Система глобального позиционирования - Реферат

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Обнинский институт атомной энергетики Национального исследовательского ядерного университетаGlobal Positioning System - система глобального позиционирования, т.е. некая система, позволяющая с большой точностью определить координаты любого объекта на поверхности Земли.Как нередко бывает с высокотехнологичными проектами, инициаторами разработки и реализации системы GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования) стали военные. Проект спутниковой сети для определения координат в режиме реального времени в любой точке земного шара был назван Navstar (Navigation system with timing and ranging - навигационная система определения времени и дальности), тогда как аббревиатура GPS появилась позднее, когда система стала использоваться не только в оборонных, но и в гражданских целях.В системе GPS используется кодовое разделение сигналов (CDMA), поэтому все спутники излучают сигналы с одинаковой частотой. Частота первого сигнала составляет L1 = 1575,42 МГЦ, а второго - L2 = 1227,6 МГЦ. Сигнал несущей частоты L1 модулируется двумя двоичными последовательностями, каждая из которых образована путем суммирования по модулю 2 дальномерного кода и передаваемых системных и навигационных данных, формируемых со скоростью 50 бит/с.Структурное деление навигационной информации спутников системы GPS осуществляется на суперкадры, кадры, подкадры и слова. Один кадр передается в течение 30 с и имеет размер 1500 бит. Кадр разделен на 5 подкадров по 300 бит и передается в течение интервала 6 с.С выхода антенно-фидерного устройства (антенны) сигнал поступает на радиочастотную часть Основная задача этой части заключается в усилении входного сигнала, фильтрации, преобразовании частоты и аналого-цифровом преобразовании. Измерения параметров сигнала в приемнике производятся не непосредственно по входному сигналу, а по его точной копии, формируемой системами ФАП и ССЗ. Кроме того, в некоторых приемниках коррелятор формирует необходимые измерения опорных сигналов и передает их в процессор для дальнейшей обработки. В то же время, так как опорные сигналы в корреляторе формируются по управляющим кодам, поступающим с процессора, то необходимые измерения опорных сигналов можно производить непосредственно в процессоре, обрабатывая соответствующим образом управляющие коды, что и делается во многих современных приемниках. Шкала времени приемника (потребителя) формируется с помощью кварцевых стандартов частоты, поэтому наблюдается постоянный “уход” шкалы времени приемника относительно шкалы времени системы.Для того, чтобы потребитель мог определить координаты спутников, излучаемые ими навигационные сигналы моделируются сообщениями о параметрах их движения. В аппаратуре потребителя происходит выделение этих сообщений и определение координат спутников на нужный момент времени. Координаты и составляющие вектора скорости меняются очень быстро, поэтому сообщения о параметрах движения спутников содержат сведения не об их координатах и составляющих вектора скорости, а информацию о параметрах некоторой модели, аппроксимирующей траекторию движения КА на достаточно большом интервале времени (около 30 минут). Помимо этого, потребителю сообщают параметры модели оскулирующих элементов на узловой момент времени, а также параметры функций, аппроксимирующих изменения параметров модели оскулирующих элементов во времени как предшествующем узловому элементу, так и следующем за ним. На последнем этапе с помощью обычных формул кеплеровской модели определяют координаты и составляющие вектора скорости спутника.Спутниковые навигационные системы позволяют потребителю получить координаты с точностью порядка 10-15 м. Один из основных методов повышения точности определения местонахождения объекта основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений. Дифференциальный режим DGPS (Differential GPS) позволяет установить координаты с точностью до 3 м в динамической навигационной обстановке и до 1 м - в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного GPS-приемника, называемого опорной станцией. Сравнивая известные координаты (полученные в результате прецизионной геодезической съемки) с измеренными, опорная станция вычисляет поправки, которые передаются потребителям по радиоканалу в заранее оговоренном формате.

План

Введение

1. История GPS

2. Структура навигационных радиосигналов системы GPS

3. Состав и структура навигационных сообщений спутников системы GPS

4. Алгоритмы приема и измерения параметров спутниковых радионавигационных сигналов

5. Определение координат потребителя

6. Дифференциальный режим