Глобальна навігаційна супутникова система (ГНСС) - це система, що дозволяє визначати просторове положення об'єктів місцевості шляхом опрацювання ГНСС-приймачем прийнятого супутникового сигналу. ГНСС складається з трьох сегментів: космічного, наземного і користувачів. Космічний сегмент являє собою сузір'я супутників, які рухаються по навколоземних орбітах. Наземний сегмент включає в себе мережу станцій стеження, які спостерігають за супутниками на орбіті і виконують коригування їх положення. Сегмент користувача включає всі приймачі, які виконують визначення свого місця розташування за допомогою ГНСС.
В даний час існує декілька ГНСС:
GPS Американська супутникова система https://www.gps.gov
|
ГЛОНАСС Російська супутникова система https://www.glonass-iac.ru/en/
|
Galileo Європейська супутникова система https://galileognss.eu
|
Beidou Китайська супутникова система http://en.beidou.gov.cn
|
Всі супутникові навігаційні системи відрізняються сигналом, кількістю супутників, що одночасно знаходяться на орбіті, орбітальними параметрами польоту супутників. Практично всі супутники передають сигнали як цивільного (відкриті сигнали), так і військового призначення (закриті сигнали). Для визначення просторового розташування користувача з точністю 3-15 м йому достатньо мати супутниковий навігаційний приймач.
Принцип роботи ГНСС
ГНСС працює наступним чином – ГНСС приймач вимірює час поширення сигналу від супутника до приймача. З отриманого сигналу приймач отримує дані про місцезнаходження супутника. Для визначення відстані від супутника до приймача час поширення сигналу від супутника до ГНСС-приймача множиться на швидкість світла. Цей спосіб виміру відстані від супутника до ГНСС приймача називається кодовим. Існує більш точний метод вимірювання відстані, який називається фазовим. У цьому методі вимірюється кількість радіохвиль, яка вміщається у відстань від супутника до ГНСС-приймача і вимірюється фаза останньої хвилі, яка повністю не вміщається у цю відстань. Відстань отримується множенням відомої довжини хвилі на кількість хвиль плюс остаток останньої хвилі виміряний за її фазою.
З точки зору геометрії роботу ГНСС-можна проілюструвати так: кілька сфер, в середині яких знаходяться супутники. У точці перетину цих сфер знаходиться користувач. Радіус кожної зі сфер відповідно дорівнює відстані до цього видимого супутника. Сигнали від трьох супутників дозволяють отримати дані про широту, довготу та висоту об'єкта, четвертий супутник дає інформацію про точний час. Виміряні відстані і координати супутників можна звести в систему рівнянь, з розв’язку яких можна обчислити координати користувача. Таким чином, для отримання точного місця розташування необхідно провести вимірювання віддалей до 4-супутників.
Для визначення просторового положення з більш високою точністю необхідно виконувати вимірювання в диференціальному режимі (тобто мати два приймача, один з яких виступає базовим і повинен бути встановлений на точці з заданими координатами, а другий виступає в якості роверного «пересувного» для визначення координат заданих точок, при цьому обидва приймача повинні працювати одночасно). Існує два режими виконання вимірювань: з пост опрацюванням і в RTK (режимі реального часу). При використанні режиму з пост опрацюванням спочатку виконуються польові виміри на заданих точках, а потім виконується перенесення даних з приймача на комп'ютер, і проводиться опрацювання вимірів з використанням спеціалізованого програмного забезпечення. Режим реального часу дозволяє отримувати координати точок безпосередньо в польових умовах, для цього потрібно або радіозв'язок, або GSM-зв'язок між базовим і роверного приймачем, забезпечених радіо або GSM модемами.