge råd om en rutt i ett okänt område.

Övervakningssystemet för satellittransport inkluderar följande komponenter:

· ett fordon utrustat med en GPS- eller GLONASS-styrenhet eller spårare som tar emot data från satelliter och sänder dem till en övervakningsservercentral via GSM, CDMA, Wi-Fi, Bluetooth eller, mindre vanligt, rymd- och VHF-kommunikation;

· servercenter med programvara för att ta emot, lagra, bearbeta och analysera data;

· trafikledarens datorövervakning av fordon.

De flesta GNSS-kontroller och trackers har liknande funktionalitet:

· beräkning av sin egen plats, hastighet och rörelseriktning baserat på satellitsignaler från GPS globala positioneringssystem;

· anslutning av externa sensorer via analoga eller digitala ingångar;

· läsa data från utrustning ombord;

· lagra en viss mängd data i internminnet under perioder utan kommunikation;

· överföring av mottagna data till ett servercenter där de behandlas.

För att få ytterligare information installeras ytterligare sensorer på fordonet och ansluts till en GPS- eller GLONASS-kontroller, till exempel:

· bränsleförbrukningssensor;

· lastsensor på fordonets axel;

· bränslenivågivare i tanken;

· temperatursensor i kylskåpet;

· sensorer som registrerar driften eller stilleståndstiden för speciella mekanismer (rotation av en kranbom, drift av en betongblandare), faktumet att öppna en dörr eller huva, faktumet av närvaron av en passagerare (taxi).

Användningen av satellitövervakningssystem förbättrar kvaliteten och effektiviteten för företagstransporter och minskar i genomsnitt bränslekostnader och flottunderhåll med 20–25 %. Dussintals ryska städer kan redan skryta med exempel på användningen av sådana sändningssystem.

Den 29 januari 2009 tillkännagavs att Sotji blev den första staden i landet där kollektivtrafiken var massivt utrustad med ett satellitövervakningssystem baserat på GLONASS. Vid den tiden installerades GLONASS-utrustning på 250 Sochi-bussar.

Nyligen övervakas alla rörelser av ambulanser i Blagoveshchensk av avsändare i en speciell tjänst, som skapades för att minska ankomsttiden till patienten. I stationens operativa avdelning är arbetsstationerna utrustade med en elektronisk karta över Blagoveshchensk, och nu kan platsen för ambulansteam, deras rutt, parametrar för hastighet och rörelsetid enkelt övervakas av avsändaren på monitorn.

Perm-grenen av Sverdlovsk Railway har påbörjat förberedelserna för genomförandet av ett pilotprojekt för att introducera ITARUS-ATS-satellitövervakningssystemet. Systemet är utformat för att styra tågens hastighet och placering från den operativa kontrollcentralen. Dessutom utför den kontinuerlig diagnostik av rullande materiel och utfärdar vid behov automatiskt kommandon för nödstopp eller tillfälliga hastighetsbegränsningar. Det förväntas att implementeringen av systemet kommer att öka linjekapaciteten och minska kostnaderna för drift och underhåll av järnvägsinfrastruktur. Baserat på resultaten av provdrift i Perm-regionen är det planerat att utvidga denna teknik till det ryska järnvägsnätet.

Utvecklingen av GNSS-sändningssystem utförs inom ramen för dekretet från Ryska federationens regering av den 3 augusti 1999 nr 896 "Om användningen av globala satellitnavigeringssystem inom transport och geodesi i Ryska federationen."

Låt oss överväga andra användningsområden för satellitnavigeringssystem.

Professionella naturresurser som geologer, geografer, skogsbrukare och biologer använder GNSS-kartläggningssystem för att registrera platser och ytterligare information om objekt. Till exempel kan skogsbrukare registrera ålder, skick, mängd och typ av skog som ytterligare information. De kan också undersöka områden som ska röjas eller planteras. Biologer har möjlighet att registrera utbredningsområden för vilda djur, deras flyttvägar, populationsstorlekar och annan information.

GNSS har visat sig vara extremt effektivt i stadsområden för att mäta avlopps-, gas- och vattenledningar samt el- och telefonledningar. Funktioner som brunnslock och brandposter kartläggs som punkter med tillhörande attributinformation. Dessutom kan GNSS användas för att kartlägga tomter, byggarbetsplatser, gator och fabriker.

GNSS-kartläggningssystem hjälper till att beskriva egenskaperna hos fält under intensiv jordbruksanvändning. Du kan exakt koppla egenskaper som mikroklimat, jordtyp, insekts- eller sjukdomsskadade områden, skördevolym etc. till deras plats. Traktorpositionen kan användas i kombination med jordtypsdata för att mer ekonomiskt använda gödselmedel eller kemiska sprayer. Detta minskar direkt kostnaderna för gödningsmedel och minskar föroreningen av naturliga vattenkällor med dessa ämnen. Dessutom kan GNSS användas för att kartlägga platsen för brunnar och andra vattenkällor; register över sjöstorlekar och förhållanden; registrering av fisk och vilda livsmiljöer; förändringar i kustlinjer, fält och klimatzoner.

Arkeologer och historiker kan använda GNSS-kartläggningssystem för att navigera och registrera utgrävningar och historiska platser.

Systemens navigeringsförmåga kan ge ovärderlig hjälp vid sökning och räddning av människor, i polisens och brandmännens arbete under en nödsökning efter en specifik plats. Tillbaka på 1990-talet. De första mobiltelefonerna med GNSS dök upp. I vissa länder, till exempel USA, används detta för att snabbt fastställa platsen för en person som ringer 911. I Ryssland påbörjades 2010 genomförandet av ett liknande projekt, Era-GLONASS.

INTRODUKTION.. 1

1. MARKNADEN FÖR INFORMATIONSPRODUKTER... 1

1.1 INFORMATIONSRESURSER 1

1.2. INFORMATIONSPRODUKTER OCH TJÄNSTER 3

1.3. MARKNADEN FÖR INFORMATIONSPRODUKTER OCH -TJÄNSTER 5

1.4. INFORMATIONSSTRUKTUR 9

3.2. Hur hänger informationsteknik och informationssystem ihop? 10

2. DEFINITION OCH KLASSIFICERING AV INFORMATIONSSYSTEM... 11

2.1. DEFINITION AV INFORMATIONSSYSTEM 11

2.2. KLASSIFICERING AV INFORMATIONSSYSTEM 15

2.2.1. Utifrån arbetsuppgifternas struktur. 15

2.2.2. Genom funktionella egenskaper och ledningsnivåer. 17

2.2.3. Klassificering efter arten av den information som behandlas. 25

2.2.3. Klassificering efter målfunktioner. 25

3. Klassificering efter typer av förvaltningsprocesser. 26

4. Klassificering efter bransch och territoriell grund. 28

2.2.3. Klassificering efter grad av automatisering. 28

Beroende på graden av öppenhet. 29

Beroende på driftsätt.. 30

3. STRUKTUR HOS AUTOMATISKA INFORMATIONSSYSTEM 30

3.1. Sammansättning och syfte för strukturella delar av AIS. trettio

3.2. Tekniskt stöd för AIS.. 33

4. STEDER OCH STEDER FÖR UTFORMNING AV AIS OCH AIT... 37

4.1. Allmänna designprinciper. 37

4.5. Planera för att lösa problemet. 55

5. Automatiserad arbetsstation – ett sätt att automatisera slutanvändarens arbete. 58

6. ARBETA MED ELEKTRONISKA DOKUMENT... 61

6.1. Elektronisering av kontorsarbete. 62

6.2. Välja programvara för att arbeta med elektroniska dokument 67

6.3. Klassificerare och kodningar i elektroniska dokument. 80

6.4. Automatisering av objektidentifiering. Streckkodning. 83

7. INFORMATIONS- OCH KOMMUNIKATIONSTEKNIK – GRUNDEN FÖR MARKNADEN FÖR ELEKTRONISKA TJÄNSTER. 88

7.1. Elektronisk regering. 91

7.2. Finansiella tjänster via Internet. 98

7.3. Offentlig information och kommunikation interaktiva tjänstesystem. 102

7.4. Satellitnavigeringssystem och deras användning. 108

Många bilägare använder navigatorer i sina bilar. Vissa av dem känner dock inte till existensen av två olika satellitsystem – det ryska GLONASS och det amerikanska GPS. Från den här artikeln kommer du att lära dig vad deras skillnader är och vilken som bör föredras.

Hur fungerar navigationssystemet?

Navigationssystemet används främst för att bestämma platsen för ett objekt (i detta fall en bil) och dess hastighet. Ibland krävs det att bestämma några andra parametrar, till exempel höjd över havet.

Den beräknar dessa parametrar genom att fastställa avståndet mellan själva navigatorn och var och en av flera satelliter som befinner sig i jordens omloppsbana. Vanligtvis krävs synkronisering med fyra satelliter för att systemet ska fungera effektivt. Genom att ändra dessa avstånd bestämmer den objektets koordinater och andra rörelseegenskaper. GLONASS-satelliter är inte synkroniserade med jordens rotation, vilket säkerställer deras stabilitet under en lång tidsperiod.

Video: GloNaSS vs GPS

Vad är bättre GLONASS eller GPS och vad är deras skillnad

Navigationssystem var i första hand avsedda att användas för militära ändamål, och blev först då tillgängliga för vanliga medborgare. Självklart måste militären använda utvecklingen av sin stat, eftersom ett utländskt navigationssystem kan stängas av av myndigheterna i det landet i händelse av en konfliktsituation. Dessutom uppmuntras militärer och tjänstemän i Ryssland att använda GLONASS-systemet i vardagen.

I vardagen bör en vanlig bilist inte alls oroa sig för att välja ett navigationssystem. Både GLONASS och ger navigeringskvalitet tillräcklig för dagligt bruk. I de norra territorierna i Ryssland och andra länder som ligger på nordliga breddgrader fungerar GLONASS-satelliter mer effektivt på grund av att deras resvägar är högre över jorden. Det vill säga i Arktis, i de skandinaviska länderna är GLONASS effektivare, och det insåg svenskarna redan 2011. I andra regioner är GPS något mer exakt än GLONASS vid positionsbestämning. Enligt det ryska systemet för differentiell korrigering och övervakning varierade GPS-fel från 2 till 8 meter, GLONASS-fel från 4 till 8 meter. Men för att GPS ska kunna bestämma platsen du behöver för att fånga från 6 till 11 satelliter räcker GLONASS för 6-7 satelliter.

Det bör också beaktas att GPS-systemet dök upp 8 år tidigare och tog en betydande ledning på 90-talet. Och under det senaste decenniet har GLONASS minskat detta gap nästan helt, och 2020 lovar utvecklarna att GLONASS inte kommer att vara sämre än GPS på något sätt.

De flesta moderna är utrustade med ett kombinerat system som stöder både det ryska satellitsystemet och det amerikanska. Det är dessa enheter som är mest exakta och har det lägsta felet vid bestämning av fordonets koordinater. Stabiliteten hos mottagna signaler ökar också, eftersom en sådan enhet kan "se" fler satelliter. Å andra sidan är priserna för sådana navigatorer mycket högre än deras motsvarigheter med ett enda system. Detta är förståeligt - två chips är inbyggda i dem, som kan ta emot signaler från varje typ av satellit.

Video: test av GPS- och GPS+GLONASS-mottagare Redpower CarPad3

Således är de mest exakta och pålitliga navigatorerna enheter med dubbla system. Men deras fördelar är förknippade med en betydande nackdel - kostnad. Därför, när du väljer, måste du tänka - är en sådan hög noggrannhet nödvändig i dagligt bruk? Dessutom, för en enkel bilentusiast är det inte särskilt viktigt vilket navigationssystem som ska användas - ryskt eller amerikanskt. Varken GPS eller GLONASS låter dig gå vilse och tar dig till din önskade destination.

NAVIGATIONSRADIO SIGNALER

Hur systemet fungerar
navigering

NAVIGATIONSMEDDELANDE

KOORDINATSYSTEM

FAKTORER SOM PÅVERKAR MINSKNING AV NOGGRANNHET

TIDSYSTEM

ÖKANDE NAVIGATIONSNOGGRANNHET

Grundläggande element i ett satellitnavigeringssystem

Rymdsegment

Rymdsegmentet, som består av navigationssatelliter, är en uppsättning källor för radionavigeringssignaler som samtidigt sänder en betydande mängd serviceinformation. Huvudfunktionerna för varje satellit är bildning och utsändning av radiosignaler som är nödvändiga för navigeringsbestämningar av konsumenter och kontroll av satellitens system ombord.

Marksegment

Marksegmentet inkluderar en kosmodrom, ett kommando- och mätkomplex och en kontrollcentral. Kosmodromen säkerställer uppskjutning av satelliter i de nödvändiga omloppsbanorna under den initiala utbyggnaden av navigationssystemet, såväl som periodisk påfyllning av satelliter när de misslyckas eller blir uttömda. Huvudobjekten för kosmodromen är den tekniska positionen och lanseringskomplexet. Den tekniska positionen säkerställer mottagning, lagring och montering av bärraketer och satelliter, deras testning, tankning och dockning. Uppgifterna för uppskjutningskomplexet inkluderar: leverans av bäraren med en navigeringssatellit till uppskjutningsrampen, installation på uppskjutningssystemet, tester före flygning, tankning av bäraren, vägledning och uppskjutning.

Kommando- och mätkomplexet tjänar till att förse navigeringssatelliter med serviceinformation som är nödvändig för att genomföra navigationssessioner, såväl som för att övervaka och kontrollera dem som rymdfarkoster.

Kontrollcentret, som är anslutet med informations- och kontrollradiolänkar till kosmodromen och kommando- och mätkomplexet, koordinerar funktionen hos alla delar av satellitnavigationssystemet.

Användarsegment

Användarsegmentet inkluderar konsumentutrustning. Den är designad för att ta emot signaler från navigationssatelliter, mäta navigationsparametrar och processmätningar. För att lösa navigeringsproblem finns en specialiserad inbyggd dator i konsumentutrustningen. Mångfalden av befintlig konsumentutrustning möter behoven hos mark-, sjö-, flyg- och rymdkonsumenter (inom rymden).

Hur navigationssystemet fungerar

Modern satellitnavigering bygger på principen om oönskade avståndsmätningar mellan navigationssatelliter och konsumenten. Det innebär att information om satellitkoordinater sänds till konsumenten som en del av navigationssignalen. Samtidigt (synkront) görs avståndsmätningar till navigationssatelliter. Metoden för att mäta avstånd bygger på att beräkna tidsfördröjningarna för den mottagna signalen från satelliten i jämförelse med signalen som genereras av konsumentutrustningen.

Figuren visar ett diagram för att bestämma konsumentens position med koordinaterna x, y, z baserat på räckviddsmätningar av upp till fyra navigationssatelliter. Färgade ljusa linjer visar cirklar med satelliter i mitten. Cirklarnas radier motsvarar de sanna intervallen, dvs. verkliga avstånd mellan satelliter och konsument. Färgade mörka linjer är cirklar med radier som motsvarar uppmätta intervall som skiljer sig från de sanna och kallas därför pseudoavstånd. Det sanna området skiljer sig från pseudoområdet med en mängd som är lika med produkten av ljusets hastighet och klockfrekvensen b, dvs. mängden förskjutning av konsumentklockan i förhållande till systemtiden. Figuren visar fallet när konsumentklockans offset är större än noll - det vill säga konsumentklockan ligger före systemtiden, så de uppmätta pseudointervallen är mindre än de sanna intervallen.

Idealiskt, när mätningarna görs exakt och klockavläsningarna för satelliterna och konsumenten sammanfaller, för att bestämma konsumentens position i rymden, räcker det att mäta upp till tre navigationssatelliter.

I verkligheten skiljer sig de klockor som ingår i en konsuments navigationsutrustning från klockorna ombord på navigationssatelliter. Sedan, för att lösa navigeringsproblemet, bör ytterligare en parameter läggas till de tidigare okända parametrarna (tre koordinater för konsumenten) - förskjutningen mellan konsumentens klocka och systemtiden. Av detta följer att konsumenten i det allmänna fallet, för att lösa ett navigeringsproblem, måste "se" minst fyra navigationssatelliter.

Koordinatsystem

För drift av satellitnavigeringssystem är data om parametrarna för jordens rotation, fundamentala efemerider av månen och planeterna, data om jordens gravitationsfält, atmosfäriska modeller samt högprecisionsdata om koordinatsystemen och den tid som används. nödvändig.

Geocentriska koordinatsystem är koordinatsystem vars ursprung sammanfaller med jordens masscentrum. De kallas också vanliga terrestra eller globala.

För att konstruera och underhålla globala koordinatsystem används fyra huvudmetoder för rymdgeodesi:

• mycket lång baslinje radiointerferometri (VLBI),
• rymdfarkostlaseravståndsbestämning (SLR),
• Dopplermätsystem (DORIS),
• navigationsmätningar av GLONASS och andra GNSS-rymdfarkoster.

International Terrestrial Coordinate System (ITRF) är referenssystemet för terrestrial koordinatsystem.

Moderna satellitnavigeringssystem använder olika, vanligtvis nationella, koordinatsystem.

Tidssystem

I enlighet med de uppgifter som löses används två typer av tidssystem: astronomiska och atomära.

Astronomiska tidssystem baserat på jordens dagliga rotation. Standarden för att konstruera astronomiska tidsskalor är den sol- eller sideriska dagen, beroende på den punkt på himmelssfären som tiden mäts med.

Universaltid UT(Universal Time) är den genomsnittliga soltiden vid Greenwich-meridianen.

Koordinerad universell tid UTC synkroniserad med atomtid och är den internationella standard som civiltid bygger på.

Atomisk tid(TAI) - tid, vars mätning baseras på elektromagnetiska vibrationer som emitteras av atomer eller molekyler under övergången från ett energitillstånd till ett annat. 1967, vid generalkonferensen för vikter och mått, representerar den atomära sekunden övergången mellan de hyperfina nivåerna F=4, M=0 och F=3, M=0 för grundtillståndet 2S1/2 för cesium-133-atomen , inte störd av externa fält, och den frekvensen denna övergång tilldelas ett värde på 9 192 631 770 Hertz.

Satellitradionavigationssystemet är ett rums-temporalt system med ett täckningsområde som täcker hela jordens närområde och fungerar i sin egen systemtid. En viktig plats i GNSS ges till problemet med tidssynkronisering av delsystem. Tidssynkronisering är också viktig för att säkerställa en given sekvens av utsändning av signaler från alla navigationssatelliter. Det gör det möjligt att använda passiva avståndsmätare (pseudoavståndsmätare). Det markbaserade kommando- och mätkomplexet säkerställer synkronisering av tidsskalorna för alla rymdfarkoster med hjälp av deras avstämning och korrigering (direkt och algoritmisk).

Navigationsradiosignaler

Navigationsradiosignaler

Vid val av typer och parametrar för signaler som används i satellitradionavigeringssystem tas hänsyn till en hel rad krav och förhållanden. Signalerna måste ge hög noggrannhet vid mätning av ankomsttiden (fördröjningen) för signalen och dess dopplerfrekvens och en hög sannolikhet för korrekt avkodning av navigationsmeddelandet. Signalerna måste också ha en låg nivå av korskorrelation så att signalerna från olika rymdfarkoster för navigering på ett tillförlitligt sätt särskiljs av konsumenternas navigationsutrustning. Dessutom måste GNSS-signaler göra den mest effektiva användningen av det tilldelade frekvensbandet med en låg nivå av utombandsstrålning och ha hög brusimmunitet.

Nästan alla befintliga satellitnavigeringssystem, med undantag för det indiska NAVIC-systemet, använder L-bandet för att sända signaler. NAVIC-systemet kommer dessutom att sända ut signaler i S-bandet.

Avstånd som upptas av olika satellitnavigeringssystem

Typer av modulering

I takt med att satellitnavigeringssystem utvecklades förändrades de typer av radiosignalmodulering som användes.
De flesta navigationssystem använde initialt uteslutande signaler med binär (tvåpositions) fasmodulering - FM-2 (BPSK). För närvarande har satellitnavigering påbörjat en övergång till en ny klass av moduleringsfunktioner som kallas BOC-signaler (Binary Offset Carrier).

Den grundläggande skillnaden mellan BOC-signaler och signaler med PM-2 är att symbolen för den modulerande PSP BOC-signalen inte är en rektangulär videopuls, utan ett segment av en meanderoscillation, inklusive ett visst konstant antal perioder k. Därför kallas BOC-modulerade signaler ofta meanderbrusliknande signaler.

Användningen av BOC-modulerade signaler ökar den potentiella mätnoggrannheten och fördröjningsupplösningen. Samtidigt minskar nivån av ömsesidig störning när navigationssystem som använder traditionella och nya signaler fungerar tillsammans.

Navigationsmeddelande

Varje satellit tar emot navigationsinformation från markkontrollstationer, som sänds tillbaka till användarna som en del av ett navigationsmeddelande. Navigationsmeddelandet innehåller olika typer av information som är nödvändig för att fastställa användarens plats och synkronisera hans tidsskala med den nationella referensen.

Typer av information om navigeringsmeddelanden

• Ephemeris information som krävs för att beräkna satellitkoordinater med tillräcklig noggrannhet
• Fel i divergensen av tidsskalan ombord i förhållande till systemtidsskalan för att ta hänsyn till rymdfarkostens tidsförskjutning under navigationsmätningar
• Diskrepans mellan navigationssystemets tidsskala och den nationella tidsskalan för att lösa problemet med konsumentsynkronisering
• Lämplighetsindikatorer med information om satellitens tillstånd för snabb uteslutning av satelliter med identifierade fel från navigationslösningen
• Almanacka med information om banorna och tillståndet för alla satelliter i konstellationen för långsiktig grov prognos av satellitrörelse och mätplanering
• Jonosfäriska modellparametrar som krävs för enfrekvensmottagare för att kompensera för navigationsmätfel associerade med signalutbredningsfördröjning i jonosfären
• Jordrotationsparametrar för noggrann omräkning av konsumentkoordinater i olika koordinatsystem

Lämplighetsattribut uppdateras inom några sekunder när ett fel upptäcks. Ephemeris och tidsparametrar uppdateras som regel inte oftare än en gång varje halvtimme. Dessutom är uppdateringsperioden för olika system väldigt olika och kan uppgå till fyra timmar, medan almanackan inte uppdateras mer än en gång om dagen.

Beroende på sitt innehåll är navigationsmeddelandet uppdelat i operativ och icke-operativ information och sänds i form av en ström av digital information (DI). Inledningsvis använde alla satellitnavigeringssystem en "superframe/frame/line/word"-struktur. Med denna struktur bildas DI-strömmen i form av kontinuerligt upprepande superramar, en superframe består av flera ramar, en ram består av flera linjer.
I enlighet med strukturen "superram/ram/linje/ord" genererades signaler från BEIDOU, GALILEO (utom E6), GPS (LNAV-data, L1) och GLONASS frekvensdelningssignaler. Beroende på systemet kan storlekarna på superramar, ramar och linjer skilja sig åt, men bildningsprincipen förblir densamma.

De flesta signaler använder nu en flexibel strängstruktur. I denna struktur bildas navigeringsmeddelandet som en variabel ström av linjer av olika typer. Varje linjetyp har sin egen unika struktur och innehåller en specifik typ av information (listad ovan). NAP väljer nästa rad från strömmen, bestämmer dess typ och, i enlighet med typen, väljer informationen i denna rad.

Navigeringsmeddelandets flexibla strängstruktur möjliggör mycket effektivare användning av dataöverföringskanalkapaciteten. Men den största fördelen med ett navigeringsmeddelande med en flexibel strängstruktur är möjligheten till dess evolutionära modernisering samtidigt som principen om bakåtkompatibilitet bibehålls. För detta ändamål anger ICD för NAP-utvecklare specifikt att om NAP i ett navigeringsmeddelande stöter på strängar av okända typer, måste den ignorera dem. Detta låter dig lägga till strängar med nya typer till redan existerande strängtyper under GNSS-moderniseringsprocessen. NAP, som släpptes tidigare, ignorerar linjer med nya typer och använder därför inte de innovationer som introduceras i processen att modernisera GNSS, men dess prestanda försämras inte.
GLONASS koddelningssignalmeddelanden har en strängstruktur.

Faktorer som påverkar minskningen av noggrannhet

Noggrannheten i konsumentens bestämning av hans koordinater, hastighet och tid påverkas av många faktorer som kan delas in i kategorier:

1. Systemfel introducerade av rymdkomplex utrustning

   Fel som är förknippade med funktionen hos satellitens inbyggda utrustning och det markbaserade GNSS-kontrollkomplexet beror huvudsakligen på ofullkomligheten i tidsfrekvens- och efemeristöd.

2. Fel som uppstår längs signalens utbredningsväg från rymdfarkosten till konsumenten

   Felen beror på skillnaden i utbredningshastigheten för radiosignaler i jordens atmosfär från hastigheten för deras utbredning i vakuum, såväl som hastighetens beroende av de fysiska egenskaperna hos olika skikt i atmosfären.

3. Fel som uppstår i konsumentutrustning

   Hårdvarufel delas in i systematiska fel i hårdvarufördröjningen av radiosignalen i AP och fluktuationsfel orsakade av brus och konsumentdynamik.

Dessutom påverkar den relativa positionen för navigationssatelliterna och konsumenten avsevärt noggrannheten i bestämningen av navigationstid.
Den så kallade geometrisk faktorΓ Σ eller geometrikoefficient. I engelskspråkig litteratur används beteckningen GDOP - Geometrical delusion of precision.
Den geometriska faktorn Γ Σ visar hur många gånger mätnoggrannheten minskar och beror på följande parametrar:

• G p är den geometriska faktorn för noggrannheten för att bestämma platsen för GNSS-konsumenten i rymden.
  Motsvarar PDOP - Positionsvilla om precision.
• G g är den geometriska faktorn för noggrannheten för att bestämma den horisontella platsen för GNSS-konsumenten.
  Överensstämmer med HDOP - Horisontell illusion av precision.
• Гв är den geometriska faktorn för noggrannheten för att bestämma den vertikala platsen för GNSS-konsumenten.
  Överensstämmer med VDOP - Vertikal vanföreställning om precision.
• Гт är den geometriska faktorn för noggrannheten för att bestämma korrigeringen av GNSS-konsumentens klockavläsningar.
  Motsvarar TDOP - Time delusion of precision.

Förbättrad navigeringsnoggrannhet

De nuvarande globala satellitnavigeringssystemen (GNSS) GPS och GLONASS gör det möjligt att tillgodose behoven av navigationstjänster för ett brett spektrum av konsumenter. Men det finns ett antal uppgifter som kräver hög navigeringsnoggrannhet. Dessa uppgifter inkluderar: start, inflygning och landning av flygplan, navigering i kustvatten, navigering av helikoptrar och bilar, med mera.

En klassisk metod för att öka noggrannheten i navigeringsbestämningarna är att använda ett differentiellt (relativt) bestämningsläge.

Differentialmoden involverar användningen av en eller flera basmottagare placerade vid punkter med kända koordinater, vilka samtidigt med konsumentmottagaren (mobil eller mobil) tar emot signaler från samma satelliter.

Att öka noggrannheten för navigeringsbestämningar uppnås på grund av det faktum att mätfelen för navigeringsparametrarna för konsument- och basmottagarna är korrelerade. När skillnader i uppmätta parametrar bildas kompenseras de flesta av dessa fel.

Differentialmetoden är baserad på kunskap om koordinaterna för en referenspunkt - en kontroll- och korrigeringsstation (CCS) eller ett system av referensstationer, i förhållande till vilka korrigeringar kan beräknas för att bestämma pseudoavstånd till navigationssatelliter. Om dessa korrigeringar beaktas i konsumentutrustningen, kan noggrannheten i beräkningarna, i synnerhet koordinater, ökas tiotals gånger.

För att säkerställa differentialläge för en stor region - till exempel för Ryssland, europeiska länder, USA - utförs överföringen av korrigerande differentialkorrigeringar med hjälp av geostationära satelliter. System som implementerar detta tillvägagångssätt kallas vida-gap differentialsystem.

GPS-satellitnavigering har länge varit en standard för att skapa positioneringssystem och används aktivt i olika spårare och navigatorer. I Arduino-projekt är GPS integrerad med hjälp av olika moduler som inte kräver kunskap om teoretiska grunder. Men en riktig ingenjör bör vara intresserad av att förstå principen och funktionen av GPS för att bättre förstå kapaciteten och begränsningarna hos denna teknik.

GPS-driftschema

GPS är ett satellitnavigeringssystem utvecklat av det amerikanska försvarsdepartementet som bestämmer exakta koordinater och tid. Fungerar var som helst på jorden i alla väderförhållanden. GPS består av tre delar - satelliter, stationer på jorden och signalmottagare.

Idén om att skapa ett satellitnavigeringssystem uppstod på 50-talet av förra seklet. En amerikansk grupp forskare som observerade uppskjutningen av sovjetiska satelliter märkte att när satelliten närmar sig ökar och minskar signalens frekvens när den rör sig bort. Detta gjorde det möjligt att förstå att det är möjligt att mäta positionen och hastigheten för en satellit genom att känna till dess koordinater på jorden, och vice versa. Uppskjutningen av satelliter i låg omloppsbana om jorden spelade en stor roll i utvecklingen av navigationssystemet. Och 1973 skapades programmet DNSS (NavStar), under detta program lanserades satelliter i en medelstor omloppsbana om jorden. Programmet fick sitt namn GPS samma år 1973.

GPS-systemet används för närvarande inte bara inom det militära området, utan även för civila ändamål. Det finns många användningsområden för GPS:

• Mobil anslutning;
• Plattektonik - spårning av plattfluktuationer;
• Bestämning av seismisk aktivitet;
• Satellitspårning av transporter – du kan övervaka transportens position, hastighet och kontrollera deras rörelse;
• Geodesi – bestämma de exakta gränserna för tomter;
• Kartografi;
• Navigering;
• Spel, geotaggning och andra underhållningsområden.

Den viktigaste nackdelen med systemet kan betraktas som oförmågan att ta emot en signal under vissa förhållanden. GPS-driftsfrekvenserna ligger inom decimetervåglängdsområdet. Detta leder till att signalnivån kan minska på grund av höga moln och tätt trädblad. Radiokällor, störsändare och i sällsynta fall även magnetiska stormar kan också störa normal signalöverföring. Noggrannheten i databestämningen kommer att försämras i polarområdena, eftersom satelliterna reser sig lågt över jorden.

Navigering utan GPS

Ändringar av de resulterande ekvationerna införs genom diskrepansen mellan satellitens beräknade och faktiska position. Felet som uppstår till följd av detta kallas efemeris och sträcker sig från 1 till 5 meter. Interferens, atmosfärstryck, luftfuktighet, temperatur och påverkan av jonosfären och atmosfären bidrar också. Summan av alla fel kan leda till att felet uppgår till 100 meter. Vissa fel kan elimineras matematiskt.

För att minska alla fel, använd differentiellt GPS-läge. I den tar mottagaren emot alla nödvändiga korrigeringar av koordinaterna från basstationen via en radiokanal. Den slutliga mätnoggrannheten når 1-5 meter. I differentiellt läge finns det 2 metoder för att korrigera mottagna data - detta är korrigeringen av själva koordinaterna och korrigeringen av navigeringsparametrar. Den första metoden är obekväm att använda, eftersom alla användare måste arbeta med samma satelliter. I det andra fallet ökar komplexiteten hos själva platsbestämningsutrustningen avsevärt.

Det finns en ny klass av system som ökar mätnoggrannheten till 1 cm. Vinkeln mellan riktningarna till satelliterna har en enorm inverkan på noggrannheten. Vid en större vinkel kommer platsen att bestämmas med större noggrannhet.

Mätnoggrannheten kan minskas på konstgjord väg av det amerikanska försvarsdepartementet. För att göra detta är ett speciellt S/A-läge installerat på navigationsenheter - begränsad åtkomst. Läget utvecklades för militära ändamål för att inte ge fienden en fördel när det gäller att bestämma de exakta koordinaterna. Sedan maj 2000 har ordningen för begränsad tillgång avskaffats.

Alla felkällor kan delas in i flera grupper:

• Fel i omloppsberäkningar;
• Mottagare relaterade fel;
• Fel associerade med flera reflektioner av signalen från hinder;
• Jonosfär, troposfäriska signalfördröjningar;
• Satelliternas geometri.

Huvuddragen

GPS-systemet inkluderar 24 konstgjorda jordsatelliter, ett nätverk av markbaserade spårningsstationer och navigationsmottagare. Observationsstationer krävs för att bestämma och övervaka orbitalparametrar, beräkna ballistiska egenskaper, justera avvikelser från rörelsebanor och övervaka utrustning ombord på rymdfarkoster.

Egenskaper för GPS-navigeringssystem:

• Antal satelliter – 26, 21 huvud, 5 reserv;
• Antal orbitalplan – 6;
• Banhöjd – 20 000 km;
• Satelliternas livslängd är 7,5 år;
• Driftsfrekvenser – L1=1575,42 MHz; L2=12275,6 MHz, effekt 50 W respektive 8 W;
• Tillförlitligheten för navigeringsbestämningen är 95 %.

Det finns flera typer av navigationsmottagare - bärbara, stationära och flygplan. Mottagare kännetecknas också av ett antal parametrar:

• Antal kanaler – moderna mottagare använder från 12 till 20 kanaler;
• Antenntyp;
• Tillgänglighet av kartografiskt stöd;
• Bildskärmstyp;
• Ytterligare funktioner;
• Olika tekniska egenskaper - material, styrka, fuktskydd, känslighet, minneskapacitet och annat.

Funktionsprincipen för själva navigatorn är att enheten först och främst försöker kommunicera med navigationssatelliten. Så fort anslutningen är upprättad sänds almanackan, det vill säga information om banorna för satelliter som finns inom samma navigationssystem. Kommunikation med en satellit enbart är inte tillräckligt för att erhålla en exakt position, så de återstående satelliterna sänder sin efemeri till navigatorn, vilket är nödvändigt för att bestämma avvikelser, störningskoefficienter och andra parametrar.

Kall, varm och varm start av GPS-navigator

När du slår på navigatorn för första gången eller efter en lång paus börjar en lång väntan på att ta emot data. Den långa väntetiden beror på att almanackan och efemerin saknas eller är föråldrade i navigatorns minne, så enheten måste utföra ett antal åtgärder för att erhålla eller uppdatera data. Väntetiden, eller den så kallade kallstarttiden, beror på olika indikatorer - mottagarens kvalitet, atmosfärens tillstånd, buller, antalet satelliter i siktzonen.

För att börja arbeta måste navigatorn:

• Hitta en satellit och etablera kontakt med den;
• Ta emot almanackan och spara den i minnet;
• Ta emot efemerier från satelliten och spara den;
• Hitta ytterligare tre satelliter och etablera kontakt med dem, ta emot efemerier från dem;
• Beräkna koordinater med hjälp av efemeri och satellitplatser.

Först efter att ha gått igenom hela denna cykel kommer enheten att börja fungera. Denna typ av lansering kallas kall start.

En varmstart skiljer sig markant från en kallstart. Navigatorns minne innehåller redan den aktuella almanackan och efemerin. Almanacksdata är giltiga i 30 dagar, efemerisdata är giltiga i 30 minuter. Det följer att enheten var avstängd under en kort tid. Med en varmstart blir algoritmen enklare - enheten upprättar en anslutning till satelliten, uppdaterar vid behov efemeriet och beräknar platsen.

Det finns en varm start - i det här fallet är almanackan aktuell, men efemeriet måste uppdateras. Detta tar lite mer tid än en varmstart, men betydligt mindre än en kallstart.

Restriktioner för köp och användning av hemmagjorda GPS-moduler

Rysk lagstiftning kräver att tillverkare minskar noggrannheten i mottagardetekteringen. Arbete med ogrov precision kan endast utföras om användaren har en specialiserad licens.

Särskilda tekniska medel avsedda för att i hemlighet skaffa information (STS NPI) är förbjudna i Ryska federationen. Dessa inkluderar GPS-spårare, som används för hemlig kontroll över rörelser av fordon och andra föremål. Huvuddraget hos en olaglig teknisk anordning är dess sekretess. Därför, innan du köper en enhet, måste du noggrant studera dess egenskaper, utseende, för dolda funktioner och även granska de nödvändiga intygen om överensstämmelse.

Det är också viktigt i vilken form enheten säljs. När enheten är demonterad kanske den inte tillhör STS NPI. Men när den är monterad kan den färdiga enheten redan klassificeras som förbjuden.