¿Quién lanzó el satélite GPS? ¿Está disponible para todo el mundo o lo opera cada país o empresa?
El sistema GPS consta de tres partes: la parte espacial: la constelación de satélites GPS; la parte de control terrestre: el sistema de monitoreo terrestre y la parte del equipo de usuario: el receptor de señal GPS.
1. Constelación de satélites GPS
Una constelación de satélites GPS consta de 21 satélites en funcionamiento y 3 satélites de respaldo en órbita, registrados como (21 3) constelación GPS. Estos 24 satélites están distribuidos uniformemente en 6 planos orbitales. El ángulo de inclinación orbital es de 55 grados. Los planos orbitales están separados por 60 grados, es decir, la ascensión recta orbital está separada por 60 grados. La distancia de elevación entre los satélites en cada plano orbital es de 90 grados, y los satélites en un plano orbital están 30 grados por delante de los satélites correspondientes en el plano orbital adyacente al oeste.
A una altitud de 20.000 kilómetros, para las estrellas, cuando la Tierra gira una vez, orbitan la Tierra una vez, es decir, el tiempo que tardan en orbitar la Tierra es de 12 horas sidéreas. De este modo, los observadores terrestres verán el mismo satélite GPS cuatro minutos antes cada día. El número de satélites sobre el horizonte varía según el tiempo y la ubicación. Se pueden ver un mínimo de 4 satélites y un máximo de 11 satélites. Cuando se utilizan señales GPS para navegación y posicionamiento, para determinar las coordenadas tridimensionales de un sitio, se deben observar cuatro satélites GPS, lo que se denomina constelación de posicionamiento. La distribución geométrica de la posición de estos cuatro satélites durante el proceso de observación tiene un cierto impacto en la precisión del posicionamiento. Ni siquiera se pueden medir las coordenadas precisas de un punto en un momento determinado en un lugar determinado. Este período de tiempo se llama "período de brecha". Sin embargo, esta diferencia horaria es muy corta y no afecta a las mediciones de navegación y posicionamiento en tiempo real, continuas, de alta precisión y en todo clima en la mayoría de las áreas del mundo. La cantidad de satélites GPS en funcionamiento es básicamente la misma que la cantidad de satélites de prueba.
2. Sistema de monitorización terrestre
Para la navegación y posicionamiento, el satélite GPS es un punto conocido dinámico. La posición de las estrellas se calcula a partir de las efemérides transmitidas por el satélite, que describen el movimiento y los parámetros orbitales del satélite. Las efemérides transmitidas por cada satélite GPS las proporciona el sistema de monitorización terrestre. El equipo terrestre debe monitorear y controlar si los diversos equipos del satélite funcionan correctamente y si el satélite ha estado funcionando a lo largo de la órbita predeterminada. Otra función importante del sistema de vigilancia terrestre es mantener la hora estándar de todos los satélites: el sistema horario GPS. Esto requiere que la estación terrestre controle la hora de cada satélite y encuentre la diferencia horaria. Luego la estación de inyección terrestre lo envía al satélite, y el satélite lo envía al equipo del usuario a través del mensaje de navegación. El sistema de monitoreo terrestre por satélite en funcionamiento GPS incluye una estación de control principal, tres estaciones de inyección y cinco estaciones de monitoreo.
3. Receptor de señal GPS
La tarea del receptor de señal GPS es capturar las señales de los satélites bajo prueba seleccionados de acuerdo con un cierto ángulo de corte de altitud del satélite, rastrear el movimiento de estos satélites, y monitorear La señal GPS recibida se transforma, amplifica y procesa para medir el tiempo de propagación de la señal GPS desde el satélite a la antena receptora, interpretar el mensaje de navegación enviado por el satélite GPS y calcular el efecto tridimensional. orientación, posición e incluso velocidad y tiempo tridimensionales de la estación en tiempo real.
Las señales de navegación y posicionamiento enviadas por los satélites GPS son un recurso de información que pueden disfrutar innumerables usuarios. Para la mayoría de los usuarios en tierra, océano y espacio, siempre que el usuario tenga un dispositivo receptor que pueda recibir, rastrear, convertir y medir señales de GPS, es decir, un receptor de señales de GPS. Las señales GPS se pueden utilizar para mediciones de navegación y posicionamiento en cualquier momento. Dependiendo del propósito de uso, el receptor de señal GPS requerido por el usuario también es diferente. En la actualidad, hay decenas de fábricas en el mundo que producen receptores GPS, con cientos de productos. Estos productos se pueden clasificar según sus principios, usos y funciones.
En el posicionamiento estático, el receptor GPS queda fijo durante el proceso de adquisición y seguimiento de satélites GPS. El receptor mide el tiempo de propagación de la señal GPS con alta precisión y utiliza la posición conocida del satélite GPS en órbita para calcular las coordenadas tridimensionales de la posición de la antena del receptor. El posicionamiento dinámico utiliza un receptor GPS para medir la trayectoria de los objetos en movimiento. El objeto en movimiento donde se encuentra el receptor de señal GPS se llama portador (como un velero, un avión en el cielo, un vehículo andante, etc.). La antena del receptor GPS en el portador se mueve con respecto a la tierra durante el movimiento. proceso de seguimiento del satélite GPS, y el receptor utiliza la señal GPS en tiempo real Mide los parámetros de estado del portador en movimiento (posición tridimensional instantánea y velocidad tridimensional).
El hardware del receptor, el software interno y el paquete de software de posprocesamiento de datos GPS constituyen un equipo completo de usuario de GPS. La estructura del receptor GPS se divide en dos partes: la unidad de antena y la unidad receptora. Para los receptores geodésicos, estas dos unidades generalmente se dividen en dos partes separadas. Durante la observación, la unidad de antena se coloca en la estación y la unidad receptora se coloca en un lugar apropiado cerca de la estación. Las dos unidades están conectadas por cables para formar una máquina completa. Algunos incluso integran la unidad de antena y la unidad de recepción en un todo y las colocan en el lugar de prueba durante la observación.
Los receptores GPS generalmente utilizan baterías como fuente de energía. Utilice fuentes de alimentación CC internas y externas al mismo tiempo. El propósito de configurar la batería interna es permitir una observación continua sin interrupción al reemplazar la batería externa. Cuando utilice la batería externa, la batería incorporada se cargará automáticamente. Después de apagarse, la batería de la máquina suministra energía a la memoria RAM para evitar la pérdida de datos.
En los últimos años se han introducido en China varios tipos de receptores geodésicos GPS. Cuando se utilizan varios tipos de receptores geodésicos GPS para un posicionamiento relativo preciso, la precisión del receptor de doble frecuencia puede alcanzar 5 mm 1 ppm. La precisión del receptor de frecuencia única puede alcanzar los 10 mm 2 ppm. dentro de una cierta distancia. La precisión del posicionamiento diferencial puede alcanzar niveles de submetros a centímetros.
En la actualidad, varios tipos de receptores GPS son cada vez más pequeños y ligeros, lo que facilita las observaciones de campo. Ya se encuentran disponibles receptores de sistemas de posicionamiento y navegación global compatibles con GPS y GLONASS.