Temel prensibiGPS navigasyon sistemibilinen bir konuma sahip bir uydu ile kullanıcının alıcısı arasındaki mesafeyi ölçmek ve ardından alıcının belirli konumunu bilmek için birden fazla uydunun verilerini entegre etmektir. Bunu başarmak için uydunun konumu, yerleşik saat tarafından kaydedilen zamana göre uydu efemerisinde bulunabilir. Kullanıcının uyduya olan uzaklığı, uydu sinyalinin kullanıcıya ulaştığı sürenin kaydedilmesi ve ardından bunun ışık hızıyla çarpılmasıyla elde edilir (iyonosferin atmosfere müdahalesi nedeniyle bu mesafe gerçek mesafe değildir). kullanıcı ile uydu arasındaki mesafe değil, Pseudo range (PR): GPS uyduları normal çalıştığında 1 ve 0 ikili sembollerden oluşan sözde rastgele kodlarla (sözde kodlar olarak anılır) navigasyon mesajlarını iletmeye devam edeceklerdir. GPS sistemleri tarafından kullanılan iki tür sözde koddur: Sivil C/A kodu ve askeri P(Y) kodu C/A kodunun frekansı 1,023MHz, tekrarlama süresi bir milisaniyedir ve kod aralığı 1 mikrosaniyedir. 300m'ye eşdeğerdir; P kodu frekansı 10.23MHz'dir ve tekrarlama süresi 266.4 gündür, yani 30m'ye eşdeğerdir. Güvenlik performansı daha iyidir Navigasyon mesajı uydu efemeris, çalışma koşulları, saat düzeltmesi, iyonosferik gecikme düzeltmesi, atmosferik kırılma düzeltmesi vb. bilgileri içerir. Uydu sinyalinden demodüle edilerek taşıyıcı frekansta 50b/s modülasyonla iletilir. Gezinme mesajının her ana çerçevesi, çerçeve uzunluğu 6 saniye olan 5 alt çerçeve içerir. İlk üç çerçevenin her biri 10 kelimeden oluşur; her 30 saniyede bir tekrarlanır ve her saat başı güncellenir. Son iki karenin toplamı 15000b'dir. Navigasyon mesajının içeriği temel olarak telemetri kodlarını, dönüşüm kodlarını ve en önemlileri efemeris verileri olan birinci, ikinci ve üçüncü veri bloklarını içerir. Kullanıcı navigasyon mesajını aldığında uydu zamanını çıkarın ve uydu ile kullanıcı arasındaki mesafeyi öğrenmek için bunu kendi saati ile karşılaştırın ve ardından iletim sırasında uydunun konumunu hesaplamak için navigasyon mesajındaki uydu efemeris verilerini kullanın. mesaj. Kullanıcının WGS-84 jeodezik koordinat sistemindeki konumu ve hızı bilinebilmektedir.
Uydu kısmının rolünün olduğu görülebilir.GPS navigasyon sisteminavigasyon mesajlarını sürekli olarak iletmektir. Ancak kullanıcının alıcısının kullandığı saat ile uydunun yerleşik saati her zaman senkronize edilemediğinden, kullanıcının üç boyutlu koordinatları olan x, y ve z, a Δt'ye ek olarak uydu ile alıcı arasındaki zaman farkı da ortaya çıkar. , aynı zamanda bilinmeyen bir numara olarak da tanıtıldı. Daha sonra bu 4 bilinmeyeni çözmek için 4 denklem kullanın. Yani alıcının nerede olduğunu bilmek istiyorsanız en az 4 uydu sinyali alabilmeniz gerekir.
The GPS alıcısızamanlama için kullanılabilecek nanosaniye düzeyinde doğru zaman bilgisini alabilir; önümüzdeki birkaç ay içinde uydunun yaklaşık konumunu tahmin etmek için tahmin efemeris; Konumlandırma için gerekli uydu koordinatlarının hesaplanmasına yönelik yayın efemeris'i, Birkaç metreden onlarca metreye kadar doğrulukla (uydudan farklı, her an değişen); VeGPS sistemiUydu durumu gibi bilgiler.
The GPS alıcısıuydudan alıcıya olan mesafeyi bulmak için kodu ölçebilir. Alıcının uydu saatinin hatasını ve atmosferik yayılma hatasını içerdiğinden buna sözde aralık adı verilir. 0A kodu için ölçülen sözde uzaklığa UA kodu sözde uzaklığı adı verilir ve doğruluk yaklaşık 20 metredir. P kodu için ölçülen sözde uzaklığa P kodu sözde uzaklığı adı verilir ve doğruluk yaklaşık 2 metredir.
The GPS alıcısıalınan uydu sinyalinin kodunu çözer veya taşıyıcı üzerinde modüle edilen bilgiyi kaldırmak için başka teknikler kullanır ve ardından taşıyıcı geri yüklenebilir. Kesin olarak konuşursak, taşıyıcı faza, Doppler kaymasından etkilenen alınan uydu sinyali taşıyıcı fazı ile alıcının yerel salınımı tarafından oluşturulan sinyal fazı arasındaki fark olan taşıyıcı vuruş frekansı fazı adı verilmelidir. Genellikle alıcı saati tarafından belirlenen ve uydu sinyali takip edilerek belirlenen çağ zamanında ölçülen faz değişim değeri kaydedilebilir, ancak alıcının ve uydu osilatörünün gözlemin başlangıcındaki fazının başlangıç değeri bilinmemektedir. Başlangıç çağının faz tam sayısı da bilinmemektedir, yani tüm haftanın belirsizliği ancak veri işlemede bir parametre olarak çözülebilmektedir. Faz gözlem değerinin doğruluğu milimetre kadar yüksektir, ancak amaç tüm çevrenin belirsizliğini çözmektir. Bu nedenle faz gözlem değeri ancak göreceli bir gözlem ve sürekli bir gözlem değeri olduğunda kullanılabilir ve sayaç seviyesinden daha iyi olan konumlandırma doğruluğu yalnızca Faz gözlemleri kullanılabilir.
Konumlandırma yöntemine göre, GPS konumlandırma tek nokta konumlandırma ve göreceli konumlandırma (diferansiyel konumlandırma) olarak ikiye ayrılır. Tek nokta konumlandırma, bir alıcının gözlem verilerine dayanarak alıcının konumunu belirlemenin bir yoludur. Yalnızca sözde mesafe gözlemlerini kullanabilir ve araçların ve gemilerin kaba navigasyonu ve konumlandırılması için kullanılabilir. Göreceli konumlandırma (diferansiyel konumlandırma), ikiden fazla alıcının gözlem verilerine dayanarak gözlem noktaları arasındaki göreceli konumu belirlemeye yönelik bir yöntemdir. Ya sözde mesafe gözlemlerini ya da faz gözlemlerini kullanabilir. Jeodezik veya mühendislik ölçümleri kullanılmalıdır. Göreceli konumlandırma için faz gözlemlerini kullanın.
GPS gözlemleriuydu ve alıcı saat farklarını, atmosferik yayılma gecikmesini, çok yollu etkileri ve diğer hataları içerir. Konumlandırma hesaplamaları sırasında uydu yayını efemeris hatalarından da etkilenirler. En yaygın hatalar göreceli konumlandırmadan kaynaklanır. İptal veya zayıflama, böylece konumlandırma doğruluğu büyük ölçüde artacaktır. Çift frekanslı alıcı, iki frekansın gözlemlerine dayanarak atmosferdeki iyonosferik hatanın ana kısmını iptal edebilir. ), çift frekanslı alıcılar kullanılmalıdır.
