Satelitní navigace je především vysoce přesným prostředkem pro určování souřadnic polohy fyzických objektů. Objekty, které hledáte, můžete najít pomocí moderních navigačních systémů téměř kdekoli na planetě. Aktivně se vyvíjející moderní jsou schopny zajistit rozsáhlé pokrytí pro přenos přesných navigačních dat.
navigace?
Družicové navigační systémy představují širokou škálu elektronických zařízení a kombinaci vesmírných a pozemních zařízení.
Navigace je prostředek k určování polohy objektů. Nejmodernější nástroje satelitní navigace však umožňují téměř přesně určit takové parametry, jako je rychlost nebo směr pohybu objektu atp.
Navigační systémy jsou založeny na orbitálních satelitových konstelacích, které mohou obsahovat dva až několik desítek satelitů. Jejich hlavním úkolem je vyměňovat si rádiové signály mezi sebou a pozemními řídicími systémy. Uživatelské klientské zařízení se zase používá k určení požadovaných souřadnic na základě informací přijatých z navigačních řídících center.
Jak funguje satelitní navigační systém
Provoz družicových systémů je založen na určení vzdálenosti od družice k anténě objektu, jehož souřadnice je třeba vypočítat. Konvenční mapa umístění všech satelitů v systému je známá jako almanach. Většina přijímačů satelitní navigace je schopna takovou mapu uložit do paměti a okamžitě přijímat potřebná data. Navigační programy založené na geometrických souřadnicových konstrukcích tak umožňují vypočítat přesnou polohu objektu na mapě.
Osobní satelitní navigátory
Moderní osobní navigátory jsou technologicky vyspělá zařízení určená nejen k příjmu dat satelitní navigace, ale také k poskytování bohatých multimediálních možností uživateli.
V kombinaci s účastnickým vybavením a specializovaným softwarem poskytují osobní navigátory možnosti pro sledování jak stacionárních objektů, tak vozidel.
Pokud mluvíme o řidičích vozidel, pak je pro ně navigace především příležitostí získat podrobná doporučení týkající se výběru nejúspěšnějších tras, které umožňují optimalizovat spotřebu paliva a výrazně zkrátit dobu jízdy.
Perspektivy rozvoje družicových navigačních systémů
V současné době je satelitní navigace systémem, který se celosvětově používá pro účely mapování. Převážnou část navigačních dat získaných prostřednictvím GPS nyní kontroluje americká armáda. Rok od roku se proto stává stále palčivějším problémem nasazení alternativních systémů, kde se jako nejslibnější jeví evropský projekt Galileo a ruský Glonass.
Na základě názoru marketérů lze tvrdit, že nadcházející desetiletí slibují významný rozvoj trhu navigačních služeb. Podobných názorů se drží i vývojáři projektů v oblasti satelitní navigace. Potvrzují to data z mnoha výzkumných center, která zaznamenávají nárůst poptávky po navigačních službách mezi majiteli přenosných digitálních zařízení.
Družicové navigační systémy jsou komplexní elektronické technické systémy skládající se z kombinace pozemního (přijímače) a vesmírného zařízení (družice). Jsou určeny k určení polohy (geografické souřadnice a nadmořská výška), ale i parametrů pohybu (rychlost, směr pohybu atd.) pro pozemní, vodní a vzdušné objekty. Pro stručné označení těchto systémů používají buď zkratku GNSS (z angl. Global Navigation Satellites System - globální navigační satelitní systém) nebo NAVSTAR (z angl. NAVigation Satellites provide Time And Range - měření času a vzdálenosti od navigačních satelitů).
Principy fungování družicových navigačních systémů, pokud nevěnujete pozornost jejich technické realizaci, jsou poměrně jednoduché. Na nízkou oběžnou dráhu Země byly vypuštěny speciální navigační družice. Úkolem přijímače GNSS je najít čtyři nebo více těchto satelitů, určit vzdálenost ke každému z nich a použít tyto informace k výpočtu vlastní polohy.
Protože rychlost šíření rádiových signálů je konstantní a rovná se rychlosti světla, je vzdálenost k satelitům určena zpožděním v době příjmu zprávy přijímačem GNSS vzhledem k době odeslání zprávy z družice. . Přijímač GNSS, který zná vzájemné polohy družic, vypočítává jejich souřadnice podle zákonů geometrie, t.j. vše funguje podle principu jednoduché školní rovnice, kdy při znalosti vzájemných poloh tří bodů hledají polohu čtvrtého za předpokladu, že vzdálenost od čtvrtého bodu ke každému ze tří.
K určení dvou souřadnic (zeměpisné šířky a délky) tedy přijímač GNSS potřebuje znát vzdálenost ke třem satelitům a čas systému GNSS. K určení souřadnic a nadmořské výšky přijímače se používají signály z nejméně čtyř satelitů. K provedení těchto měření potřebuje přijímač a satelit hodiny, které musí být synchronizovány na nanosekundu. Vývojáři GNSS našli chytré a efektivní řešení tohoto problému. Každý satelit obsahuje drahé atomové hodiny, ale samotný přijímač používá běžné quartzové hodiny, které neustále přenastavuje na základě signálů ze satelitů.
Poté, co přijímač provede výpočty, sdělí vám zeměpisnou šířku, délku a nadmořskou výšku své polohy. Aby byla navigace pro uživatele pohodlnější, většina přijímačů propojuje tato data s mapami uloženými v jejich paměti.
V současné době je ve světě implementováno několik družicových navigačních systémů, které fungují podle stejných principů nastíněných výše.
GPS(z anglického Global Positioning System - globální polohovací systém) byl vyvinut, implementován a provozován ministerstvem obrany USA. První testovací družice byla vypuštěna na oběžnou dráhu 14. července 1974. V roce 1991 bylo na oběžnou dráhu vypuštěno 24 družic, které zajišťovaly kompletní pokrytí zeměkoule. V současnosti je na oběžné dráze 30 satelitů. Každý z nich obíhá planetu ve výšce přibližně 20 000 km a každý den provede dvě plné rotace. Dráhy jsou uspořádány tak, že v každém čase a místě na Zemi jsou na obloze „viditelné“ alespoň čtyři satelity.
GPS vyvinulo americké ministerstvo obrany pro potřeby armády. Lze jej použít k přesnému zaměřování raket na stacionární i pohybující se objekty ve vzduchu i na zemi.
Systém funguje současně ve dvou režimech – vojenském a civilním. Pro americkou armádu a její spojence je chyba při určování souřadnic pomocí GNSS několik centimetrů. U všech ostatních je přesnost asi 5 m, v závislosti na podmínkách příjmu. Bohužel přesnost navigace silně závisí na otevřenosti vesmíru a výšce používaných satelitů nad obzorem. Nízký sklon oběžných drah GPS vážně zhoršuje přesnost v polárních oblastech Země, protože satelity GPS stoupají nízko nad obzorem.
GLONASS(Global Navigation Satellite System) je sovětský a ruský satelitní navigační systém, vyvinutý na objednávku Ministerstva obrany SSSR. Systém je založen na 24 satelitech pohybujících se nad zemským povrchem ve třech oběžných rovinách se sklonem 64,8° ve výšce 19 100 km. V současné době je vývoj projektu GLONASS prováděn Federální kosmickou agenturou (Roscosmos) a JSC Russian Space Systems.
První satelit GLONASS vynesl na oběžnou dráhu Sovětský svaz 12. října 1982. 24. září 1993 byl systém oficiálně uveden do provozu s orbitální konstelací 12 satelitů. V prosinci 1995 byla konstelace satelitů rozšířena na plný počet 24 satelitů.
Galileo (Galileo) je společný projekt družicového navigačního systému Evropské unie a Evropské kosmické agentury. Systém je navržen tak, aby řešil navigační problémy pro jakékoli pohybující se objekty s přesností menší než 1 m. Předpokládá se, že Galileo bude uveden do provozu v letech 2014–2016, kdy bude vypuštěno všech 30 plánovaných satelitů (27 operačních a 3 záložní). na oběžnou dráhu. Systém Galileo není kontrolován národními vojenskými odděleními.
Beidou– subsystém GNSS, který Čína v současné době zavádí a který je určen k použití pouze v této zemi. Zvláštností je malý počet satelitů umístěných na geostacionární dráze.
IRNSS– Indický navigační satelitní systém, ve vývoji. Určeno pouze pro použití v této zemi. První satelit byl vypuštěn v roce 2008.
V blízké budoucnosti budou současně fungovat tři globální navigační satelitní systémy – GPS, GLONASS a Galileo. Jedním z hlavních principů rozvoje těchto systémů je absence přímých poplatků za využívání jejich služeb. Vývoj systémů navíc usnadňuje zaměření na mezinárodní spolupráci v oblasti jejich kompatibility a komplementarity a v důsledku toho použití jednoho systému v kombinaci s jinými družicovými nebo pozemními radionavigačními systémy pro zlepšení přesnosti a spolehlivosti navigačních určení.
Navzdory tomu, že projekty GPS a GLONASS byly původně zaměřeny na vojenské účely, dnes se stále více používají pro civilní účely.
V současné době je z hlediska převahy technických prostředků nejrozvinutější a nejrozvinutější systém GPS. V tomto ohledu se jeho jméno často používá jako běžné podstatné jméno v jakékoli konverzaci o satelitních navigačních systémech.
Aplikace družicových navigačních systémů. Bez ohledu na třídu a řešené úkoly je základem každého navigačního systému elektronická kartografie. Satelitní navigátory vám nejen nahlásí souřadnice vaší polohy, ale také ji propojí s elektronickou mapou. Mapovací systémy GNSS lze použít v jakékoli aplikaci, která vyžaduje přesné načasování a určování polohy s dalšími informacemi o atributech.
Spotřebitelům jsou nabízena různá zařízení a softwarové produkty, které jim umožňují vidět jejich polohu na elektronické mapě: mají možnost vytyčovat trasy s ohledem na dopravní značky, povolené odbočky a dokonce i dopravní zácpy; hledat na mapě konkrétní domy a ulice, atrakce, kavárny, nemocnice, čerpací stanice a další infrastrukturu. GNSS přijímače se prodávají v mnoha obchodech s elektronikou, jsou zabudovány do mobilních telefonů, chytrých telefonů a PDA.
Nejběžnější jsou GNSS přijímače pro individuální použití řidiči vozidel. Mají velikost kapesní kalkulačky s klávesnicí a LCD displejem. GNSS přijímač bude nejen indikovat vaši polohu na mapě, ale může také sledovat váš pohyb na mapě. Pokud necháte přijímač zapnutý, může neustále komunikovat se satelity GNSS a sledovat změny vaší polohy. Pomocí těchto informací a vestavěných hodin vám přijímač může poskytnout následující informace:
· umístění;
· nejkratší a nejpohodlnější trasu do cíle;
Jak daleko jste již cestoval?
· jak dlouho cestujete;
· rychlost pohybu (aktuálně, maximální, minimální, průměrná);
· doba cesty (uplynulá a jak dlouho bude trvat).
Automobilové GNSS přijímače jsou ve skutečnosti elektronické piloty, které dávají řidiči pokyny syntetizovaným hlasem a předem informují o všech odbočkách, zastávkách a dalších vlastnostech dané trasy. Ve velkém městě je někdy těžké se zorientovat i pro ty, kteří tam žijí celý život. Co můžeme říci o návštěvnících? A je snadné se ztratit mimo město. GNSS navigátor je tedy velmi užitečná a někdy i nezbytná věc. Zvláště pokud mluvíme o začínajícím řidiči nebo člověku, který se poprvé ocitne v neznámém městě.
V poslední době se rozšířila velmi úspěšná integrace GNSS, radiokomunikace a výpočetní techniky - dispečerské navigační systémy určené pro centralizované řízení pohybu vozidel. V těchto systémech je každé vozidlo vybaveno GNSS přijímačem a radiokomunikačním zařízením pro kontakt s řídícím střediskem. Na obrazovce dispečerského monitoru se tvoří elektronická digitální mapa území obsluhovaného vozidly. Zakódované informace o souřadnicích a rychlosti vozidel, přijaté prostřednictvím rádiového kanálu, umožňují zobrazit jejich aktuální polohu na této mapě. Paralelně s těmito informacemi mohou být automaticky rádiovým spojením přenášeny informace z různých senzorů nainstalovaných ve vozidle: například o neoprávněném otevření nádob, o dostupnosti paliva, o zastávkách, dopravních nehodách, nehodách atd.
Takové dispečerské systémy GNSS lze s úspěchem použít v obchodních a dopravních společnostech, ale i v pátracích a pohotovostních službách, bankovních inkasách, na ministerstvu vnitra atd. Prvky takových systémů lze instalovat skrytě do automobilů. V případě pokusu o krádež zařízení automaticky nahlásí souřadnice vozu, pomocí kterých jej dokáže příslušná služba najít.
Satelitní monitorovací systémy pro dopravu řeší následující problémy.
1. Kontrola zamýšleného použití dopravy. Kontroluje se skutečná trasa vozidla, místa zastavení, rychlostní limity, spotřeba paliva a doba provozu mechanismů.
2. Kontrola dodržování jízdního řádu. Kontrolní zóny jsou vyznačeny na mapě. Kontroluje se čas překročení hranic zóny.
3. Sběr statistik a optimalizace tras. Po analýze tras pro rychlostní limity a spotřebu paliva může dispečer vyvinout nové, efektivnější.
4. Zajištění bezpečnosti. Znalost polohy vám umožňuje rychle najít odcizené nebo poškozené vozidlo. Vozidla zvláštního určení a taxi mohou být vybavena skrytým tlačítkem, jehož stisknutím se vyšle poplachový signál do řídícího centra.
5. Pomoc řidiči při výběru trasy na zemi. Dispečer, který zná polohu vozidla, může řidiči poradit s cestou v neznámé oblasti.
Satelitní monitorovací systém dopravy obsahuje následující komponenty:
· vozidlo vybavené ovladačem GPS nebo GLONASS nebo sledovacím zařízením, které přijímá data ze satelitů a přenáší je do centra monitorovacího serveru prostřednictvím GSM, CDMA, Wi-Fi, Bluetooth nebo vzácněji vesmírné a VHF komunikace;
· serverové centrum se softwarem pro příjem, ukládání, zpracování a analýzu dat;
· dispečerský počítač monitorující vozidla.
Většina ovladačů a sledovačů GNSS má podobnou funkci:
· výpočet vlastní polohy, rychlosti a směru pohybu na základě satelitních signálů z globálních pozičních systémů GPS;
· připojení externích čidel přes analogové nebo digitální vstupy;
· čtení dat z palubního zařízení;
· uložení určitého množství dat do vnitřní paměti po dobu bez komunikace;
· přenos přijatých dat do serverového centra, kde jsou zpracována.
Pro získání dalších informací jsou na vozidle nainstalovány další senzory a připojeny k ovladači GPS nebo GLONASS, například:
· snímač spotřeby paliva;
· snímač zatížení na nápravě vozidla;
· snímač hladiny paliva v nádrži;
· teplotní čidlo v chladničce;
· senzory, které zaznamenávají skutečnost provozu nebo prostoje speciálních mechanismů (rotace výložníku jeřábu, provoz míchačky betonu), skutečnost otevření dveří nebo kapoty, skutečnost přítomnosti cestujícího (taxi).
Využití satelitních monitorovacích systémů zlepšuje kvalitu a efektivitu podnikové dopravy a v průměru snižuje náklady na palivo a údržbu vozového parku o 20–25 %. Příklady využití takových dispečerských systémů se již mohou pochlubit desítky ruských měst.
29. ledna 2009 bylo oznámeno, že Soči se stalo prvním městem v zemi, kde byla veřejná doprava masivně vybavena satelitním monitorovacím systémem založeným na GLONASS. V té době bylo zařízení GLONASS instalováno na 250 autobusů Soči.
V poslední době všechny pohyby sanitek v Blagoveščensku sledují dispečeři ve speciální službě, která byla vytvořena pro zkrácení doby příjezdu k pacientovi. V operačním oddělení stanice jsou pracoviště vybavena elektronickou mapou Blagověščenska a nyní může dispečer na monitoru snadno sledovat polohu sanitních týmů, jejich trasu, parametry rychlosti a doby pohybu.
Permská pobočka Sverdlovské dráhy zahájila přípravy na realizaci pilotního projektu zavedení satelitního monitorovacího systému ITARUS-ATS. Systém je navržen pro řízení rychlosti a polohy vlaků z operačního dispečinku. Kromě toho provádí průběžnou diagnostiku kolejových vozidel a v případě potřeby automaticky vydává povely pro nouzové zastavení nebo dočasné omezení rychlosti. Očekává se, že implementací systému dojde ke zvýšení kapacity tratí a snížení nákladů na provoz a údržbu železniční infrastruktury. Na základě výsledků zkušebního provozu v oblasti Perm se plánuje rozšíření této technologie na ruskou železniční síť.
Vývoj dispečerských systémů GNSS je prováděn v rámci nařízení vlády Ruské federace ze dne 3. srpna 1999 č. 896 „O využití globálních navigačních družicových systémů v dopravě a geodézii v Ruské federaci“.
Podívejme se na další oblasti použití družicových navigačních systémů.
Profesionálové v oblasti přírodních zdrojů, jako jsou geologové, geografové, lesníci a biologové, používají mapovací systémy GNSS k zaznamenávání polohy a dalších informací o objektech. Lesníci mohou jako doplňující informace zaznamenat například věk, stav, množství a typ lesa. Mohou také zkoumat oblasti, které mají být vyčištěny nebo osázeny. Biologové mají možnost registrovat areály rozšíření volně žijících zvířat, jejich migrační trasy, velikosti populací a další informace.
GNSS se ukázal jako mimořádně účinný v městských oblastech pro průzkum kanalizačních, plynových a vodovodních potrubí, jakož i elektrických a telefonních linek. Prvky, jako jsou uzávěry studní a požární hydranty, jsou mapovány jako body s přidruženými informacemi o atributech. Kromě toho lze GNSS použít k průzkumu pozemků, stavenišť, ulic a továren.
Mapovací systémy GNSS pomáhají popsat vlastnosti polí intenzivně zemědělsky využívaných. Můžete přesně propojit charakteristiky, jako je mikroklima, typ půdy, oblasti poškozené hmyzem nebo nemocí, objem sklizně atd. s jejich umístěním. Pozici traktoru lze použít ve spojení s údaji o typu půdy pro hospodárnější využití hnojiv nebo chemických postřiků. To přímo snižuje náklady na hnojiva a snižuje znečištění přírodních vodních zdrojů těmito látkami. Kromě toho lze GNSS použít k mapování umístění studní a jiných zdrojů vody; záznamy o velikostech a podmínkách jezer; registrace biotopů ryb a volně žijících živočichů; změny v pobřeží, polích a klimatických pásmech.
Archeologové a historici mohou používat mapovací systémy GNSS k navigaci a záznamu vykopávek a historických míst.
Navigační schopnosti systémů mohou poskytnout neocenitelnou pomoc při pátrání a záchraně osob, při práci policie a hasičů při nouzovém pátrání po konkrétní lokalitě. Ještě v devadesátých letech. Objevily se první mobilní telefony s GNSS. V některých zemích, například ve Spojených státech, se toto používá k rychlému určení polohy osoby volající na linku 911. V Rusku byla v roce 2010 zahájena realizace podobného projektu Era-GLONASS.
ÚVOD.. 1
1. TRH INFORMAČNÍCH PRODUKTŮ.. 1
1.1 INFORMAČNÍ ZDROJE 1
1.2. INFORMAČNÍ PRODUKTY A SLUŽBY 3
1.3. TRH INFORMAČNÍCH PRODUKTŮ A SLUŽEB 5
1.4. INFORMAČNÍ STRUKTURA 9
3.2. Jak souvisí informační technologie a informační systémy? 10
2. DEFINICE A KLASIFIKACE INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ... 11
2.1. DEFINICE INFORMAČNÍHO SYSTÉMU 11
2.2. KLASIFIKACE INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ 15
2.2.1. Na základě struktury úkolů. 15
2.2.2. Podle funkčních charakteristik a úrovní řízení. 17
2.2.3. Klasifikace podle charakteru zpracovávaných informací. 25
2.2.3. Klasifikace podle cílových funkcí. 25
3. Klasifikace podle typů procesů řízení. 26
4. Klasifikace podle odvětví a územního základu. 28
2.2.3. Klasifikace podle stupně automatizace. 28
Podle míry otevřenosti. 29
Podle provozního režimu.. 30
3. STRUKTURA AUTOMATIZOVANÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ 30
3.1. Složení a účel konstrukčních prvků AIS. třicet
3.2. Technologická podpora pro AIS.. 33
4. ETAPA A ETAPA NÁVRHU AIS A AIT... 37
4.1. Obecné principy návrhu. 37
4.5. Plán pro nastavení problému. 55
5. Automatizované pracoviště – prostředek automatizace práce koncového uživatele. 58
6. PRÁCE S ELEKTRONICKÝMI DOKUMENTY... 61
6.1. Elektronizace kancelářské práce. 62
6.2. Výběr softwaru pro práci s elektronickými dokumenty 67
6.3. Klasifikátory a kódování v elektronických dokumentech. 80
6.4. Automatizace identifikace objektů. Čárové kódování. 83
7. INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE – ZÁKLAD NA TRHU ELEKTRONICKÝCH SLUŽEB. 88
7.1. Elektronická vláda. 91
7.2. Finanční služby prostřednictvím internetu. 98
7.3. Veřejné informační a komunikační interaktivní servisní systémy. 102
7.4. Družicové navigační systémy a jejich použití. 108
Papírové mapy oblasti byly nahrazeny elektronickými mapami, na kterých je navigace prováděna pomocí satelitního systému GPS. Z tohoto článku se dozvíte, kdy se objevila satelitní navigace, co je nyní a co ji čeká v blízké budoucnosti.
První předpoklady
Během druhé světové války získaly americké a britské flotily významný trumf - navigační systém LORAN využívající radiomajáky. Na konci nepřátelství dostaly civilní lodě „prozápadních“ zemí technologii, kterou měly k dispozici. O deset let později uvedl SSSR do provozu svou odpověď – navigační systém Čajka, založený na radiomajácích, se používá dodnes.
Pozemní navigace má však značné nevýhody: nerovný terén se stává překážkou a vliv ionosféry negativně ovlivňuje dobu přenosu signálu. Pokud je vzdálenost mezi navigačním radiomajákem a lodí příliš velká, může být chyba v určení souřadnic měřena v kilometrech, což je nepřijatelné.
Pozemní rádiové majáky byly nahrazeny satelitními navigačními systémy pro vojenské účely, z nichž první, americký Transit (jiný název pro NAVSAT), byl vypuštěn v roce 1964. Šest satelitů na nízké oběžné dráze zajišťovalo přesnost určení souřadnic až na dvě stě metrů.
V roce 1976 spustil SSSR podobný vojenský navigační systém Cyclone a o tři roky později civilní s názvem Cicada. Velkou nevýhodou raných družicových navigačních systémů bylo, že je bylo možné používat pouze na krátkou dobu jedné hodiny. Satelity na nízké oběžné dráze, a to ani v malém počtu, nebyly schopny zajistit široké pokrytí signálem.
GPS vs. GLONASS
V roce 1974 vypustila americká armáda na oběžnou dráhu první satelit tehdy nového navigačního systému NAVSTAR, který byl později přejmenován na GPS (Global Positioning System). V polovině 80. let bylo povoleno používat technologii GPS civilním lodím a letadlům, ale ty byly dlouho schopny poskytovat mnohem méně přesné určování polohy než vojenské. Dvacátý čtvrtý satelit GPS, poslední potřebný k úplnému pokrytí zemského povrchu, byl vypuštěn v roce 1993.
V roce 1982 představil SSSR svou odpověď – byla to technologie GLONASS (Global Navigation Satellite System). Poslední 24. družice GLONASS vstoupila na oběžnou dráhu v roce 1995, ale krátká životnost družic (tři až pět let) a nedostatečné financování projektu vyřadily systém na téměř deset let z provozu. Celosvětové pokrytí GLONASS bylo možné obnovit až v roce 2010.
Aby se předešlo takovým poruchám, GPS i GLONASS nyní používají 31 satelitů: 24 hlavních a 7 rezervních, jak se říká, pro každý případ. Moderní navigační družice létají ve výšce kolem 20 tisíc km a zvládnou obkroužit Zemi dvakrát za den.
Jak funguje GPS
Určování polohy v síti GPS se provádí měřením vzdálenosti od přijímače k několika satelitům, jejichž poloha je v aktuálním okamžiku přesně známa. Vzdálenost k satelitu se měří vynásobením zpoždění signálu rychlostí světla.
Komunikace s prvním satelitem poskytuje informace pouze o dosahu možných umístění přijímače. Průsečík dvou koulí dá kruh, tři - dva body a čtyři - jediný správný bod na mapě. Naše planeta je nejčastěji využívána jako jedna z koulí, což umožňuje určování polohy pouze na třech místo čtyř satelitů. Teoreticky může přesnost určování polohy GPS dosáhnout 2 metrů (v praxi je chyba mnohem větší).
Každý satelit posílá do přijímače velký soubor informací: přesný čas a jeho korekce, almanach, data efemerid a ionosférické parametry. K měření zpoždění mezi jeho odesláním a přijetím je zapotřebí přesný časový signál.
Navigační satelity jsou vybaveny vysoce přesnými cesiovými hodinami, zatímco přijímače jsou vybaveny mnohem méně přesnými quartzovými hodinami. Pro kontrolu času je proto navázán kontakt s dalším (čtvrtým) satelitem.
Cesiové hodiny se ale mohou také mýlit, proto se kontrolují podle vodíkových hodin umístěných na zemi. Pro každý satelit je v řídícím centru navigačního systému individuálně vypočítána časová korekce, která je následně odeslána do přijímače spolu s přesným časem.
Další důležitou součástí satelitního navigačního systému je almanach, což je tabulka parametrů dráhy satelitů na měsíc dopředu. Almanach, stejně jako korekce času, se vypočítávají v řídícím centru.
Družice také vysílají jednotlivé efemeridové údaje, na základě kterých se vypočítávají odchylky oběžných drah. A vzhledem k tomu, že rychlost světla není nikde kromě vakua konstantní, je třeba počítat se zpožděním signálu v ionosféře.
Přenos dat v síti GPS probíhá striktně na dvou frekvencích: 1575,42 MHz a 1224,60 MHz. Různé satelity vysílají na stejné frekvenci, ale používají dělení kódu CDMA. To znamená, že satelitní signál je pouze šum, který lze dekódovat pouze v případě, že máte příslušný PRN kód.
Výše uvedený přístup umožňuje vysokou odolnost proti šumu a použití úzkého frekvenčního rozsahu. Někdy však GPS přijímače musí stále dlouho hledat satelity, což je způsobeno řadou důvodů.
Za prvé, přijímač zpočátku neví, kde se satelit nachází, zda se vzdaluje nebo přibližuje a jaký je frekvenční posun jeho signálu. Za druhé, kontakt se satelitem je považován za úspěšný pouze tehdy, když je od něj přijata kompletní sada informací. Rychlost přenosu dat v síti GPS zřídka přesahuje 50 bps. A jakmile je signál přerušen kvůli rádiovému rušení, vyhledávání začíná znovu.
Budoucnost satelitní navigace
Nyní se GPS a GLONASS široce používají pro mírové účely a ve skutečnosti jsou vzájemně zaměnitelné. Nejnovější navigační čipy podporují oba komunikační standardy a připojují se k těm satelitům, které jsou nalezeny jako první.
Americký GPS a ruský GLONASS nejsou zdaleka jediné satelitní navigační systémy na světě. Například Čína, Indie a Japonsko začaly nasazovat své vlastní satelitní systémy nazvané BeiDou, IRNSS a QZSS, které budou fungovat pouze v rámci jejich zemí a vyžadují tedy relativně malý počet satelitů.
Asi největší zájem je ale o projekt Galileo, který vyvíjí Evropská unie a měl by být spuštěn na plnou kapacitu před rokem 2020. Zpočátku byl Galileo koncipován jako čistě evropská síť, ale země Středního východu a Jižní Ameriky již vyjádřily přání podílet se na jejím vytvoření. Na globálním trhu CLO se tedy může brzy objevit „třetí síla“. Pokud bude tento systém kompatibilní se stávajícími a s největší pravděpodobností bude, budou z toho spotřebitelé jen těžit – měla by se zvýšit rychlost vyhledávání satelitů a přesnost určování polohy.
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Vloženo na http://www.allbest.ru/
Moskevský letecký institut
(National Research University)
Abstrakt ke kurzu "OSNI"
"Globálníhlavní navigační družiceSystémy (GNSS)"
Provádí student skupiny: 60-107B
Rjabčiková Maria
Přijala učitelka katedry 604:
Malyshev.V.V.
Vědecký školitel: Grishin.V.M.
Moskva 2014
Úvod
1. Satelitní rádiové lokalizační systémy
1.1 Historická exkurze
2. Systém určování polohy využívající specializovaný satelitní radionavigační systém
3. Polohovací systém využívající geostacionární komunikační družice
4. Globální navigační satelitní systém GLONASS
5. Global Positioning System (GPS)
5.1 Aplikace GPS
5.2 Přesnost
6. Porovnání GPS a GLONASS
7. GPS přijímače
Závěr
Literatura
Úvod
Od starověku se cestovatelé zajímali: jak určit svou polohu na Zemi? Starověcí námořníci se plavili podle hvězd, ale povětrnostní podmínky nebyly vždy stejné
do rukou výzkumníků, takže dostat se z kurzu nebylo nijak zvlášť obtížné. S příchodem kompasu
úkol se výrazně zjednodušil. Cestovatel byl již méně závislý na počasí.
Rozhlasová éra otevřela lidem nové možnosti. S příchodem radarových stanic, kdy bylo možné měřit pohybové parametry a relativní polohu objektu z radarového paprsku odraženého od jeho povrchu, vyvstala otázka o možnosti měření pohybových parametrů objektu z emitovaného signálu. V roce 1957 v SSSR skupina vědců vedená V. A. Kotelnikovem experimentálně potvrdila možnost stanovení pohybových parametrů umělé družice Země (AES) na základě výsledků měření Dopplerova frekvenčního posunu signálu vysílaného touto družicí. Ale co je nejdůležitější, byla stanovena možnost řešení inverzního problému - zjištění souřadnic přijímače z naměřeného Dopplerova posunu.
Tento abstrakt pojednává o globálním navigačním systému GLONASS, jeho složení a principu fungování. Stejně jako historii vývoje globálního polohového systému, obecný princip určování souřadnic pomocí GPS.
Zkratky a definice.
Polohování – určení vaší polohy v prostoru
GPS - Global Positioning System
GNSS – Global Navigation Satellites System (anglicky)
NAVSTAR - měření času a vzdálenosti od navigačních satelitů (NAVigation Satellites poskytující čas a dosah - anglicky)
GLONASS - Globální navigační satelitní systém
Ephemeris - predikované orbitální parametry a jejich derivace
Almanach je soubor informací o aktuálním stavu navigačního systému jako celku, včetně zhrubnutých efemerid používaných k vyhledávání viditelných satelitů a výběru optimální konstelace a obsahující informace.
SPS (Standard Positioning Service) - standardní přesnost měření.
PPS (Precise Positioning Service) - přesné polohování.
SRNS - satelitní radionavigační systém
EU KVO - Jednotný globální systém souřadnicové časové podpory
KA - kosmická loď
NKA - navigační kosmická loď
UTC – koordinovaný světový čas
1 . Satelitní rádiové lokalizační systémy.
satelitní navigační systém
Satelitní rádiové lokalizační systémy jsou relativně novým, rychle se rozvíjejícím odvětvím navigace nebo sledování pohybu pohybujících se objektů.
1 .1 Historická exkurze
Vývoj domácího družicového radionavigačního systému (SRNS) GLONASS má téměř čtyřicetiletou historii, která začala, jak se nejčastěji soudí, vypuštěním první umělé družice Země (AES) v historii lidstva 4. října. , 1957 v Sovětském svazu. Měření dopplerovského frekvenčního posunu vysílače této družice na pozorovacím místě se známými souřadnicemi umožnilo určit pohybové parametry této družice.
Dopplerův jev (pojmenovaný po rakouském fyzikovi K. Dopplerovi) spočívá ve změně frekvence nebo vlnové délky kmitání zaznamenané přijímačem s relativním pohybem přijímače a zdroje těchto kmitů.
Inverzní problém byl zřejmý: pomocí měření stejného Dopplerova posunu se známými satelitními souřadnicemi najděte souřadnice pozorovacího bodu.
Vědecké základy nízkooběžných SRNS byly významně rozvinuty v procesu provádění výzkumu na téma Sputnik (1958-1959). Hlavní pozornost byla věnována otázkám zvýšení přesnosti navigačních definic, zajištění globálnosti, nepřetržitého používání a nezávislosti na povětrnostních podmínkách.
Provedené práce umožnily v roce 1963 přejít k vývojovým pracím na prvním domácím nízkooběžném systému, který později dostal název „Cicada“.
V roce 1979 byl uveden do provozu navigační systém 1. generace „Cicada“ skládající se ze 4 navigačních družic (NS), umístěných na kruhových drahách s výškou 1000 km, sklonem 83° a rovnoměrným rozložením oběžných rovin podél rovník. Umožňuje uživateli v průměru každých jeden a půl až dvě hodiny navázat rádiový kontakt s některou z navigačních stanic a určit plánované souřadnice svého místa s navigační relací trvající až 5 ... 6 minut.
Během testů bylo zjištěno, že hlavní podíl na chybě definic navigace mají chyby vlastních efemerid vysílaných satelity, které jsou určovány a ukládány na satelitech pomocí pozemního řídicího komplexu. Spolu se zdokonalováním palubních systémů družicového a lodního přijímače a indikačního zařízení proto vývojáři systému věnovali vážnou pozornost otázkám zvýšení přesnosti určování a predikce orbitálních parametrů navigačních družic.
Bylo vyvinuto speciální schéma měření orbitálních parametrů pomocí pozemního integrovaného řízení a byly vyvinuty předpovědní metody, které berou v úvahu všechny harmonické v expanzi geopotenciálu.
Byly provedeny práce na objasnění souřadnic měřicích přístrojů a výpočtu koeficientů odpovídající geopotenciálního modelu, určeného speciálně pro určování a predikci parametrů navigačních drah. Výsledkem je, že přesnost vlastních efemerid vysílaných jako součást navigačního signálu byla zvýšena téměř o řád a v současnosti činí 70 ... 80 m v denním intervalu předpovědi a střední kvadratická chyba při určování jeho polohy podle námořních plavidel se snížila na 80 ... 100 m.
EFEMERIDY (v astronomii) - souřadnice nebeských těles, parametry drah satelitů a další proměnné astronomické veličiny vypočítané pro řadu po sobě jdoucích okamžiků v čase a tabelované.
Pro vybavení široké třídy námořních spotřebitelů byly vyvinuty a sériově vyráběny balíčky přijímačů a indikátorů „Schooner“ a „Cheln“. Následně byly družice systému „Cicada“ dodatečně vybaveny přijímacím měřícím zařízením pro detekci objektů v tísni, které byly vybaveny speciálními radiomajáky vysílajícími tísňové signály na frekvencích 121 a 406 MHz. Tyto signály jsou přijímány satelity systému "Cicada" a přenášeny na speciální pozemní stanice, kde jsou vypočítány přesné souřadnice nouzových objektů (lodí, letadel atd.).
Satelity Cicada, vybavené zařízením pro detekci osob v nouzi, tvoří systémy Cospas. Spolu s americko-francouzsko-kanadským systémem Sarsat tvoří jednotnou pátrací a záchrannou službu, která již zachránila několik tisíc životů.
Úspěšné provozování satelitních navigačních systémů na nízké oběžné dráze námořními spotřebiteli přitáhlo širokou pozornost k satelitní navigaci. Bylo potřeba vytvořit univerzální navigační systém, který by splňoval požadavky všech potenciálních spotřebitelů: letectví, námořní dopravy, pozemních vozidel i kosmických lodí.
V roce 1995 bylo dokončeno nasazení GLONASS SRNS v plné síle (24 NS). V současné době se vynakládá velké úsilí na udržení skupiny. Bylo vyvinuto vybavení letadel ASN-16, SNS-85, ASN-21, pozemní vybavení ASN-15 (RIRV), námořní vybavení „Skipper“ a „Reper“ (RNII KP) atd.
Hlavním zákazníkem odpovědným za testování a správu systémů jsou ruské vojenské vesmírné síly.
Ve sledovaném období probíhal intenzivní vývoj SRNS také ve Spojených státech amerických. V roce 1958 byl v rámci vytvoření první generace jaderných raketových ponorek Polaris vytvořen systém Transit (analog Cicada SRNS), který byl uveden do provozu v roce 1964.
Na počátku 70. let byly zahájeny práce na vytvoření SRNS druhé generace - OR5/Navstar (analoga domácího systému GLONASS). Satelitní radionavigační systém GPS byl plně nasazen v roce 1993.
Tento abstrakt pojednává o rádiových systémech určování polohy (dále jen určování polohy), jejichž úkolem je řídit pohyb pohybujících se objektů v centru pro sběr informací o poloze a pohybu objektů, nebo, jak se někdy říká, sledování pohybujících se objektů.
Družicové systémy pro určování polohy mobilních objektů jsou založeny na použití rádiových spojů, které zajišťují přenos signálu mezi mobilním objektem, umělou družicí Země (satelitem) a pozemní stanicí V tomto případě jsou mobilní objekt, satelit a pozemní stanice vybaveny rádiové zařízení v závislosti na použité konfiguraci systému a způsobu určení souřadnic objektu. Dále budou diskutovány tři nejběžnější typy konfigurací polohovacích systémů.
2 . Systém určování polohy pomocí specializovaného satelitunový radionavigační systém
Satelitní radionavigační systém se obvykle nazývá systém, ve kterém konstelace satelitů slouží jako referenční rádiové navigační body. Mezi takové systémy patří NAVSTAR (USA) a GLONASS (Rusko). NAVSTAR (NAVigation System using Timing And Ranging) nebo GPS (Global Positioning System)
Tyto systémy spadají do kategorie pasivních sebeurčovacích systémů. V nich je rádiový vysílač dostupný pouze na navigačních družicích a zařízení umístěné na pohybujícím se objektu má pouze přijímač satelitních signálů, zařízení pro zpracování signálů a výpočet souřadnic objektu. V těchto navigačních systémech jsou výsledky výpočtu souřadnic objektu dostupné pouze na objektu samotném, tzn. Vybavení objektu samo určuje jeho souřadnice. Všeobecně přijímaný název pro toto zařízení je spotřební zařízení satelitní navigace (APSN).
Zařízení instalované na pohyblivém objektu - spotřebitelské zařízení - přijímá navigační signály současně z několika satelitů (nejméně 4) umístěných v zóně viditelnosti na směrové anténě. Na základě kódových informací přijatých z družice o parametrech signálu vysílaného z družice, dále údajů o orbitálních parametrech pohybu družice (informace o efemeridách), zeměpisných souřadnicích pohybujícího se objektu, rychlosti a směr pohybu jsou určeny v počítači spotřebitelského zařízení podle vestavěných algoritmů.
Údaje o souřadnicích a rychlosti pohybujícího se objektu mohou být spotřebiteli prezentovány ve vizuální podobě na displeji a uloženy s registrací času měření.
Pro přenos navigačních parametrů mobilního objektu do centra sběru dat na mobilním objektu se používá samostatný komunikační kanál mobilní satelitní služby (MSS). Tento diagram ukazuje satelitní komunikační kanál mobilního objektu s pozemní stanicí sběrného centra prostřednictvím geostacionárního komunikačního satelitu (GCS). Relace pro měření navigačních parametrů a jejich přenos z mobilního objektu je aktivována na žádost sběrného centra. V tomto případě není nutný zásah operátora do mobilního objektu.
Globální satelitní radionavigační systém NAVSTAR (NAV igation System using Timing And Ranging) nebo GPS (Global Positioning System) byl vytvořen pro vysoce přesnou navigaci a podporu časování objektů pohybujících se ve vesmíru, vzduchu, zemi a vodě.
Zahrnuje navigační satelity, pozemní řídicí komplex a spotřebitelské (uživatelské) vybavení. Princip používaný v systému spočívá v tom, že speciální přijímače instalované u spotřebitelů měří dosahy několika satelitů a určují jejich souřadnice na základě průsečíků ploch stejné vzdálenosti. Velikost časového zpoždění je určena porovnáním signálových kódů vysílaných satelitem a generovaných přijímacím zařízením pomocí metody časového posunu, dokud se časový posun nekryje s hodinami přijímače. Pro nalezení zeměpisné šířky, délky, nadmořské výšky a odstranění chyb při určování časového posunu musí přijímač uživatele „vidět“ a přijímat navigační signály ze čtyř satelitů.
Rychlost je určena Dopplerovým posunem nosné frekvence satelitu způsobeným pohybem uživatele. Dopplerův posun se měří porovnáním frekvencí signálů přijímaných ze satelitu a signálů generovaných přijímačem.
Navigační signály jsou vysílány na dvou frekvencích L-pásma (L-pásmo, radiofrekvenční pásma od 390 do 1550 MHz); 1575,42 MHz (L1) a 1227,6 MHz (L2). Na L2 jsou signály vysílány s vojenským kódem P(Y) s vysoce přesnými informacemi a chráněny před simulovaným rušením.
P-kód je sekvence pseudonáhodných bistabilních manipulací fáze nosné frekvence s opakovací frekvencí 10,23 MHz a periodou opakování 267 dní. Každý týdenní segment tohoto kódu je jedinečný pro jeden ze satelitů GPS a je jím generován nepřetržitě během každého týdne, počínaje sobotní nocí do neděle. L1 vysílá signály jak ve vojenském kódu P(Y), tak ve společném civilním kódu často nazývaném C/A. Příjem signálů pomocí kódu P(Y) zajišťuje provoz s vysokou přesností měření. Porovnání časů příchodu signálů na frekvencích L1 a L2 nám umožňuje vypočítat dodatečné zpoždění, ke kterému dochází při průchodu rádiových vln ionosférou, což výrazně zlepšuje přesnost měření navigačních dat.
Příjem signálů na frekvenci L1 s kódem C/A neumožňuje určit chyby zavedené ionosférou. Struktura kódu C/A poskytuje horší výkon v režimu SPS (Standard Precision). Pokud tedy v režimu PPS s pravděpodobností 0,95 chyby v měření zeměpisné délky a šířky nepřekročí 22-23 metrů, výšku - 27-28 metrů a čas - 0,09 μs, pak se v SPS zvýší na 100 metrů, 140 metrů a 0,34 µs. Zpočátku byl režim SPS nutný, aby uživatelé zhruba určili své souřadnice pro zadání kódu P(Y). V současné době úroveň softwarové elektroniky a metod zpracování navigačních informací umožňuje poměrně rychlé zachycení P(Y) bez C/A kódu, stejně jako vysoce přesné určení fáze nosiče signálu. Kromě toho plně vyvinutý pozemní automatický režim diferenciální korekce umožňuje v omezené oblasti získat přesné určení relativních souřadnic relativních poloh dvou přijímačů sledujících signály ze stejných satelitů GPS. Při použití občanského C/A kódu se souřadnice vozidla určují s přesností na 2 až 5 metrů.
28. března 1994 začal systém GPS fungovat ve své standardní konfiguraci – 24 kosmických lodí v 6 orbitálních rovinách. Start 17. ledna 1997, který skončil havárií, měl zahájit etapu výměny satelitů řady 2 a 2A za nové přístroje 2R. LOCKHEED MARTIN vyrábí 21 jednotek této řady, jejichž uvedení na trh je plánováno před rokem 2001.
Celkové rozměry tělesa satelitu jsou 1,52 m 1,93 m 1,91 m, rozpětí solárních panelů je 19,3 m, plocha 13,4 m2. m. Výkon palubního napájecího systému na konci jeho životnosti je 1136 W. Hmotnost zařízení při startu je 2032 kg, na pracovní oběžné dráze je to 1075 kg. Navigační zařízení dodává ITT AEROSPASE/COMMUNICATIONS.
Nové satelity mají tříosou stabilizaci a umožní určovat čas s přesností 0,000001 sec, polohu objektu s přesností na několik metrů a rychlost - až přibližně 0,1 m/sec. Životnost byla zvýšena na 10 let oproti 7 letům u satelitů typu 2A. Cena satelitu řady 2R je 40 milionů dolarů.
Na oběžnou dráhu byla vypuštěna konstelace 24 družic GLONASS a umožňuje určit souřadnice s chybou maximálně 50 m pro občanský zákoník. Byl vytvořen segment pozemního satelitního řízení, který byl vyvinut v SSSR a implementován Ruskem. V současné době v Rusku neexistuje žádný sériový výrobce účastnického zařízení GLONASS pro civilní použití. Struktura orbitální konstelace a pozorovatelnost družicového systému jsou uvedeny v příloze.
3 . Použití polohovacího systémugeostacionární komunikační družice
Široký rozvoj družicové komunikace založené na geostacionárních družicích rotujících na rovníkových drahách s periodou 24 hodin umožnil využít tyto družice jako pevné referenční radionavigační body pro měření souřadnic pohybujících se objektů vůči nim.
Schéma konstrukce systému určování polohy se dvěma geostacionárními komunikačními družicemi je uvedeno na Obr. 2. Příklady takových systémů jsou systémy EUTELTRACS (ECA) a GEOSTAR (USA).
Družice GSS-1 a GSS-2 nejsou integrální součástí systému určování polohy, fungují jako opakovače signálu v rádiové komunikační lince mezi pozemní stanicí sběrného střediska a zařízením mobilního objektu.
GSS-1 zároveň zajišťuje přenos signálů z pozemní stanice do mobilního objektu a zpět a GSS-2 pouze z mobilního objektu do pozemní stanice.
Souřadnice pohybujícího se objektu jsou vypočteny na pozemní stanici pomocí signálů přijatých z pohybujícího se objektu ze dvou směrů (z GSS-1 a GSS-2). systém čtyř objektů, ve kterém jsou známy souřadnice tří objektů GSS-1, GSS-2 a pozemní stanice, umožňuje pomocí triangulační metody vypočítat souřadnice čtvrtého objektu, pokud jsou vzdálenosti od pohybujícího se objektu k Měří se GSS-1 a GSS-2. To lze zhruba znázornit následovně. Pokud jsou měřeny vzdálenosti od GSS-1 a GSS-2 k objektu L1 a L2, pak se pohybující objekt nachází na přímce průsečíku dvou koulí popsaných poloměrem L1 se středem na GSS-1 a poloměrem L2 s centrum na GSS-2. Průsečík této přímky s povrchem Země dá bod umístění pohybujícího se objektu.
Hodnoty L1 a L2 se určují odečtením od známých vzdáleností od pozemní stanice ke GSS-1 a GSS-2 vzdáleností od pozemní stanice k mobilnímu objektu přes GSS-1 a GSS-2. Tyto rozsahy jsou určeny na pozemní stanici časovým zpožděním mezi požadavkovým signálem z pozemní stanice a signály odezvy z mobilního objektu přijatými prostřednictvím GSS-1 a GSS-2.
Souřadnice pohybujícího se objektu přijaté na pozemní stanici jí mohou být předány komunikačním kanálem přes GSS-1.
Vybavení každého mobilního objektu má svůj vlastní kód, který umožňuje pozemní stanici navázat komunikaci současně se všemi objekty, se skupinou nebo s jedním.
Za normálního stavu je zařízení na pohybujícím se objektu v pasivním režimu (přijímá signály z pozemní stanice). Aktivace (zapnutí vysílače) zařízení se provádí na vyžádání z pozemní stanice.
Pozemní stanici a sběrné centrum lze kombinovat nebo vzájemně propojit samostatným komunikačním kanálem (radiorelé, telefon, satelit).
4 . Globální navigační satelitní systém GLONASS
Systém GLONASS (Global Navigation Satellite System) je navržen tak, aby zjišťoval polohu, rychlost a přesný čas námořních, leteckých, pozemních vozidel a dalších typů spotřebitelů. Byl vyvinut a implementován jako systém
dvojího použití, především k zajištění národní bezpečnosti Ruska, jakož i k řešení civilních vědeckých a výrobních problémů.
Systém GLONASS vznikal od počátku 70. let rozsáhlou spoluprací vědeckých civilních a vojenských organizací. První kosmická loď řady GLONASS („Cosmos-1413“, „Cosmos-1414“, „Cosmos-1415“) byla vypuštěna na oběžnou dráhu 12. října 1982. Start se provádí na raketách Proton z kosmodromu Bajkonur.
V prosinci 1995 bylo dokončeno plné nasazení orbitální konstelace systému GLONASS, což umožnilo vytvořit souvislé globální navigační pole až do výšek 2000 km.
Systém GLONASS je schválen mezinárodními námořními organizacemi (IMO) a civilním letectvím (ICAO) jako jeden z prvků globálního navigačního satelitního systému spolu s americkým systémem GPS. V roce 1994 byl v USA patentován systém GLONASS.
Úkoly přidělené systému GLONASS:
1. tvorba (přidělování) globálních geodetických a geocentrických souřadnicových systémů;
2. šíření jednotného globálního vysoce přesného časového měřítka;
3. vytvoření celosvětové sítě pro sledování moderních pohybů zemské kůry;
4. koordinovat časovou podporu operací ve vesmíru; o Mezinárodní služba rotace Země; o proces dálkového průzkumu Země, prováděný v zájmu
mapování planety, sledování ekologického stavu jejího povrchu a atmosféry; o práce prováděné pomocí metody satelitní výškoměry pro sledování hladiny světového oceánu, studium jeho fyzického povrchu, zejména topografického povrchu moře a jeho odlišností od povrchu geoidu (kvazigeoidu), jakož i studium vzorů globálního oběhu vodních mas.
Systém GLONASS je založen na třech segmentech:
* vesmírný segment;
* segment managementu;
* spotřebitelský segment. 2
Segmenty systému GLONASS
Vesmírný segment zahrnuje 24 satelitů vysílající nepřetržité radionavigační signály, které tvoří souvislé radionavigační pole na zemském povrchu a blízkozemském prostoru.
Systém GLONASS využívá navigační kosmické lodě (NSV) rotující po kruhové geostacionární dráze ve výšce ~ 19 100 km. Doba oběhu družice kolem Země je v průměru 11 hodin 45 minut. Provozní doba satelitu je 5 let; Během této doby by se orbitální parametry satelitu neměly lišit od nominálních hodnot o více než 5%.
Segment managementu-- pozemní řídicí systém určený k monitorování fungování, přímého řízení a informační podpory sítě družic.
Spotřebitelský segment poskytuje určení prostorových souřadnic, vektoru rychlosti, aktuálního času a dalších navigačních parametrů jako výsledek příjmu a zpracování rádiových signálů přijímaných z družic. Z těchto tří částí je nejpočetnější poslední, a to uživatelské vybavení.
Systém GLONASS je bez vyžádání, takže počet uživatelů systému není omezen. Kromě hlavní funkce - definic navigace - systém umožňuje velmi přesnou vzájemnou synchronizaci frekvenčních a časových norem na vzdálených pozemních objektech a vzájemné geodetické reference.
Historie vývoje systému
První satelit GLONASS vynesl na oběžnou dráhu Sovětský svaz 12. října 1982. 24. září 1993 byl systém oficiálně přijat do provozu s orbitální konstelací 12 satelitů. V prosinci 1995 byla konstelace satelitů rozšířena na svou plnou sílu – 24 satelitů.
Z důvodu nedostatečného financování, jakož i z důvodu krátké životnosti byl do roku 2001 počet provozovaných družic snížen na 6.
V srpnu 2001 byl přijat federální cílový program „Globální navigační systém“, podle kterého bylo na začátku roku 2008 naplánováno plné pokrytí území Ruska a systém by měl dosáhnout celosvětového rozsahu do začátku roku 2010. K vyřešení tohoto problému bylo plánováno provést šest startů nosné rakety a vynést 18 satelitů na oběžnou dráhu v letech 2007, 2008 a 2009 - do konce roku 2009 by tedy skupina měla opět tvořit 24 vozidel.
Koncem března 2008 Rada hlavních konstruktérů ruského globálního navigačního družicového systému (GLONASS), která se sešla v Ruském výzkumném ústavu kosmických přístrojů, mírně upravila načasování rozmístění vesmírného segmentu GLONASS. Předchozí plány předpokládaly, že v Rusku bude možné systém používat do 31. prosince 2007; k tomu však bylo zapotřebí 18 funkčních satelitů, z nichž některým dosloužila záruční doba a přestaly fungovat. Přestože byl tedy v roce 2007 dokončen plán vypouštění satelitů GLONASS (na oběžnou dráhu se dostalo šest satelitů), orbitální konstelace k 27. březnu 2008 zahrnovala pouze šestnáct fungujících satelitů. 25. prosince 2008 byl počet zvýšen na 18 satelitů.
Na radě hlavních konstruktérů GLONASS byl plán nasazení systému upraven s cílem, aby systém GLONASS byl v Rusku funkční minimálně do 31. prosince 2008. Předchozí plány počítaly s vypuštěním dvou trojic nových satelitů Glonass-M na oběžnou dráhu v září a prosinci 2008; v březnu 2008 však byly plány výroby satelitů a raket revidovány tak, aby byly všechny satelity uvedeny do provozu do konce roku. Předpokládalo se, že starty proběhnou o dva měsíce dříve a systém bude v Rusku funkční do konce roku. Plány byly realizovány včas.
V listopadu 2009 bylo oznámeno, že Ukrajinský výzkumný ústav radiotechnických měření (Charkov) a Ruský výzkumný ústav kosmických přístrojů (Moskva) vytvoří společný podnik. Strany vytvoří satelitní navigační systém, který bude sloužit spotřebitelům v obou zemích. Projekt využije ukrajinské korekční stanice k objasnění souřadnic systémů GLONASS.
Dne 15. prosince 2009 bylo na schůzce ruského premiéra Vladimira Putina a šéfa Roskosmosu Anatolije Perminova konstatováno, že rozmístění GLONASS bude dokončeno do konce roku 2010.
S přechodem na družice Glonass-K se přesnost systému GLONASS stane srovnatelnou s přesností amerického navigačního systému NAVSTAR GPS - jediného zahraničního nasazeného navigačního systému.
2. září 2010 Konstelace družic byla doplněna o 3 další družice a celkový počet družic v konstelaci byl zvýšen na 26 jednotek.
5 . SystémGlobální umístění (GPS)
Global Positioning System (GPS) je satelitní systém pro určování polohy pohybujících se objektů.
Systém GPS byl vytvořen ministerstvem obrany USA a umožňuje s přesností až 20 m určit polohu stojícího nebo pohybujícího se objektu na zemi, ve vzduchu i na moři kdekoli na světě ve třech rozměrech s velmi vysokou přesností. Navíc GPS hlásí rychlost pohybu objektu. Tento systém umožňuje vybavit říční a námořní plavidla, auta a letadla elektronickými mapami, které ukazují polohu objektu a nejkratší (nebo nejpohodlnější) cestu k cíli. GPS se také používá k sestavování geografických map a při geodézních úlohách. Systém je široce používán civilními předplatiteli.
Systém je vytvořen v družicové síti tvořené komunikačními družicemi obíhajícími kolem Země na vysokých drahách. V roce 1995 měla síť 24 satelitů. Pro přihlášení do GPS musí mít každý účastník malé zařízení. Ten ve své každodenní verzi má velikost cigaretového pouzdra, což umožňuje jeho nošení v kapse obleku. Zařízení ukazuje tři souřadnice objektu umístěného kdekoli na planetě s vysokou přesností. Jednou z nejdůležitějších součástí zařízení jsou atomové hodiny, schopné měřit čas s přesností na nanosekundy. Signály zařízení jsou synchronizovány s transceivery komunikačních satelitů.
5 .1 Aplikace GPS
Přestože byl projekt GPS původně zaměřen na vojenské účely, dnes se GPS stále více využívá pro civilní účely. GPS přijímače se prodávají v mnoha obchodech s elektronikou a jsou zabudovány do mobilních telefonů, chytrých telefonů, PDA a palubních počítačů. Spotřebitelům jsou také nabízena různá zařízení a softwarové produkty, které jim umožňují vidět jejich polohu na elektronické mapě; mít schopnost vytyčovat trasy s ohledem na dopravní značky, povolené odbočky a dokonce i dopravní zácpy; hledat na mapě konkrétní domy a ulice, atrakce, kavárny, nemocnice, čerpací stanice a další infrastrukturu.
Geodézie: Pomocí GPS se zjišťují přesné souřadnice bodů a hranice pozemků.
Kartografie: GPS se používá v civilní a vojenské kartografii.
Navigace: pomocí GPS se provádí námořní i silniční navigace.
GPS slouží ke sledování polohy a rychlosti vozidel a řízení jejich pohybu.
buněčný: První mobilní telefony s GPS se objevily v 90. letech. V některých zemích, například v USA, se to používá k rychlému určení polohy osoby volající na číslo 911. V Rusku byl v roce 2010 spuštěn podobný projekt – Era-GLONASS.
Tektonika, desková tektonika: Pomocí GPS jsou pozorovány pohyby desek a vibrace.
Volný čas: Existují různé hry, které využívají GPS, například Geocaching atd.
Geotagging: informace, jako jsou fotografie, jsou „propojeny“ se souřadnicemi díky vestavěným nebo externím přijímačům GPS.
5 .2 Přesnost
Typická přesnost moderních GPS přijímačů v horizontální rovině je přibližně 10-12 metrů při dobré satelitní viditelnosti (stejně jako GLONASS). Ve Spojených státech a Kanadě existují stanice WAAS, které vysílají korekce pro diferenciální režim, což umožňuje snížit chybu na 1-2 metry na území těchto zemí. při použití složitějších diferenciálních režimů lze přesnost určení souřadnic zvýšit na 10 cm Bohužel přesnost jakékoli SNA silně závisí na otevřenosti prostoru, na výšce použitých satelitů nad horizontem.
6 . Porovnání GPS a GLONASS
Systémy GPS a GLONASS jsou v mnoha ohledech podobné, ale mají také rozdíly. Byly vyvinuty s ohledem na nejpravděpodobnější oblasti použití. Proto má GLONASS výhody ve vysokých zeměpisných šířkách a GPS ve středních zeměpisných šířkách.
Nevýhody GLONASS jsou:
Potřeba posunout frekvenční rozsah doprava, protože v současné době GLONASS zasahuje do práce mobilních družicových komunikací i radioastronomie;
při změně efemerid satelitů se chyby souřadnic v normálním režimu zvyšují o 25–30 ma v diferenciálním režimu přesahují 10 m;
Při korekci běžící vteřiny je narušena kontinuita signálu GLONASS. To vede k velkým chybám při určování souřadnic polohy spotřebitele, což je pro civilní letectví nepřijatelné;
potíže s přepočítáváním dat ze systémů GLONASS a GPS kvůli chybějící oficiálně zveřejněné přechodové matici mezi používanými souřadnicovými systémy.
Přijímače, které současně pracují se satelitními signály GPS a GLONASS, jsou vyráběny na Ukrajině ve státním podniku "Orizon" (Smela).
7 . PřijímačeGPS
Osobní GPS přijímače:
Nejběžnější jsou SRNS přijímače pro individuální použití řidiči vozidel. Mají velikost kapesní kalkulačky s klávesnicí a displejem z tekutých krystalů, který zobrazuje souřadnice uživatele, kurz, vzdálenost a směr ke kontrolním bodům trasy, ujetou trasu, mapu oblasti a parametry viditelných satelitů ( Obr. 6).
Cena takového přijímače se pohybuje od 100 do 1000 dolarů.
Pro individuální použití byly vyvinuty i přístroje, což jsou speciální přenosné počítače s navigačním programem a digitální mapou, jejíž aktuální fragment se zobrazuje na miniaturním LCD displeji. Příkladem jsou zařízení „CARIN“ – Car Information and Navigation (Philips), „Travelpilot“ (Bosch) atd. Jedná se ve skutečnosti o elektronické piloty, které dávají řidiči pokyny syntetizovaným hlasem a předem informují o všech odbočky, zastávky a další prvky této trasy.
Pro přesné určení jeho polohy přijímá počítač informace ze tří zdrojů: z přijímače GPS, z elektronického kompasu a ze snímačů vzdálenosti instalovaných na kolech. Během několika sekund od okamžiku zapnutí zapalování (a napájení) systém určí jeho polohu s přesností +/- 100 m a poté ji pomocí databáze na CD-ROM zpřesní na +/ - 10 m Stačí pomocí speciálních symbolů na displeji označit konec trasy a po 5 sekundách počítač zobrazí optimální trajektorii.
Tyto systémy jsou nejrozšířenější v evropských zemích, kde byly sestaveny elektronické digitální mapy téměř pro jakoukoli oblast. Cenové rozpětí tohoto zařízení se pohybuje od 1500 do 7500 DM. Existují ale i dostupnější navigační přístroje, například Philips-Rootfinder, který vzhledem připomíná elektronický notebook a stojí asi 500 DM. Zadáním výchozího bodu a cíle pomocí klávesnice získá uživatel během necelé minuty podrobný popis trasy, trvání cesty, čas příjezdu do cílové destinace a další parametry. Databáze výpočtů je uložena na magnetické kartě, která se vkládá do čtečky Rootfinder. Toto zařízení lze použít i při chůzi v neznámém městě (obr. 7).
Závěr
Satelitní polohovací systémy GPS a GLONASS byly vyvinuty jako čistě navigační systémy a tyto funkce plní bravurně. Ale provoz navigačních satelitních systémů, především GPS, ukázal neocenitelné schopnosti systémů GPS a GLONASS při určování velmi přesných souřadnic pro geodézii, geofyziku, vesmír, letectví atd.
Satelitní navigační systémy otevírají nové možnosti jejich využití v různých oblastech: vyhledávání a záchrana osob v nouzi; varování před katastrofou; sběr dat o stavu životního prostředí; řízení přepravy kontejnerů; navigace a řízení kosmických lodí v blízkosti Země; poskytování prací v geodézii a kartografii; pokládka komunikací; geologický průzkum, rozvoj ložisek nerostných surovin včetně oblastí pobřežních šelfů atd.
Obecný směr modernizace družicových systémů GPS i Glonass je spojen se zvyšováním přesnosti navigačních definic, zkvalitňováním služeb poskytovaných uživatelům, zvyšováním životnosti a spolehlivosti palubních družicových zařízení, zlepšováním kompatibility s ostatními rádiovými systémy a vývoj diferenciálních subsystémů. Obecný směr vývoje systémů GPS a Glonass se shoduje, ale dynamika a dosažené výsledky jsou velmi odlišné.
Vylepšení systému GLONASS se plánuje provést na základě satelitů nové generace GLONASS-M. Tento satelit bude mít zvýšený zdroj služeb a bude vysílat navigační signál v pásmu L2 pro civilní aplikace.
Literatura
1. GLONASS, dokument ovládání rozhraní. KNITS, 1995.
2. Dokument o řízení rozhraní GPS (ICD-GPS-200), 1991.
3. http://www.bestreferat.ru/referat-86710.html
5. http://gps-club.ru/gps_think/detail.php?ID=20187
6. Bogdanov V.A., Sorochinsky V.A., Yakshevich E.V. "Satelitní systémy pro námořní navigaci." - M.: Doprava, 1987.
7. Baranov Yu.K. "Určení polohy lodi pomocí navigačních satelitů." - M.: Doprava, 1984.
8. Solovjev Yu.A. Satelitní navigační systémy. M.: Eco-Trends, 2000.
9.Globální satelitní radionavigační systém GLONASS / Ed. V.N. Kharisová, A.I. Pérová, V.A. Boldin. M.: IPRZHR, 1998.
10.Lipkin I.A. Satelitní navigační systémy. M.: Univerzitní kniha, 2001.
11.Globální navigační satelitní systém GLONASS. Dokument ovládání rozhraní. M.: KNITS VKS, 1995.
Publikováno na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Regionální satelitní navigační systémy: Beidau, Galileo, Indian a kvazi-zenit. Princip fungování a hlavní prvky: orbitální konstelace, pozemní segment a spotřební zařízení. Tvorba map pro satelitní navigační systémy.
práce v kurzu, přidáno 03.09.2015
Navigační měření ve vícekanálovém navigačním systému. Struktura navigačních rádiových signálů v systémech GLONASS a GPS. Přesnost globální navigace pozemních objektů. Algoritmy pro příjem a měření parametrů družicových radionavigačních signálů.
práce v kurzu, přidáno 13.12.2010
Principy činnosti družicových navigačních systémů. Požadavky na SNS: globálnost, dostupnost, integrita, kontinuita služby. Prostor, management, spotřebitelské segmenty. Orbitální struktura NAVSTAR, GLONASS.
zpráva, přidáno 18.04.2013
Stav zavádění ATN v praxi leteckého provozu. Satelitní informační technologie v systémech CNS/ATM. Satelitní radionavigační systémy. Souřadnice, čas, pohyb navigačních družic. Tvorba informačního signálu v GPS.
tutoriál, přidáno 23.09.2013
Obecné informace a historie vývoje systému Glonass, chronologie zlepšování. Satelitní navigátory. Přesnost a dostupnost navigace. Vývoj a sériová výroba domácích přijímačů Glonass pro spotřebitele. Duální systém GPS navigace.
práce v kurzu, přidáno 16.11.2014
Používané družicové navigační systémy. Spolehlivost, objemy lokomotivního vybavení a síť referenčních stanic. Princip činnosti terminálu. Pravidla a předpisy pro vybavení lokomotiv radiokomunikačními a odhlučněnými zařízeními.
práce v kurzu, přidáno 25.02.2016
Studium fungování komunikačních systémů, které lze rozdělit na: radioreléové, troposférické, satelitní, optické. Studium historie výskytu a oblastí použití komunikačních systémů. Satelitní opakovače, páteřní satelitní komunikace.
abstrakt, přidáno 06.09.2010
Metody pro určení prostorové orientace základního vektoru. Vývoj a výzkum dynamického algoritmu pro určování úhlové orientace rotujícího objektu na bázi satelitních navigačních systémů GLONASS (GPS). Modelování algoritmu v MathCad.
práce, přidáno 3.11.2012
Výhody satelitního navigačního systému. Rozvoj radionavigace v USA a Rusku. Testování základní myšlenky GPS. Aktuální stav NAVSTAR GPS. Navigační problémy a metody jejich řešení. Globální polohovací systém NAVSTAR a GLONASS.
abstrakt, přidáno 18.04.2013
Parabolické antény používané v radiotechnických systémech pro různé účely (radioreléové komunikační systémy, radary, satelitní komunikační systémy). Schéma antény. Graf rozložení amplitudy podle clony a aproximační funkce.
Článek pojednává o principu fungování, složení a vlastnostech satelitního polohovacího systému GPS (Global Positioning System).
Navigační systém Global Positioning System (GPS) je součástí komplexu NAVSTAR, který vyvíjí, implementuje a provozuje Ministerstvo obrany USA. Vývoj komplexu NAVSTAR (NAVigation Satellites poskytující Time And Range - navigační systém pro určování času a dosahu) začal již v roce 1973 a již 22. února 1978 byl proveden první zkušební start komplexu a v březnu 1978 byl zahájen provoz komplexu NAVSTAR. První testovací družice byla vypuštěna na oběžnou dráhu 14. července 1974 a poslední z 24 družic potřebných k úplnému pokrytí zemského povrchu byl vypuštěn na oběžnou dráhu v roce 1993. Civilní segment vojenské družicové sítě NAVSTAR je běžně označován jako GPS komerční provoz systému v jeho současné podobě začal v roce 1995.
Více než 20 let po zkušebním spuštění systému GPS a 5 let po zahájení komerčního provozu systému GPS Global Positioning System, dne 1. května 2000, ministerstvo obrany USA zrušilo zvláštní podmínky pro používání systému GPS. která do té doby existovala. Americká armáda vypnula rušení (SA - selektivní dostupnost), které uměle snižuje přesnost civilních GPS přijímačů, načež se přesnost určování souřadnic pomocí domácích navigátorů zvýšila minimálně 5x. Poté, co Američané zrušili režim selektivního přístupu, se přesnost určení souřadnic pomocí nejjednoduššího civilního GPS navigátoru pohybuje od 5 do 20 metrů (nadmořská výška se určuje s přesností na 10 metrů) a závisí na podmínkách příjmu signálu v konkrétním bodě, resp. počet viditelných satelitů a řada dalších důvodů. Uvedené hodnoty odpovídají současnému příjmu signálu z 6-8 satelitů. Většina moderních GPS přijímačů má 12kanálový přijímač, který umožňuje současně zpracovávat informace z 12 satelitů. Vojenské aplikace navigace založené na NAVSTAR poskytují řádově vyšší přesnost (až několik milimetrů) a jsou podporovány šifrovaným kódem P(Y). Informace v C/A kódu (standardní přesnost) přenášené pomocí L1 jsou distribuovány volně, zdarma, bez omezení použití.
Základem systému GPS jsou navigační družice pohybující se kolem Země po 6 kruhových orbitálních trajektoriích (v každé 4 družice), ve výšce 20 180 km. Satelity GPS obíhají Zemi každých 12 hodin, na oběžné dráze váží asi 840 kg a měří 1,52 m na šířku a 5,33 m na délku, včetně solárních panelů, které generují 800 wattů energie. 24 satelitů zajišťuje 100% provozuschopnost navigačního systému GPS kdekoli na světě. Maximální možný počet současně pracujících družic v systému NAVSTAR je omezen na 37. V současnosti je na oběžné dráze 32 družic, 24 hlavních a 8 záložních pro případ poruch.
Orbitální konstelace je monitorována z Master Control Station (MCS), která se nachází na Schriever Air Force Base, pc. Colorado, USA. Ovládá navigační systém GPS v celosvětovém měřítku. Letecká základna Schriever je domovem 50. vesmírných sil USA, jednotky velitelství vzdušných sil.
Pozemní část systému GPS se skládá z deseti sledovacích stanic, které jsou umístěny na ostrovech Kwajalein a Hawaii v Tichém oceánu, na ostrově Ascension, na ostrově Diego Garcia v Indickém oceánu a v Colorado Springs, Cape Canaverel, PC . Florida atd. Počet pozemních stanic neustále roste, všechny sledovací stanice využívají GPS přijímače k pasivnímu sledování navigačních signálů všech satelitů. Informace z pozorovacích stanic jsou zpracovávány na hlavní řídicí stanici MCS a slouží k aktualizaci efemerid družice. Navigační data, skládající se z předpokládaných drah a korekcí hodin, se stahují pro každý satelit každých 24 hodin.
Určení souřadnic a GPS navigace.
Základem myšlenky určení souřadnic přijímače GPS je vypočítat vzdálenost od něj k několika satelitům, jejichž umístění je považováno za známé. Poloha přijímače GPS v prostoru je určena na základě algoritmu pro měření vzdálenosti od pozorovacího bodu k satelitu. Stanovení vzdálenosti je založeno na výpočtu vzdálenosti od časového zpoždění šíření rádiového signálu od satelitu k přijímači. Pokud znáte dobu šíření rádiového signálu, lze cestu, kterou urazí, snadno vypočítat. Přijímače pracují v pasivním režimu a počítají své souřadnice, ale to neznamená, že souřadnice přijímače GPS bude znát někdo jiný než jeho majitel. Každý satelit GPS nepřetržitě generuje rádiové vlny dvou frekvencí - L1=1575,42 MHz a L2=1227,60 MHz. Každý GPS přijímač má svůj vlastní generátor, pracující na stejné frekvenci a modulující signál podle stejného zákona jako satelitní generátor. Z doby zpoždění mezi identickými úseky kódu přijatého ze satelitu a generovaného nezávisle je tedy možné vypočítat dobu šíření signálu a následně i vzdálenost k satelitu.
Hlavní problém při výpočtu vzdálenosti k satelitu GPS souvisí se synchronizací hodin na satelitu a v přijímači. I malá chyba může vést k velké chybě při určování vzdálenosti. Každý satelit nese na palubě vysoce přesné atomové hodiny, které nelze zabudovat do běžného GPS přijímače. Aby bylo možné korelovat časové nesouososti a vyhnout se velkým chybám určování polohy, systém GPS zavádí princip redundance pro určování trojrozměrných souřadnic na povrchu Země. GPS přijímač využívá signály ne tří, ale minimálně čtyř satelitů a na základě pomocných signálů provádí všechny potřebné úpravy chodu svých hodinek. Kromě navigačních signálů satelit nepřetržitě vysílá různé servisní informace. Přijímač GPS přijímá např. efemeridy (přesné údaje o dráze družice), předpověď zpoždění šíření rádiového signálu v ionosféře a také informace o výkonu družice (tzv. „almanach“, obsahující informace o stavu a oběžné dráze všech satelitů aktualizované každých 12,5 minuty). Tato data jsou přenášena rychlostí 50 bps na frekvencích L1 nebo L2.
Označme vzdálenost k navigačním družicím systému GPS jako A, B a C. Předpokládejme, že vzdálenost A k jedné družici je známá. V tomto případě nelze určit souřadnice přijímače GPS, protože může být umístěn v libovolném bodě koule o poloměru A opsané kolem satelitu. Pokud je známa vzdálenost B přijímače od druhého satelitu, pak určení souřadnic také není možné - objekt se nachází někde na kružnici (zobrazeno modře), což je průsečík dvou koulí. Známá vzdálenost C ke třetímu satelitu snižuje nejistotu souřadnic na dva body (označené červenými tečkami). To již stačí k jednoznačnému určení souřadnic přijímače GPS. Navzdory skutečnosti, že máme dva body se souřadnicemi, pouze jeden se nachází na povrchu Země a druhý, falešný, se ukáže být buď hluboko uvnitř Země, nebo velmi vysoko nad jejím povrchem. Teoreticky tedy pro trojrozměrnou GPS navigaci stačí znát vzdálenosti od přijímače ke třem družicím, ale jak jsme si již řekli, GPS přijímač využívá signály nikoli ze tří, ale alespoň ze čtyř družic a na základě pomocné signály, provede všechna nezbytná nastavení pro zlepšení přesnosti navigace.
Nevýhody GPS navigace jsou, že za určitých podmínek se signál nemusí dostat k přijímači GPS, takže je téměř nemožné určit vaši přesnou polohu hluboko v bytě uvnitř železobetonové budovy, ve sklepě nebo v tunelu. Provozní frekvence GPS je v rozsahu decimetrů rádiových vln, takže úroveň příjmu signálu ze satelitů se může zhoršit pod hustým listím stromů, v oblastech s hustými městskými oblastmi nebo kvůli velké oblačnosti, což ovlivní přesnost určení polohy. Magnetické bouře a pozemní rádiové zdroje mohou také rušit normální příjem signálů GPS. Mapy určené pro GPS navigaci rychle zastarávají a nemusí být přesné, takže musíte věřit nejen datům z GPS přijímače, ale i svým vlastním očím. Za zmínku stojí zejména to, že provoz globálního navigačního systému GPS je zcela závislý na americkém ministerstvu obrany a nelze si být jisti, že USA kdykoli nezapnou rušení (SA - selektivní dostupnost) nebo dokonce zcela nevypnou civilní sektor GPS jak v konkrétním regionu, tak obecně řečeno. Již byli zájemci. Naštěstí má GPS alternativu v podobě navigačních systémů GLONASS (Rusko) a Galileo (EU), které by se měly v budoucnu rozšířit.