GPS-навигация. Информационный дождь из космоса.

Чтобы понять, что нас ждет в будущем, давайте разберемся, чем мы располагаем сегодня. Спутники передают сигналы двух видов. Один из них несет информацию о местонахождении спутника и времени пере­дачи сигнала. Он принимается стационарными наземными станциями, обрабатывается и отправляется на спутник, который передает его всем пользователям системы. Второй сигнал — код, необходимый для опреде­ления времени передачи сигнала. Создатели системы называют его псев­дослучайным шумом.

 

Чтобы преодолеть расстояние в 20 тыс. км, сигналу требуется вре­мя. Если пользователь сможет с помощью своего приемника, в который заложен код, определить время его отправления, то несложно будет за­фиксировать время его прохождения и, умножив полученные данные на скорость распространения, рассчитать расстояние до спутника.

 

Если в GPS-приемник установить часы, то, получив удаление от трех спутников, пользователь сможет определить широту, долготу и вы­соту своего местонахождения. Сигнал, идущий от спутников, напомина­ет три сферы, пересекающиеся в различное время в разных точках. Для пользователя, находящегося на Земле, существует только один момент их соприкосновения в данный промежуток времени. Для более слажен­ной синхронизации сигнала на спутниках установлены атомные часы, обеспечивающие точность хода до одной миллиардной.

 

В большинстве GPS-приемников они могут отставать на одну или более секунд в день. Можно подсчитать, что ошибка всего в одну секунду изменит расстояние от спутника до пользователя на 300 тыс. км. Инженеры называют про­цесс измерения расстояния между спутником и пользователем псевдоиз­мерением. Дело в том, что погрешность присутствует и в сигналах от че­тырех спутников, в результате чего мы получаем четыре уравнения с четырьмя неизвестными.

 

Современные GPS-приемники способны учитывать доплеровский эффект в случае, если измерения проводятся в движении. При пе­ремещении приемника в сторону распространения волны ее длина ста­новится больше, а при встречном ходе — меньше. Каждый спутник напоминает скоростной поезд. Если он движется на вас, то его гудок по мере приближения становится громче, а если удаляется, то сигнал теряет мощность. Учитывая данный эффект, можно получить скорость движе­ния GPS-приемника.

 

Такой метод измерения скорости очень точен. Таким образом, GPS-приемники определяют три координаты и три вектора скорости, а также производят синхронизацию времени через сеть. При этом сами приемники не передают сигналов в эфир. В скором времени GPS будут оборудованы сотовые телефоны, что приведет к по­дорожанию последних всего на $5.