Принципы определения местоположения пунктов с применением ГНСС. Абсолютный и относительный методы

Задача вычисления своего местоположения пользователем является достаточно сложной, так как для вычисления собственных координат на местности необходимо вычислить координаты нескольких спутников, т.е. знать их точное местоположение относительно приёмной аппаратуры. Спутники постоянно двигаются, соответственно координаты постоянно меняются. Для оперативного просчёта и уменьшения вычислительной мощности размеров и стоимости пользовательской аппаратуры, вычисление максимально возможного объема данных было возложено на наземный комплекс управления, в котором по результатам наблюдений за спутниками просчитывается прогноз параметров орбиты в фиксированные (опорные) моменты времени и во время сеансов связи передаются на спутник. Зная предполагаемые параметры орбиты и точные координаты спутника в опорной точке можно вычислить координаты спутника в любой произвольный момент времени. Спрогнозированные параметры орбиты и их производные называются – эфемеридами. Набор сведений, применяемых для поиска видимых спутников и выбора оптимального созвездия и, содержащих сведения о текущем состоянии навигационной системы в целом, включая “загрублённые” эфемериды, называются альманахом. Передатчики, находящиеся на спутнике в беспрерывном режиме на высокой частоте передают навигационные сообщения, содержащие эфемериды с метками времени и альманахом. Пользовательская аппаратура, принимая такое навигационное сообщение и опираясь на заложенный в памяти предыдущий альманах, максимально быстро и точно определяет собственные координаты, при необходимости выводя их на средства отображения информации.

Вычислив координаты спутника, зная точное расстояние от спутника до земли и эталонное время распространения радиосигнала, приёмная аппаратура сможет вычислить расстояние от спутника до пользовательского приёмника, а вычислив расстояние до нескольких спутников, можно будет определить своё местоположение. Вот как это происходит в теории:

Вычислив расстояние от спутника № 1 до приёмника, представим сферу, где центром будет спутник № 1

Вычислив расстояние от приёмника до спутника № 2, представим себе вторую сферу, где центром будет спутник № 2 область. Где эти две сферы пересекутся, и будет областью нашего предполагаемого местонахождения.

Для получения более точных данных нам понадобится информация о расстоянии до спутника № 3 и одна из двух точек. Место пересечения трёх предполагаемых сфер и будет местом нашего позиционирования.

Для устранения неверного решения и одновременного уточнения места позиционирования потребуется чётвертый спутник. Наша задача решена.

Задача, которую мы решили чисто теоретическая, на практике всё намного сложней. Например, существуетвлияние ионосферы и тропосферы, где скорость сигнала замедляется, естественные и искусственные препятствия для прохождения радиоволн. Сигнал имеет свойство отражаться от поверхности, в связи с этим приходится решать одновременно несколько задач и корректировать сигнал от спутников с помощью наземных станций WAAS EGNOS и других беспроводных технологий Wi Fi, GSM. Перефразируя известную пословицу, скажем так: “лишним спутником позиционирование не испортишь”, и чем больше сигналов от разных спутников одновременно сможет просчитать приёмник, тем качественнее и точнее позиционирование. Но, даже имея самый современный приёмник для гражданского применения, максимальная точность, на которую Вы сможете рассчитывать, используя группировку NAVSTAR, от 2-х до 5-ти метров, тогда как геодезическое оборудование обеспечивает точность до 1 метра, а военное до нескольких сантиметров. Дело в том, что для разных потребителей передаётся разный сигнал и используется совершенно разная аппаратура. Для увеличения точности позиционирования используются вспомогательные местные системы позиционирования: (SBAS) для NAVSTAR – WAAS (США), для GALILEO –EGNOS (Европа) и MTSAT для Японии у России такой системы пока нет.