Основные характеристики GPS-измерений

Общие сведения о GPS

История создания Global Positioning System (GPS) начинается с 1973 года, когда Управлению совместных программ, которое входит в состав Центра космических и ракетных исследований США, было дано указание от Министерства обороны Соединенных Штатов спроектировать, испытать и развернуть навигационную систему космического базирования. В результате этой работы была создана система, которая получила изначально название NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging).

Из этого наименования прямо следовало, что система предназначается для решения следующих основных задач:

1. Обеспечение навигации, то есть, определение мгновенного положения и скорости потребителей.
2. Обеспечение синхронизации шкал времени.

Так как инициатором создания GPS являлось Министерство обороны США, то в качестве главных предполагалось решение задач обороны и национальной безопасности. Отсюда появилось еще одно параллельное наименование системы, а именно, оборонительная система спутниковой навигации DNSS (Defense Navigation Satellite System).

На разработку концепции построения и архитектуры GPS ушло приблизительно пять лет, и уже в 1974-ом году фирма Rockwell получила заказ на изготовление первых восьми экспериментальных спутников КА Block I для создания демонстрационной системы. Первый спутник был запущен 22 февраля 1978-го года.

Следует выделить следующие важные этапы развертывания системы GPS:

1. Фаза первоначальной работоспособности (IOC).
2. Фаза полной работоспособности (FOC).

Этап IOC был начат в 1993-ем году, когда в составе орбитальной группировки насчитывалось двадцать четыре спутника разных модификаций, которые были готовы к использованию по целевому назначению. Переход в режим FOC был реализован в середине 1995-го года, после окончания всех летных испытаний, хотя по факту система предоставляла услуги в полном объеме уже в марте 1994-го года.

При проектировании GPS разработчики предполагали, что точность навигационных определений при использовании специального кода будет в пределах 400 м. Реальная точность измерений оказалась в десять и более раз выше.

Основные характеристики GPS-измерений

Основные характеристики GPS-измерений:

1. Точность. GPS-измерения могут иметь различную точность в зависимости от условий приема сигнала и наличия помех. Обычно точность GPS-измерений составляет от нескольких метров до нескольких сантиметров.
2. Разрешение. GPS-измерения могут иметь различное разрешение, то есть способность определить местоположение с определенной точностью. Разрешение может быть выражено в метрах или в градусах.
3. Время обновления. GPS-измерения обновляются с определенной частотой, которая может быть различной в зависимости от устройства и настроек. Частота обновления может быть от нескольких секунд до нескольких миллисекунд.
4. Возможность определения высоты. GPS-измерения могут использоваться для определения не только широты и долготы, но и высоты над уровнем моря. Однако точность определения высоты может быть ниже, чем точность определения горизонтальных координат.
5. Зависимость от видимости спутников. GPS-измерения основаны на приеме сигналов от спутников, поэтому качество измерений может зависеть от видимости спутников. В горных или густозаселенных районах, а также внутри зданий, качество измерений может быть низким.
6. Влияние атмосферных условий. Атмосферные условия, такие как облачность или сильные осадки, могут оказывать влияние на качество GPS-измерений. В таких условиях точность и надежность измерений могут быть снижены.
7. Возможность многоточечных измерений. GPS-измерения могут использоваться для определения не только одной точки, но и множества точек одновременно. Это позволяет проводить геодезические работы, картографические измерения и другие задачи.
8. Возможность трекинга. GPS-измерения могут использоваться для отслеживания перемещения объекта в реальном времени. Это полезно для навигации, контроля транспортных средств, спортивных тренировок и других приложений.
9. Интеграция с другими технологиями. GPS-измерения могут быть интегрированы с другими технологиями, такими как ГИС (географическая информационная система), глобальная система навигации (ГЛОНАСС), инерциальные навигационные системы (ИНС) и другие. Это позволяет получить более точные и надежные данные о местоположении.
10. Поддержка различных приложений. GPS-измерения могут быть использованы в различных областях, включая геодезию, картографию, навигацию, транспорт, спорт, а также военные и научные исследования. Это делает GPS одной из наиболее широко используемых технологий в мире.
11. Потребление энергии. GPS-измерения могут потреблять значительное количество энергии, особенно при постоянном использовании. Это может быть проблемой для портативных устройств, таких как смартфоны или навигационные приборы, которые требуют частой зарядки аккумулятора.
12. Защита конфиденциальности. GPS-измерения могут быть использованы для отслеживания местоположения людей или объектов. В связи с этим возникают вопросы о защите конфиденциальности и безопасности данных, особенно при использовании GPS в мобильных приложениях или системах слежения.
13. Глобальное покрытие. GPS-измерения могут быть получены практически в любой точке Земли, благодаря глобальной сети спутников. Это делает GPS удобным для использования в различных регионах и странах.
14. Совместимость. GPS-измерения могут быть совместимы с различными устройствами и программным обеспечением. Это позволяет использовать GPS в различных комбинациях с другими технологиями и интегрировать его в существующие системы.
15. Стоимость. GPS-измерения становятся все более доступными и дешевыми, благодаря развитию технологий и массовому производству GPS-устройств. Это делает GPS доступным для широкого круга пользователей и различных приложений.