Ang pangunahing prinsipyo ngGPS navigation systemay upang sukatin ang distansya sa pagitan ng isang satellite na may kilalang posisyon at receiver ng user, at pagkatapos ay isama ang data ng maraming satellite upang malaman ang partikular na posisyon ng receiver. Upang makamit ito, ang posisyon ng satellite ay matatagpuan sa satellite ephemeris ayon sa oras na naitala ng onboard clock. Ang distansya mula sa user patungo sa satellite ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtatala ng oras na ang satellite signal ay naglalakbay patungo sa user, at pagkatapos ay pagpaparami nito sa bilis ng liwanag (dahil sa interference ng ionosphere sa atmospera, ang distansyang ito ay hindi ang tunay na distansya sa pagitan ng user at ng satellite, ngunit Pseudo-range (PR): Kapag gumagana nang normal ang mga GPS satellite, patuloy silang magpapadala ng mga mensahe sa nabigasyon na may mga pseudo-random na code (tinukoy bilang mga pseudo code) na binubuo ng 1 at 0 binary na simbolo Doon ay dalawang uri ng mga pseudo code na ginagamit ng mga GPS system, katulad ng: Civil C/A code at military P(Y) code Ang C/A code frequency ay 1.023MHz, ang panahon ng pag-uulit ay isang millisecond, at ang pagitan ng code ay 1 microsecond. , na katumbas ng 300m; ang frequency ng P code ay 10.23MHz, at ang panahon ng pag-uulit ay 0.1 microseconds, na katumbas ng 30m Ang Y code ay nabuo batay sa P code mas mahusay ang pagganap ng seguridad. Kasama sa mensahe ng nabigasyon ang satellite ephemeris, mga kondisyon sa pagtatrabaho, pagwawasto ng orasan, pagwawasto ng pagkaantala ng ionospheric, pagwawasto ng atmospheric refraction, atbp. Impormasyon. Ito ay demodulate mula sa satellite signal at ipinadala sa dalas ng carrier na may 50b/s modulasyon. Ang bawat pangunahing frame ng mensahe ng nabigasyon ay naglalaman ng 5 subframe na may haba ng frame na 6s. Ang unang tatlong frame bawat isa ay may 10 salita; bawat Umuulit ito tuwing 30 segundo at ina-update bawat oras. Ang huling dalawang frame ay may kabuuang 15000b. Pangunahing kasama sa mga nilalaman ng mensahe ng nabigasyon ang mga telemetry code, conversion code, at ang una, pangalawa, at pangatlong data block, ang pinakamahalaga sa mga ito ay ephemeris data. Kapag natanggap ng user ang navigation message, kunin ang satellite time at ikumpara ito sa sarili niyang orasan para malaman ang distansya sa pagitan ng satellite at ng user, at pagkatapos ay gamitin ang satellite ephemeris data sa navigation message para kalkulahin ang posisyon ng satellite kapag nagpapadala. ang mensahe. Ang posisyon at bilis ng gumagamit sa WGS-84 geodetic coordinate system ay maaaring malaman.
Makikita na ang papel ng satellite na bahagi ngGPS navigation systemay ang patuloy na pagpapadala ng mga mensahe sa nabigasyon. Gayunpaman, dahil ang orasan na ginagamit ng receiver ng user at ang on-board na orasan ng satellite ay hindi palaging masi-synchronize, bilang karagdagan sa mga three-dimensional na coordinate ng user na x, y, at z, a Δt, ang pagkakaiba ng oras sa pagitan ng satellite at ng receiver. , ay ipinakilala rin bilang isang hindi kilalang numero. Pagkatapos ay gumamit ng 4 na equation upang malutas ang 4 na hindi alam na ito. Kaya kung gusto mong malaman kung nasaan ang receiver, dapat ay nakakatanggap ka ng hindi bababa sa 4 na satellite signal.
AngGPS receivermaaaring makatanggap ng impormasyon sa oras na tumpak sa antas ng nanosecond na maaaring magamit para sa timing; ang forecast ephemeris para sa pagtataya ng tinatayang posisyon ng satellite sa susunod na ilang buwan; ang broadcast ephemeris para sa pagkalkula ng mga satellite coordinate na kinakailangan para sa pagpoposisyon , Na may katumpakan ng ilang metro hanggang sampu-sampung metro (naiiba sa satellite, nagbabago anumang oras); atGPS systemimpormasyon, gaya ng satellite status.
AngGPS receivermaaaring sukatin ang code upang makuha ang distansya mula sa satellite hanggang sa receiver. Dahil naglalaman ito ng error ng satellite clock ng receiver at ng atmospheric propagation error, tinatawag itong pseudorange. Ang pseudorange na sinusukat para sa 0A code ay tinatawag na UA code pseudorange, at ang katumpakan ay mga 20 metro. Ang pseudorange na sinusukat para sa P code ay tinatawag na P code pseudorange, at ang katumpakan ay mga 2 metro.
AngGPS receivernagde-decode ng natanggap na signal ng satellite o gumagamit ng iba pang mga diskarte upang alisin ang impormasyong na-modulate sa carrier, at pagkatapos ay maibabalik ang carrier. Sa mahigpit na pagsasalita, ang carrier phase ay dapat na tinatawag na carrier beat frequency phase, na siyang pagkakaiba sa pagitan ng natanggap na satellite signal carrier phase na apektado ng Doppler shift at ang signal phase na nabuo ng lokal na oscillation ng receiver. Karaniwang sinusukat sa oras ng epoch na tinutukoy ng orasan ng receiver at pagsubaybay sa signal ng satellite, maaaring maitala ang halaga ng pagbabago ng bahagi, ngunit ang paunang halaga ng yugto ng receiver at satellite oscillator sa simula ng pagmamasid ay hindi alam. Ang phase integer ng paunang panahon ay hindi rin alam, iyon ay, ang kalabuan ng buong linggo ay maaari lamang malutas bilang isang parameter sa pagproseso ng data. Ang katumpakan ng halaga ng pagmamasid sa bahagi ay kasing taas ng millimeters, ngunit ang saligan ay upang malutas ang kalabuan ng buong circumference. Samakatuwid, magagamit lang ang phase observation value kapag may relative observation at tuluy-tuloy na observation value, at ang positioning accuracy na mas mahusay kaysa sa meter level ay Phase observation lang ang magagamit.
Ayon sa paraan ng pagpoposisyon, ang pagpoposisyon ng GPS ay nahahati sa single-point positioning at relative positioning (differential positioning). Ang single-point positioning ay isang paraan upang matukoy ang posisyon ng receiver batay sa data ng pagmamasid ng isang receiver. Maaari lamang itong gumamit ng mga pseudorange na obserbasyon at magagamit para sa magaspang na pag-navigate at pagpoposisyon ng mga sasakyan at barko. Ang relative positioning (differential positioning) ay isang paraan upang matukoy ang relatibong posisyon sa pagitan ng mga observation point batay sa data ng pagmamasid ng higit sa dalawang receiver. Maaari itong gumamit ng alinman sa pseudorange observation o phase observation. Dapat gamitin ang geodetic o engineering measurements. Gumamit ng mga obserbasyon sa yugto para sa relatibong pagpoposisyon.
Mga obserbasyon sa GPSisama ang mga pagkakaiba ng satellite at receiver clock, atmospheric propagation delay, multi-path effect at iba pang mga error. Naaapektuhan din sila ng mga error sa satellite broadcast ephemeris sa panahon ng pagkalkula ng pagpoposisyon. Karamihan sa mga karaniwang error ay sanhi ng relatibong pagpoposisyon. Pagkansela o pagpapahina, kaya ang katumpakan ng pagpoposisyon ay lubos na mapapabuti. Maaaring kanselahin ng dual-frequency receiver ang pangunahing bahagi ng ionospheric error sa atmospera batay sa mga obserbasyon ng dalawang frequency. ), dapat gamitin ang mga dual-frequency na receiver.
