Час старту GPS

Головна » Статті та тести » Статті (Все про GPS) »Час старту GPS. Дані ефемерид та альманаху

Час «старту» необхідне навігаційному приймачеві визначення позиції після включення, залежить від наявної у пам'яті початкової інформації. Виділяються такі режими:

«Холодний» старт («автопошук») – час, позиція, альманах та ефемериди невідомі
«Теплий» старт – позиція та ефемериди невідомі, час та альманах відомі
«Гарячий» старт («перезахоплення») – альманах, ефемериди відомі, час та позиція відомі з деякою помилкою

Навігаційні повідомлення, що передаються з супутників, містять два типи даних – ефемериди та альманах. Супутників. В альманасі передаються параметри орбіти, за допомогою яких можна обчислити зразкове місце розташування супутників з достатнім великим ступенем похибкою. Альманах, що у пам'яті приймача, постійно оновлюється, т.к. кожен супутник передає дані альманаху всім супутників угруповання. Час життя альманаху становить 2-3 місяці. Далі, величина накопиченої помилки у розрахунках буде неприпустимою.

Дані ефемерид містять параметри, що дозволяють більш точно обчислити поточне розташування супутників. На відміну від альманаху, кожен із супутників передає лише свої власні ефемериди. Час "життя" ефемерид не перевищує 4-6 годин.

Інформація даних ефемерид та альманаху, що передається із супутників, постійно коригується. Це відбувається один раз (а за потреби і більше) на добу. Мережа наземних станцій, отримує інформацію із супутників, за аналогією зі звичайними користувачами, аналізує вимірювання, порівнює їх з опорними, розраховує коригувальні поправки та передає їх на головнустанцію, з якої здійснюється передача даних супутники.

«Холодний» старт приймача може бути пов'язаний не лише з його тривалою бездіяльністю, але переміщенням на велику відстань у вимкненому стані. Якщо перший випадок пов'язаний із застарілим альманахом та помилкою у визначенні поточного точного часу, то у другому випадку приймач, не знаючи про своє переміщення, намагатиметься знайти супутники, яких мають бути видимі на «старому» місці. Користувач може "допомогти" приймачеві і зменшити час "холодного" старту, вказавши на базовій карті, зразкове "нове" розташування.

Під час «холодного» старту приймач сканує весь діапазон можливих значень частот та тимчасових затримок навігаційних сигналів. При цьому в багатоканальних приймачах кілька каналів можуть використовуватися для пошуку одного супутника, щоб прискорити час його захоплення. Після того, як сигнал хоча б від одного супутника буде отримано та розібрано, приймач матиме повну інформацію про альманаху всього угруповання і, по суті, перейде до «теплого» старту

При «теплому» старті, приймач, включений після 6-ї години бездіяльності, почне «пошук» сигналів супутників, використовуючи значення поточного часу та дані, що зберігається в пам'яті, альманаху. Здійснюватиметься пошук тільки тих супутників, яких, за теоретичними розрахунками, знаходяться у видимій півкулі і повинні бути доступні приймачеві. Відповідно, відомий досить вузький діапазон частот та тимчасовий затримок, який потрібно просканувати у процесі пошуку сигналів. Ця інформація суттєво прискорює час захоплення супутників у порівнянні з «холодним» стартом, коли пошук ведеться на широкому діапазоні всіх можливих значень затримок та частот

У приймачах Garmin для контролю поточного використаннясупутників існує сторінка Satellites, на якій відображається інформація про розташування супутників та індикатор рівня сигналу. Коли супутник лише захоплений, але ще не використовується у підрахунку позиції, цей індикатор має прозорий вигляд. Після того, як ефемериди повністю отримані та декодовані, супутник може використовуватись у підрахунку позиції.

Варто зазначити, що в момент включення багатоканальний приймача починає пошук сигналів з декількох супутників одночасно. Інформація, що передається з супутників, прив'язана до єдиної шкали часу, містить однакову структуру і досягає антени приймача, приблизно в один і той же час. Тому дані ефемерид, одночасно захоплених супутників, надійдуть до приймача майже одночасно. Якщо кількість таких супутників більше або дорівнює трьом, це дозволяє приймачеві відразу ж розрахувати позицію. У випадку, коли сигнали блокуються високими будівлями або густим листям, може знадобитися досить тривалий час на визначення позиції.

Наявність повністю отриманих ефемерид не гарантує використання цього супутника у підрахунку позиції. Інформація, що передається в ефемеридах, може бути неправильною, помилковою, або пов'язаною з несправністю в роботі супутника. У цьому випадку, індикатора «здоров'я», що передаються в даних ефемерид та альманаху, інформує приймач, що сигнали з цього супутника не можна використовувати в підрахунку позиції. Це може бути пов'язано не тільки з несправністю супутника, але і діагностичними роботами, що проводяться на його борту, процесом введення його в експлуатацію або тестуванням нових режимів.

«Гарячий» старт пов'язаний з короткочасним вимкненням приймача (до 6-ї години) не вимагає тривалого часу на визначення позиції. Це пояснюється тим, що отримані ранішеЕфемериди містять «свіжі» дані, які використовуються для визначення точних координат супутників і можуть використовувати в обчисленні позиції. У разі включення приладу після порогового часу ефемериди розглядаються застарілими і починає діяти принцип «теплого» старту. Якщо на момент включення приймача видимими залишилися менше трьох супутників зі «свіжими» ефемеридами, то для визначення позиції знадобиться деякий час на збір даних ефемерид нового супутника.

Дані ефемерид передаються у складі трьох пакетів. Кожен із пакетів містить однаковий часовий ідентифікатор (IOD – issue of data) яким можна об'єднати загальну інформацію. Інформація ефемерид, що передається з супутників кожні 30 секунд, змінюється раз на 2 години і містить однаковий на цей час IOD. Якщо один з пакетів був пропущений, або отриманий з помилками, можна виділити аналогічний пакет з наступного повідомлення, перевірити його ідентифікатор і не чекаючи наступних пакетів, використовувати його з раніше отриманими. Це дозволяє приймачеві прискорити час "старту".

Існує мінімальний можливий час, необхідний приймачеві на «старт», і це визначається структурою сигналу, що передається з супутників. Виробники навігаційної апаратури, використовуючи стандартні методи навігації, можуть наблизитись до цього часу, але зменшити його не зможуть. Одним із методів, призначених для вирішення цієї проблеми, є Assisted-GPS (A-GPS). Його принцип полягає в обчисленні точного розташування супутників без інформації ефемерид, на отриманні яких потрібен час. Обчислення складає використання точних моделей орбіт супутників, доступних через спеціальні Інтернет — сервіси.

З іншого боку, максимальний час «старту» може значно перевищувати заявлене втехнічної специфікації на час навігатора. Це навколишніми умовами, у яких відбувається «захоплення» супутників і «старт» приймача. Якщо приймач знаходиться в умовах сильної багатопроменевості, викликаної густим листям дерев, або близькими будівлями, то навігаційний сигнал піддається зовнішньому впливу, містить помилки і неправильно декодується. В умовах міських «каньєнів», коли над приймачем «нависають» високі будівлі і видно лише невеликий сектор неба, кількість супутників, доступних для використання, різко обмежується. Більш того, геометричний фактор цих супутників, що є одним з критеріїв точно визначення позиції, сильно погіршується. Всі ці умови можуть значно збільшити час "старту" приймача.

Версія для друку