Le principe de base duSystème de navigation GPSconsiste à mesurer la distance entre un satellite avec une position connue et le récepteur de l'utilisateur, puis à intégrer les données de plusieurs satellites pour connaître la position spécifique du récepteur. Pour y parvenir, la position du satellite peut être retrouvée dans les éphémérides du satellite en fonction de l'heure enregistrée par l'horloge embarquée. La distance entre l'utilisateur et le satellite est obtenue en enregistrant le temps pendant lequel le signal satellite parcourt l'utilisateur, puis en la multipliant par la vitesse de la lumière (en raison de l'interférence de l'ionosphère dans l'atmosphère, cette distance n'est pas la distance réelle). distance entre l'utilisateur et le satellite, mais pseudo-portée (PR) : lorsque les satellites GPS fonctionnent normalement, ils continueront à transmettre des messages de navigation avec des codes pseudo-aléatoires (appelés pseudo-codes) composés de symboles binaires 1 et 0. Il existe deux types de pseudo-codes utilisés par les systèmes GPS, à savoir : le code C/A civil et le code P(Y) militaire. La fréquence du code C/A est de 1,023 MHz, la période de répétition est d'une milliseconde et l'intervalle de code est de 1 microseconde. , ce qui équivaut à 300 m ; la fréquence du code P est de 10,23 MHz et la période de répétition est de 266,4 jours, ce qui équivaut à 30 m. Le code Y est formé sur la base du code P et le. les performances de sécurité sont meilleures. Le message de navigation comprend les éphémérides satellite, les conditions de travail, la correction de l'horloge, la correction du retard ionosphérique, la correction de la réfraction atmosphérique, etc. Il est démodulé du signal satellite et transmis sur la fréquence porteuse avec une modulation de 50 b/s. Chaque trame principale du message de navigation contient 5 sous-trames d'une longueur de trame de 6 s. Les trois premières images contiennent chacune 10 mots ; chacun Il se répète toutes les 30 secondes et est mis à jour toutes les heures. Les deux dernières images ont un total de 15 000b. Le contenu du message de navigation comprend principalement des codes de télémétrie, des codes de conversion et les premier, deuxième et troisième blocs de données, dont le plus important est les données éphémérides. Lorsque l'utilisateur reçoit le message de navigation, extrayez l'heure du satellite et comparez-la avec sa propre horloge pour connaître la distance entre le satellite et l'utilisateur, puis utilisez les données d'éphémérides du satellite dans le message de navigation pour calculer la position du satellite lors de la transmission. le message. La position et la vitesse de l'utilisateur dans le système de coordonnées géodésiques WGS-84 peuvent être connues.
On voit que le rôle de la partie satellite duSystème de navigation GPSest de transmettre en permanence des messages de navigation. Cependant, comme l'horloge utilisée par le récepteur de l'utilisateur et l'horloge embarquée du satellite ne peuvent pas toujours être synchronisées, outre les coordonnées tridimensionnelles x, y et z de l'utilisateur, a Δt, le décalage horaire entre le satellite et le récepteur , est également présenté comme un nombre inconnu. Utilisez ensuite 4 équations pour résoudre ces 4 inconnues. Donc si vous voulez savoir où se trouve le récepteur, vous devez pouvoir recevoir au moins 4 signaux satellite.
LeRécepteur GPSpeut recevoir des informations temporelles précises à l'échelle de la nanoseconde qui peuvent être utilisées pour le chronométrage ; les éphémérides de prévision permettant de prévoir la position approximative du satellite dans les prochains mois ; les éphémérides diffusées permettant de calculer les coordonnées satellite nécessaires au positionnement, avec une précision de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres (différente du satellite, changeant à tout moment) ; etSystème GPSinformations, telles que l'état du satellite.
LeRécepteur GPSpeut mesurer le code pour obtenir la distance entre le satellite et le récepteur. Parce qu'elle contient l'erreur de l'horloge satellite du récepteur et l'erreur de propagation atmosphérique, on l'appelle pseudo-distance. La pseudo-portée mesurée pour le code 0A est appelée pseudo-portée du code UA et la précision est d'environ 20 mètres. La pseudo-portée mesurée pour le code P est appelée pseudo-portée du code P et la précision est d'environ 2 mètres.
LeRécepteur GPSdécode le signal satellite reçu ou utilise d'autres techniques pour supprimer les informations modulées sur la porteuse, puis la porteuse peut être restaurée. À proprement parler, la phase porteuse doit être appelée phase de fréquence de battement de porteuse, qui est la différence entre la phase porteuse du signal satellite reçu affectée par le décalage Doppler et la phase du signal généré par l'oscillation locale du récepteur. Généralement mesurée à l'époque déterminée par l'horloge du récepteur et en gardant une trace du signal satellite, la valeur du changement de phase peut être enregistrée, mais la valeur initiale de la phase du récepteur et de l'oscillateur satellite au début de l'observation est inconnue. L'entier de phase de l'époque initiale est également inconnu, c'est-à-dire que l'ambiguïté de la semaine entière ne peut être résolue qu'en tant que paramètre de traitement des données. La précision de la valeur d'observation de phase atteint les millimètres, mais le principe est de résoudre l'ambiguïté de toute la circonférence. Par conséquent, la valeur d'observation de phase ne peut être utilisée que lorsqu'il existe une observation relative et une valeur d'observation continue, et la précision de positionnement qui est meilleure que le niveau du compteur est seules les observations de phase peuvent être utilisées.
Selon la méthode de positionnement, le positionnement GPS est divisé en positionnement à point unique et positionnement relatif (positionnement différentiel). Le positionnement en un seul point est un moyen de déterminer la position du récepteur sur la base des données d'observation d'un récepteur. Il ne peut utiliser que des observations à pseudo-portée et peut être utilisé pour une navigation et un positionnement approximatifs de véhicules et de navires. Le positionnement relatif (positionnement différentiel) est une méthode permettant de déterminer la position relative entre des points d'observation sur la base des données d'observation de plus de deux récepteurs. Il peut utiliser soit des observations de pseudo-distance, soit des observations de phase. Des mesures géodésiques ou techniques doivent être utilisées. Utilisez les observations de phase pour le positionnement relatif.
Observations GPSincluent les différences d'horloge des satellites et des récepteurs, le délai de propagation atmosphérique, les effets de trajets multiples et d'autres erreurs. Ils sont également affectés par les erreurs d’éphémérides diffusées par satellite lors des calculs de positionnement. Les erreurs les plus courantes sont causées par le positionnement relatif. Annulation ou affaiblissement, la précision du positionnement sera donc grandement améliorée. Le récepteur bi-fréquence peut annuler la majeure partie de l’erreur ionosphérique dans l’atmosphère sur la base des observations des deux fréquences. ), des récepteurs bi-fréquences doivent être utilisés.
