Геодезические работы с помощью GPS

В этом разделе мы представим вам Глобальную Навигационную Систему (GPS) и основные понятия, связанные с геодезическими работами с помощью GPS.

Преимущества

Ведение геодезических работ с помощью GPS увеличивает производительность вашего труда. Вы можете достигнуть сантиметрового уровня точности определения координат гораздо быстрее, чем при использовании традиционных геодезических инструментов. GPS позволяет вести геодезические работы круглосуточно, в любую погоду, а также, при отсутствии прямой видимости между точками.

Краткий обзор gps

GPS - спутниковая навигационная система для определения местоположения любых точек, эксплуатируемая и управляемая Министерством Обороны США, предоставляющая услуги, как военным, так и гражданским пользователям.

Спутники

В настоящее время в околоземном космическом пространстве находится 24 спутника (SVs) NAVSTAR. Период обращения спутников составляет двенадцать часов, а большая полуось приблизительно равна 20200 км. Спутники сгруппированы на шести орбитах, с наклонениями в 55 градусов к экватору.

Каждый спутник передает радиосигналы, которые имеют уникальные идентификационные коды. Высокоточные атомные часы на борту спутников управляют генерацией этих сигналов и кодов.

Управление gps

Министерство Обороны США управляет системой с помощью четырёх наземных станций управления - главная станция и три станции управления потоками данных:

• Станции слежения непрерывно отслеживают спутники и передают информацию на главную станцию.

• Главная станция вычисляет поправки синхронизации атомных часов спутников. Она также исправляет орбитальную информацию (эфемериды спутников). Главная станция передаёт результаты своей работы станциям загрузки.

• Станции управления потоками данных обновляют информацию, передаваемую каждым спутником, используя данные, полученные от главной станции.

Пользователи gps

GPS сигналы используются как гражданскими, так и военными пользователями. Любой пользователь, имеющий GPS приёмник, может использовать GPS сигналы.

В начале, GPS приёмники использовались в основном для определения местоположения и навигации. Теперь GPS приёмники используются для решения разнообразнейших высокоточных задач на земле, в небе и на море.

Спутниковые сигналы и GPS приёмники

Каждый спутник передает два уникальных кода. Первый и более простой код называется C/А (грубым) кодом. Второй код называется P (точным) кодом. Этими кодами модулируются две несущих волны L1 и L2. L1 несет C/А и Р-код, а L2 несёт только Р - код.

GPS приёмники подразделяются на одночастотные и двухчастотные. Одночастотные приёмники принимают только несущую L1, а двухчастотные и L1 и L2.

Кодовые и фазовые измерения

Координаты вычисляются методом трилатерации после определения дальности до каждого видимого спутника. Дальности определяются по коду или фазе несущей.

Между генерацией кода в спутнике и приёмом его GPS антенной проходит определённый период времени. Кодовые измерения позволяют определить этот промежуток времени и умножив его на скорость света, мы получим дальность до спутника.

GPS приёмники геодезического класса измеряют фазу в пределах цикла несущей. Длины волн L1 и L2 известны, поэтому дальности до спутников можно определить, добавив фазовый домер к общему числу длин волн между спутником и антенной.

Определение полного числа циклов несущей (длин волн) между антенной и спутником называется разрешением неоднозначности - поиском целого значения числа длин волн. Для измерений в режиме с постобработкой (РР), который используется для определения местоположения с точностью на уровне сантиметра, это целое значение определяется во время обработки на компьютере. Для измерений в реальном времени, которые используются для определения местоположения с точностью на уровне сантиметра, это целое значение определяется в течение процесса называемого инициализацией.