Sistemul de navigație prin satelit (GNSS, English Global Navigation Satellite System, GNSS ) este un sistem conceput pentru a determina locația ( coordonatele geografice ) a obiectelor de pe uscat, apă și aer, precum și a navelor spațiale pe orbită joasă . Sistemele de navigație prin satelit vă permit, de asemenea, să obțineți viteza și direcția receptorului de semnal . În plus, poate fi folosit pentru a obține ora exactă. Astfel de sisteme constau din echipamente spațiale și segment de sol (sisteme de control).
Pentru 2020, trei sisteme de satelit oferă acoperire completă și funcționare neîntreruptă pentru întregul glob - GPS , GLONASS , Beidou [1 ] .
Principiul de funcționare al sistemelor de navigație prin satelit se bazează pe măsurarea distanței de la antena de pe obiect ( ale cărui coordonate trebuie obținute) la sateliți , a căror poziție este cunoscută cu mare precizie . Tabelul de poziții al tuturor sateliților se numește almanah , pe care orice receptor de satelit trebuie să îl aibă înainte de a începe măsurătorile . De obicei, receptorul păstrează almanahul în memorie de la ultima oprire, iar dacă nu este depășit, îl folosește instantaneu. Fiecare satelit transmite întregul almanah în semnalul său. Astfel, cunoscând distanțele până la mai mulți sateliți ai sistemului, folosind construcții geometrice convenționale, bazate pe almanah, se poate calcula poziția unui obiect în spațiu.
Metoda de măsurare a distanței de la satelit la antena receptorului se bazează pe faptul că se presupune că viteza de propagare a undelor radio este cunoscută (de fapt, această problemă este extrem de complexă, mulți factori slab previzibili afectează viteza, cum ar fi caracteristicile stratului ionosferic etc.). Pentru a implementa posibilitatea de măsurare a timpului semnalului radio propagat, fiecare satelit al sistemului de navigație emite semnale de timp precise folosind ceasuri atomice sincronizate precis cu ora sistemului . Când un receptor de satelit funcționează, ceasul acestuia este sincronizat cu ora sistemului, iar în timpul recepției ulterioare a semnalelor, se calculează întârzierea dintre timpul de radiație conținut în semnalul în sine și timpul de recepție a semnalului. Cu aceste informații, receptorul de navigație calculează coordonatele antenei. Toți ceilalți parametri de mișcare (viteză, curs, distanță parcursă) sunt calculați pe baza măsurării timpului petrecut obiectul deplasându-se între două sau mai multe puncte cu anumite coordonate.
Elementele principale ale sistemului de navigație prin satelit:
Note de listare :
1 Este un segment de masă (integral) pentrusistemul de corecție diferențială(SDCS) 2 De la mijlocul anilor 2010, a fost parte integrantă a GNSS.Pe lângă navigație, coordonatele obținute datorită sistemelor prin satelit sunt utilizate în următoarele industrii:
| parametru, metodă | GPS NAVSTAR | SRNS GLONASS | ZECE GALILEO | BUSOLĂ BDS |
|---|---|---|---|---|
| Începutul dezvoltării | 1973 | 1976 | 2001 | 1983 |
| Primul start | 22 februarie 1978 | 12 octombrie 1982 | 28 decembrie 2005 | 30 octombrie 2000 |
| Număr de NS (rezervă) | 24(3) | 24(3) | 27(3) | 30(5) |
| Numărul de planuri orbitale | 6 | 3 | 3 | 3 |
| Numărul de NS în planul orbital (rezervă) | patru | 8(1) | 9(1) | 9 |
| Tipul orbitei | Circular | Circular (e=0±0,01) | Circular | Circular |
| Înălțimea orbitei (calculată), km | 20183 | 19100 | 23224 | 21528 |
| Înclinație orbitală, grade | ~55 (63) | 64,8±0,3 | 56 | ~55 |
| Perioada nominală de revoluție în timpul solar mediu | ~11 h 58 min | 11 h 15 min 44 ± 5 s | 14 h 4 min și 42 s | 12 h 53 min 24 s |
| Caracteristicile semnalului | CDMA | FDMA (CDMA planificat) | CDMA | CDMA |
| Metoda de separare a semnalului NS | Cod | Frecvența codului (cod pe teste) | Frecvența codului | nu există date |
| numarul de frecvente | 2 + 1 planificate | 24 + 12 planificate | 5 | 2 + 1 planificate |
| Frecvențele purtătoare ale semnalelor radio, MHz | L1=1575,42
L2=1227,60 L5=1176,45 |
L1=1602,5625…1615,5 L2=1246,4375…1256,5
L3= 1207,2420…1201,7430 Semnal L5 la 1176,45 MHz (planificat) |
E1=1575,42 (L1)
E6=1278,750 E5=L5+L3 E5=1191,795 E5A=1176,46 (L5) E5B=1207,14 E6=12787,75 |
B1=1575,42 (L1)
B2=1191,79 (E5) B3=1268,52 B1-2=1589,742 B1-2=1589,742 B1=1561,098 B2=1207,14 B3=1268,52
|
| Perioada de repetare a codului de distanță (sau a segmentului său) | 1 ms (cod C/A) | 1 ms | nu există date | nu există date |
| Tip de cod de gamă | Cod aur (cod C/A 1023 cifre) | Secvență M (cod CT 511 cifre) | secvența M | nu există date |
| Frecvența de ceas a codului de stabilire a distanței, MHz | 1,023 (cod C/A) 10,23 (cod P,Y) | 0,511 | E1=1,023 E5=10,23 E6=5,115 | nu există date |
| Rata de transmitere a informațiilor digitale (respectiv cod SI și D) | 50 de caractere/s (50 Hz) | 50 de caractere/s (50 Hz) | 25, 50, 125, 500, 100 Hz | 50/100 25/50
500 |
| Durata supercadru, min | 12.5 | 2.5 | 5 | nu există date |
| Numărul de cadre într-un supercadru | 25 | 5 | nu există date | nu există date |
| Numărul de linii pe cadru | 5 | cincisprezece | nu există date | nu există date |
| Sistem de cronometrare | UTC (USNO) | UTC(SU) | UTC (GST) | UTC (BDT) |
| Sistem de referință de coordonate | WGS-84 | PZ-90/PZ-90.02/PZ-90.11 | ETRF-00 | CGCS-2000 |
| tipul Efemire | Elemente kepleriene modificate | Coordonatele geocentrice și derivatele lor | Elemente kepleriene modificate | nu există date |
| Sector de radiație din direcția spre centrul pământului | L1=±21 la 0 L2=±23,5 la 0 | ±19 la 0 | nu există date | nu există date |
| Sectorul Pământului | ±13,5 la 0 | ±14,1 la 0 | nu există date | nu există date |
| Sistem de corecție diferențială | WAAS | SDCM | EGNOS | SNAS |
| Segment geosincron pe orbită înaltă | Nu | Cercetare și dezvoltare în curs | Cercetare și dezvoltare în curs | 3 NS |
| Segment geostaționar | Nu | Cercetare și dezvoltare în curs | Cercetare și dezvoltare în curs | 5 NS |
| Precizie | 5 m (fără DGPS ) | 4,5 m - 7,4 m (fără DGPS ) | 1 m (semnal deschis), 0,01 m (închis) | 10 m (semnal deschis), 0,1 m (închis) |
Modele separate de receptoare de satelit permit producerea așa-numitelor. „măsurare diferențială” a distanțelor dintre două puncte cu mare precizie ( centimetri ). Pentru a face acest lucru, poziția navigatorului este măsurată în două puncte cu un interval de timp scurt. În același timp, deși fiecare astfel de măsurare are o eroare egală cu 10-15 metri fără un sistem de corecție la sol și 10-50 cm cu un astfel de sistem, distanța măsurată are o eroare mult mai mică, deoarece factorii care interferează cu măsurarea (eroarea orbitei satelitului, neomogenitatea atmosferică într-un loc dat al Pământului etc.) în acest caz se scad reciproc.
În plus, există mai multe sisteme care trimit informații clarificatoare către consumator („corecție diferențială la coordonate”), ceea ce face posibilă creșterea preciziei de măsurare a coordonatelor receptorului până la 10 centimetri. Corecția diferențială este trimisă fie de la sateliți geostaționari, fie de la stațiile de bază terestre , poate fi plătită (decodarea semnalului este posibilă doar cu un anumit receptor după plata unui „abonament de serviciu”) sau gratuită.
Pentru anul 2009 au fost disponibile următoarele sisteme de corecție gratuite: WAAS american (GPS), EGNOS european (Galileo), MSAS japonez (QZSS) [6] . Acestea se bazează pe mai mulți sateliți geostaționari care transmit corecții, permițând o precizie ridicată (până la 30 cm).
Crearea unui sistem de corecție pentru GLONASS numit SDCM a fost finalizată până în 2016.
| Sisteme de navigație | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satelit |
| ||||||
| Sol | |||||||
| Sisteme de corecție diferențială | |||||||