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Wie GPS arbeitet?

GPS ist eine Abkurzung des allgemeingultigen Titels des globalen nautischen Systems der Bestimmung der Lage, Global Positioning System. Solcher geltenden Systeme in der Welt bis jetzt zwei - russisch GLONASS und amerikanisch Navstar, die einfach GPS oft nennen. Bald plant das System der globalen Position, und Europa zu starten.

Jedes solcher Systeme schlie?t die Gruppierung nizkoorbital'nyh die nautischen Gefahrten, die Landmittel der Verfolgung und der Verwaltung und die vielfaltigsten ubernehmenden Gerate fur die Bestimmung der Koordinaten ein. Das Hauptprinzip des Systems - die Bestimmung der Lage mittels der Messung der Entfernungen bis zum Objekt von den Punkten mit den bekannten Koordinaten - der Satelliten. Die Entfernung wird nach der Zeit des Verzuges des Vertriebes des Signals der Sendung vom Satelliten zum Empfanger ausgerechnet. Das hei?t fur die Bestimmung der dreidimensionalen Koordinaten muss das Gerat die Lage drei Satelliten wissen. In Wirklichkeit werden die Aussagen von vier - fur die Beseitigung des Fehlers, der vom Unterschied zwischen den Stunden des Satelliten und den Empfanger herbeigerufen ist verwendet.

Fur heute ist vollstandig funktional nur das amerikanische System der globalen Position Navstar. Sie schlie?t 28 kunstlicher Satelliten (fur die volle Deckung der ganzen Erde genugend 24) ein.

Wie das System GPS veranstaltet ist eben arbeitet

Die Entwicklungen der Konzeption NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System) haben 1973 modernst auf jenen Moment die radionautischen Systeme (RNS) angefangen, land-Loran-C und Omega aufgehort und satelliten-, (SNS) Transit haben den Forderungen der Militars in Bezug auf die Genauigkeit, vsepogodnosti, der 24-Stunden-Arbeit und der Zone der Erfassung zu befriedigen. In Februar 1978 war der erste experimentale Satellit GPS gestartet. Uber die burgerliche Anwendung GPS haben in 1983 nach der Katastrophe des sudkoreanischen Passagierflugzeuges, das uber den Kurilen abgeschlagen ist breit angesprochen. Prasident Rejgan hat ausgerufen, dass das System GPS zuganglich jeden werden soll.

Das System GPS gewahrt zwei Arten der Dienstleistungen: SPS - der standardma?igen Genauigkeit (fur die burgerlichen Benutzer) und PPS - der hohen Genauigkeit (fur die Militars). Bei der Entwicklung des Systems, die Genauigkeit SPS in 100 m galt ausreichend fur die burgerlichen Ziele. Je nach den Tests zeigte es sich, dass die Systemgruppe SPS genauer ist, als es ist angenommen. Fur die Erhaltung des Vorteiles der hohen Genauigkeit fur die Militars, seit Marz 1990 war das Regime "die Beschrankungen des Zugriffes " SA (Selective Availability), kunstlich verringernd die Genauigkeit burgerlich GPS eingefuhrt.

Das System hat die Kampftaufe im Verlauf der Operation "der Sturm in der Wuste " bekommen. Zu jener Zeit waren genugend Satellit noch nicht gestartet. Es ist erforderlich, vorhanden, fur die Versorgung der 24-Stundendeckung der Zone der Kampfhandlungen zu manovrieren. Es ist interessant, dass in September 1989 die Firma "MAGELLAN SYSTEMS CORP. " den Empfanger GPS - "NAV-1000M " - fur die Anwendung die Militarziele ausgegeben Hat, und war mit 10 Mitgliedslandern von NATO als der Lieferant der Empfanger gewahlt. Mehr wurden 3000 Empfanger des Typs "NAV-1000M " neben ubrig die USA und den Kraften der Koalition wahrend des Krieges im Persischen Golf verwendet. Die Landgliederungen und die Meerinfanterie waren dann hauptsachlich sind nosimymi die Einkanalempfanger, die burgerlichen, nicht fahigen zu ubernehmen die Signale der hohen Genauigkeit ahnlich sind komplettiert. War entschieden, fur die Zeit der Kampfhandlungen das Regime SA abzuschalten, was der Benutzung der hohen Genauigkeit auch dem Gegner ermoglichte.

Zur Mitte 1993 auf den Umlaufbahnen befanden sich schon 24 Satelliten, es ist genugend fur die ununterbrochene Navigation in einem beliebigen Punkt der Erde. Die endgultige Einfuhrung des Systems in die Ausbeutung haben nur in Juli 1995 erklart

In 1996 hat Prasident Clinton, dass das System, das auf das Geld der amerikanischen Steuerzahler arbeitet bestatigt, und im folgenden Jahrhundert wird die Dienstleistungen den burgerlichen Benutzern in der ganzen Welt gewahren. Ist erklart, dass bis zum 2006 das Regime "die Beschrankungen des Zugriffes " entfernt sein wird. Der Prasident der USA behalt das Recht vor, die Genauigkeit der Signale GPS im Falle der Drohung die nationale Sicherheit zu verringern.

Das System GPS besteht aus drei Teilen: kosmisch, land- und der Anwenderausrustung.

Der kosmische Teil ist 24 Satelliten, die sich nach den 6 Umlaufbahnen drehen. Die Neigung der Umlaufbahnen zum Erdaquator - 55 Hagel., den Winkel zwischen den Ebenen der Umlaufbahnen - 60 Hagel. Die Hohe der Umlaufbahnen die 20180 km., die Periode der Behandlung - 12 Uhr die Macht des Satellitensenders 50 Vt. Mit der Einfuhrung in die Ordnung der vervollkommneten Satelliten, die haufigen Verluste der Signale blieben in der Vergangenheit. Die Satelliten GPS sind begabt, sich bewegend, die Breschen im System auszufullen (wenn ist einer von ihnen ausgefallen). Ein wichtiges Element des Satelliten ist die Atomuhr, rubidievye und tsezievye, nach vier auf jedem. Die Satelliten werden von der Nummer PRN (Pseudo Random Number) identifiziert, der auf dem Empfanger GPS dargestellt wird.

Der Landteil GPS besteht aus 4 Stationen der Verfolgung, die auf den tropischen Inseln gelegen sind. Sie prufen die sichtbaren Satelliten und ubergeben die Daten auf die Hauptstation (MCS) der Verwaltung und der Kontrolle auf dem Fliegerhorst in Kolorado-Springs fur die Bearbeitung auf den komplizierten Computer-Programmmodellen. Diese Datensatze hei?en efemeridami. Durch die Landstationen werden die Daten zuruck auf die Satelliten ubergeben, und dann der Satellit ubergibt ihren Empfanger GPS.

Wie der Empfanger GPS die Lage bestimmt?

Das System GPS verwendet die Weise der Bestimmung nach den Weiten bis zu den Orientierungspunkten-Satelliten, bestimmt mit Hilfe des pseudozufalligen Kodes. Dazu generiert der Empfanger den inneren Kode gleichzeitig, damit er den Kode des Satelliten genau verdoppelte. Der Empfanger vergleicht den Unterschied in der Zeit zwischen der Aufnahme des entsprechenden Teiles des Satellitenkodes mit solchem Teil des Kodes. Die Verschiebung nach der Zeit und die Geschwindigkeit des Vertriebes der Radiowellen wissend, bekommt der Empfanger die Entfernung bis zum Satelliten, genannt die Pseudoweite, und nach zwei Entfernungen kann die genaue Lage bestimmen. Warum "psevdo "? Das Problem darin um sich zu uberzeugen, dass die pseudozufalligen Kodes des Empfangers und des Satelliten gleichzeitig erzeugt sind. Seitens des Satelliten hier keine Schwierigkeiten gibt es. Die Stunden des Satelliten sehr genau werden nach den Signalen von der Erde eben korrigiert. Die Stunden des Empfangers sind, au?erdem des Verzuges des Vertriebes des Signals in der Ionosphare weniger genau, troposfere schaffen den summarischen Fehler usw. Fur ihre Korrektur GPS verwendet die Messung der Weite vom dritten Satelliten.

Bei der Bestimmung der zweidimensionalen Koordinaten nach zwei Kreisen der gleichen Entfernungen wei? der Empfanger "" nicht, ob er sich in Wirklichkeit auf ihnen befindet oder nicht. Zum Beispiel, wenn die Stunden des Empfangers zuruckbleiben, die wahrhafte Position wird naher sein, aber fur jeden Fall ist es an jedem der Satelliten proportional naher. Die Linie der Lage vom 3. Satelliten einfuhrend, konnen wir das eindeutige Ergebnis bekommen. Der Empfanger GPS hat das Programm, das die Informationen fur drei Linien der Lage nimmt und entscheidet sie algebraicheski. Diese Berechnungen geben die Losung drei Angleichungen fur drei Unbekannte: die Langen, der Breite und des Fehlers der Stunden. Deshalb sind fur die Bestimmung der zweidimensionalen Koordinaten wie mindestens 3 Satelliten, 4 - fur dreidimensional notwendig