Принцип
работы
спутниковых
систем
навигации
основан на
измерении
расстояния от
антенны на объекте
(координаты которого
необходимо
получить) до
спутников положение
которых
известно с
большой
точностью.
Таблица
положений
всех
спутников
называется альманахом,
которым
должен
располагать
любой
спутниковый
приёмник до
начала
измерений.
Обычно
приёмник
сохраняет
альманах в
памяти со
времени
последнего
выключения и
если он не
устарел
мгновенно
использует
его. Каждый
спутник
передаёт в
своём
сигнале весь
альманах.
Таким
образом, зная
расстояния
до
нескольких
спутников
системы, с
помощью
обычных
геометрических
построений,
на основе
альманаха,
можно
вычислить
положение
объекта в
пространстве.
Метод
измерения
расстояния
от спутника
до антенны
приёмника
основан на
конечности
скорости
распространения
радиоволн.
Для
осуществления
возможности
измерения
времени
распространения
радиосигнала
каждый
спутник
навигационной
системы
излучает
сигналы
точного
времени в
составе
своего
сигнала
используя
точно
синхронизированные
с системным
временем
атомные часы.
При работе
спутникового
приёмника
его часы
синхронизируются
с системным
временем и
при
дальнейшем
приёме
сигналов
вычисляется
задержка
между
временем
излучения,
содержащимся
в самом
сигнале, и
временем
приёма
сигнала.
Располагая
этой
информацией,
навигационный
приёмник
вычисляет
координаты
антенны. Для
получения
информации о
скорости
большинство
навигационных
приёмников
используют
эффект
Доплера.
Дополнительно
накапливая и
обрабатывая
эти данные за
определённый
промежуток
времени,
становится
возможным
вычислить
такие
параметры
движения, как
скорость (текущую,
максимальную,
среднюю),
пройденный
путь и т. д.
В
реальности
работа
системы
происходит
значительно
сложнее. Ниже
перечислены
некоторые
проблемы,
требующие
специальных
технических
приёмов по их
решению:
Отсутствие
атомных
часов в
большинстве
навигационных
приёмников.
Этот
недостаток
обычно
устраняется
требованием
получения
информации
не менее чем
с трёх (2-мерная
навигация
при
известной
высоте) или
четырёх (3-мерная
навигация)
спутников; (При
наличии
сигнала
хотя бы с
одного
спутника
можно
определить
текущее
время с
хорошей
точностью).
Неоднородность
гравитационного
поля Земли,
влияющая на
орбиты
спутников;
Неоднородность
атмосферы,
из-за
которой
скорость и
направление
распространения
радиоволн
может
меняться в
определённых
пределах;
Отражения
сигналов от
наземных
объектов,
что
особенно
заметно в
городе;
Невозможность
разместить
на
спутниках
передатчики
большой
мощности, из-за
чего приём
их сигналов
возможен
только в
прямой
видимости
на открытом
воздухе.
