Рис. 5.25. Спутниковая система NAVSTAR
Пользователи обслуживаются системой GPS по двум категориям: точное определение координат (Precise Position Service — PPS) — для военных и стандартная точность определения координат (Standard Position Service — SPS) — для остальных категорий пользователей, в том числе и для автомобильной навигации. Теоретически достижима точность определения координат с ошибкой до 100 м, на практике координаты определяются с большей точностью — до 30 метров.
Координаты приемника (X,Y,Z) и спутника (Ui, Vi, Wi) связаны соотношением:
Здесь Pi — расстояние между спутником и приемником, R — временная ошибка, возникающая из-за невозможности точно синхронизировать атомные часы спутника и кварцевый генератор приемника. Таким образом при известных координатах (Ui, Vi, Wi) четырех спутников (рис. 5.26) и расстоянии от спутников до приемника Pi из решения четырехмерного нелинейного уравнения определяются координаты приемника (X,Y,Z).
Рис. 5.26. Определение координат с помощью GPS
Координаты спутника определяются по решению уравнения Кеплера, для чего и передается информация о системном времени.
Расстояние Pi между спутником и приемником определяется по времени задержки прихода синхронизирующего сигнала со спутника (скорость распространения радиоволн — постоянная величина).
Полагают, что навигация с помощью GPS является наиболее перспективной, но есть и недостатки:
1. При первом обращении начальные координаты определяются относительно долго — 2...3 минуты. В дальнейшем информация обновляется гораздо быстрее, в течение нескольких секунд.
2. Система работает в условиях прямой видимости с 4 спутниками. Горы и высокие здания могут служить препятствием.