Не потеряй ориентацию

Степан Ильин aka Step

Хакер, номер #071, стр. 071-022-4

Раз предотвратить появление временной погрешности на стороне приемника невозможно, значит, нужно ее устранить. Четыре неточных измерения в этом случае позволяют исключить относительное смещение шкалы времени приемника. И вот каким образом. Допустим, часы приемника отстают от единого времени навигационной системы на половину секунды. Отстают - и класть на это. Делаем все, как обычно: измеряем расстояния до спутников и строим четыре сферы с радиусами, соответствующими полученным дальностям до спутника. Опа! Пересечения-то в одной точке ну никак не получается. Но процессор GPS-приемника не дурак: для уточнения дальностей он последовательно прибавляет ко всем измерениям одну и ту же временную величину, чем добивается пересечения сфер в одной-единственной точке, которая и будет являться корректным месторасположением GPS-приемника.

Еще больше точности

Чтобы ты не подумал, что описанный прием единственный в обеспечении точности GPS, я расскажу еще о нескольких. К примеру, для того чтобы снизить погрешности, используется также некоторая избыточность данных. То есть помимо непосредственно навигационных сигналов спутники постоянно передают разного рода служебную информацию. Приемник, к примеру, регулярно получает прогноз задержки распространения сигнала в ионосфере (при прохождении сигнала через ионосферу и тропосферу скорость его распространения становится меньше скорости света), сведения о текущем состоянии и орбите спутника.

Самостоятельно спутники не в могут следить за метаморфозами, происходящими в их передвижении. Поэтому для контроля их орбит и координат существуют четыре наземные станции слежения, разветвленные системы связи и центр управления. Все они подчиняются напрямую министерству Обороны США. Станции слежения постоянно ведут наблюдения за всеми спутниками системы. Обращаясь вокруг планеты один раз за 12 часов, GPS-спутники проходят над ними дважды в сутки. Это дает возможность точно измерить их высоту, положение, скорость, а также фиксировать малейшие изменения траектории. Полученные данные передаются в центр управления, который вносит соответствующие поправки в бортовые компьютеры каждого спутника. GPS-приемники получают эту информацию вместе с навигационными сигналами, причем в двух вариантах: в альманахах и в эфимерисах. Данные альманаха – информация о параметрах орбиты одного спутника и описание общего местоположения спутников в системе. Они не отличаются большой точностью и передаются каждые 12,5 минут. В свою очередь, данные эфимериса содержат очень точные корректировки параметров орбит и часов для каждого спутника и передаются значительно чаще.

Как и было сказано ранее, отмена режима селективного доступа привела к тому, что даже гражданские GPS-приемники смогли определять свои координаты с погрешностью всего в несколько метров. Но и это еще не предел! С использованием специальной системы дифференциальной коррекции (подробнее читай во врезке) можно и вовсе добиться точности в считанные сантиметры.