Ты здесь!

Не смотря не сложность темы, думаю, стоит её, все таки, раскрыть. Ведь многие не знают, что именно передают спутники на землю. Передача информации из космоса, особенно на расстояние порядка 21000 км дело не очень простое. Предъявляются очень жёсткие требования к каналу связи, в частности, его надо экономить. В связи с этим вся передаваемая информация сжимается и передаётся в виде, так называемых, кадров (frame) со скоростью 50 бит/с. На землю в составе навигационной информации передаётся:

1. Эфемериды
2. Альманах
3. Параметры ионсферы
4. UTC данные
5. Данные о смещении шкалы времени спутника относительно шкалы времени системы

Эфемериды – это точные параметры модели движения спутника по орбите. Приёмник, зная модель движения и используя эти параметры (принятые со спутника) может определить его координаты с высокой точностью, порядка 1-3 метра. Каждый спутник передаёт только свои собственные эфемериды!

Альманах – это менее точные параметры модели движения спутника. Точность расчёта координат по альманаху составляет 10ки метров. Все спутники в системе GPS передают синхронно один и тот же альманах. Это является недостатком системы. Таким образом, чтобы принять весь альманах требуется 12,5 минут. Объяснения читайте тут. В ГЛОНАСС для приёма всего альманаха требуется всего лишь 2,5 минуты!!! Это ещё раз говорит о том, что система более продумана, но реализация страдает, как всегда, к сожалению. Для чего нужен альманах? С помощью альманаха приёмник может быстрее ловить спутники. Альманах помогает быстрее определить позицию (за счёт сокращения времени ловли спутников), если приёмник долго не включали. Долго – это относительно, если на столько долго, что альманах устарел, то он не поможет.

Ионосфера. Спутник передаёт параметры ионосферной модели. При прохождении сигнала из космоса до земли, он претерпевает задержку в ионосфере в связи с наличием в ней положительно заряженных частиц. Эта задержка обратно пропорциональна квадрату частоты несущей. Теория гласит, что если у нас есть 2 сигнала на разных частотах, то можно составить уравнение, из которого точно определить эту задержку. В случае наличия одной частоты, ионосферная задержка рассчитывается с использованием модели Клобушара (Klobuchar ). Коэффициенты этой модели и передаются в навигационном сообщении. Этих коэффициентов 8 штук.

UTC данные. Это временнаАя информация, необходимая приёмнику, чтобы определить время по текущей шкале UTC (для GPS). ГЛОНАСС всегда работает по шкале UTC. Про то, как устроено время в системе GPS читать тут.

Данные о смещении шкалы времени спутника относительно шкалы времени системы. Приёмнику трубуется знать, на сколько не точно идут часы на спутнике, для правильного расчёта позиции. Нестабильность шкалы времени аппроксимируется полиномом первой или второй степени. Коэффициенты этого полинома и передаются в составе навигационной информации. Приёмник, зная полином и используя принятые коэффициенты может определить смещение часов спутника, относительно системных часов.

Ну что-то я развернулся тут. Очевидно сказалось то, что я давно не писал. Чувствую, что что-то упустил. Строго не судите. Задавайте вопросы. Подкидывайте идеи о чем писать, а то могу и в дебри залезть.

P.S. Работы навалом сейчас, вот и не пишу часто. От блоговара тоже совсем отбился. Хотя последнее время читал болка, зануду рунета, этого «сумасшедшего«. Пытался найти себя в рейтинге, но не мог, видать пиписька не отросла ещё.

Судя по тому, что до сих пор приходят комменты в пост про альманах, люди не очень представляют как там всё устроено. И так ещё раз.

1. Зачем нужен альманах? Альманах нужен для того, чтобы приёмник при включении быстрее ловил спутники. Как это понять? Вот так: если приёмник с завода, его память девственно чиста. Там кроме фирмваря ничего нет. Вы его включаете и он начинает искать спутники, перебирая частоты и задержки. При этом он может искать и те спутники, которые в данный момент находятся в другом полушарии. Но поймёт приёмник это, только когда не найдёт такой спутник. Как только приёмник поймал хоть один спутник, он получает с этого спутника альманах. По альманаху он может определить границы поиска для каждого из спутников и это уменьшает время поиска. Как только приёмник наловит достаточно спутников, он посчитает позицию. Эта позиция, будучи правильной, сохраняется в энергонезависимой памяти – BBU (battery backed-up unit). Если вы теперь выключите приёмник, и, скажем, включите через 30 минут, то он наловит спутники достаточно быстро потому что
   1. У него есть альманах
   2. У него есть последняя позиция

   При наличии последней позиции, приёмник может определить какие спутники находятся в данном полушарии, а какие нет. За счёт этого не искать отсутствующие спутники. Естественно, что если приёмник перевезти на тысячи километров, то ОГ изменится достаточно сильно, и от наличия последней позиции толку будет мало.

2. Информация со спутников передаётся в виде кадров со скоростью 50 бит/с. Один кадр это 1500 бит. Состоит он из 5 подкадров по 300 бит каждый. Что передаётся в первых 3 подкадрах сейчас значения не имеет. В 4 и 5 подкадрах передаётся, в основном, альманах. В 4 подкадре для спутников в 25 по 32, в 5 – с 1 по 24. В ИКД на GPS написано, что полный набор информации – это 25 кадров. Значит, чтобы собрать полностью весь альманах на все спутники нужно: (1500 бит * 25)/50 (бит/с) = 750 секунд = 12,5 минут. А вот тут, внимательные заметят, как же как же! постойте, ведь спутников то много, а альманах один. Значит если мы ловим 2 спутника, то примем альманах бустрее. НЕТ! Все GPS спутники передают альманах синхронно! Это, кстати, один из недостатков системы GPS.

Любые вопросы и замечания приветствую.

По поводу того, что я нашёл очередную бредовую статью развернулась большая война, если можно так сказать. Благодаря тому, что я в своё время зарегистрировался на сайте блоговара, на мой пост про альманах был написан хороший комментарий. В частности, автор как-то раздобыл оригинальную статью на английском. Я её прочитал (выборочно) и оказалось:

1. Скорее всего её переводили либо Промптом, либо люди далёкие от навигации;
2. Даже на английском она содержит много тематических ошибок.

Нечего удивляться, что в русскоязычном варианте они тоже есть. Другое дело, как люди берутся публиковать, то в чем не уверены или не могут это проверить. Ссылка на английский вариант: http://gpsinformation.net/main/almanac.txt