Sisteme de navigare globală

Sistemul de pozitionare global (GPS) este un sistem global de navigatie prin satelit (GNSS), elaborat de Departamentul Apararii al Statelor Unite. Este singul GNSS pe deplin functional din lume. Satelitii sunt pozitionati in orbita medie a pamantului, care transimt semnale precise de microunda, care permit receptoarelor GPS determinarea precisa a locatiei curente, timpul si viteza lor.

Conceptul de baza

Fiecare satelit transmite continuu mesaje continand timpul la care a fost dat mesajul, informatii precise orbitale, “starea de sanatate” a sistemului, si pozitia celorlati sateliti. Receptorul masoara timpul de tranzit al fiecarui mesaj si calculeaza distanta pana la fiecare satelit.

Pozitia este afisata, probabil cu o harta in miscare, longitudinal si latitudinal sau informatii despre inaltimea lui. Multe unitati GPS afisaza si informatii derivate cum ar fi directia si viteza, calculate prin modificarea pozitiei.

Semnale de navigatie.

Fiecare satelit GPS transmite continuu un mesaj de navigatie de 50 biti/s, transmitand timpul din saptamana, “starea de sanatate”, numarul saptamanii, (toate transmise în prima parte a mesajului), o efemeridă (este un şir de poziţii pe care un corp ceresc le va avea la un anumit moment. Cele mai cunoscute efemeride sunt tabelele care conţin poziţiile planetelor din sistemul solar la anumite date calendaristice, tabele care uşurează găsirea acestor planete pe cer. Efemeridele sunt utilizate atât în astronomie cât şi în astronautică.) in cea de-a doua parte a mesajului si un almanac(cusra satelitului in orbita) in ultima parte a mesajului. Mesajele sunt transimse in frameuri, fiecare durand 30 de secunde pentru a transmite 1500 biti.

Frecventele satelitilor

L1 (1575.42 MHz): mix de mesaje: Achizitia de cursa (CA), codul de precizie encriptat P(Y)

L2 (1227.60 MHz): codul P(Y) plus pentru sateliti care urmeaza sa fie lansati codul L2C

L3 (1381.05 MHz): Semnal care se foloseste pentru detectare eplozilor nucleare.

L4 (1379.913 MHz): Frecventa experimetala.

L5 (1176.45 MHz): Propusa pentru protectia civila (safety-of-life SoL), dupa legislatie putand fi folosita doar pentru navigatie aeronautica.

Codul C/A

Demodularea si decodare.

Deoarece toti sateliti sunt prevazuti pentru a functiona la frecventa L1 este nevoie de separarea semnalelor dupa demodulare, lucru care se prin alocarea fiecarui satelit un pseudonim unic cunoscut sub numele de “Gold Code”. Exista 1025 de astfel de coduri de cate 1023 de biti, fiind folosite doar 32

Pentru fiecare satelit pe care-l asculta receptorul trebuie stiu timpul la care mesajul a fost trimis. Pentru a face asta e util de stiu ca transimiterea fiecarui mesaj se face in 30 de secunde, mesajul fiind trimis la fiecare minut jumate indicat de ceasul atomic al satelitului.

Datorita efectului Doppler (Efectul Doppler constă în variaţia frecvenţei unei unde emise de o sursă de oscilaţii, dacă aceasta se află în mişcare faţă de receptor, Exemplu: Să considerăm o maşină ce trece pe lânga noi în viteză. Vom observa că sunetul produs de motor nu este "uniform", ca urmare a fenomenului de variaţie a lungimii de undă a undelor sonore, datorat sursei aflate în mişcare. Când autovehiculul se apropie de observator, sunetul este mai acut (frecvenţe înalte), iar după ce trece de el, devine mai grav (frecvenţe joase).) acest timp este modificat cu cateva milisecunde.

Codul P(Y)

Se face aproximativ la fel, dar prima data trebuie sa decriptam codul corect. Acesta este encriptat ca masura de siguranta, iar acest cod nu se foloseste pentru activitati civile. Spre deosebire de semnalele CA, acest semnal nu poate fi bruiat.