Глобальная система позиционирования (GPS навигация) представляет созвездие спутников на орбите, которые передают навигационные данные для военных и гражданских пользователей по всему миру.
Все элементы управляются и контролируются участниками с главной контрольной станции в штате Колорадо, США.
Услуги GPS навигации
GPS навигация представляет космическую глобальную систему позиционирования, которая управляется ВВС США.
Предоставляются две услуги GPS.
1.Стандартная служба обеспечивает определенную точность и возможность точного позиционирования для гражданских пользователей по всему миру. Комплекс состоит из трех основных сегментов: космического, управления и пользователей.
Космический сегмент системы GPS состоит из 24 работающих спутников в шести орбитальных плоскостях. Спутники работают в круговой 20200 км орбите под углом наклона 55 градусов и примерно с 12-часовым периодом. Минимум четыре спутника должны быть видимы для пользователя, чтобы вычислить трехмерное решение по позиции. Сегмент управления имеет пять станций и три наземных антенны с передачей восходящих сигналов. Станция отслеживает все спутники в поле зрения. Информация со станции обработки передается на центральный диспетчерский пункт для определения точного времени и обновления навигационного сообщения каждого спутника. Эта обновленная информация передается на спутники с помощью наземных антенн. Сегмент пользователей GPS состоит из различных типов приемников для обеспечения позиционирования, определения скорости и точного времени для пользователя.
2.GPS военных пользователей представляет космическое радио-позиционирование и скрытую технологию передачи времени с более точным определением места. Точное позиционирование также состоит из трех основных сегментов: космического сегмента, сегмента контроля и пользовательского сегмента.
Как военная система позиционирования обеспечивает несколько характеристик, которых нет в другом имеющемся оборудовании, который позволяет повысить проведение операций: чрезвычайно точные (3-мерное) местоположение, скорость и время определения. Во всем мире сетку легко конвертировать в другие локальные формы: пассивная, всепогодная деятельность, в реальном масштабе времени с непрерывной информацией, живучесть в агрессивной среде.
Глобальная система позиционирования обеспечивает 24-часовые навигационные услуги, которые включают:
- точную трехмерную информацию о местоположении (широта, долгота и высота), скорость и точное время.
- по всему миру сетку, которая легко преобразуется в любую локальную сеть
- пассивный всепогодные операции
- непрерывную информацию в реальном времени
- поддержка для неограниченного числа пользователей и областей
- поддержка для гражданских потребителей на чуть менее точном уровне.
При наличии соответствующего оборудования, пользователи могут получать эти сигналы для расчета времени, местоположении и скорости. Сигналы настолько точны, что время можно вычислять с точностью миллионных долей секунды, скорость за доли км в час, а местоположение в пределах нескольких метров.
Приемники были разработаны для использования в авиации, кораблях и для наземных транспортных средств, а также позднее для смартфонов.
Сегодня держится на орбите 32 полностью оперативных спутников GPS с учетом запасных. Точное позиционирование достигло полной оперативной готовности в апреле 1995 года. Комплекс был объявлен в эксплуатацию в июле 1995 года.
GPS навигация обещает значительно улучшить многие функции, осуществляемые текущим позиционированием и навигационным оборудованием, что привело к большей точности при меньших затратах. Такие функции, как сопоставление, дозаправка в воздухе, геодезические изыскания и поисково-спасательные операции могут воспользоваться возможностями комплекса.
GPS навигация также используется в безликих пустынях Саудовской Аравии, Ираке и Сирии.
Ракеты-носители запускают спутники с аэродрома на мысе Канаверал, штат Флорида на 20 000 км круговую орбиту. На орбите земли система передачи сигналов осуществляется на двух различных L-диапазонах частот. Расчетный срок службы составляет 7,5 лет.
Управляющая станция отвечает за мониторинг и контроль спутниковой группировки глобальной системы позиционирования. На земле комплекс состоит из пяти станций мониторинга и четырех наземных антенн, расположенных по всему миру. Для мониторинга станций используются приемники для пассивного отслеживания навигационных сигналов со всех спутников. Информация затем обрабатывается и используется для обновления навигационных сообщений со спутников.
Сигналы управления отправляют обновленную навигационную информацию для спутников с помощью наземных антенн в S-диапазоне (2 до 4 ГГц электромагнитного спектра). Наземные антенны используются для передачи команд на спутники и получение телеметрии о состоянии.
Система точного позиционирования постоянно проходит программу модернизации, которая осуществляется совместными усилиями различных ведомств США. Комплекс имеет защищенные каналы для обеспечения военных задач, и доступных для некритичных гражданских целей.
Повышение точности методом дифференциальной GPS
Гражданская GPS навигация может улучшать точность с помощью дифференциального метода.
Дифференциальная GPS использует для корректировки данных заведомо точные сведения с наземных разведанных точек.
Кроме того, улучшение сервиса будет во всем мире, не только там, где дифференциальный сервис GPS существует. Дополнительный дифференциальный гражданский сигнал позволит приемникам уменьшить ошибки от ионосферы с помощью сигнальной обработки. Известно, что если обрабатывается несколько сигналов, то GPS навигация менее восприимчива к непреднамеренным помехам.
Недостатки системы глобального позиционирования
Возможные помехи на гражданский сигнал — серьезная проблема, отчасти из-за возрастающего использования.
Основной элемент уязвимости комплекса заключается в необходимости излучать сигнал с очень низкой мощностью из-за дефицита энергии на спутнике, что делает его уязвимым к потере.
Сигнал также подвержен подделке с заведомо ложной информацией и непреднамеренными помехами. Последние могут быть вызваны естественными причинами (например, солнечными вспышками и ионосферными сцинтилляциями), но и созданные человеком источники (например, телепередачи, подвижная спутниковая служба, ультра широкополосные военные системы связи). Своеобразная, но действующая уязвимость — это степень нереалистичных ожиданий неосторожных пользователей которые все больше полагаются на сигналы синхронизации.
В то время как прорывная технология становится все более доступна и эффективна худшие последствия могут быть снижены за счет использования комбинации системы GPS с другими независимыми системами других стран, как российская Глонасс.
Военная техника, корабли и самолеты оснащаются GPS навигаторами, а также портативными приемниками выполняющими дополнительные функции с обширным применением компьютерной технологии. Такое положение вынуждает беспокоится, что в будущих войнах, если противник принимает эффективное радиоэлектронное подавление, чрезмерная опора на GPS навигацию приведет к результатам, прямо противоположно тем которые необходимы.
