Что такое GPS?
GPS спутник

Система глобального позиционирования (GPS) является космической системой спутникового позиционирования (местонахождения) разработанной США. Она обеспечивает надежное позиционирование и навигацию пользователям во всем мире на постоянной бесплатной основе в любую погоду, время суток, на всей территории Земли.
Система GPS состоит из трех сегментов: космического (система спутников), контролирующего (наземные станции) и пользовательского (GPS-приемники).
Космический сегмент включает в себя 24 - 32 спутника, движущихся на околоземной орбите, на высоте в среднем 20180 км. Спутники излучают сигналы в определённых диапазонах, эти сигналы содержат навигационную информацию. Система из 24 спутников способна обеспечивать 100% работоспособность GPS устройств в любой точке Земли, но для большей надёжности и на случай нештатных ситуаций общее количество спутников поддерживается на большем уровне. Число одновременно работающих спутников в системе не может превышать 32.
Контролирующий сегмент – это наземные станции контроля спутников, обеспечивают наблюдении за спутниками, состоят из 10 станций слежения. Некоторые станции способны корректировать работу спутников, посылая на них радиосигналы. В свою очередь, последнее поколение спутников распределяют данные полученные с Земли среди остальных спутников.
GPS приемники или пользовательский сегмент – это невероятное множество различных устройств, которые принимаю данные от спутников, и, в зависимости от уровня сигнала, вычисляют своё местоположение. Координаты в свою очередь могут сопоставляться с различными картами, указывая на местоположение объекта. На сегодняшний день GPS приемники можно найти практически в любых магазинах электроники. GPS технология дала начало разработке и широкому использованию различных устройств обеспечивающих контроль транспорта разнообразным категориям потребителей, а также отслеживание грузов, детей и любых других объектов. Современные системы GPS мониторинга позволяют отслеживать в реальном времени сразу несколько GPS трекеров или GPS маячков, получая данные в командном центре о скорости, направлении движения и прочее. В последнем случае комплексные программно-аналитические разработки называют системами GPS мониторинга транспорта или системами GPS слежения и контроля.
GPS широко используется по всему миру, и является полезным инструментом для картографии, землеустройства, торговли, научных целей, слежения и наблюдения, хобби. Кроме того, GPS сигнал дает возможность определить точное время, необходимое для различных целей, включая научные исследования землетрясений, в качестве источника синхронизации для сотовых сетевых протоколов.
GPS стала уникальным оптимизатором транспортных систем во всем мире, обеспечивая навигацию для авиационных, наземных и морских передвижений.
Помощь, в случае бедствий, экстренных служб часто зависит от GPS навигации на местности, определяет сроки спасательных миссий. Данные точного местоположения, которое обеспечивает GPS, облегчает повседневную деятельность таких организаций, как банков (инкассаторы), операции мобильных операторов, и, даже, в управлении электроэнергетическими сетями. Фермеры, геодезисты, геологи, логисты и многие другие выполняют свою работу более эффективно, безопасно, а главное, экономят колоссальные суммы денег.

Базовые принципы GPS

GPS

Приемник GPS вычисляет своё местоположение, сопоставляя задержки посылаемых сигналов от разных GPS спутников. Каждый спутник постоянно передаёт сообщения, которые содержат следующую информацию:
- время отправки сообщения;
- точную орбитальную информацию (эфемериды);
- орбиты всех GPS спутников GPS («альманах»).
Приемник определяет разницу между временем, когда данные от разных спутников были получены. Исходя из задержек, он определяет разницу в расстоянии до спутников. Эти расстояния наряду с месторасположением спутников используются в трилатерация для вычисления положения приемника. Все эти математические вычисления производят специальные чипы компании SiRF Technology. Вычисленные координаты в дальнейшем будут отображаться, возможно, на карте с возможным указанием долготы, широты и высоты объекта. Многие GPS приемники также показывают дополнительную информацию, такую как направление и скорость, последние рассчитываются исходя из нескольких полученных координат объекта.
Три спутника могут быть достаточными для вычисления позиции, так как пространство имеет всего три измерения. Однако даже небольшая ошибка, во времени умноженная на очень большую скорость света (используемая при вычислениях), с которой спутниковые сигналы распространяются, приводит к недопустимым погрешностям в определении координат. Поэтому, при вычислении координат, приемником используется одновременно 4 и более пакетов данных от спутников.

Дополнительная, статья о "RAIM - Автономный контроль целостности GPS систем"