Osnovno načeloGPS navigacijski sistemje izmeriti razdaljo med satelitom z znanim položajem in uporabnikovim sprejemnikom ter nato integrirati podatke več satelitov, da bi izvedeli določen položaj sprejemnika. Da bi to dosegli, je položaj satelita mogoče najti v satelitskih efemeridah glede na čas, ki ga zabeleži ura na vozilu. Razdaljo od uporabnika do satelita dobimo tako, da zabeležimo čas, ki ga satelitski signal potuje do uporabnika, in ga nato pomnožimo s svetlobno hitrostjo (zaradi interference ionosfere v atmosferi ta razdalja ni realna). razdalja med uporabnikom in satelitom, vendar psevdo-razdalja (PR): Ko sateliti GPS delujejo normalno, bodo še naprej oddajali navigacijska sporočila s psevdo-naključnimi kodami (imenovanimi psevdo-kodami), sestavljenimi iz binarnih simbolov 1 in 0 sta dve vrsti psevdo kod, ki ju uporabljajo sistemi GPS, in sicer: civilna koda C/A in vojaška koda P(Y). , kar je enako 300 m; frekvenca P kode je 266,4 dni, kar je enako 30 m varnostna zmogljivost je boljša, vključno s satelitskimi efemeridami, korekcijo ure, korekcijo ionosferske zakasnitve, korekcijo atmosferske refrakcije itd. Demodulira se iz satelitskega signala in prenaša na nosilni frekvenci z modulacijo 50b/s. Vsak glavni okvir navigacijskega sporočila vsebuje 5 podokvirjev z dolžino okvirja 6 s. Prvi trije okvirji imajo po 10 besed; vsak Ponavlja se vsakih 30 sekund in se posodablja vsako uro. Zadnja dva okvirja imata skupno 15000b. Vsebina navigacijskega sporočila vključuje predvsem telemetrične kode, pretvorbene kode ter prvi, drugi in tretji podatkovni blok, med katerimi so najpomembnejši podatki efemerid. Ko uporabnik prejme navigacijsko sporočilo, izvlecite satelitski čas in ga primerjajte s svojo uro, da ugotovite razdaljo med satelitom in uporabnikom, nato pa uporabite podatke satelitskih efemerid v navigacijskem sporočilu za izračun položaja satelita med oddajanjem sporočilo. Poznamo lahko položaj in hitrost uporabnika v geodetskem koordinatnem sistemu WGS-84.
Vidi se, da je vloga satelitskega delaGPS navigacijski sistemje neprekinjen prenos navigacijskih sporočil. Ker pa ure, ki jo uporablja uporabnikov sprejemnik, in satelitske ure na krovu ni mogoče vedno sinhronizirati, poleg uporabnikovih tridimenzionalnih koordinat x, y in z, a Δt, časovna razlika med satelitom in sprejemnikom , je prav tako predstavljeno kot neznano število. Nato uporabite 4 enačbe za rešitev teh 4 neznank. Torej, če želite vedeti, kje je sprejemnik, morate imeti možnost sprejema vsaj 4 satelitskih signalov.
TheGPS sprejemniklahko prejme informacije o času, točne do ravni nanosekund, ki jih je mogoče uporabiti za merjenje časa; napovedne efemeride za napovedovanje približnega položaja satelita v naslednjih mesecih; oddajne efemeride za izračun satelitskih koordinat, potrebnih za določanje položaja, z natančnostjo od nekaj metrov do deset metrov (drugačno od satelita, ki se spreminja kadar koli); inGPS sistempodatke, kot je status satelita.
TheGPS sprejemniklahko izmeri kodo, da dobi razdaljo od satelita do sprejemnika. Ker vsebuje napako satelitske ure sprejemnika in napako atmosferskega širjenja, se imenuje psevdorazdalja. Psevdorazpon, izmerjen za kodo 0A, se imenuje psevdorazpon kode UA, natančnost pa je približno 20 metrov. Psevdorazpon, izmerjen za kodo P, se imenuje psevdorazpon kode P, natančnost pa je približno 2 metra.
TheGPS sprejemnikdekodira prejeti satelitski signal ali uporabi druge tehnike za odstranitev informacij, moduliranih na nosilcu, nato pa se nosilec lahko obnovi. Strogo gledano bi se nosilna faza morala imenovati faza nosilne frekvence utripa, ki je razlika med fazo nosilca sprejetega satelitskega signala, na katero vpliva Dopplerjev premik, in fazo signala, ki jo ustvari lokalno nihanje sprejemnika. Običajno izmerjeno v času epohe, ki ga določa ura sprejemnika in spremljanje satelitskega signala, je mogoče zabeležiti vrednost spremembe faze, vendar začetna vrednost faze sprejemnika in satelitskega oscilatorja na začetku opazovanja ni znana. Fazno celo število začetne epohe je prav tako neznano, kar pomeni, da je dvoumnost celotnega tedna mogoče rešiti le kot parameter pri obdelavi podatkov. Natančnost vrednosti opazovanja faze je visoka do milimetrov, vendar je predpostavka rešiti dvoumnost celotnega oboda. Zato je mogoče vrednost opazovanja faze uporabiti le, če obstaja relativno opazovanje in vrednost neprekinjenega opazovanja, natančnost pozicioniranja, ki je boljša od ravni števca, pa je mogoče uporabiti samo opazovanje faze.
Glede na način določanja položaja delimo GPS določanje položaja na enotočkovno določanje položaja in relativno določanje položaja (diferencialno določanje položaja). Enotočkovno določanje položaja je način za določitev položaja sprejemnika na podlagi podatkov opazovanja sprejemnika. Uporablja lahko samo opazovanja psevdorazdalje in se lahko uporablja za grobo navigacijo in določanje položaja vozil in ladij. Relativno določanje položaja (diferencialno določanje položaja) je metoda za določanje relativnega položaja med točkami opazovanja na podlagi podatkov opazovanja več kot dveh sprejemnikov. Uporablja lahko opazovanja psevdorazdalje ali opazovanja faz. Uporabiti je treba geodetske ali inženirske meritve. Za relativno pozicioniranje uporabite fazna opazovanja.
GPS opazovanjavključujejo razlike v uri satelitov in sprejemnikov, zakasnitev pri atmosferskem širjenju, učinke več poti in druge napake. Nanje vplivajo tudi napake efemerid satelitskega oddajanja med izračuni pozicioniranja. Najpogostejše napake povzroča relativno pozicioniranje. Preklic ali oslabitev, tako da bo natančnost pozicioniranja močno izboljšana. Dvofrekvenčni sprejemnik lahko izniči glavnino ionosferske napake v ozračju na podlagi opazovanj obeh frekvenc. ), uporabite dvofrekvenčne sprejemnike.
