Как работает и где применима спутниковая навигация.
Здравствуйте, дорогие читатели!
Все мы пользуемся спутниковой навигацией, но не все представляют, как она осуществляется. Автор постарается донести суть вопроса в максимально простой для понимания форме (Да простят его великие научные ученые! ).
В настоящее время практически во всех смартфонах мобильной связи имеется чипсета (микросхема) и маленькая встроенная антенна, которые способны принимать электромагнитные сигналы от навигационных искусственных спутников (НИС) Земли.
Чипсета обычно принимает и обрабатывает сигналы от трех разных навигационных систем:
- GPS (NavStar) – Global Positioning System ( США );
- ГЛОНАСС – Глобальная навигационная спутниковая система (Россия);
- BeiDou ( Compass ) – «Большая Медведица» (Китай).
Возможно присутствие и четвертой системы - TEN Galileo – Trans - European Networks (Евросоюз).
Чем больше НИС «попадет» в зону приема чипсеты, тем точнее будут определены координаты. Обычно достаточно приема сигналов от четырех НИС.
Основной принцип работы спутниковой навигации – это измерение расстояния от приемной антенны объекта (чьи координаты надо определить) до передатчиков НИС (чье положение в пространстве точно известно).
Расстояние определяется путем обработки (замера времени прохождения) синхронизированного сигнала от НИС до приемника. Для определения трёхмерных координат нахождения объекта приёмнику необходимо вычислить четыре уравнения от четырех НИС (как минимум).
В пространстве это выглядит как перевернутая четырехугольная пирамида, вершиной которой является искомый объект (его координаты).
Следует иметь в виду, что НИС перемещаются вокруг Земли на высотах около 20000 км ( GPS , ГЛОНАСС) и уровень сигнала от них очень мал (-140…-150 дБм) в точке приема. Поэтому практически невозможно определить местонахождения внутри железобетонного здания или в тоннеле. Поскольку рабочие частоты НИС находятся в дециметровом диапазоне радиоволн (1,1…1,6 ГГц ), уровень сигнала может серьёзно снизиться из-за густой листвы деревьев, гидрометеоров (дождь, снег) или из-за очень плотной облачности.
Теоретически спутниковая навигация является глобальной, то есть применима в любой точке земного шара. Но группировку НИС выводятся на орбиту постепенно и, естественно, ГЛОНАСС в первую очередь охватывает территорию России, а BeiDou ( Compass ) – Китая.
Кроме этого, около военных или особо охраняемых объектов можно столкнуться с эффектом, называемым «спуфинг» ( spoofing ), то есть с подменой спутникового сигнала. Обычно это достаточно мощный сигнал наземного происхождения, в результате которого на электронной карте вашего мобильника (навигатора) появится зона аэропорта, которая находится в другом месте.
Смысл подобной подмены координат заключается в запрете на полеты различных квадрокоптеров (гексакоптеров) с видеокамерами. Дело в том, что серьезные фирмы-производители подобных изделий на программном уровне ставят запрет на координаты известных аэропортов (в целях безопасности), то есть залететь стандартному коптеру в зону полетов авиации не получится.
Если информация была полезна, то сделайте отметку в конце или в разделе «Комментарии», чтобы лучше ориентироваться на интересы читателей.
С уважением,
Системщик.
