Как работает GPS?

[an1440]

Кто сможет обьяснить принцип работы системы GPS?
Понятно там - спутники летают и прочее...
Но все же?
Ведь спутник положения конкретного приемника не знает - обратной связи нет. То есть, приемник свое положение обязан вычислить сам. Какую информацию, достаточную для этого, дают ему спутники?

[XRUNDEL]

   Спутники "висят" в одних и тех же фиксированных положениях относительно поверхности земли. Обычно идёт поиск трёх лучших из шестнадцати. У меня на катере была серьёзная океанская система GPS-навигации и там процесс поиска спутников и "lock" отображался на экране даже с их номерами. По пеленгам на три, как можно более равномерно расположенных в 360-градусовом пространстве определяется "треугольник погрешности расположения" в середине которого и расположен GPS-приёмник. До появления GPS навигация проводилась по радиомаякам по тому же принципу, но с БОльшей погрешностью. Все замеры и вычисления делает приёмник. Обратной связи не надо.

[SF]

2an1440:

Если надо так, что уж совсем не в моготу, смотрите http://dsp-book.narod.ru/GPS.pdf, 4,689,756 байт.

[Pietro]

XRUNDEL если не знаете лучше не говорите. Спутники не "висят"--они не геостационарные. Идет поиск не "лучших", а тех немногих, что над горизонтом наблюдателя. А так согласен с SF: не ленитесь и все найдете в интернете.

[an1440]

Скачал... Лучше бы я скачал наставление по теории сигналов на древнеяпонском языке...
Однако, как я понял - каждый спутник излучает "хитрым образом" сформированный сигнал, позволяющий вычислить время прохождения этого сигнала. То есть, расстояние до спутника. Ну - и естесственно, передаются координаты самого спутника.
Тогда, имея не менее 3 спутников над головой - задача, конечно, решаема.
Но - вычислять расстояния с точностью до десятитысячных долей процента (или стотысячных?)?! Да "на ходу" (по орбите)?
----------------
хотя - эфемериды всех спутников приемник откуда-то знает и сам - он показывает их расположение над горизонтом даже до того, как установит с ними связь. Более того - без этого "знания" (потеря "инициализации") он и связь с ними установить не может (или устанавливает, но долгим и утомительным опросом - минут 15)...

[Sleepwalker]

Приемник действительно выбирает "лучшее" сочетание из трех или четырех спутников, естественно находящихся над горизонтом. Т.к. их над горизонтом больше 4 то выгодней "взять" группу наиболее разнесенных для меньшей погрешности решения задачи пересечения поверхностей положения спутников. С использованием 4 спутников на основе псевдодальномерного метода можно получить оценку погрешности вызванную несинхронностью шкал времени спутников и приемника.
Каждые пол часа НКИК вычисляет положение спутников и закладывает его на борт.
Спутники в своем сигнале высылают информацию содержащую их координаты, последнее время обновления координат, а также компоненту позволяющую вычислить дальность. Все расчеты, как уже сказали ранее, приемник сделает сам.

[XRUNDEL]

XRUNDEL если не знаете лучше не говорите. Спутники не "висят"--они не геостационарные. Идет поиск не "лучших", а тех немногих, что над горизонтом наблюдателя. А так согласен с SF: не ленитесь и все найдете в интернете.

 Да - не "висят". Мне показалось, что одни и те же номера высвечиваются. Простите - я не побежал читать ссылки перед тем, как умничать. Так было бы умнее. Из головы сказал и ошибся. Постараюсь исправиться.  

[Sleepwalker]

И ничего я не умничал . Делать мне нечего как пятиметровые пдф-ки выкачивать, нас принципам навигации на лекциях просто учили

[XRUNDEL]

И ничего я не умничал . Делать мне нечего как пятиметровые пдф-ки выкачивать, нас принципам навигации на лекциях просто учили

 
 Так я же себя имел ввиду. Смешная ситуация получилась.

  Нас ,кстати, тоже на лекциях учили - но вершина того, что нам давали - это были радиомаяки. Меня терзают смутные сомнения, что GPS тогда секретно от американцев пользовали. Когда я был в дальнем походе вокруг Европы (из Питера в Севастополь 1990 год) так во время одной вахты удалось пробраться в штурманскую рубку и за пачку сигарет "выцыганить" у старшего лейтенанта наши точнейшие координаты в Бискайском заливе, определённые по "спутникам". К оборудованию никто под страхом смертной казни не имел права подходить - всё такое засекреченное было. Наши, вычисленные при помощи секстана, координаты практически совпали с реальными, чему мы были несказанно рады и получили зачёт, естественно. Не могла ли та самая секретная техника и быть GPS-ресивером?
  А мой недавний GPS-navigation system видел около 16 спутников, выбирал три-четыре и устанавливал с ними контакт быстро - 2-3 минуты. Но он был "навороченный", морской. В автомобилях и то попроще стоят.

[an1440]

Дааа...
Грамота конечно не епонская - китайская.

Всё-таки - 2 Sleepwalker: хотя бы в двух словах принцип, как можно опрелелить расстояние, имея прямой, и не имея обратного сигнала.
Там что-то про "два сигнала" - но не по скорости же распространения двух различных частот при неизвестных параметрах среды?

Конечно - один из Шекспировских героев сказал:
- Гораций! В мире много есть того,
Что Вашей "философии" не снилось"!

Но, согласитесь - очень неприятно держать в руках прибор, который работает, а ты не имеешь понятия - как...

[anovikov]

Так такая же советская система есть (теперь уже скорее была), ГЛОНАСС называется, дает точность 5 метров. Вообще спутники летали с начала 80-х и по сейчас, но 24 часа в сутки система была доступна с конца 80-х по середину 90-х, до и после этого живых спутников одновременно было слишком мало, и по несколько часов в сутки сигнал пропадал, т.е. из многих точек земли меньше 4 спутников одновременно было видно. Сейчас их около десятка работает при штатных 24, и работает оно эпизодически.

[anovikov]

Да и потом, есть еще специальные морские системы, там спутников меньше и работают они постоянно, но определяют координаты не сразу, а раз в час например, и точность около 100 м, они работают с конца 70-х до сих пор (группировку постоянно обновляют естественно). Просто для обновления ГЛОНАСС нужно запусков 10 в год, так чтобы она была полностью функциональна, и это нереально (ресурс совкового спутника 3-4 года, а в Штатах один из спутников GPS работает, запущенный еще в 1990 году). А тут 1-2 достаточно, потому что их меньше.

[anovikov]

Эта последняя - Цикада называется, вспомнил. Скорее всего я думаю, что юзали именно ее. Она дает координаты раз в час-два, точность сейчас 80-100 метров по КВО, раньше было хуже (т.к. координаты спутников самих по себе считались хуже).

[an1440]

ресурс совкового спутника 3-4 года

Неужели в наших спутниках и сейчас употребляют отечественные микросхемы наподобие КР580?
Ясно, в свое время это было законом - но сейчас? Их же просто - нет уже! Да и ресурс на них был бы в пределах от 100 лет до 20 секунд - как повезёт... А если делать на электронных лампах или импортных микросхемах - ресурс должен бы быть поболее 3-4 года...

[Sleepwalker]

Ну условием функционирования всех беззапросных радиодальномерных систем является наличие синхронизированных шкал времени на приемнике и передатчике, т.е. приемник должен знать в какой момент был отправлен сигнал. А уж каким образом они синхронизированы аллах их знает.
        В сигнале еще одной компонентой присутсвует альманах о всех спутниках системы, так приемнику известно кто и где находится.

[an1440]

Да, но на сателлите-то стоят атОмные часы, а в ресивере - хорошо, если простые механические, кварцевые...

[anovikov]

---
Неужели в наших спутниках и сейчас употребляют отечественные микросхемы наподобие КР580?
Ясно, в свое время это было законом - но сейчас? Их же просто - нет уже! Да и ресурс на них был бы в пределах от 100 лет до 20 секунд - как повезёт... А если делать на электронных лампах или импортных микросхемах - ресурс должен бы быть поболее 3-4 года...
---

Да, они там дублируются, троируются, и т.п.
А еще там применяются кривые совковые руки. Почему не забить и не пользоваться просто GPS - я не пойму.

[an1440]

...и не пользоваться просто GPS - я не пойму...

Да, собственно, сам ГПС-то мне нафиг не нужен. Просто - не люблю непонятных вещей...

[SF]

Пять идей, лежащих в основе GPS + дифференциальные системы:

http://www.gpsinfo.ru/articles/five_ideas.php
http://itc.ua/article.phtml?ID=11471
http://www.cbt.ru/trs/workflow.php

[an1440]

Пять идей, лежащих в основе GPS + дифференциальные системы:

http://www.gpsinfo.ru/articles/five_ideas.php
http://itc.ua/article.phtml?ID=11471
http://www.cbt.ru/trs/workflow.php

(извините за оверквотинг)
Ну уж - нет уж!
Хватит мне тех 5 метров!
Но - в двух словах - всё же не отказался бы.
Дело в том, что объяснять - это искусство. Один великолепный специалист знает своё дело так, как не знает и сам господь Бог. Но не может этого объяснить кому-либо. Другой - ....
Знаете - есть такая профессия - "популяризатор".  Этому  не учат. Это - от Бога.
Их очень немного на этом свете. И на "том" - тоже...
------------------------------
теперь - оффтоп. Простите, пожалуйста.

"Учить - это действительно от Бога.
Знаете, - бывают очень редкие профессии. Настолько редкие, что им не учат. Типа "опрератор атомного реактора".  Такие специалисты учатся так называемым "заплечным способом". То есть, обучаемый буквально стоит за плечами обучающего и - смотрит.
Я работал в прошлой жизни на целлюлозном производстве. Там есть такая профессия - "Варщик целлюлозы".
Их, варщиков - во всем мире не наберется и тысячи.
И один из них, мой сосед "снизу", как-то сказал мне: "Варщиком человек может стать только тогда, когда сможет видеть через 50 миллиметров нержавеющей стали".
50 мм - это толщина стенки варочного котла.
Так вот. О чём это я?
Я знал варщиков, которые знали своё дело как боги, видели сквозь 50 миллиметров. Но - не смогли передать этого другим.
Но - видел и таких, которые сами вместо звёзд с неба хватали только строгие выговора "с занесением", но после себя оставили учеников, превзошедших их самих на 2 головы..."
----------------------------
Что открыл Яков Исидорович Перельман? Может быть, что-то и... Но я - не знаю этого!
Но я знаю (знаю!!!*)  физику, механику, астрономию и ...  благодаря Якову Исидоровичу!
-----------------------
*- слишком нагло, наверное. Кто-то из Великих сказал: "Я знаю только то, что я нихрена не знаю"...