Принцип роботи навігаційних систем

Незаперечні переваги GPS навігації

Принцип роботи супутникових систем навігації заснований на вимірюванні відстані від антени на об'єкті (координати якого необхідно отримати) до супутників, положення яких відомо з великою точністю. Таблиця положень всіх супутників називається альманахом, яким повинен мати у своєму розпорядженні будь-якої супутниковий приймач до початку вимірювань. Зазвичай приймач зберігає альманах в пам'яті з часу останнього виключення і якщо він не застарів - миттєво використовує його. Кожен супутник передає в своєму сигналі весь альманах. Таким чином, знаючи відстані до декількох супутників системи, за допомогою звичайних геометричних побудов, на основі альманаху, можна обчислити положення об'єкта в просторі.

Метод вимірювання відстані від супутника до антени приймача заснований на визначеності швидкості поширення радіохвиль. Для здійснення можливості вимірювання часу розповсюджуваного радіосигналу кожен супутник навігаційної системи випромінює сигнали точного часу, використовуючи точно синхронізовані з системним часом атомний годинник. При роботі супутникового приймача його годинник синхронізуються з системним часом, і при подальшому прийомі сигналів обчислюється затримка між часом випромінювання, що містяться в самому сигналі, і часом прийому сигналу. Маючи в своєму розпорядженні цією інформацією, навігаційний приймач обчислює координати антени. Всі інші параметри руху (швидкість, курс, пройдену відстань) обчислюються на основі вимірювання часу, який об'єкт витратив на переміщення між двома або більше точками з певними координатами.

В реальності робота системи відбувається значно складніше. Нижче перераховані деякі проблеми, що вимагають спеціальних технічних прийомів щодо їх вирішення:

Відсутність атомного годинника в більшості навігаційних приймачів. Цей недолік зазвичай усувається вимогою отримання інформації не менше ніж з трьох (2-мірна навігація при відомій висоті) або чотирьох (3-мірна навігація) супутників; (При наявності сигналу хоча б з одного супутника можна визначити поточний час з хорошою точністю).
Неоднорідність гравітаційного поля Землі, що впливає на орбіти супутників;
Неоднорідність атмосфери, через яку швидкість і напрямок поширення радіохвиль може змінюватися в деяких межах;
Відображення сигналів від наземних об'єктів, що особливо помітно в місті;
Неможливість розмістити на супутниках передавачі великої потужності, через що прийом їх сигналів можливий тільки в прямої видимості на відкритому повітрі.