Il GPS è un sistema di navigazione satellitare che misura la distanza, il tempo e determina la posizione. Ti consente di determinare la posizione e la velocità degli oggetti in qualsiasi luogo sulla Terra (escluse le regioni polari), in quasi tutte le condizioni atmosferiche e nello spazio vicino al pianeta. Il sistema è progettato, implementato e gestito dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.

Brevi caratteristiche del GPS

Il sistema di navigazione satellitare del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, GPS, è anche chiamato NAVSTAR. Il sistema è composto da 24 satelliti di navigazione terrestre artificiale (NISS), apparecchiature di misurazione complesse e di consumo a terra. È un sistema di navigazione globale, per tutte le stagioni, che fornisce la determinazione delle coordinate degli oggetti con elevata precisione nello spazio vicino alla terra tridimensionale. I satelliti GPS sono posti in sei orbite medio-alte (quota 20183 km) e hanno un periodo orbitale di 12 ore. I piani orbitali sono posti a 60° ed inclinati rispetto all'equatore di un angolo di 55°. Ci sono 4 satelliti in ogni orbita. 18 satelliti è il numero minimo per garantire visibilità in ogni punto della Terra almeno 4 SISS.

Il principio di base dell'utilizzo del sistema è determinare la posizione misurando la distanza dall'oggetto da punti con coordinate note: i satelliti. La distanza è calcolata dal tempo di ritardo di propagazione del segnale dal suo invio da parte del satellite alla ricezione dall'antenna del ricevitore GPS. Cioè, per determinare le coordinate tridimensionali, un ricevitore GPS deve conoscere la distanza di tre satelliti e l'ora del sistema GPS. Pertanto, i segnali di almeno quattro satelliti vengono utilizzati per determinare le coordinate e l'altezza del ricevitore.

Il sistema è progettato per garantire la navigazione di aerei e navi e determinare il tempo con alta precisione... Può essere utilizzato in modalità di navigazione bidimensionale - determinazione 2D dei parametri di navigazione di oggetti sulla superficie terrestre) e in modalità tridimensionale - ЗD (misurazione dei parametri di navigazione di oggetti sopra la superficie terrestre). Per trovare la posizione tridimensionale dell'oggetto, è necessario misurare i parametri di navigazione di almeno 4 NISZ e per la navigazione bidimensionale - almeno 3 NISZ. Il GPS utilizza un metodo di rilevamento della distanza per determinare la posizione e un metodo di velocità radiale per trovare la velocità di un oggetto.

Per migliorare la precisione i risultati delle determinazioni vengono livellati utilizzando il filtro di Kalman. I satelliti GPS trasmettono segnali di navigazione a due frequenze: F1 = 1575,42 e F2 = 1227,60 MHz. La modalità di radiazione è continua con modulazione pseudo-rumore. I segnali di navigazione sono il codice C/A pubblico (rotta e acquisizione), trasmesso solo sulla frequenza F1, e il codice P protetto (codice di precisione), emesso sulle frequenze F1, F2.

Nel GPS, ogni NISZ ha il proprio codice C/A univoco e un codice P univoco. Questo tipo di separazione dei segnali satellitari è chiamato codice. Consente alle apparecchiature di bordo di riconoscere a quale satellite appartiene il segnale quando trasmettono tutti sulla stessa frequenza Il GPS fornisce due livelli di servizio al cliente - PPS Precise Positioning Service e SPS Standard Positioning Service Il PPS si basa su un codice esatto e SPS - in il pubblico dominio. Il livello di servizio PPS è fornito ai servizi militari e federali statunitensi e l'SPS è fornito al consumatore civile di massa Oltre ai segnali di navigazione, il satellite trasmette regolarmente messaggi che contengono informazioni sullo stato del satellite, le sue effemeridi, il sistema tempo, previsione del ritardo ionosferico e indicatori di prestazione. L'apparecchiatura GPS di bordo è costituita da un'antenna e da un ricevitore-indicatore. PI include un ricevitore, una calcolatrice, unità di memoria, dispositivi di controllo e visualizzazione. I blocchi di memoria memorizzano i dati necessari, i programmi per la risoluzione dei problemi e il controllo del funzionamento del ricevitore-indicatore. A seconda dello scopo, vengono utilizzati due tipi di apparecchiature di bordo: speciali e per il consumatore di massa.Le apparecchiature speciali sono progettate per determinare i parametri cinematici di missili, aerei militari, navi e navi speciali. Quando si trovano i parametri degli oggetti, vengono utilizzati i codici P e C / A. Questa apparecchiatura fornisce determinazioni quasi continue con precisione: posizione dell'oggetto- 5 + 7 m, velocità - 0,05 + 0,15 m / s, tempo - 5 + 15 ns

Applicazione principale del sistema di navigazione satellitare GPS:

• Geodesia: utilizzando il GPS, vengono determinate le coordinate esatte dei punti e dei confini dei terreni
• Cartografia: il GPS è utilizzato nella cartografia civile e militare
• Navigazione: il GPS viene utilizzato sia per la navigazione marittima che stradale
• Monitoraggio satellitare dei trasporti: tramite GPS, viene effettuato il monitoraggio della posizione, la velocità dei veicoli, il controllo del loro movimento
• Cellulare: i primi telefoni cellulari con GPS sono stati introdotti negli anni '90. In alcuni paesi, ad esempio gli Stati Uniti, viene utilizzato per determinare rapidamente la posizione di una persona che chiama i servizi di emergenza.
• Tettonica, tettonica delle placche: il GPS viene utilizzato per osservare i movimenti e le vibrazioni delle placche
• Attività all'aperto: ci sono diversi giochi che utilizzano il GPS, ad esempio Geocaching, ecc.
• Geotagging: le informazioni, come le fotografie, vengono “geotaggate” alle coordinate grazie a ricevitori GPS integrati o esterni.

Determinazione delle coordinate del consumatore

Posizionamento per distanza dai satelliti

Le coordinate di posizione sono calcolate in base alle distanze misurate dai satelliti. Sono necessarie quattro misurazioni per determinare la posizione. Tre dimensioni sono sufficienti se sai escludere decisioni non plausibili con altri mezzi disponibili. Per motivi tecnici è necessaria un'altra misurazione.

Misurazione della distanza dal satellite

La distanza da un satellite è determinata misurando il tempo impiegato da un segnale radio per viaggiare dal satellite a noi. Sia il satellite che il ricevitore generano lo stesso codice pseudo-casuale rigorosamente simultaneamente su una scala temporale comune. Determiniamo quanto tempo ha impiegato il segnale dal satellite a raggiungerci confrontando il ritardo del suo codice pseudo-casuale rispetto al codice del ricevitore.

Garantire un tempismo perfetto

La tempistica accurata è la chiave per misurare le distanze dai satelliti. I satelliti sono precisi nel tempo, poiché hanno a bordo un orologio atomico. L'orologio del ricevitore potrebbe non essere perfetto in quanto può essere eliminato con calcoli trigonometrici. Per ottenere questa opportunità, è necessario misurare la distanza dal quarto satellite. La necessità di quattro misurazioni è determinata dal design del ricevitore.

Determinazione della posizione del satellite nello spazio.

Per calcolare le nostre coordinate, dobbiamo conoscere sia la distanza dai satelliti sia la posizione di ciascuno nello spazio. I satelliti GPS si muovono così in alto che le loro orbite sono molto stabili e possono essere previste con grande precisione. Le stazioni di rilevamento misurano costantemente piccoli cambiamenti nelle orbite e questi cambiamenti vengono trasmessi dai satelliti.

Ritardi del segnale ionosferico e atmosferico.

Esistono due metodi che possono essere utilizzati per ridurre al minimo l'errore. Innanzitutto, possiamo prevedere quale sarà il tipico cambiamento di velocità in una giornata tipo, date le condizioni ionosferiche medie, e quindi correggere tutte le nostre misurazioni. Ma, sfortunatamente, non tutti i giorni sono normali. Un altro modo è confrontare le velocità di propagazione di due segnali aventi frequenze portanti differenti. Se confrontiamo i tempi di propagazione di due componenti a diversa frequenza del segnale GPS, possiamo scoprire che tipo di rallentamento si è verificato. Questo metodo di correzione è piuttosto complesso e viene utilizzato solo nei ricevitori GPS più avanzati, i cosiddetti "doppia frequenza".

Multipercorso.

Un altro tipo di errore sono gli errori multipath. Si verificano quando i segnali trasmessi da un satellite vengono riflessi ripetutamente dagli oggetti e dalle superfici circostanti prima che raggiungano il ricevitore.

Fattore di riduzione dell'accuratezza geometrica.

I buoni ricevitori forniscono routine computazionali che analizzano le posizioni relative di tutti i satelliti osservabili e selezionano quattro candidati tra loro, ad es. quattro satelliti meglio posizionati.

La precisione GPS risultante.

L'errore GPS risultante è la somma degli errori provenienti da varie fonti. Il contributo di ciascuno di essi varia a seconda delle condizioni atmosferiche e della qualità dell'attrezzatura. Inoltre, la precisione può essere volutamente ridotta dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti a seguito dell'installazione sui satelliti GPS della cosiddetta modalità S / A ("Disponibilità selettiva" - accesso limitato). Questa modalità è progettata per impedire a un potenziale nemico di fornire un vantaggio tattico nel determinare la posizione utilizzando il GPS. Quando e se questa modalità è impostata, crea la componente più significativa dell'errore GPS totale.

Conclusione:

Precisione delle misurazioni l'utilizzo del GPS dipende dal design e dalla classe del ricevitore, dal numero e dalla posizione dei satelliti (in tempo reale), dallo stato della ionosfera e dell'atmosfera terrestre (nuvole pesanti, ecc.), dalla presenza di interferenze e da altri fattori. I dispositivi GPS "domestici", per utenti "civili", hanno un errore di misurazione nell'intervallo da ± 3-5 m a ± 50 m e oltre (in media, la precisione reale, con interferenze minime, se nuovi modelli, è ± 5- 15 metri in pianta). La massima precisione possibile raggiunge +/- 2-3 metri in orizzontale. In altezza - da ± 10-50 m a ± 100-150 metri. L'altimetro sarà più preciso se si calibra il barometro digitale al punto più vicino con un'altitudine esatta nota (ad esempio da un normale atlante) su un terreno pianeggiante o in base a una pressione atmosferica nota (se non cambia troppo rapidamente quando il cambiamenti climatici). Metri ad alta precisione di "classe geodetica" - più precisamente di due o tre ordini di grandezza (fino a un centimetro, in pianta e in altezza). L'effettiva precisione della misurazione è dovuta a vari fattori, ad esempio la distanza dalla stazione base (correttiva) più vicina nell'area di servizio del sistema, la frequenza (il numero di misurazioni / accumuli ripetuti nel punto), il corrispondente il controllo della qualità del lavoro, il livello di formazione e l'esperienza pratica dello specialista. Tali apparecchiature di alta precisione possono essere utilizzate solo da organizzazioni specializzate, servizi speciali e militari.

Per migliorare la precisione della navigazione si consiglia di utilizzare un ricevitore GPS - in uno spazio aperto (non ci sono edifici o alberi a strapiombo nelle vicinanze) con un terreno abbastanza pianeggiante, e collegare un'antenna esterna aggiuntiva. A fini di marketing, a tali dispositivi viene attribuita "doppia affidabilità e precisione" (riferendosi ai due sistemi satellitari utilizzati contemporaneamente, Glonass e Jipies), ma l'effettivo miglioramento dei parametri (aumentando l'accuratezza della determinazione delle coordinate) può essere valori - solo fino a diverse decine di percento ... È possibile solo una notevole riduzione del tempo di avvio caldo-caldo e della durata della misurazione

La qualità delle misurazioni di Jeepies peggiora se i satelliti si trovano nel cielo con un raggio denso o sulla stessa linea e "lontano" - vicino all'orizzonte (tutto ciò si chiama "cattiva geometria") e c'è interferenza di segnale (blocco alto - edifici alti, che riflettono il segnale, alberi, montagne scoscese nelle vicinanze). Sul lato diurno della Terra (illuminato, al momento, dal Sole) - dopo aver attraversato il plasma ionosferico, i segnali radio vengono indeboliti e distorti di un ordine di grandezza in più rispetto alla notte. Durante una tempesta geomagnetica, dopo potenti eruzioni solari, sono possibili interruzioni e lunghe interruzioni nel funzionamento delle apparecchiature di navigazione satellitare.

L'accuratezza effettiva del Jeepieski dipende dal tipo di ricevitore GPS e dalla natura della raccolta e dell'elaborazione dei dati. Più canali (dovrebbero essere almeno 8) nel navigatore, più accuratamente e velocemente vengono determinati i parametri corretti. Quando si ricevono "dati ausiliari del server di posizione A-GPS" via Internet (tramite trasmissione di dati a pacchetto, in telefoni e smartphone), aumenta la velocità di determinazione delle coordinate e della posizione sulla mappa

WAAS (Wide Area Augmentation System, nel continente americano) ed EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, in Europa) - sottosistemi differenziali che trasmettono via geostazionario (a un'altitudine di 36 mila km a basse latitudini a 40 mila chilometri sopra medie e alte latitudini ) satelliti che correggono le informazioni per i ricevitori GPS (vengono introdotte correzioni). Possono migliorare la qualità del posizionamento del rover (campo, ricevitore rover) se le stazioni di correzione della base di terra (ricevitori stazionari del segnale di riferimento che hanno già un riferimento di coordinate ad alta precisione) si trovano e operano nelle vicinanze. In questo caso, il ricevitore di campo e di base devono tracciare contemporaneamente i satelliti con lo stesso nome.

Per aumentare la velocità di misurazione si consiglia di utilizzare un ricevitore multicanale (8 canali o più) con un'antenna esterna. Devono essere visibili almeno tre satelliti GPS. Più sono, migliore è il risultato. È richiesta anche una buona visibilità del cielo (orizzonte aperto). Un rapido, "caldo" (della durata dei primi secondi) o "avvio a caldo" (mezzo minuto o un minuto, nel tempo) del dispositivo ricevente è possibile se contiene un almanacco aggiornato e fresco. Nel caso in cui il navigatore non sia stato utilizzato per molto tempo, il ricevitore è costretto a ricevere un almanacco completo e, all'accensione, verrà eseguito un avvio a freddo (se il dispositivo è abilitato AGPS, quindi più veloce - fino a diversi secondi). Per determinare solo le coordinate orizzontali (latitudine/longitudine), possono essere sufficienti i segnali di tre satelliti. Per ottenere coordinate tridimensionali (con altezza), sono necessari almeno quattro sp-ka. La necessità di creare un nostro sistema di navigazione domestico è dovuto al fatto che il GPS è americano, potenziali avversari che possono in qualsiasi momento, nei loro interessi militari e geopolitici, disabilitarlo selettivamente, "incepparlo", modificarlo in qualsiasi regione o aumentare l'artificiale , un errore sistematico nelle coordinate (per i consumatori stranieri di questo servizio), che è sempre presente in tempo di pace.

La verità che tutto si impara per confronto è la prima cosa che ti aiuterà a capire quanto siano accurati i sistemi di navigazione. Se partiamo dai fornelli, la navigazione moderna può essere paragonata al tracciare un percorso attraverso il sole e le stelle. Ora i satelliti della Terra possono essere considerati delle stelle. Ricevere segnali da loro al tuo dispositivo GPS è come un orologio che muove le lancette.

Se i fenomeni atmosferici o artificiali non interferiscono - la densità speciale delle nuvole o la vicinanza di grattacieli e molti percorsi di cavi elettrici aerei, il tuo navigatore funzionerà normalmente e la sua precisione sarà stabile. Una certa cautela in questa valutazione è legata non tanto a queste interferenze - il navigatore le affronta in pochi istanti - quanto, sorprendentemente, all'esercito americano. Il fatto è che, aprendo l'accesso all'uso civile del proprio sistema satellitare, i servizi competenti negli Stati Uniti hanno impostato il proprio lavoro in modo che nessuno, tranne se stessi, cercasse di utilizzare la navigazione più accurata per scopi militari.

I successivi navigatori GPS più precisi sono i ricevitori geodetici. Hanno un gran numero di canali di comunicazione e resistenza alle interferenze, il loro errore è entro 1 cm Sono seguiti da navigatori meno precisi utilizzati negli spazi aperti. La classe turistica dei motori di ricerca determinerà la tua posizione con una precisione di 10 metri e, con una deviazione così insignificante, ti mostreranno la strada giusta.

I navigatori per auto che operano in uno spazio chiuso in cabina presentano un errore aggiuntivo. Ma per l'orientamento sulla strada, è insignificante. L'errore è ridotto al minimo dal navigatore stesso. Gli automobilisti hanno anche un tale assistente come un modulo GSM, dal "feed" di cui diventa chiara l'attuale situazione del traffico.

Per aumentare la precisione, ci sono strumenti aggiuntivi, ad esempio un ricevitore differenziale che opera nel sistema GPS e corregge gli errori commessi da questo sistema. Soprattutto il GPS è necessario ai soccorritori e alle squadre di ricerca, scienziati che hanno bisogno di determinare l'ora più precisa.

Ci sono problemi di precisione legati non alla navigazione satellitare, ma all'affidabilità delle mappe elettroniche fornite per l'uso e ai servizi aggiuntivi ad esse. La massima precisione, è vero, è posseduta dalle carte Yandex costantemente integrate. E infine ci sono i navigatori GPS, che si trovano anche nei telefoni cellulari. Sebbene l'installazione di applicazioni in esse non abbia un'ampia scelta, ma le capacità "native" di un telefono cellulare con Internet sono sufficienti per un monitoraggio più o meno stabile e accurato lungo il percorso.

Non ti piace che il GPS del tuo Android impieghi troppo tempo a "ricercare e rilevare i satelliti"? Precisione di posizionamento peggiore di 10 metri? Pensavi che "questo GPS funziona davvero"? Niente del genere. Il tuo GPS può fornire una precisione di + -5 metri, ato e più accurata. E ti dirò come raggiungere questo obiettivo. E niente più "patch" o di terze parti e "gioiello" nell'uso di "utility GPS che accelerano la ricerca dei satelliti e aumentano la precisione". Tutto ciò di cui hai bisogno è nel tuo dispositivo. Semplicemente le "calibrazioni" vengono inserite lì dal produttore "mid-phone" - naturalmente, non calibrerà ogni telefono individualmente. E dov'è il produttore? In Cina, ma è necessario calibrare dove effettivamente lo si utilizza.Le istruzioni di seguito sono raccolte da me da diverse fonti in parti e controllate, ad eccezione della parte "garantire la massima precisione", che controllerò in seguito e farò un'aggiunta, ma anche senza di essa, tempo " cold start "GPS, dopo aver riavviato il telefono, è stato possibile portarlo a meno di 20 secondi, invece di 1-2 minuti prima della calibrazione. Allo stesso tempo, la cattura dei primi satelliti richiede meno di 3-4 secondi e la "cattura GPS" (localizzazione tramite satelliti, quando la "ricerca GPS" smette di lampeggiare e il corpo passa a funzionare dai satelliti) - meno di 10 secondi (a volte fino a 40 ka, ma meno spesso, a seconda della precisione del tuo orologio intelligente e della visibilità dei satelliti).
Impressioni del lavoro di entrambi i metodi, per decidere quale preferisci, puoi leggere qui:. Consiglio personalmente il "Metodo di calibrazione GPS nativo" (descritto di seguito): dà gli stessi risultati e, a mio parere, è molto preferibile e più facile da usare.
Va notato che con l'aiuto del programma descritto qui:, la velocità di attivazione dallo stato "freddo" è ancora un po' più veloce. ma è più ingannevole e, a causa della sua "profonda penetrazione nel sistema GPS Android", può "colpire" la calibrazione del suo "sistema nativo", che verrà discusso di seguito. Inoltre, tutto ciò che deve essere fatto con il suo aiuto, prima di ogni accensione, il GPS rende il lancio con il suo utilizzo molto più lento rispetto alla versione descritta in questa nota.

Aggiunto il 30/08/2013. Prima di iniziare la calibrazione, rivedere questa nota e seguire le procedure in essa descritte:. È particolarmente importante se hai problemi seri con il GPS, come "satelliti che trattengono molto male" e "blocca" "cadono" al minimo indebolimento del segnale, inoltre, in seguito, il GPS "mantiene" più satelliti contemporaneamente , che migliorerà sia la stabilità che la precisione ... Senza queste procedure, non potrei "rimbalzare" il GPS sotto JB 4.1.1 Cink King. Quindi eseguire la calibrazione secondo il metodo. riportato di seguito in questa nota.

*corsivo vengono evidenziati i punti necessari per raggiungere la precisione teoricamente possibile in generale. I paragrafi in corsivo possono essere omessi, questo ridurrà leggermente la precisione (in realtà 2 volte), non influenzerà la velocità della "partenza a freddo".
** Prima della procedura, scopri il codice del menu di progettazione del tuo dispositivo: ne avrai bisogno.

1. Precisione GPS, e in particolare la velocità di "acquisizione dopo un avvio a freddo", il modo più efficace dipende dalla precisione dell'impostazione dell'ora sul dispositivo. Di solito, tutti hanno nelle impostazioni "Data e ora", "sincronizzare l'ora sulla rete". Mi sono anche alzato. Ma come si è scoperto, il dispositivo utilizza il segnale cellulare dell'operatore per impostare l'ora, che in alcuni casi può dare una precisione di impostazione dell'ora peggiore di + -diversi minuti, e nel mio caso (Kiev, l'operatore Life) ha dato una differenza da tempo reale fino a 3 secondi. In generale, feci e non "segnali temporali". C'è anche la possibilità di "determinare l'ora tramite GPS", ma se non vivi in ​​un villaggio, consumerà molta batteria, ma avrà poco senso - né nell'appartamento, né nella metropolitana, né nel minibus, né in ufficio... Bene, hai reso l'idea.
   Pertanto, preoccupiamoci prima di impostare l'ora più precisa possibile. Per farlo ho installato il programma gratuito ClockSync, da qui: https://play.google.com/store/apps/details?id=ru.org.amip.ClockSync&hl=ru, puoi prenderlo anche da qui: http: // w3bsit3-dns.com.ru / forum / index.php? showtopic = 171610. Puoi anche utilizzare la tecnica che ho descritto qui: - non richiede l'installazione di programmi aggiuntivi, ma richiede la modifica manuale di diversi file di configurazione del sistema.
   Successivamente, siamo determinati con il server di riferimento dell'ora esatta, che utilizzeremo. È importante che sia il più vicino possibile a te e che il tempo di ping prima che sia minimo. Per cominciare, gli indirizzi dei "pool" sono ua.pool.ntp.org per l'Ucraina, ru.pool.ntp.org per la Russia. Se ti trovi in ​​un altro paese, guarda qui: http://www.pool.ntp.org/ru/.
   Ora avviamo il terminale e in esso il comando "ping ua.pool.ntp.org", e osserviamo il tempo di risposta. Lo facciamo 10 volte - ogni volta accederà a un server "pool" casuale e di solito a un altro. Anche per l'Ucraina, il tempo di "risposta" per i diversi server varia da 5 a 60 ms (tramite rete fissa), per non parlare della Russia con le sue dimensioni. Di conseguenza, scriviamo l'indirizzo IP del server, il cui tempo di risposta è minimo. Lo useremo.
   Esegui il programma ClockSync installato, Menu> Impostazioni. Il primo elemento è "Server NTP". Qui inseriamo l'indirizzo IP selezionato. Quindi, seleziona la casella di controllo "sincronizzazione automatica", quindi seleziona "Intervallo". Più piccolo è l'intervallo, più spesso avverrà la sincronizzazione, e questo è "un po' di traffico e molta batteria", d'altra parte, il mio dispositivo "lascia" fino a 160-180 millisecondi in 3 ore . .. mi sono fermato a 3 ore. spunta l'"intervallo esatto" - puoi saltarlo - farà risparmiare un po 'la batteria, l'ho messo personalmente. il consumo della batteria durante la sincronizzazione diminuirà in modo significativo). Abbiamo anche impostato "determinare il fuso orario ",
   Esci dal menu delle impostazioni, premi "menu" e seleziona "sincronizza" - per quanto tempo il tuo dispositivo va "passato il tempo" può essere visto sullo schermo. Sì, nel menu delle impostazioni in un giorno puoi vedere quanto l'orologio del tuo dispositivo è "di fretta/in ritardo" al giorno (il mio Fly IQ 450 è di 9,21 secondi al giorno).
   La sincronizzazione automatica dell'ora di PS è possibile solo su un dispositivo "rooted". Se il tuo non è rootato, c'è una "modalità manuale" nel programma, ma la precisione non sarà la stessa.
   Nota - aggiunta in seguito. C'è anche un secondo modo per sincronizzare accuratamente l'ora, senza installare un programma aggiuntivo, l'ho descritto qui:. Dopo aver confrontato i risultati, ho scelto questo metodo, ma richiede alcune modifiche ai file di configurazione.
   È inoltre consigliabile, se si dispone di un dispositivo rooted, modificare il file /system/etc/gps.conf. Vale a dire, nella prima riga, dopo "NTP_SERVER =", sostituisci il "predefinito" specificato lì, con uno più adatto al tuo paese, ad esempio per l'Ucraina su ua.pool.ntp.org, o anche con un precedentemente definito Indirizzo IP, ma sarà meno versatile e talvolta soggetto a guasti se un particolare server è inattivo, quindi ua.pool.ntp.org è più versatile, ma l'indirizzo IP in questo campo può accelerare ulteriormente l'avvio a freddo iniziale. La modifica può essere eseguita utilizzando "Root Explorer".
   L'abbiamo capito nel tempo. Ulteriore.
2. Andiamo alle impostazioni del telefono. Posizione. Contrassegniamo le voci: "Per coordinate di rete", "Satelliti GPS", "Dati ausiliari", "AGPS", il resto è "a tuo piacimento". ora vai alla voce "Impostazioni EPO". Disattivare "EPO" durante la calibrazione. Tutti sono qui.
3. Lancio di Google Earth , nelle impostazioni, lo cambiamo per mostrare le coordinate nel formato di gradi e condivisioni. Stiamo cercando un luogo vicino dove calibreremo. Questa dovrebbe essere un'area abbastanza aperta, come un'area. Selezioniamo il punto in cui ci troveremo durante la calibrazione (selezionare i segni per diventarlo esattamente in seguito), spostiamo il cursore su di esso e annotiamo le coordinate visualizzate fino all'ultimo segno. La preparazione è finita: andiamo "in campo" :) con il telefono.
4. Se hai usato p3- diventiamo ESATTAMENTE nel punto che abbiamo precedentemente scelto... Avvia "root explorer", vai alla cartella / data / misc, elimina il file mtkgps.dat. Carichiamo i dati AGPS più recenti, ad esempio tramite il programma Stato GPS (menu > strumenti > Dati AGPS > Download). Controlliamo l'ora, ad esempio, con il programma ClockSync (controlliamo più volte, osserviamo la deviazione tipica, quindi facciamo clic per sincronizzare - come utilizzare il programma e dove trovarlo - vedere prima nell'articolo sulla calibrazione dell'ora) . Andiamo al menu di ingegneria, LocationBasedServices, selezioniamo "GPS" nel menu e premiamo il pulsante "GPS" (la scritta su di esso cambierà da OFF a ON). Vai su "Visualizza". Stiamo aspettando che appaia la "correzione" (l'indicatore GPS smetterà di lampeggiare) e poi almeno altri 2 minuti. Quindi premiamo RefPosition, e nelle finestre apparse inseriamo le coordinate precedentemente scritte da Google Earth "per il punto in cui stai calibrando (ci saranno degli zeri). Premi" OK ". Vai di nuovo alla schermata Visualizza e attendi dopo la "correzione" almeno 2x minuti, preferibilmente 5 minuti. Torniamo al menu di ingegneria. Se p3 non è stato eseguito, scegliamo semplicemente un luogo sufficientemente aperto. Tirando fuori- non provare nemmeno a fare la calibrazione sul balcone o "fuori dalla finestra" - peggiorerai solo la situazione.
5. **** Prima della calibrazione, puoi anche verificare la correttezza della scelta della scheda SIM per AGPS - se il tuo operatore cellulare è "glitch", e ci sono due o due operatori, allora puoi sceglierne uno meno buggato, questo , se è stato selezionato "glitch", può accelerare notevolmente il lavoro di GPS, atomi e "rianimare" la procedura "GPS completamente inoperativo" è descritta alla fine della nota.
6. Andiamo al "menu Ingegneria"(per il mio FLY IQ 450 e molti cloni cinesi, questo è il codice * # * # 3646633 # * # *, che componiamo dove di solito componi il numero di telefono quando chiami, potresti averne uno diverso). Trova "Posizione YGPS" ed eseguilo. Tieni il telefono in posizione verticale.
7. Vai alla scheda Informazioni... Fare clic sul pulsante "Completo".
8. Vai alla scheda "Satelliti", stiamo aspettando che appaiano almeno 5 satelliti (meglio di più - ne avevo 11 durante la configurazione), e dopo che "appaiono e diventano verdi", aspettiamo almeno altri 2 minuti, tenendo il dispositivo immobile (è è possibile più a lungo - non sarà peggio - solo meglio). Questa è la calibrazione iniziale. Mi ci sono voluti 3 minuti, ma per alcuni dispositivi, secondo le recensioni, può volerci fino a mezz'ora.
9. Andiamo alla voce Informazioni ", premere "Freddo". Inoltre, come al punto 8. Ripeti il ​​punto 9 3 volte. Di più è possibile.
10. Torna a Informazioni. Fare clic su "Caldo". ulteriormente come nella clausola 8. Non è più necessario ripetere.
11. Torna a Informazioni"... Premiamo "Hot". Inoltre, come nella clausola 8.
12. Se hai seguito il punto 3, vai al menu di ingegneria, seleziona la voce "LocationBasedService", vai alla scheda "Visualizza" (ricorda di attivare il GPS come descritto nel passaggio 4) e attendi fino a quando non viene determinato il numero massimo di satelliti. Minimo 7, meglio di più (più è, più precisa è la calibrazione), e dopo aver determinato il massimo, aspettiamo altri 2 minuti. Quindi vai alla scheda GPS e fare clic su "RefPosition". Avrai due cifre, da quella che hai precedentemente registrato utilizzando Google Earth, molto probabilmente differiranno in millesimi. Correggi entrambi a quelli che hai annotato in precedenza a p3. Fare clic su "OK". Ora vai alla scheda GPS e attendi 5 minuti tenendo il telefono immobile. Qui in questo posto - più a lungo - meglio è. Il programma GPS, dopo aver ricevuto le coordinate reali, le confronta con quelle "ottenute da esso" e apporta le correzioni. specificandoli. Sotto nella finestra vedrai il contatore dei "processi" e i dati che cambiano di volta in volta.
13. Usciamo dal menu di ingegneria, riavviamo il telefono.
14. Qualunque cosa. Ci rallegriamo del GPS intelligente e preciso.

Dopo aver eseguito completamente le istruzioni, la reale precisione di posizionamento (calcolata da google earth e non quella mostrata dal GPS stesso) era di ~ 2,3-2,5 metri (il GPS mostrava una precisione di 5-6 metri nello stato), con 9" visibili " satelliti e 8 metri (il GPS ha mostrato una precisione di 10,5 metri nello stato) con 7 satelliti visibili - i satelliti si muovono e una volta alla volta non si verifica nel senso di giorno dopo giorno.

PS Se hai intenzione di utilizzare anche il programma descritto qui: tieni presente che è necessario eseguire la calibrazione dopo averlo installato. E se viene disinstallato - ricalibra - elimina i dati di calibrazione durante la disinstallazione e il GPS ricomincia a "cercare i satelliti per diversi minuti". Il caricamento dei suoi dati di "accelerazione" LIKELY non influisce sulla calibrazione, ma non ha nemmeno senso: la differenza di velocità è "entro l'errore statistico". Ma sembra che la vera precisione sia leggermente migliore, con i suoi dati appena caricati (del 20 percento, ma anche all'interno dell'errore statistico in sostanza). Tieni inoltre presente che i dati scaricati dal programma sopra diventeranno rapidamente obsoleti, e dopo un giorno o due, al contrario, rallenterà il GPS e ridurrà la precisione (rispetto a un solo nativo normalmente calibrato utilizzando il metodo descritto in questo articolo). Inoltre, l'ho tolto nafik :) Bo, in primo luogo, non è necessario e, in secondo luogo, puoi ottenere "GPS che non determina nulla" con esso, se hai dimenticato di scaricare nuovi dati. Anche se hai fatto clic sul pulsante "Ripristina dati scaricati" e non hai avviato il programma stesso. Almeno una volta mi è successo: non ho più controllato il rastrello.

PPS In rete circolano voci secondo cui "l'abilitazione dei dati EPO" (dati GPS specifici per i chip MTK), che danno una certa accelerazione della "partenza a freddo", riduce il numero di "satelliti catturati". Questo è improbabile. Il numero di satelliti catturati è determinato dal loro "numero in testa al momento" e dall'altezza sopra l'orizzonte (in città, quelli che sono sopra l'orizzonte di solito non sono visibili). Ma anche così, durante la calibrazione, è meglio disattivarlo. E usalo solo se viaggi in un luogo in cui Internet potrebbe non essere disponibile. Quindi ti darà una vera accelerazione del lancio (in esso vengono caricati i dati per un mese in anticipo). In una situazione normale, è meglio utilizzare solo AGPS: i suoi dati sono freschi e quindi più accurati, quindi la velocità di "avvio" con esso è in genere più elevata.

PPPS Di seguito sono riportate le "informazioni di riferimento" per coloro che hanno ricevuto il dispositivo con un GPS completamente non operativo. Vale la pena controllarlo: il motivo potrebbe essere che hai qualcosa di diverso da quanto segue inserito nelle impostazioni:

Nel menu di ingegneria, nella voce LocationbasedService, nella scheda AGP S:

Abilita A-GPS, MSB, Profilo utente, Modello SLP - GOOGLE, supl.google.com, 7275, Abilita TLS, RRLP, IMSI, Valore K devono essere abilitati.
Precisione orizzontale - 22, Precisione verticale - 0, Età posizione - 0, Ritardo - 0. È selezionata la stima della posizione.
********* Selezione di una carta SIM per AGPS
Andiamo alla scheda NET - seleziona - fai clic e guarda la mappa (scheda Mappa), dovrebbe apparire l'indirizzo in cui ti trovi o vicino ad esso. Facciamo lo stesso con. Confrontiamo quale è più preciso con la tua posizione reale e selezioniamo la SIM preferita nella scheda AGPS.
Nella scheda AGPS, fare clic su
Sì, se uno degli elementi elencati in questo PS differiva dalle impostazioni del tuo dispositivo o se hai cambiato la scheda SIM a cui hai collegato AGPS, devi eseguire nuovamente la calibrazione.

PS Sull'influenza della precisione dell'orologio sull'ora di avvio a freddo del GPS.

Dal "luogo scomodo" - un balcone, dall'alto tutto è coperto di cemento, un cortile-pozzo - case da 4 lati, il cielo "un pezzo dall'alto", 4 satelliti appena visibili (a malapena puoi vedere 3, e poi il 4° appare e scompare). il telefono è calibrato secondo il metodo sopra descritto (prima della calibrazione, in queste condizioni non c'era alcuna presa). L'orologio è "in ritardo" di ~ 160 ms (sono trascorse 2 ore da quando l'orologio è stato calibrato dal programma ClockSync). Tempo di avvio a freddo ~ 250-300 sec. Dopo la calibrazione forzata del tempo da parte del programma ClockSync, il tempo di "avvio a freddo" è di ~ 100 sec. Tuttavia, queste sono condizioni. in cui il GPS di solito non funziona affatto, ma illustra bene l'influenza della precisione dell'orologio sull'ora di "avvio a freddo".

PPS Per forzare il caricamento dei dati AGPS, ad esempio, se sei lontano dal luogo in cui è stato scaricato - ad esempio, hai percorso 200 chilometri per pesca/riposo, ecc., e i dati AGPS caricati a casa sono diventati irrilevanti , che potrebbe influire negativamente sull'orario di "avviamento a freddo".

Puoi utilizzare il programma GPS Status da qui: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.eclipsim.gpsstatus2&hl=ru. Esegui questo programma. In basso a sinistra sotto il "cerchio delle coordinate" - l'età dei dati AGPS in ore. Fare clic su Menu> Strumenti> Dati A-GPS. Quindi "scarica".

Errore speciale

La causa principale degli errori dei dati GPS non è più un problema. Il 2 maggio 2000 alle 5:05 (MEZ) il cosiddetto errore speciale (SA) è stato disabilitato. Un errore speciale è una falsificazione artificiale dell'ora nel segnale L1 trasmesso dal satellite. Per i ricevitori GPS civili, questo errore ha portato a un posizionamento meno accurato. (errore di circa 50 m per alcuni minuti).

Inoltre, i dati ricevuti sono stati trasmessi con minore precisione, il che significa che la posizione del satellite trasmessa non è corretta. Così, nel giro di poche ore, si verifica un'imprecisione dei dati di posizione di 50-150 m Nei giorni in cui l'errore speciale era attivo, i dispositivi GPS civili avevano un'imprecisione di circa 10 metri, e oggi è di 20 o anche meno. Dopo aver disattivato l'errore di campionamento, è migliorata principalmente la precisione dei dati sull'altitudine.

Il motivo dell'errore speciale era la sicurezza. Ad esempio, i terroristi non dovrebbero essere in grado di rilevare cantieri critici utilizzando armi telecomandate. Durante la prima guerra del Golfo nel 1990, l'errore speciale è stato parzialmente disabilitato perché Le forze statunitensi non disponevano di ricevitori GPS militari. Sono stati acquistati 10.000 dispositivi GPS civili (Magellan e Trimble), che hanno permesso di navigare liberamente e con precisione il terreno desertico. L'errore speciale è stato disattivato a causa dell'uso diffuso del sistema GPS in tutto il mondo. I due grafici successivi mostrano come è cambiata la precisione della determinazione delle coordinate dopo aver disattivato l'errore speciale. La lunghezza del bordo delle carte è pari a 200 metri, i dati sono stati ottenuti il ​​1 maggio 2000 e il 3 maggio 2000, in un arco di 24 ore ciascuno. Mentre le coordinate con un errore speciale sono entro un raggio di 45 metri, senza di esso, il 95 percento di tutti i punti si trova entro un raggio di 6,3 metri.

"Geometria dei satelliti"

Un altro fattore che influisce sulla precisione del posizionamento è la "geometria satellitare". La geometria dei satelliti descrive le posizioni dei satelliti l'uno rispetto all'altro dal punto di vista del ricevitore.

Se il ricevitore vede 4 satelliti e si trovano tutti, ad esempio, a nord-ovest, ciò porterà a una geometria "cattiva". Nel peggiore dei casi, il rilevamento della posizione sarà completamente impossibile quando tutte le distanze determinate puntano nella stessa direzione. Anche se la posizione viene riconosciuta, l'errore può raggiungere i 100 - 150 M. Se questi 4 satelliti sono ben distribuiti nel cielo, la precisione della posizione determinata sarà molto maggiore. Supponiamo che i satelliti si trovino a nord, est, sud e ovest, formando angoli di 90 gradi l'uno rispetto all'altro. In questo caso, le distanze possono essere misurate in quattro diverse direzioni, che caratterizzano la "buona" geometria del satellite.

Se i due satelliti sono nella posizione migliore rispetto al ricevitore, l'angolo tra il ricevitore e i satelliti è di 90 gradi. Il tempo di transito del segnale non può essere assolutamente preciso, come discusso in precedenza. Pertanto, le posizioni possibili sono contrassegnate da cerchi neri. Il punto di intersezione (A) dei due cerchi è sufficientemente piccolo e indicato da un campo quadrato blu, il che significa che le coordinate da determinare saranno sufficientemente precise.

Se i satelliti si trovano quasi su una linea rispetto al ricevitore, allora, come puoi vedere, sul mirino otteniamo un'area più ampia e quindi meno precisione.

La geometria dei satelliti dipende molto anche dalle auto alte o dall'utilizzo del dispositivo in auto. Se uno qualsiasi dei segnali viene bloccato, i satelliti rimanenti cercheranno di determinare le coordinate, se possibile. Questo può essere visto spesso negli edifici quando sei vicino alle finestre. Se il posizionamento è possibile, nella maggior parte dei casi sarà impreciso. Più parte del cielo è ostruita da qualsiasi oggetto, più diventa difficile determinarne le coordinate.

La maggior parte dei ricevitori GPS non mostra solo il numero di satelliti "catturati", ma anche la loro posizione nel cielo. Ciò consente all'utente di giudicare se un particolare satellite è coperto da un oggetto e se i dati saranno imprecisi quando si spostano solo un paio di metri.

I produttori della maggior parte dei dispositivi forniscono la propria formulazione sull'accuratezza dei valori misurati, che dipende principalmente da vari fattori. (di cui il produttore è riluttante a parlare).

I valori DOP (dilution of precision) vengono utilizzati principalmente per determinare la qualità della geometria del satellite. A seconda di quali fattori vengono utilizzati per calcolare i valori DOP, sono possibili diverse opzioni:

• Gdop(Diluizione geometrica di precisione); Precisione assoluta; Coordinate 3D e tempo
• PDOP(Diluizione Posizionale Di Precisione); Precisione di posizione; Coordinate 3D
• HDOP(Diluizione Orizzontale Di Precisione); Precisione orizzontale; Coordinate 2D
• VDOP(Diluizione Verticale Di Precisione); Precisione verticale; altezza
• TDOP(Diluizione temporale della precisione); precisione temporale; volta

I valori HDOP inferiori a 4 sono buoni, superiori a 8 sono cattivi. I valori HDOP peggiorano se i satelliti "catturati" sono alti nel cielo sopra il ricevitore. D'altra parte, i valori VDOP peggiorano quanto più i satelliti sono vicini all'orizzonte e i valori PDOP sono buoni quando i satelliti sono direttamente sopra la testa e altri tre sono sparsi sull'orizzonte. Per un posizionamento accurato, il valore GDOP non deve essere inferiore a 5. I valori PDOP, HDOP e VDOP fanno parte dei dati NMEA del GPGSA.

La geometria dei satelliti non è la causa dell'errore di posizione, che può essere misurato in metri. In effetti, il valore della DOP aggrava altre imprecisioni. Valori DOP elevati aumentano altri errori più dei valori DOP bassi.

L'errore che si verifica nel determinare una posizione dovuto alla geometria dei satelliti dipende anche dalla latitudine alla quale si trova il ricevitore. Questo è mostrato negli schemi sottostanti. Il diagramma a sinistra mostra l'inesattezza dell'altezza (inizialmente la curva è mostrata con un errore speciale), che è stata registrata a Wuhan, in Cina. Wuhan si trova a 30,5° di latitudine nord ed è il posto migliore dove la costellazione dei satelliti è sempre perfetta. Il grafico a destra mostra lo stesso intervallo registrato preso alla stazione di Kassey in Antartide (66,3 ° S). A causa della costellazione non proprio ideale dei satelliti a questa latitudine, di tanto in tanto si verificavano errori grossolani. Inoltre, l'errore si verifica a causa dell'influenza dell'atmosfera: più vicino ai poli, maggiore è l'errore.

Orbite satellitari

Sebbene i satelliti si trovino in orbite abbastanza ben definite, sono ancora possibili piccole deviazioni dalle orbite a causa della gravità. Il sole e la luna hanno poca influenza sulle orbite. I dati orbitali vengono costantemente corretti e corretti e inviati regolarmente al ricevitore nella memoria empirica. Pertanto, l'effetto sulla precisione la determinazione della posizione è abbastanza piccola e se si verifica un errore, non più di 2 metri.

Effetti delle riflessioni del segnale

L'effetto è dovuto al riflesso dei segnali satellitari da altri oggetti. Per i segnali GPS, questo effetto si verifica principalmente in prossimità di grandi edifici o altri oggetti. Il segnale riflesso impiega più tempo del segnale diretto. L'errore sarà solo di pochi metri.

Effetti atmosferici

Un'altra fonte di incertezza è la diminuzione della velocità di propagazione del segnale nella troposfera e nella ionosfera. La velocità di propagazione dei segnali nello spazio aperto è pari alla velocità della luce, mentre nella ionosfera e nella troposfera è minore. Nell'atmosfera ad un'altitudine di 80 - 400 km, l'energia del sole crea un gran numero di ioni carichi positivamente. Gli elettroni e gli ioni sono concentrati in quattro strati conduttivi della ionosfera (strati D, E, F1 e F2).
Questi strati rifrangono le onde elettromagnetiche provenienti dai satelliti, il che aumenta il tempo di transito dei segnali. Fondamentalmente, questi errori vengono corretti dalle azioni computazionali del ricevitore. Diverse variazioni di velocità ionosferica per basse e alte frequenze sono ben note in condizioni normali. Questi valori vengono utilizzati per il calcolo delle coordinate della posizione. Tuttavia, i ricevitori civili non sono in grado di compensare cambiamenti imprevisti nel percorso del segnale causati da forti venti solari.

È noto che durante il passaggio della ionosfera, le onde elettromagnetiche rallentano in modo inversamente proporzionale all'area della loro frequenza (1 / f2). Ciò significa che le onde elettromagnetiche a bassa frequenza rallentano più velocemente delle onde elettromagnetiche ad alta frequenza. Se i segnali ad alta e bassa frequenza che hanno raggiunto il ricevitore permettessero di analizzare la differenza dei loro tempi di arrivo, allora verrebbe calcolato anche il tempo di viaggio nella ionosfera. I ricevitori GPS militari utilizzano segnali di due frequenze (L1 e L2), che si comportano diversamente nella ionosfera, e questo permette di eliminare un altro errore nei calcoli.

Le influenze troposferiche sono un'altra ragione per cui i tempi di viaggio del segnale sono aumentati a causa della rifrazione. La rifrazione è causata dalla diversa concentrazione di vapore acqueo nella troposfera, a seconda del tempo. Questo errore non è grande come l'errore che si verifica quando si passa attraverso la ionosfera, ma non può essere eliminato mediante calcolo. Per correggere questo errore, nel calcolo viene utilizzata una correzione approssimativa.

I prossimi due grafici mostrano l'errore ionosferico. I dati mostrati a sinistra sono stati acquisiti da un ricevitore a singola frequenza che non può correggere l'errore ionosferico. Il grafico a destra è di un ricevitore a doppia frequenza in grado di correggere l'errore ionosferico. Entrambi i diagrammi hanno approssimativamente la stessa scala (sinistra: latitudine da -15 m a + 10 m, longitudine da -10 m a +20 m. destra: latitudine da -12 m a + 8 m, longitudine da -10 m a + 20 m). Il grafico a destra mostra una maggiore precisione.

Utilizzando WAAS ed EGNOS è possibile impostare "mappe" delle condizioni meteorologiche su diverse regioni. I dati corretti vengono inviati al ricevitore e migliorano notevolmente la precisione.

Imprecisione dell'orologio ed errori di arrotondamento

Nonostante il fatto che l'ora del ricevitore sia sincronizzata con l'ora del satellite durante la determinazione della posizione, c'è ancora un'imprecisione nell'ora, che porta a un errore di 2 m nella determinazione della posizione. L'arrotondamento del ricevitore e gli errori di calcolo hanno un errore di circa 1 m.

Effetti relativistici

Questa sezione non fornisce una spiegazione completa della teoria della relatività. Nella vita di tutti i giorni, non siamo consapevoli del significato della teoria della relatività. Tuttavia, questa teoria influenza molti processi, incluso il corretto funzionamento del sistema GPS. Questa influenza sarà brevemente spiegata di seguito.

Come sappiamo, il tempo è uno dei fattori principali nella navigazione GPS e dovrebbe essere pari a 20-30 nanosecondi per garantire la precisione richiesta. Pertanto, è necessario tenere conto della velocità di movimento dei satelliti (circa 12000 km / h)

Chiunque abbia mai incontrato la teoria della relatività sa che il tempo scorre più lentamente ad alta velocità. Per i satelliti che si muovono a 3874 m / s, gli orologi funzionano più lentamente rispetto alla terra. Questo tempo relativistico porta a un'imprecisione temporale di circa 7,2 microsecondi al giorno (1 microsecondo = 10-6 secondi). La teoria della relatività dice anche che il tempo scorre più lento, più forte è il campo gravitazionale. Per un osservatore sulla superficie terrestre, l'orologio del satellite funzionerà più velocemente (poiché il satellite è più alto di 20.000 km ed è soggetto a forze gravitazionali inferiori rispetto all'osservatore). E questa è la seconda ragione di questo effetto, che è sei volte più forte dell'imprecisione prima menzionata.

In generale, gli orologi sui satelliti sembrano funzionare un po' più velocemente. La deviazione temporale per un osservatore sulla Terra sarebbe di 38 microsecondi al giorno e causerebbe un errore di 10 km al giorno. Per evitare questo errore, non è necessario apportare costantemente modifiche. La frequenza di clock sui satelliti è stata impostata su 10,229999995453 Mhz anziché 10,23 Mhz, ma i dati vengono utilizzati come se avessero una frequenza standard di 10,23 MHz. Questo trucco risolveva una volta per tutte il problema dell'effetto relativistico.

Ma c'è un altro effetto relativistico che non viene preso in considerazione quando si determina una posizione utilizzando il sistema GPS. Questo è il cosiddetto effetto Sagnac ed è causato dal fatto che anche un osservatore sulla superficie della Terra si muove costantemente ad una velocità di 500 m/s (velocità all'equatore) a causa del fatto che il pianeta ruota. Ma l'influenza di questo effetto è piccola e la sua correzione è difficile da calcolare, poiché dipende dalla direzione di marcia. Pertanto, questo effetto viene preso in considerazione solo in casi speciali.

Gli errori del sistema GPS sono elencati nella tabella seguente. I quozienti non sono valori costanti, ma sono soggetti a differenze. Tutti i numeri sono valori approssimativi.

Navigazione GPS e il grado di fiducia nelle sue letture. Quanto ci si può avvicinare a qualsiasi pericolo per la navigazione affidandosi esclusivamente al ricevitore GPS? Sfortunatamente, non esiste una risposta definitiva a questa domanda. Ciò è dovuto alla natura statistica degli errori di navigazione GPS. Consideriamoli in modo più dettagliato.

La velocità di propagazione delle onde radio è influenzata dalla ionosfera e dalla troposfera, dalla rifrazione ionosferica e troposferica. Questa è la principale fonte di errori dopo aver disabilitato SA. La velocità delle onde radio nel vuoto è costante, ma cambia quando un segnale entra nell'atmosfera. Il ritardo è diverso per i segnali provenienti da diversi satelliti. I ritardi di propagazione delle onde radio dipendono dallo stato dell'atmosfera e dall'altezza del satellite sull'orizzonte. Più basso, più il suo segnale viaggia attraverso l'atmosfera e maggiore è la distorsione. La maggior parte dei ricevitori esclude l'uso di segnali da satelliti con un'elevazione sopra l'orizzonte inferiore a 7,5 gradi.

Inoltre, le perturbazioni atmosferiche dipendono dall'ora del giorno. Dopo il tramonto, la densità della ionosfera e il suo effetto sui segnali radio diminuiscono, un fenomeno ben noto agli operatori radio a onde corte. I ricevitori GPS militari e civili possono determinare autonomamente il ritardo atmosferico di un segnale confrontando ritardi a frequenze diverse. I ricevitori consumer a frequenza singola effettuano una correzione approssimativa basata sulla previsione trasmessa come parte del messaggio di navigazione. La qualità di queste informazioni è migliorata di recente, migliorando ulteriormente la precisione della navigazione GPS.

modalità SA.

Per mantenere il vantaggio dell'elevata precisione per i navigatori GPS militari, nel marzo 1990 è stata introdotta una modalità di restrizione dell'accesso SA (Selective Availability), che riduce artificialmente la precisione di un navigatore GPS civile. Quando la modalità SA è abilitata, in tempo di pace viene aggiunto un errore di diverse decine di metri. In casi particolari possono essere introdotti errori di centinaia di metri. Il governo degli Stati Uniti è responsabile della manutenzione del sistema GPS di fronte a milioni di utenti e ci si può aspettare che riabilitando SA, e ancora di più, una riduzione così significativa della precisione non verrà introdotta senza ragioni sufficientemente serie.

La precisione più grossolana è ottenuta da uno spostamento temporale caotico della trasmissione del codice pseudo-casuale. Gli errori derivanti da SA sono casuali e ugualmente probabili in ogni direzione. SA influisce anche sulla precisione della rotta e sulla velocità del navigatore GPS. Per questo motivo, un ricevitore fisso mostrerà spesso velocità e direzione leggermente variabili. Quindi è possibile valutare il grado di impatto di SA mediante cambiamenti periodici di rotta e velocità utilizzando il GPS.

Errori nei dati delle effemeridi per la navigazione GPS.

Prima di tutto, questi sono errori associati alla deviazione del satellite dall'orbita calcolata, imprecisioni negli orologi, ritardi del segnale nei circuiti elettronici. La correzione di questi dati viene eseguita dalla Terra periodicamente, negli intervalli tra le sessioni di comunicazione si accumulano errori. A causa della sua piccolezza, questo gruppo di errori non ha importanza per gli utenti civili.

È estremamente raro, ma possono verificarsi errori più grandi a causa di improvvisi errori di informazione nei dispositivi di memoria del satellite. Se tale guasto non viene rilevato mediante l'autodiagnosi, fino al momento in cui l'errore viene rilevato dal servizio di terra e la trasmissione del comando sul malfunzionamento, il satellite potrebbe trasmettere informazioni errate per qualche tempo. C'è una cosiddetta discontinuità, o come spesso viene tradotto il termine integrità, l'integrità della navigazione.

L'influenza del segnale riflesso sulla precisione della navigazione GPS.

Oltre al segnale diretto dal satellite, il ricevitore GPS può anche ricevere segnali riflessi da rocce, edifici, navi di passaggio - il cosiddetto multypath. Se il segnale diretto è oscurato dal ricevitore da sovrastrutture o sartiame della nave, il segnale riflesso potrebbe essere più forte. Questo segnale percorre una distanza maggiore e il ricevitore "pensa" di essere più lontano dal satellite di quanto non sia in realtà. In genere, questi errori sono molto inferiori a 100 metri, poiché solo oggetti ravvicinati possono produrre un'eco sufficientemente forte.

Geometria satellitare per la navigazione GPS.

Dipende dalla posizione del ricevitore rispetto ai satelliti utilizzati per determinare la posizione. Se il ricevitore ha catturato quattro satelliti e sono tutti a nord, la geometria del satellite è pessima. Il risultato è un errore fino a 50-100 metri o addirittura l'impossibilità di determinare le coordinate.

Tutte e quattro le dimensioni provengono dalla stessa direzione e l'area di intersezione delle linee di posizione è troppo grande. Ma se 4 satelliti sono equidistanti ai lati dell'orizzonte, la precisione aumenterà in modo significativo. La geometria del satellite è misurata dal fattore geometrico PDOP (Position Dilution Of Precision). La posizione ideale dei satelliti corrisponde a PDOP = 1. Valori grandi indicano una scarsa geometria del satellite.

I valori PDOP inferiori a 6.0 sono considerati buoni per la navigazione. La navigazione 2D utilizza HDOP (Horizontal Dilution Of Precision) inferiore a 4.0. Vengono utilizzati anche il fattore di geometria verticale VDOP inferiore a 4,5 e il tempo TDOP inferiore a 2,0. PDOP funge da moltiplicatore per tenere conto di errori provenienti da altre fonti. Ogni pseudo-intervallo misurato dal ricevitore ha il proprio errore, che dipende dall'interferenza atmosferica, errori nelle effemeridi, modalità SA, segnale riflesso e così via.

Quindi, se i valori stimati del segnale totale ritardano per questi motivi, URE - User Range Error o UERE - User Equivalent Range Error, in russo EFD è l'errore del telemetro equivalente, in totale sono 20 metri e HDOP = 1,5, quindi l'errore di determinazione previsto il luogo sarà pari a 20 x 1,5 = 30 metri. I ricevitori dei navigatori GPS presentano le informazioni in modi diversi per valutare l'accuratezza utilizzando PDOP.

Oltre a PDOP o HDOP, viene utilizzato GQ (Geometric Quality), l'inverso di HDOP, o una valutazione qualitativa in punti. Molti ricevitori moderni visualizzano l'EPE (Errore di posizione stimato) direttamente nelle unità di distanza. L'EPE tiene conto della posizione dei satelliti e della previsione dell'errore di segnale per ciascun satellite in funzione di SA, stato dell'atmosfera, errori dell'orologio satellitare trasmessi come parte delle informazioni sulle effemeridi.

La geometria del satellite diventa un problema anche quando si utilizza un ricevitore navigatore GPS all'interno di veicoli, in fitte foreste, montagne, vicino a edifici alti. Quando i segnali dei singoli satelliti sono bloccati, la posizione dei satelliti rimanenti determinerà l'accuratezza della posizione GPS e il loro numero indicherà se la posizione può essere determinata. Un buon ricevitore GPS mostrerà non solo quali satelliti sono in uso, ma anche la loro posizione, rilevamento ed elevazione, in modo da poter determinare se un dato satellite ha difficoltà a ricevere.

Basato sul libro "Tutto sui navigatori GPS".
Naiman V.S., Samoilov A.E., Ilyin N.R., Sheinis A.I.