Guinguette Marais Poitevin

A. GPS składa się z trzech segmentów – konstelacji satelitów, sieci kontroli naziemnej i urządzeń użytkownika. Konstelacja satelitów składa się z satelitów na średniej orbicie okołoziemskiej, które dostarczają sygnały odległościowe i wiadomości danych nawigacyjnych do urządzeń użytkownika. Sieć kontroli naziemnej śledzi i utrzymuje konstelację satelitów poprzez monitorowanie stanu satelitów i integralności sygnału oraz utrzymywanie konfiguracji orbitalnej satelitów. Ponadto sieć kontroli naziemnej aktualizuje również satelitarne korekty zegara i efemerydy, jak również wiele innych parametrów niezbędnych do określenia pozycji, prędkości i czasu użytkownika (PVT). Sprzęt użytkownika odbiera sygnały z konstelacji satelitów i oblicza PVT użytkownika. Więcej szczegółów na temat każdego z wyżej wymienionych segmentów GPS są podane poniżej.

Konstelacja Satelitów GPS:

Podstawowa konstelacja satelitów składa się z 24 satelitów umieszczonych w sześciu orbitach ziemsko-centralnych z czterema satelitami operacyjnymi i slotem dla satelity zapasowego w każdej płaszczyźnie orbitalnej. Okres orbitalny satelity GPS to połowa dnia gwiazdowego lub 11 godzin 58 minut. Orbity są prawie okrągłe i równomiernie rozmieszczone wokół równika w odległości 60 stopni z nachyleniem 55 stopni względem równika. Promień orbity (tj. odległość od środka masy Ziemi do satelity) wynosi około 26 600 km.

W przypadku podstawowej konstelacji satelitów, użytkownicy z czystym widokiem na niebo mają minimum cztery satelity w polu widzenia. Bardziej prawdopodobne jest, że użytkownik będzie widział sześć do ośmiu satelitów. Satelity wysyłają sygnały odległościowe i dane nawigacyjne pozwalające użytkownikom na pomiar ich pseudorangów w celu oszacowania ich pozycji, prędkości i czasu, w trybie pasywnym, tylko do nasłuchu.

Sieć Kontroli Naziemnej:

Sercem Sieci Kontroli Naziemnej jest Główna Stacja Kontroli (MCS) znajdująca się w Bazie Sił Powietrznych Schriever (poprzednia nazwa Falcon) w pobliżu Colorado Springs , Colorado . MCS obsługuje system i zapewnia funkcje dowodzenia i kontroli dla konstelacji satelitów.

Satelity na orbicie są stale śledzone z sześciu stacji monitorujących USAF rozmieszczonych na całym świecie na długości geograficznej: Wyspa Wniebowstąpienia , Diego Garcia, Kwajalein , Hawaje , Przylądek Canaveral i Colorado Springs . Stacje monitorujące stanowią element sieci kontroli gromadzenia danych. Stacja monitorująca w sposób ciągły dokonuje pomiarów pseudorange do każdego satelity w polu widzenia. W każdej stacji monitorującej znajdują się dwa zegary cezowe odnoszące się do czasu systemu GPS. Pomiary pseudorange wykonane do każdego satelity w zasięgu wzroku przez odbiornik stacji monitorującej są wykorzystywane do aktualizacji dokładnego oszacowania pozycji każdego satelity na orbicie przez główną stację kontrolną.

Urządzenia użytkownika:

Urządzenia użytkownika, często określane jako „odbiorniki GPS”, przechwytują i przetwarzają sygnały pasma L z satelitów w zasięgu wzroku w celu obliczenia pozycji użytkownika, prędkości i czasu.

A. Odbiorniki GPS zbierają sygnały z satelitów znajdujących się w polu widzenia. Wyświetlają one pozycję, prędkość i czas użytkownika, zgodnie z potrzebami zastosowań morskich, lądowych lub lotniczych. Niektóre z nich wyświetlają dodatkowe dane, takie jak odległość i namiar do wybranych punktów orientacyjnych lub map cyfrowych.

Koncepcja działania systemu GPS opiera się na odległościach satelitarnych. Użytkownicy określają swoją pozycję poprzez pomiar odległości od grupy satelitów w przestrzeni kosmicznej. Satelity działają jako precyzyjne punkty odniesienia.

Każdy satelita GPS przekazuje dokładny sygnał pozycji i czasu. Odbiornik użytkownika mierzy opóźnienie, z jakim sygnał dociera do odbiornika, co jest bezpośrednią miarą pozornego zasięgu (zwanego „pseudoodległością”) do satelity. Pomiary zbierane jednocześnie z czterech satelitów są przetwarzane w celu rozwiązania trzech wymiarów pozycji (szerokości, długości i wysokości) oraz czasu. Pomiary pozycji dokonywane są w światowym geodezyjnym układzie odniesienia WGS-84, a czas w odniesieniu do wspólnego światowego układu odniesienia U.S. Naval Observatory Time (USNO).

A. GPS jest własnością i jest obsługiwany przez rząd USA jako zasób narodowy. Departament Obrony jest „zarządcą” systemu GPS i jako taki jest odpowiedzialny za obsługę systemu zgodnie ze specyfikacją sygnału. National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Executive Committee został ustanowiony na mocy dyrektywy prezydenckiej w 2004 roku w celu doradztwa i koordynacji departamentów federalnych i agencji w sprawach dotyczących Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS) i systemów pokrewnych. Komitet ten zastąpił Międzyagencyjną Radę Wykonawczą GPS (IGEB), która nadzorowała sprawy związane z polityką GPS w latach 1996-2004. Komitetowi Wykonawczemu przewodniczą wspólnie zastępcy sekretarzy obrony i transportu. Jego członkami są równorzędni urzędnicy z Departamentów Stanu, Handlu i Bezpieczeństwa Wewnętrznego, Połączonych Szefów Sztabów oraz NASA. Komponenty Biura Wykonawczego Prezydenta uczestniczą jako obserwatorzy w Komitecie Wykonawczym, a Przewodniczący FCC uczestniczy jako łącznik.

DOD jest zobowiązany przez prawo do „utrzymania Standard Positioning Service (SPS) (jak określono w Federalnym Planie Radionawigacyjnym i Standard Positioning Service Signal Specification), które będą dostępne w sposób ciągły, na całym świecie,” i „opracowanie środków w celu zapobiegania wrogiego wykorzystania GPS i jego rozszerzenia bez nadmiernego zakłócania lub degradacji cywilnych zastosowań.” Te surowe wymagania i obecne systemy rozszerzające powinny faktycznie uczynić korzystanie z systemu przez DOD przejrzystym dla użytkownika cywilnego. (Uwaga: Nie będzie, koniecznie, zlokalizowane testowanie systemu przez wojsko i zespoły rozwojowe, ale testy będą podlegać ścisłym wytycznym powiadamiania użytkowników bezpieczeństwa życia, takich jak Straż Przybrzeżna i FAA).

U.S. transportu, bezpieczeństwa publicznego, gospodarczego, naukowego, pomiaru czasu i innych użytkowników polegać na GPS szeroko. W lotnictwie i transporcie morskim, GPS jest używany do nawigacji „bezpieczeństwa życia” i jest to krytyczny system dla tych zastosowań. DOD jest szafarzem systemu, odpowiedzialnym za utrzymanie specyfikacji sygnału; PNT zapewnia nadzór nad zarządzaniem, aby zapewnić, że potrzeby cywilne i wojskowe są odpowiednio zrównoważone.

A. Satelity GPS działają na orbitach kołowych o długości 10 900nm (20 200km) 12-godzinnych przy nachyleniu 55 stopni. Nie znajdują się one na orbicie geostacjonarnej.

A. Podstawowy sygnał GPS jest dokładny w najgorszym przypadku z dokładnością do około 100 metrów w bok i 140 metrów w pionie w każdym miejscu na ziemi. GPS, jako dostarczany użytkownikom cywilnym, wydaje się być tak dokładny, jak najdokładniejsza usługa dostarczana przez VOR/DME, tj. podejścia nieprecyzyjne. Należy zauważyć, że dokładność VOR pogarsza się wraz z oddalaniem się od pomocy nawigacyjnej. Dokładność GPS jest oparta na przestrzeni kosmicznej, a zatem nie jest ograniczona przez sprzęt naziemny. Podstawowy sygnał GPS nie jest tak dokładny jak istniejące ILS-y; jednakże, wspomagany przez WAAS i GBAS, GPS będzie w stanie zapewnić możliwość precyzyjnego podejścia (CAT-I z WAAS i przechodząc do CAT-II/III z GBAS).

A. Tak, jednym z głównych elementów modernizacji GPS jest dodanie dwóch nowych sygnałów nawigacyjnych do użytku cywilnego. Sygnały te będą stanowiły dodatek do istniejącego sygnału służby cywilnej nadawanego na częstotliwości 1575,42 MHz (L1). Pierwszym z tych nowych sygnałów będzie nowy kod cywilny, zwany L2C, który zostanie dodany na istniejącym nośniku L2, znajdującym się na częstotliwości 1227,60 MHz. Będzie on dostępny do ogólnego użytku w zastosowaniach nie mających kluczowego znaczenia dla bezpieczeństwa. Satelita Block IIR-M, który jako pierwszy dodał tę możliwość, został wystrzelony 25 września 2005 roku. Trzeci sygnał cywilny, zlokalizowany na częstotliwości 1176,45 MHz (L5), będzie początkowo dostarczany przez satelity GPS Block IIF, począwszy od roku 2007, a następnie przez satelity Block III, których wystrzelenie zaplanowano na rok 2012. Ten nowy sygnał L5 jest chroniony na całym świecie do celów radionawigacji lotniczej i będzie wspierał zastosowania związane z bezpieczeństwem życia w lotnictwie. Dodanie L5 sprawi, że GPS stanie się solidniejszą usługą radionawigacyjną dla wielu zastosowań lotniczych, jak również dla wszystkich użytkowników naziemnych (morskich, kolejowych, powierzchniowych, żeglugowych, rolniczych, rekreacyjnych itp.)

Przy obecnym tempie uzupełniania satelitów GPS, wszystkie trzy sygnały cywilne (L1-C/A, L2C i L5) będą dostępne dla początkowej zdolności operacyjnej do 2012 roku, a dla pełnej zdolności operacyjnej do około 2015 roku. Więcej informacji na temat działań modernizacyjnych GPS można znaleźć na stronie Modernizacja GPS i http://pnt.gov

A. Sygnały satelitarne GPS, jak każdy inny sygnał nawigacyjny, podlegają pewnym formom zakłóceń. FAA aktywnie współpracuje z amerykańskim Departamentem Obrony i innymi agencjami rządowymi USA w celu wykrycia i złagodzenia tych skutków oraz upewnienia się, że GPS i wszelkie powiązane systemy rozszerzające są dostępne dla bezpiecznych operacji lotniczych. Jak w przypadku wszystkich pomocy nawigacyjnych, zakłócenia, czy to zamierzone czy niezamierzone, są zawsze problemem. Zidentyfikowano i przetestowano szereg metod minimalizacji zakłóceń, a inne są obecnie badane. FAA pracuje również nad tym, aby systemy wspomagające wykrywały i łagodziły te skutki.

A. Jak w przypadku wszystkich pomocy nawigacyjnych, zakłócenia o częstotliwości radiowej (RFI), niezamierzone lub zamierzone, są zawsze powodem do niepokoju. FAA ocenia kilka systemów wykrywania zakłóceń GPS, które będą określać kierunek i źródło zakłóceń GPS. FAA pracuje również z DOD i innych agencji, aby upewnić się, że systemy rozszerzenia GPS wykryć i złagodzić skutki zakłóceń.

A. To nie jest prosta odpowiedź tak/nie. Odpowiedź jest taka, że zależy to od wymagań usługowych każdego użytkownika lub władz lotniczych. Dla wielu krajów GPS zapewnia lepsze możliwości niż istniejące systemy naziemne lub ich brak. Jednak w przypadku innych państw o rozbudowanej infrastrukturze sygnał GPS nie spełnia wymogów dokładności, integralności, dostępności i ciągłości, które są kluczowe dla bezpieczeństwa lotów. Ulepszenia Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS), takie jak Rozległy System Wzmocnienia Obszaru (WAAS) i Naziemny System Wzmocnienia (GBAS), zapewniają niezbędne poprawki dla spełnienia wymogów bezpieczeństwa lotów.

A. FAA opracowuje Wide Area Augmentation System (WAAS) oraz Ground Based Augmentation System (GBAS). Oba systemy rozszerzenia koncentrują się na tych samych zagadnieniach: integralności, dostępności i dokładności.

A. DGPS osiąga zwiększoną dokładność, ponieważ zarówno odbiornik referencyjny, jak i odbiornik użytkownika doświadczają wspólnych błędów, które mogą być usunięte przez użytkownika. Błędy pozycji mniejsze niż 10 metrów są zazwyczaj realizowane.

W podstawowej formie DGPS, pozycja odbiornika referencyjnego w stacji monitorującej lub referencyjnej jest badana, to znaczy, że jego pozycja jest dokładnie znana. Odbiornik użytkownika powinien znajdować się nie dalej niż około 300 mil od odbiornika referencyjnego, który wykonuje pomiary pseudorange, tak jak każdy odbiornik użytkownika. Jednakże, ponieważ odbiornik referencyjny zna dokładnie swoją pozycję, może określić „błędy” w swoich pomiarach pseudorange. Dla każdego satelity w polu widzenia odbiornika referencyjnego, te błędy są obliczane przez różnicę między pomiarem pseudorange i zasięgiem geometrycznym satelity do odbiornika referencyjnego. Te odchylenia powstałe w procesie pomiaru pseudorange zawierają błędy wynikające z opóźnienia jonosferycznego, opóźnienia troposferycznego i przesunięcia zegara satelity w stosunku do czasu GPS. Dla aplikacji czasu rzeczywistego, stacja referencyjna transmituje te błędy, zwane poprawkami różnicowymi, do wszystkich użytkowników w obszarze pokrycia stacji referencyjnej. Użytkownicy wprowadzają te poprawki, aby poprawić dokładność swoich rozwiązań pozycji.

W przypadku podstawowego lokalnego systemu DGPS (LADGPS) rozwiązania pozycji użytkowników znajdujących się dalej od stacji referencyjnej są mniej dokładne niż tych znajdujących się bliżej stacji monitorującej, ponieważ błędy pomiaru pseudorange mają tendencję do bycia skorelowanymi przestrzennie. Ta utrata dokładności spowodowana dekorelacją przestrzenną może zostać poprawiona dzięki bardziej zaawansowanym technikom, które wchodzą w zakres szerokiego obszaru DGPS (WADGPS), takim jak WAAS.