GPS Navstar

Global Positioning System (сокр. — GPS) создана США. Первоначальное название NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging). История развития начинается с 1973 года. 

Орбитальная группировка спутников

Орбитальная группировка GPS состоит из 32 основных космических аппаратов, расположенных на шести круговых орбитах, обозначаемых латинскими буквами от A до F. Дополнительно на некоторых орбитах может находиться один или два резервных КА, предназначенных для сохранения параметров системы при выходе из строя основных КА. Наклонение орбитальных плоскостей 55°, долготы восходящих узлов различаются на 60°. Высоте орбит 20 200 км соответствует период обращения 11 ч 58 мин, т. е. орбиты космических аппаратов GPS являются синхронными.

Навигационные сигналы

Каждый космический аппарат излучает навигационные сигналы на нескольких несущих частотах в виде фазоманипулированной псевдослучайной последовательности (ПСП). Структура некоторых из этих ПСП опубликована, соответственно данный сигнал может приниматься всеми потребителями. Структура другой части ПСП закрыта, поэтому данный сигнал доступен для приёма только санкционированным потребителям, которым структура ПСП известна.

В сигнале зашифровываются два вида кода. Один из них — код С/А (coarse/acquisition, или clear/acquisition) — доступен широкому кругу гражданских потребителей. Код C/A представляет собой ПСП Голда длительностью 1 023 символа с тактовой частотой 1,023 МГц. Период повторения С/А-кода — 1 мс., что соответствует интервалу однозначного измерения псевдодальности около 300 км. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения, поэтому называется «грубым» кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте L1 с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательности длиной 1023 символа.

Другой код — P (precision code), обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все; доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS. В основном P-код предоставляется военным и федеральным службам США. Этот код передается на частоте L2 с применением сверхдлинной псевдослучайной последовательности с периодом повторения 267 дней. Тактовая частота — 10,23 МГц. Кроме этих кодов в сигнале GPS может присутствовать так называемый Y-код, являющийся шифрованной версией P-кода.

Кроме кодов С/А и P навигационный спутник регулярно передает специальное сообщение, которое содержит дополнительные сведения. Пользователь информируется о состоянии спутника и его параметрах — системном времени, эфемеридах (наборах параметров, точно описывающих орбиту движения навигационного спутника), прогнозе ионосферной задержки, показателях работоспособности. Передача навигационного сообщения длиной 1500 бит осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и/или L2.

Количество штатных спутников32
Количество плоскостей6
Высота орбиты20 200 км
Наклонение орбиты55°
Период обращения спутников11 ч 58 м
Несущие частотыL1 (1575,42 Мгц), L2 (1227,6 Мгц), L3 (1176,45 Мгц)
РадиосигналыL1 C/A, L1P(Y), L1C, L2C, L2M, L5, L1/2 M-Code
Система координатWGS-84
Шкала времениUTC

Система координат и шкала времени

В GPS используется Всемирная геодезическая система 1984 года (World Geodetic System – WGS-84). Очередное уточнение параметров системы WGS-84 (G1678) состоялось в 2012 году, при этом расхождения между действующей системой WGS-84 и ITRF 2008 составляет величину порядка 1 см, т. е. обе системы являются фактически идентичными.

Системное время GPS связано с координированным всемирным временем (UTC) в соответствии с наблюдениями морской обсерватории США (USNO). Номинально шкала времени GPS имеет постоянное, равное 19 с, расхождение с международным атомным временем TAI. Отсчёт времени ведётся в неделях GPS и секундах в рамках текущей недели, начало отсчёта – 00 ч 00 мин 06.01.1980. В системе GPS номер недели записывается с помощью 10-разрядного двоичного числа, максимальное значение номера недели равно 1 023. Нулевой номер недели повторился в полночь с 21 на 22 августа 1999 года.

Услуги системы GPS

Система GPS предоставляет два вида услуг:

  • услугу стандартного позиционирования (Standard Positioning Service – SPS) , доступную для всех потребителей,
  • услугу точного позиционирования (Precise Positioning Service – PPS) , доступную для санкционированных потребителей.

Услуга стандартного позиционирования SPS и временной синхронизации доступна для всех категорий потребителей безвозмездно и глобально и реализуется посредством излучения всеми космическими аппаратами GPS навигационных радиосигналов, модулированных дальномерным кодом C/A (Coarse/Acquisition – грубый приём). Программа развития GPS предусматривает предоставление гражданским потребителям услуги SPS с помощью сигналов L2C, L5 и L1C.

Услуга точного позиционирования PPS реализуется посредством излучения всеми космическими аппаратами орбитальной группировки GPS навигационных радиосигналов в диапазонах L1 и L2, модулированных дальномерным P(Y)-кодом. Услуга PPS предназначена для использования исключительно вооружёнными силами США, федеральными агентствами США и вооружёнными силами некоторых союзников.

Источники дополнительной информации о GPS

Официальный сайт: www.gps.gov

Текущее состояние орбитальной группировки GPS: https://www.glonass-iac.ru/GPS/

Интерфейсный контрольный документ  GPS: www.gps.gov/technical/icwg/

Пользовательский информационный центр GPS: www.navcen.uscg.gov

Информация взята из источника: https://www.glonass-iac.ru/

Обновлено: 18.12.2018 — 17:00
GNSS EXPERT © О.В. Евстафьев, 2018