Как было сказано выше, для определения  координат потребителя необходимо знать координаты спутников (не менее 4) и дальность от потребителя  до каждого видимого спутника, которая  определяется в навигационном приёмнике [4] с точностью около 1 м. Для удобства рассмотрим простейший “плоский” случай, представленный на рис. 3.

     Каждый  спутник можно представить в виде точечного излучателя. В этом случае фронт электромагнитной волны будет сферическим. Точкой пересечения двух сфер будет та, в которой находится потребитель.

     Высота  орбит спутников составляет порядок  20000 км. Следовательно, вторую точку пересечения окружностей можно отбросить из-за априорных сведений, так как она находится далеко в космосе. 
 

     Рисунок 4. Космический сегмент систем ГЛОНАСС и GPS

6. Дифференциальный режим

     Спутниковые навигационные системы позволяют  потребителю получить координаты с  точностью порядка 10–15 м. Однако для  многих задач, особенно для навигации  в городах, требуется большая  точность. Один из основных методов  повышения точности определения  местонахождения объекта основан  на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных  измерений.

     Дифференциальный  режим DGPS (Differential GPS) позволяет установить координаты с точностью до 3 м в динамической навигационной обстановке и до 1 м — в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного GPS-приёмника, называемого опорной станцией. Она располагается в пункте с известными координатами, в том же районе, что и основной GPS-приёмник. Сравнивая известные координаты (полученные в результате прецизионной геодезической съёмки) с измеренными, опорная станция вычисляет поправки, которые передаются потребителям по радиоканалу в заранее оговоренном формате.

     Аппаратура  потребителя принимает от опорной  станции дифференциальные поправки и учитывает их при определении  местонахождения потребителя.

     Результаты, полученные с помощью дифференциального  метода, в значительной степени зависят  от расстояния между объектом и опорной  станцией. Применение этого метода наиболее эффективно, когда преобладающими являются систематические ошибки, обусловленные  внешними (по отношению к приёмнику) причинами. По экспериментальным данным, опорную станцию рекомендуется  располагать не далее 500 км от объекта.

     В настоящее время существуют множество  широкозонных, региональных и локальных  дифференциальных систем.

     В качестве широкозонных стоит отметить такие системы, как американ-ская WAAS, европейская EGNOS и японская MSAS. Эти  системы используют геостационарные  спутники для передачи поправок всем потребителям, находящимся в зоне их покрытия.

     Региональные  системы предназначены для навигационного обеспечения отдельных участков земной поверхности. Обычно региональные системы используют в крупных  городах, на транспортных магистралях  и судоходных реках, в портах и  по берегу морей и океанов. Диаметр  рабочей зоны региональной системы  обычно составляет от 500 до 2000 км. Она может иметь в своём составе одну или несколько опорных станций.

     Локальные системы имеют максимальный радиус действия от 50 до 220 км. Они включают обычно одну базовую станцию. Локальные системы обычно разделяют по способу их применения: морские, авиационные и геодезические локальные дифференциальные станции.

7. Развитие спутниковой навигации

     Общее направление модернизации обоих  спутниковых систем GPS и Глонасс  связано с повышением точности навигационных  определений, улучшением сервиса, предоставляемого пользователям, повышением срока службы и надёжностью бортовой аппаратуры спутников, улучшением совместимости  с другими радиотехническими  системами и развитием дифференциальных подсистем. Общее направление развития систем GPS и Глонасс совпадает, но динамика и достигнутые результаты сильно отличаются.

     Совершенствование системы ГЛОНАСС планируется  осуществлять на базе спутников нового поколения “ГЛОНАСС-М”. Этот спутник  будет обладать увеличенным ресурсом службы и станет излучать навигационный  сигнал в диапазоне L2 для гражданских  применений.

     Аналогичное решение было принято в США, где 5 января 1999 года объявлено о выделении 400 млн. долл. на модернизацию системы GPS, связанную с передачей C/A-кода на частоте L2 (1222,7 МГц) и введением третьей  несущей L3 (1176,45 МГц) на КА, которые будут  запускаться с 2005 года. Сигнал на частоте L2 намечено использовать для гражданских  нужд, не связанных непосредственно  с опасностью для жизни людей. Предлагается начать реализацию этого  решения с 2003 года. Третий гражданский  сигнал на частоте L3 решено использовать для нужд гражданской авиации.

     навигационный радиосигнал спутник

Заключение

     Компании, поставляющие на российский рынок GPS-навигаторы, наперебой расхваливают свои устройства, тактично умалчивая об их недостатках. По результатам проведенных тестирований пользователями различных GPS-устройств  на нескольких картах в городах России выяснилось, что основные проблемы работы GPS-навигаторов в российских условиях объясняются не сбоями техники (ее функциональность как раз не вызвала никаких нареканий), а  ошибками, допущенными при адаптации  западного ПО к отечественным  реалиям и переводе его на русский  язык. Кроме того, критические замечания  вызывает и недостаточно оперативное  обновление картографической информации, что объясняется некачественным сервисным обслуживанием, заметно  уступающим Европе и США.

     Пройдет немного времени, и каждый турист в России, осваивая новый маршрут, или отдыхающий, отправляясь в  другую страну, сможет свободно пользоваться новейшими геодезическими разработками в «мирных», невоенных целях.

Список литературы

1. Глобальная  спутниковая радионавигационная система  ГЛОНАСС / Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. М.: ИПРЖР, 1998.
2. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. М.: КНИЦ ВКС, 1995.
3. Липкин И.А. Спутниковые навигационные системы. М.: Вузовская книга, 2001.
4. Радиотехнические системы. Под ред. Казаринова Ю.М. М.: Высшая школа, 1990.
5. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Эко-Трендз, 2000.