ЖУРНАЛ СТА 1/1996

61 1/96 РАЗРАБОТКИ НАВИГАЦИЯ Ч еловечество с древних вре- мен изобретало и совер- шенствовало инструмен- ты и методы определения положения на земле и на море. Самое точное и до- ступное местоопределение осущес- твлялось по звездам и Солнцу. К сожа- лению, такая общеизвестная навига- ция имеет огромное количество недо- статков. Мы не будем утомлять читателя их перечислением, однако отметим, что современная технология позволяет нам избавиться от многих неудобств. В настоящее время развернуты и функционируют две глобальные нави- гационные системы на основе искус- ственных спутников Земли (ИСЗ). Пер- вой была развернута американская сис- тема NAVSTAR GPS (Global Positioning System). Несколько позже Россия выве- ла в околоземное пространство спутни- ки системы ГЛОНАСС (Глобальная На- вигационная Спутниковая Система). К нашему великому сожалению, до се- годняшнего дня не налажен выпуск ма- логабаритных и относительно дешевых датчиков для работы с российской сис- темой, поэтому в данной статье мы об- ратим внимание читателей на амери- канскую GPS и ее приложения в изде- лиях российской компании АО ПРИН. Основой глобальной системыместо- определения (GPS) является созвездие из 24 спутников, находящихся на шес- ти круговых околоземных орбитах с периодом около 12 часов. Оно спроек- тировано таким образом, чтобы в лю- бой точке Земли в любое время суток было видно не менее 4 спутников (ре- ально для широты Москвы наблюда- ется до 12 спутников одновременно). Каждый спутник излучает специаль- ный навигационный сигнал на основе псевдослучайной последовательности (ПСП) по двум частотам. Кроме того, навигационный сигнал состоит из двух кодов, одиниз которых, более гру- бый, — открытый, так называемый C/A (Clear Aquisition) код, другой — защи- щенный, более точный Y-код для аме- риканских военных. Среднеквадратическое отклонение (СКО) погрешностей определения го- ризонтальных координат находится в пределах 100 м при использовании об- щедоступного навигационного сигна- ла в автономном режиме. Дальнейшее повышение точности связано с применением известного в радионавигации принципа дифферен- циальных навигационных измерений. Дифференциальный режим GPS NAV- STAR (DGPS) дает возможность опреде- лить местоположение с точностью до 2-5 м в динамической навигационной обстановке и лучше 2 м — в стационар- ных условиях. Принцип DGPS состоит в следующем: опорный приемник GPS располагается в пункте с известными ко- ординатами (так называемая опорная станция — ОС), сравнивая известные координаты с измеренными, приемник GPS вырабатывает поправки. Поправки затем передаются по радиоканалу пот- ребителям, которые используют их для уточнения своих координат. Дифференциальный метод наиболее эффективен, когда преобладающими погрешностями потребителя являют- ся систематические ошибки, обуслов- ленные внешними по отношению к приемнику причинами. Такая ситуация характерна для GPS. Основные источ- ники погрешностей, определяемых приемниками координат, следующие. 1. Наиболее существенные погрешнос- ти обусловлены режимом селективно- го доступа (Selective Availability, S/A). Это ошибки искусственного проис- хождения, вносимые в сигнал на бор- ту спутников с целью загрубления навигационных измерений. Погреш- ности из-за влияния этого фактора составляют примерно 30 м (СКО). 2. Ионосферные задержки распростра- нения сигналов связаны с прохож- дением через верхние слои атмос- феры и приводят к ошибкам поряд- ка 20-30 м днем и 3-6 м ночью. Для пользователей «военного» сигнала эта составляющая устраняется изме- рениями на двух частотах. Хотя на- вигационное сообщение, передавае- мое с борта спутников, и содержит параметры модели ионосферы, ком- пенсация фактической задержки в лучшем случае составляет 50%. 3. Тропосферные задержки распрост- ранения сигналов обусловлены про- хождением через нижние слои атмо- Сергей Голубев, Михаил Качалин Обзор глобальной системы местоопределения NAVSTAR и дифференциального метода навигационных измерений. ВТ/6 — СТАНЦИЯ ГЕНЕРАЦИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОПРАВОК GPS