Минимальное количество спутников необходимое для позиционирования

GPS – это космическая радионавигационная система глобального позиционирования, которая находится в собственности Соединённых Штатов Америки (USG) и управляется ВВС США (USAF). Эта глобальная спутниковая навигационная система (GNSS), обеспечивает геолокацию при любых погодных условиях, в произвольной точке Земли или вблизи планеты, где есть прямая видимость минимум до четырех или более спутников GPS. Правительство Соединенных Штатов создали систему GPS, поддерживают ее, и предоставляют её в свободный доступ для тех, кто имеет GPS приемник. Система GPS предоставляет возможность по обеспечению позиционирования как для военных, так и для гражданских и коммерческих пользователей по всему миру. Тем не менее, правительство США может выборочно запретить доступ к системе, как это случилось с индийскими военными в 1999 году во время войны. Департамент обороны Соединённых Штатов Америки разработал систему, которая изначально использует 24 спутника. Она начала свою деятельность в 1995 году. Прорывы в различных областях науки и новые требования предъявляемые к действующей системе GPS в настоящее время подвигли к обновлению системы GPS и разработке новейшего поколения спутников GPS Block IIIA и Next Generation System оперативного контроля. В 2000 году Конгрессом Соединённых Штатов Америки санкционированы усилия по модернизации GPS. Помимо GPS, используются или находятся в настоящее время на стадии разработки и другие глобальные навигационные системы, в основном из-за возможного отказа в доступе и потенциального контроля со стороны правительства Соединённых Штатов Америки.  В России глобальной навигационной спутниковой системой служит система ГЛОНАСС, ранее, до середины 2000-х годов,она была неэффективна из-за неполного охвата спутниками земного шара. ГЛОНАСС может быть включен в GPS-устройства, что делает большее число спутников доступными и позволяет определять местоположение более быстро и точно, в пределах 2-х метров.

 

Понятие GPS основано на времени и известном положении специализированных спутников. Спутники несут очень стабильные атомные часы, которые синхронизированы друг с другом. Любое изменение от истинного времени, сохраняемого на земле, ежедневно исправляется. Аналогично, спутниковые местоположения известны с большой точностью. У приемников GPS также есть часы, однако, они обычно не синхронизируются с истинным временем и менее стабильны. Спутники GPS непрерывно передают свое текущее время и положение. Приемник GPS контролирует спутники и решает уравнения, чтобы определить точное положение приемника и его отклонения от истинного времени. Как минимум четыре спутника должны быть в поле обзора приемника, чтобы вычислить четыре неизвестных (три координаты положения и устранения ошибки в ходе атомных часов). При известном положении спутников в космосе, точные искомые величины пункта XYZ на земной поверхности определяются по измеренным расстояниям между приемником и спутниками. Следовательно, сами спутники являются пунктами с известными координатами. Система основана на определении расстояния между спутником и приемником путем измерения интервала времени между отправкой и приема сигнала. В сигнале вещания встраиваются информацию, с какого спутника и когда был послан сигнал. Указанная полученная информация обрабатывается в микрокомпьютере приемника.

 

В заключение хочется сказать, что технология системы глобального позиционирования и навигации используются в очень широком спектре деятельности. С момента первоначального использования военными (воздушный и морской навигации, управления ракетными системами) использование ГНСС быстро распространилось на гражданский сектор, например для навигации самолетов, кораблей и наземных транспортных средств, для контроля промышленных и сельскохозяйственных машин и технологического оборудования для телекоммуникационных услуг, развлекательных и спортивных мероприятий и т.д. Использование глобального позиционирования и навигационных систем в области геонаук открывает новые возможности для сбора геоданных и их надежной, точной и быстрой локализации, которая с точки зрения изучения, описания и моделирования природных объектов и систем очень важно. Обеспечение наземного картографирования малоизвестных и плохо доступной местности. Можно сказать, что это самое важное технологическое новшество для отображения поверхности Земли. GPS стала широко распространенным и полезным инструментом для торговли, научных целей, слежения и наблюдения. Точное время GPS облегчает повседневную деятельность, таких как банковские услуги, операции мобильных телефонов, и даже контроля электрических сетей.