जीपीएस नेविगेशन प्रणाली का मूल सिद्धांत

का मूल सिद्धांतजीपीएस नेविगेशन प्रणालीएक ज्ञात स्थिति वाले उपग्रह और उपयोगकर्ता के रिसीवर के बीच की दूरी को मापना है, और फिर रिसीवर की विशिष्ट स्थिति जानने के लिए कई उपग्रहों के डेटा को एकीकृत करना है। इसे प्राप्त करने के लिए, उपग्रह की स्थिति ऑनबोर्ड घड़ी द्वारा दर्ज किए गए समय के अनुसार उपग्रह पंचांग में पाई जा सकती है। उपयोगकर्ता से उपग्रह की दूरी उस समय को रिकॉर्ड करके प्राप्त की जाती है जब उपग्रह सिग्नल उपयोगकर्ता तक जाता है, और फिर इसे प्रकाश की गति से गुणा किया जाता है (वायुमंडल में आयनमंडल के हस्तक्षेप के कारण, यह दूरी वास्तविक नहीं है उपयोगकर्ता और उपग्रह के बीच की दूरी, लेकिन छद्म-श्रेणी (पीआर): जब जीपीएस उपग्रह सामान्य रूप से काम करते हैं, तो वे 1 और 0 बाइनरी प्रतीकों से बने छद्म-यादृच्छिक कोड (छद्म कोड के रूप में संदर्भित) के साथ नेविगेशन संदेश प्रसारित करना जारी रखेंगे जीपीएस सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले दो प्रकार के छद्म कोड हैं, अर्थात्: सिविल सी/ए कोड और सैन्य पी(वाई) कोड सी/ए कोड आवृत्ति 1.023 मेगाहर्ट्ज है, पुनरावृत्ति अवधि एक मिलीसेकंड है, और कोड अंतराल 1 माइक्रोसेकंड है। , जो 300 मीटर के बराबर है; पी कोड आवृत्ति 10.23 मेगाहर्ट्ज है, और पुनरावृत्ति अवधि 266.4 दिन है, जो 30 मीटर के बराबर है। वाई कोड पी कोड के आधार पर बनता है सुरक्षा प्रदर्शन बेहतर है। नेविगेशन संदेश में उपग्रह पंचांग, ​​काम करने की स्थिति, घड़ी सुधार, आयनोस्फेरिक विलंब सुधार, वायुमंडलीय अपवर्तन सुधार आदि जानकारी शामिल है। इसे सैटेलाइट सिग्नल से डिमॉड्यूलेट किया जाता है और 50b/s मॉड्यूलेशन के साथ कैरियर फ़्रीक्वेंसी पर प्रसारित किया जाता है। नेविगेशन संदेश के प्रत्येक मुख्य फ़्रेम में 6s की फ़्रेम लंबाई के साथ 5 सबफ़्रेम होते हैं। पहले तीन फ़्रेमों में से प्रत्येक में 10 शब्द हैं; प्रत्येक यह हर 30 सेकंड में दोहराया जाता है और हर घंटे अपडेट किया जाता है। अंतिम दो फ़्रेमों का कुल योग 15000b है। नेविगेशन संदेश की सामग्री में मुख्य रूप से टेलीमेट्री कोड, रूपांतरण कोड और पहले, दूसरे और तीसरे डेटा ब्लॉक शामिल हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण पंचांग डेटा है। जब उपयोगकर्ता नेविगेशन संदेश प्राप्त करता है, तो उपग्रह समय निकालें और उपग्रह और उपयोगकर्ता के बीच की दूरी जानने के लिए अपनी घड़ी से इसकी तुलना करें, और फिर संचारण करते समय उपग्रह की स्थिति की गणना करने के लिए नेविगेशन संदेश में उपग्रह पंचांग डेटा का उपयोग करें। संदेश. WGS-84 जियोडेटिक कोऑर्डिनेट सिस्टम में उपयोगकर्ता की स्थिति और गति को जाना जा सकता है।

इसमें उपग्रह भाग की भूमिका देखी जा सकती हैजीपीएस नेविगेशन प्रणालीनेविगेशन संदेशों को लगातार प्रसारित करना है। हालाँकि, चूंकि उपयोगकर्ता के रिसीवर द्वारा उपयोग की जाने वाली घड़ी और उपग्रह की ऑन-बोर्ड घड़ी को हमेशा सिंक्रनाइज़ नहीं किया जा सकता है, उपयोगकर्ता के त्रि-आयामी निर्देशांक x, y, और z के अलावा, एक Δt, उपग्रह और रिसीवर के बीच समय का अंतर , को एक अज्ञात संख्या के रूप में भी प्रस्तुत किया गया है। फिर इन 4 अज्ञात को हल करने के लिए 4 समीकरणों का उपयोग करें। इसलिए यदि आप जानना चाहते हैं कि रिसीवर कहां है, तो आपको कम से कम 4 उपग्रह सिग्नल प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए।

The जीपीएस रिसीवरनैनोसेकंड स्तर तक सटीक समय की जानकारी प्राप्त कर सकता है जिसका उपयोग समय निर्धारण के लिए किया जा सकता है; अगले कुछ महीनों में उपग्रह की अनुमानित स्थिति का पूर्वानुमान लगाने के लिए पूर्वानुमान पंचांग; स्थिति के लिए आवश्यक उपग्रह निर्देशांक की गणना के लिए प्रसारण पंचांग, ​​कुछ मीटर से दसियों मीटर की सटीकता के साथ (उपग्रह से अलग, किसी भी समय बदल रहा है); औरजीपीएस प्रणालीजानकारी, जैसे उपग्रह स्थिति।

The जीपीएस रिसीवरउपग्रह से रिसीवर तक की दूरी जानने के लिए कोड को माप सकते हैं। क्योंकि इसमें रिसीवर की उपग्रह घड़ी की त्रुटि और वायुमंडलीय प्रसार त्रुटि शामिल है, इसे स्यूडोरेंज कहा जाता है। 0A कोड के लिए मापी गई स्यूडोरेंज को UA कोड स्यूडोरेंज कहा जाता है, और सटीकता लगभग 20 मीटर है। पी कोड के लिए मापी गई स्यूडोरेंज को पी कोड स्यूडोरेंज कहा जाता है, और सटीकता लगभग 2 मीटर है।

The जीपीएस रिसीवरप्राप्त उपग्रह सिग्नल को डिकोड करता है या वाहक पर संशोधित जानकारी को हटाने के लिए अन्य तकनीकों का उपयोग करता है, और फिर वाहक को बहाल किया जा सकता है। कड़ाई से बोलते हुए, वाहक चरण को वाहक बीट आवृत्ति चरण कहा जाना चाहिए, जो डॉपलर शिफ्ट से प्रभावित प्राप्त उपग्रह सिग्नल वाहक चरण और रिसीवर के स्थानीय दोलन द्वारा उत्पन्न सिग्नल चरण के बीच का अंतर है। आम तौर पर रिसीवर घड़ी द्वारा निर्धारित युग समय पर मापा जाता है और उपग्रह सिग्नल का ट्रैक रखते हुए, चरण परिवर्तन मूल्य दर्ज किया जा सकता है, लेकिन अवलोकन की शुरुआत में रिसीवर और उपग्रह ऑसिलेटर के चरण का प्रारंभिक मूल्य अज्ञात है। प्रारंभिक युग का चरण पूर्णांक भी अज्ञात है, अर्थात, पूरे सप्ताह की अस्पष्टता को केवल डेटा प्रोसेसिंग में एक पैरामीटर के रूप में हल किया जा सकता है। चरण अवलोकन मान की सटीकता मिलीमीटर जितनी अधिक है, लेकिन इसका आधार संपूर्ण परिधि की अस्पष्टता को हल करना है। इसलिए, चरण अवलोकन मूल्य का उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब सापेक्ष अवलोकन और निरंतर अवलोकन मूल्य हो, और स्थिति सटीकता जो मीटर स्तर से बेहतर है केवल चरण अवलोकन का उपयोग किया जा सकता है।

पोजिशनिंग विधि के अनुसार, जीपीएस पोजिशनिंग को सिंगल-पॉइंट पोजिशनिंग और रिलेटिव पोजिशनिंग (डिफरेंशियल पोजिशनिंग) में विभाजित किया गया है। सिंगल-पॉइंट पोजिशनिंग रिसीवर के अवलोकन डेटा के आधार पर रिसीवर की स्थिति निर्धारित करने का एक तरीका है। यह केवल छद्मश्रेणी अवलोकनों का उपयोग कर सकता है और इसका उपयोग वाहनों और जहाजों के कठिन नेविगेशन और स्थिति निर्धारण के लिए किया जा सकता है। सापेक्ष स्थिति (विभेदक स्थिति) दो से अधिक रिसीवरों के अवलोकन डेटा के आधार पर अवलोकन बिंदुओं के बीच सापेक्ष स्थिति निर्धारित करने की एक विधि है। यह या तो छद्मश्रेणी अवलोकनों या चरण अवलोकनों का उपयोग कर सकता है। जियोडेटिक या इंजीनियरिंग माप का उपयोग किया जाना चाहिए। सापेक्ष स्थिति के लिए चरण अवलोकनों का उपयोग करें।

जीपीएस अवलोकनउपग्रह और रिसीवर घड़ी अंतर, वायुमंडलीय प्रसार विलंब, बहु-पथ प्रभाव और अन्य त्रुटियां शामिल हैं। वे स्थिति गणना के दौरान उपग्रह प्रसारण पंचांग त्रुटियों से भी प्रभावित होते हैं। अधिकांश सामान्य त्रुटियाँ सापेक्ष स्थिति के कारण होती हैं। रद्द करना या कमजोर करना, इसलिए स्थिति सटीकता में काफी सुधार होगा। दोहरी-आवृत्ति रिसीवर दो आवृत्तियों के अवलोकन के आधार पर वायुमंडल में आयनोस्फेरिक त्रुटि के मुख्य भाग को रद्द कर सकता है। ), दोहरी-आवृत्ति रिसीवर का उपयोग किया जाना चाहिए।