Что такое GNNS

Словарь сокращений

GPS – Глобальная система позиционирования (США) GNSS – Глобальная Навигационная Спутниковая Система - Включает все системы навигации
DGPS – Система повышения точности сигналов
RTK – Кинематика реального времени
NTRIP – Транспортный протокол RTCM через IP
VRS – Виртуальная базовая станция
WAAS \ EGNOS – Система распространения поправок к GPS (США\ Европа)

Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС)

Комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.
Система является глобальной, всепогодной и обеспечивает возможность получения точных координат и времени 24 часа в сутки.

NAVSTAR - GPS (США) – 32 спутника (h орбиты 20 180 км)
GLONASS (Россия) – 24 спутника (h орбиты 19 400 км)
Galileo (Европейский Союз) – 15 спутников (h орбиты 23 222 км)
Бэйдо́у (Китай) – 21 спутник (h орбиты ~21 500 км)
IRNSS - (Индия) – 8 спутников, почти аналогична ГЛОНАСС и GPS, только с одним отличием. ГЛОНАСС и GPS – глобальные, а IRNSS – региональная. (h орбиты ~36 000 км)

Навигационная спутниковая система

Включает в себя 3 сектора:
Космический - это совокупность входящих в систему спутников, часто именуемой “орбитальной группировкой”. На каждом спутнике установлены атомные эталоны частоты и приемо передающая аппаратура. Каждый спутник снабжен панелями солнечных элементов и двигательной установкой для коррекции траектории с Земли

Контролирующий (систем управления) - включает в себя станции слежения, службу точного времени, главную станцию с вычислительным центром и станции загрузки информации на спутники.

Пользовательский - включает в себя спутниковые приемники, число которых не ограничено, а также комплексы обработки измерений (постобработка).

Принцип работы GNSS

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.
GNNS

Как это работает по этапам:

Спутники используются как опорные точки
GNSS спутники имеют очень точные атомные часы.

уход часов 0,4 сек за миллион лет

Все спутники посылают сигнал во одно и тоже время

сигнал называется навигационным сообщением. В состав сигнала входит “тик” и сведения о положении спутников (альманах), метки времени и другая служебная информация

GNSS приемник принимает этот “тик” от каждого видимого спутника
“Тик” приходит к приемнику в разные моменты времени в зависимости от расстояния до спутников
GNSS приемники имеют дешевые, не очень точные, но стабильные кварцевые часы

часы приемника синхронизируются с часами спутников получая метки времени

GNSS приемник измеряет время прохождения сигнала
Через время вычисляется расстояние

Триангуляция

Спутник знает свое положение и расстояние от центра земли
Каждый спутник постоянно транслирует эту информацию
С помощью этой информации и расчетного расстояния приемник вычисляет свое положение
Знание расстояния до одного спутника не дает достаточной информации
Когда приемник знает свое расстояние до одного спутника, его местоположение может находиться где угодно на земной поверхности, которая находится на равном расстоянии от спутника
Представлен кругом на иллюстрации
Приемник должен иметь дополнительную информацию
С помощью сигналов от двух спутников приемник может сузить свое местоположение до двух точек земной поверхности
Где пересекаются два круга
Зная расстояния от трех спутников, приемник может определить местоположение, поскольку существует только две возможные комбинации (один из них находится в космосе)
Чем больше спутников используется, тем больше потенциальная точность местоположения позиции
Позиционирование с 4-го спутника исключает ошибку синхронизации и местоположения
Получаем координату высоты «Z»
Чем больше спутников используется, тем больше потенциальная позиция точности