ВКР: Система глобального позиционирования (GPS

Введение
Система глобального позиционирования (GPS - Global Positioning System) - комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости, ускорения и направления движения) для наземных, водных и воздушных объектов.
GPS приемник (спутниковый приёмник) — радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками навигационных систем. В зависимости от используемой системы навигации разделяются на GPS-приёмники, ГЛОНАСС-приёмники и так далее.
Большинство пользователей думает о GPS как о средстве определения местоположения, но комплекс из 24 спутников, но это еще отличный эталон времени. Каждый спутник содержит две пары рубидиевых и цезиевых атомных часов. Они контролируются по атомным часам на Земле, а весь комплекс непрерывно калибруется по мировому стандарту времени – универсальному координированному времени (UTC - Universal Coordinated Time). Точность измерения от каждого спутника составляет ±1 нс. Ошибки моделирования атмосферы могут составлять до 50 нс. Но самый большой источник ошибок – код ограниченного доступа (Selective Availability, SA). Министерство обороны США преднамеренно ухудшает точность GPS, вынуждая медленно дрейфовать частоту спутниковых часов GPS. При наличии SA, в сигнал каждого спутника вносится ошибка синхронизации, равная приблизительно 100 нс, и ошибка частоты, равная 10 нс. При условии хорошего обзора неба, GPS-приемник может округлять ошибки от SA по семи или восьми спутникам, уменьшая эффект SA почти в 3 раза.





1 Теоритический раздел
1.1 Область применения
Глобальная Система Позиционирования (Global Positioning System) или GPS разработана по заказу Министерства Обороны США и создана в 1979 г. Ядро этой системы составляют 24 космических навигационных спутника Земли “NAVSTAR“.
Правительство Соединенных Штатов вложило в создание системы свыше 12 миллиардов долларов. Созданная система оказалась надежной и эффективной в работе. Чтобы исключить проблемы, характерные для наземных навигационных систем, спутники расположены так высоко, что обеспечивается их видимость и возможность определения координат в любом месте Земли все 24 часа в сутки. Поскольку GPS - прежде всего оборонная система, она разработана устойчивой к воздействию естественных и искусственных радиопомех.
Вся система состоит из трех блоков (сегментов):
Космический сегмент
Представляет собой систему из 24 навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ), расположенных на почти круговых орбитах, на высоте » 20 тыс. км. Спутники оснащены радиопередатчиками и эталонами времени (атомные часы)
Сегмент управления
Представляет собой сеть наземных станций слежения за НИСЗ и центров обработки информации. Основная задача - поддержание в рабочем состоянии космического сегмента
Сегмент потребителей
Владельцы GPS-приемников на суше, воде