Вступ

Глава 1. Системи координат

2.1 Державна геодезична мережа

2.2 Опорно-межові мережі

2.3 Планову знімальну основу

Глава 3. Застосування супутникових методів визначення координат

3.1Технологія супутникових методів

3.2 Характеристика GPS-апаратури

Глава 4. Знімальну основу

4.1 Створення знімальної основи

4.2 Характеристика приладу

Глава 5. Кадастрові роботи в Ростовському муніципальному окрузі

5.1 Характеристика теодолітного ходу

5.2 Кадастрова зйомка

висновок

Використовувана література

Вступ

Супутникові технології з'явилися в Росії на початку 1990-х рр; майже на 10 років пізніше, ніж в США. Їх переваги перед звичайними методами геодезії було настільки вражаючими, що, вони швидко стали знаходити в топографо-геодезичному виробництві в Росії все більш широке застосування.

Термін "GPS технології" (або ГЛОНАСС / GPS технології) застосовується для способів визначення координат із застосуванням супутникових радіонавігаційних систем (СРНС) - американської системи GPS і російської ГЛОНАСС. Кожна з цих СРНС при повному розгортанні складається з 24 супутників, що обертаються на орбітах з висотою близько 20000 км. Супутники безперервно передають сигнали, що містять інформацію про їхнє становище і точний час, а також дальномірні коди, що дозволяють виміряти відстані.

Визначення координат користувача СРНС проводиться за допомогою спеціальних супутникових приймачів, що вимірюють або час проходження сигналу від кількох супутників до приймача, або фазу сигналу на частоті. У першому випадку відстані вимірюються з метровим рівнем точності, у другому випадку - з міліметровим рівнем точності. При цьому реалізований односпрямований метод вимірювання відстаней, оскільки і GPS, і ГЛОНАСС є беззапитним супутниковими системами, що допускають одночасне використання їх багатьма користувачами.

Кожен приймач може проводити вимірювання або незалежно від інших приймачів, або синхронно з іншими приймачами. У першому випадку, званому абсолютним методом, досягає точність одноразового визначення координат за кодами порядку 1-15 м. Такий метод ідеально підходить для навігації будь-яких переміщаються об'єктів, від пішоходів до ракет. Однак більш високу точність можна отримувати при одночасних спостереженнях супутників декількома приймачами по фазовим вимірюванням. При такій методиці спостережень один з приймачів зазвичай розташовується в пункті з відомими координатами. Тоді положення інших приймачів можна визначити щодо першого приймача з точністю декількох міліметрів. Цей метод GPS отримав назву відносного методу. При цьому можливі вимірювання на відстанях від декількох метрів до тисяч кілометрів.

При обробці даних в реальному часі, тобто в процесі спостережень на точці, супутникова апаратура доповнюється радіомодемом і іншими засобами бездротового зв'язку для взаємообміну даними між приймачами. Пост-обробка зазвичай виконується більш строго.

Методи GPS вимірювань можна розділити на статичні і кінематичні. При статичних вимірах беруть участь в сеансі приймачі знаходяться на пунктах в нерухомому стані. Тривалість спостережень становить від 5 хвилин (швидка статика) до декількох годин і навіть діб, в залежності від необхідної точності і відстаней між приймачами. При кінематичних вимірах один з приймачів знаходиться постійно на опорному пункті, а другий приймач (мобільний) знаходиться в русі. Точність кінематичних спостережень трохи нижче, ніж в статиці (зазвичай 2-3 см на лінію до 10 км).

Обробка матеріалів вимірювань може виконуватися за допомогою таких програм як Credo DAT, AutoCAD, GeoniCS, Панорама Карта 2008. Остаточним результатом обробки вимірювань є межовий план.

Крім визначення місця розташування кордонів земельної ділянки також необхідні кадастровий облік і державна реєстрація.

Принциповим гідністю супутникових методів позиціонування є можливість визначення координат в будь-який час доби і в будь-якій точці. Відпадає необхідність наявності прямої видимості між вихідними і обумовленими пунктами. Це дозволяє економити час і знижує вартість визначення координат.

Закон "Про державний земельний кадастр" і діючий зараз закон "Про державний кадастр нерухомості" вимагають визначення координат не тільки меж ділянок, а й розташованих на них об'єктів нерухомості і точного визначення площ ділянок та об'єктів нерухомості. Знання відповідних координат дозволяє визначати площі найточнішим аналітичним методом, що дуже важливо для правильного обчислення земельного податку і ринкової ціни ділянки.

Глава 1. Системи координат

Координатна основа Російської Федерації реалізована у вигляді Державної геодезичної мережі (ГГС), яка закріплює систему координат на її території.

За відліково поверхню прийнятий орієнтований в тілі Землі еліпсоїд Красовського.

Початок геодезичної системи координат збігається з центром еліпсоїда. Вісь обертання геодезичної системи паралельна осі обертання Землі. Площина нульового меридіана визначає положення початку рахунку довгот.

У червні 2000 року постановою уряду РФ на території Росії введена Єдина державна система геодезичних координат 1995 (СК-95). СК-95 застосовується при виконанні топографо-геодезичних і топопографо-картографічних робіт. Точність системи геодезичних координат СК-95 характеризується середніми квадратичними похибками взаємного положення суміжних пунктів, рівними 2 ... 4 см. При відстані між ними до декількох кілометрів і 0.3 ... 0.8 метрів - при відстанях від 1 до 9 тис.км.

Система координат 1995 року строго узгоджена з системою координат "Параметри Землі" ПЗ-90 (через параметри зв'язку між просторовими прямокутними координатами обох систем.) ПЗ-90 призначена для навігаційних цілей і орбітальних польотів.

Державна нівелірна мережу поширена в нашій країні у вигляді Балтійської системи, вихідним пунктом якої є нуль Кронштадтського футштока.

З метою ведення державного кадастру нерухомості, складання землевпорядних карт (планів), визначення координат меж земельних ділянок на території Російської Федерації застосовують місцеві системи координат.

Місцеву систему координат задають в межах території кадастрового округу. Місцева система плоских прямокутних координат є системою плоских прямокутних геодезичних координат з місцевими координатними сітками проекції Гаусса. При розробці місцевих систем координат використовують параметри еліпсоїда Красовського. Місцеві системи координат мають назви. Назвою системи може бути її номер, рівний коду суб'єкта Російської Федерації, або міста, що встановлюється відповідно до "Класифікація об'єктів адміністративно-територіального поділу".

Місцева система координат, прийнята в Ярославській області для земельно-кадастрових робіт, називається "Ярославль-76".

У кожній місцевій системі координат встановлюються наступні параметри координатної сітки проекції Гаусса:

Довгота осьового меридіана першої зони.

Число координатних зон.

Координати умовного початку.

Кут повороту осей координат місцевої системи щодо державної в точці місцевого початку координат.

Масштаб місцевої системи координат щодо плоскою прямокутною системи геодезичних координат СК-95

Висота поверхні, прийнятої за вихідну, до якої наведені вимірювання і координати в місцевій системі.

Референц - еліпсоїд, до якого віднесені вимірювання в місцевій системі координат.

Сукупність зазначених параметрів називають ключем місцевої системи координат.

Глава 2. Способи визначення координат

До плановому обґрунтуванню відносяться:

1. Державна геодезична мережа.

2. Мережі згущення.

3.Опорние межові мережі.

4. Знімальну основу.

Планове положення на місцевості меж земельної ділянки характеризується плоскими прямокутними координатами центрів межових знаків, обчислених в місцевій системі координат. Для їх визначення використовують різні методи: геодезичні, супутникові, картометричних, засновані на цифрование планів і карт, фотограмметричні.

Триангуляція - метод побудови геосетей у вигляді трикутників, в яких вимірюються три горизонтальних кута і деякі сторони, звані базисом.

Полігонометрія - мережа точок, розташованих в зламах витягнутого ходу, подібно теодолітні, вимірюють всі сторони і поворотні кути.

На основі мереж згущення створюються знімальні мережі (знімальне обгрунтування). Знімальні мережі ділять на планові і висотні. Вони призначені для обгрунтування топографічних зйомок всіх масштабів, а також для інших робіт.

Використання: в вимірювальній техніці, а точніше в геодезії для визначення координат точок об'єкта. Суть винаходу: при проведенні польових вимірювань кутомірний прилад встановлюють над точкою з відомими координатами, виробляють кутові і лінійні вимірювання. Використовуючи результати польових вимірів, виробляють комплекс обчислень по встановленню геометричного положення точок об'єктів відносно початкової точки з наступним визначенням їх координат. Наводяться математичні формули з визначення координат точок. 4 мул.

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може побут використано в геодезії і гірничій справі для вирішення маркшейдерських завдань, пов'язаних з визначенням координат точок об'єкта. Відомий спосіб визначення координат точок об'єкта, що полягає в прокладанні теодолітних ходів, при якому вимірюються відстані між точками об'єкта, вимірюються кути, складені сторонами ходу і обчислюються координати точок x, y об'єкта [1 Для визначення висотних відміток точок необхідно провести додаткові виміри, які не передбачені способом . Недоліком цього способу є велика кількість перестановок теодоліта, що затягує виробництво вимірювань. Відомий спосіб визначення координат точок об'єкта, що полягає в побудові планової геодезичної мережі у вигляді примикають один до одного трикутників, в яких вимірюють довжини всіх сторін (метод трилатерації). З рішення трикутників знаходять їх кути, а потім обчислюють координати всіх вершин трикутників [2

Недолік цього способу полягає в великому обсязі лінійних вимірювань і в неможливості безпосереднього визначення висотних відміток точок. Найбільш близьким до даного є спосіб визначення координат точок об'єкта, при якому встановлюють теодоліт в точці з відомими координатами, послідовно вимірюють азимути і зенітні відстані до точок об'єкта, вимірюють відстані не менше ніж між трьома крапками, визначають радіуси-вектори відповідних точок об'єкта щодо точки з відомими координатами і обчислюють шукані координати [3

Недолік цього способу полягає в тому, що для визначення просторового положення точок об'єкта необхідно мати не менше трьох точок і відповідне геометричному умовою способу число відстаней між ними, яке можна виразити співвідношенням

Де N число необхідних відстаней між точками,

N число визначених точок об'єкта. Зі співвідношення видно, що число необхідних для реалізації способу відстаней значно зростає в міру збільшення числа визначених точок, практично вдвічі перевищуючи його, тобто спосіб трудомісткий через необхідність виробництва великого обсягу лінійних вимірювань при значній кількості точок об'єкта. Крім того, спосіб реалізовується у випадках неможливості визначення хоча б одного з необхідних відстаней через відсутність прямої видимості між точками. Причому в практиці робіт ймовірність виникнення таких несприятливих умов зростає зі збільшенням числа визначених точок. Метою винаходу є підвищення продуктивності і розширення функціональних можливостей. Поставлена \u200b\u200bмета досягається тим, що у відомому способі визначення координат точок об'єкта, при якому встановлюють теодоліт в точці з відомими координатами, послідовно вимірюють азимути і зенітні відстані до точок об'єкта, виробляють лінійні вимірювання і обробляють результати вимірювань, при виконанні лінійних вимірювань знаходять похилі відстані від точки з відомими координатами до точок об'єкта, а координати соотвтствующіх точок об'єкта розраховують за формулами:

X n \u003d x 1 + L n sin n cosA n,

Y n \u003d y 1 + L n sin n sinA n,

Z n \u003d z 1 + l 1 + L n cos n,

Де x 1, y 1, z 1 координати відомої точки,

L 1 - висота установки теодоліта щодо точки з відомими координатами,

N - зенітні відстані,

A n азимути,

L n похилі відстані від точки з відомими координатами до відповідних точок об'єкта. У способі визначення кooрдінат точок об'єкта, відповідно до винаходу, завдяки предлoженним математичних формул підвищується продуктивність роботи за рахунок: а) виключення необхідності послідовної установки кутомірного інструменту в кожної з визначених точок, б) меншого числа лінійних вимірювань. Розширюються функціональні можливості способу в умовах складного рельєфу, при наявності різних перешкод, які обмежують можливість виробництва лінійних вимірювань в групі з 3-х суміжних пунктів, коли досить забезпечення видимості з вихідної точки на визначений і між обумовленою і попередніми точками, що дозволяє використовувати пропонований спосіб при виконанні робіт з визначення координат точок об'єкта, що обгинає природну перешкоду (пагорб, будова, лісовий масив і т.д.), коли немає взаємної видимості між трьома суміжними точками. Винахід пояснюється описом конкретного, але не обмежує суті винаходу варіанти його виконання і доданими кресленнями. На фіг. 1 зображена схема розташування елементів об'єкта в плані; на фіг. 2 проекція на вертикальну площину; на фіг. 3 схема розташування n-ої точки об'єкта відносно початкової точки 0 і осей умовної системи координат; на фіг. 4 схема розташування прямих, що з'єднують початкову точки 0 з попередньої і n-ой точками. Спосіб здійснюється наступним чином. На земній поверхні закріплюють точки, за якими проводять маркшейдерські вимірювання. Над вихідною точкою 1 з відомими координатами встановлюють вимірювальний прилад, наприклад, теодоліт так, щоб вісь обертання інструменту збігалася з точкою. Проводять вимірювання горизонтальних кутів 2, ..., n, складених вихідним напрямком 0T і напрямком на точки об'єкта, і, відповідно, вимірюють зенітні відстані 2, ..., n щодо осі Z. Потім вимірюють відстані l 2, ln і висоту інструмента . Камеральна частина з визначення координат точок об'єкта зводиться до наступного. 1. Обчислюють значення азимутів ізмtренних напрямків:

A 2 \u003d A т + 2;

A n \u003d A т + n, (1)

Де A n азимут n -го напрямку,

A т азимут вихідного напрямку,

N виміряний напрямок на n-ю точку щодо вихідного. 2. Обчислюють значення косинусів кутів (фіг. 3) утворених кожним з виміряних напрямків (прямих в просторі) з позитивними напрямками осей умовної системи координат з початком в точці 0 "і осями, паралельними осям основної системи (напрямні косинуси). З аналітичної геометрії в просторі відомо співвідношення

де напрямні косинуси. проекції n -ої прямий на координатні осі,

L n довжина відрізка прямої від точки перетину візирної осі теодоліта з віссю обертання інструменту (початку умовної системи координат) до обумовленої точки, в подальшому "похила довжина". Стосовно до виконуваних вимірів значення напрямних косинусів визначається з наступних виразів.

Де проекція L n на горизонтальну площину,

N зеністное відстань n-ої точки, рівне

або (6)

аналогічно:

(7)

Tаким чином. (8)

3. Обчислюють значення просторових кутів n складених суміжними напрямками, вимірюваними з вихідної точки 0 "(фіг. 4)

З аналітичної геометрії в просторі кут між двома прямими визначається за формулою

Де n кут між двома прямими,

Направляючі косинуси попередньої прямої,

направляючі косинуси n -ої прямий. Стосовно до розв'язуваної задачі просторовий кут між двома будь-якими напрямками, ізмореннимі з вихідної точки з урахуванням (8) визначиться за формулою

Де A (n-1) азимут (n -1) -го напрямку,

(N-1) зенітне відстань (n -1) -го напрямку,

A n азимут n -го напрямку,

N зенітне відстань n -го напрямку. 4. Обчислюють (послідовно) довжини ліній L 2, L 3, L n

Розглянемо трикутник (фіг. 4) з вершинами 0 ", n-1, n

Відповідно до формули косинусів (теорема косинусів) справедливо співвідношення. l 2 n \u003d L 2 (n-1) + L 2 n -2L (n-1) L n cos n (II)

Де l n відстань між (n -1) -го і n -ої точками,

L (n-1) - похила довжина відрізка прямої від точки 0 "до (n-1),

L n похила довжина відрізка прямої від точки 0 "до точки n. Після перетворення отримуємо наведене квадратне рівняння виду x 2 + px + g \u003d 0:

L 2 n \u003d 2L (n-1) cos n L n + (L 2 (n-1) -l 2 n) \u003d 0 (12)

Вирішуючи його, отримаємо:

Далі розглянемо фіг. 1. Як видно зі схеми, точки об'єкта можна розбити на сукупність трикутників із загальною вершиною в точці 0 і іншими вершинами, які є точками об'єкта, коефіцієнти яких необхідно визначити, Крім того, одна їх сторін попереднього трикутника є також стороною наступного. Так в трикутнику з вершинами 0 ", 1,2 сторона 1-2 є спільною стороною з трикутником, освіченим вершинами 1,2, 3, причому, в першому трикутнику сторона 0" -1 є висотою інструменту. Таким чином, в кожному трикутнику, крім першого, маємо по дві відомі боку, одна з яких є вимірювання відстаней між точками, а інша обчислена аналітично з рішення попереднього трикутника. У першому трикутнику виміряна також висота інструменту. тому, підставивши в (13) замість L (n-1) висоту інструменту l 1, а значення n прийнявши рівним 180 - 2 отримаємо:
Щодо прийнятої системи координат маємо:

Де: x n, y n, z n координати і висотна відмітка n-ої точки

Координати точки 0 ", рівні координатам точки 1 (вихідної),

Z o висотна відмітка точки 0 ", що дорівнює z o \u003d Z 1 + l 1

(Z 1 висотна відмітка 1-ої точки)

Підставивши (16), (17), (18) і (19), отримаємо:

(20)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб визначення координат точок об'єкта, при якому встановлюють кутомірний інструмент в точці з відомими координатами, з якої послідовно вимірюють азимути і зенітні відстані до точок об'єкта, вимірюють відстані між точками об'єкта, виробляють математичну обробку результатів вимірювань і визначають координати точок об'єкта, що відрізняється тим, що перед вимірюванням відстаней між точками об'єкта вимірюють висоту кутомірного інструменту і відстань від точки стояння до першої обумовленої точки об'єкта, вимірюють послідовно відстані між суміжними точками об'єкта, обчислюють похилі відстані від інструменту до точок об'єкта за формулою

L 1 висота кутомірного інструменту;

N зенітні відстані;

С.Л. Смекалов. Це чернетка лекції і в змісті можливі помилки.

Основи супутникової навігації.

Історія розвитку методів визначення координат. Завдання визначення координат встала перед людством з часів глибокої давнини. Знання положення на суші могло спиратися на видимі на місцевості об'єкти, але визначити положення в море, далеко від берегів було довгий час не можливо розв'язати завданням. Вважається що поняття широти і довготи введені Гиппархом, йому ж приписують думку про можливість використання астрономічних спостережень для їх визначення, а першим, хто запропонував математично точну концепцію географічної широти і довготи, був Клавдій Птолемей. Способи визначення визначення широти місця по висоті сонця або Полярної зірки над горизонтом були відомі ще в стародавній Греції. Однак питання визначення довготи був набагато складнішим. Для її знаходження необхідно було знати різницю місцевого часу, наприклад моменту, коли Сонця на максимальній висоті над горизонтом, в точці, довгота якої приймається за початок відліку і в точці, довготу якої треба визначити. Особливо гостро проблема визначення довготи встала в епоху великих географічних відкриттів. У XVI-XVII століттях правителі різних європейських країн призначали значні винагороди за вирішення проблеми визначення довготи у відкритому морі. Одним з найвідоміших претендентів на довготні призи був Галілео Галілей, що склав за результатами астрономічних спостережень таблиці, що пророкують затемнення супутників Юпітера і запропонував використовувати моменти затемнень для визначення довготи спостерігача. Однак ні цей метод, ні інші пропонувалися астрономічні методи не знайшли широкого застосування в морській навігації через складність їх використання та малу точність. У 1714 році парламент Англії прийняв білль, який передбачає нагороду людині або групі осіб, які зможуть визначити довготу на море. Нагорода в сумі 10 тис. Фунтів стерлінгів пропонувалася в разі, якщо метод дозволить визначати довготу з точністю шістдесяти географічних миль. У разі підвищення точності в два рази сума подвоюється і становила 20 тис. Фунтів стерлінгів. Приз цей, хоча і не повністю, отримав винахідник хронометра лондонський годинникар Джон Гаррісон. Його перший хронометр був виготовлений в 1735 р, потім кілька десятиліть Гаррісон удосконалював цей прилад. З появою хронометра проблема порівняння місцевого часу з еталонним була вирішена. Вирушаючи в плавання, штурман корабля звіряв свої хронометри, а їх зазвичай було кілька, з годинником обсерваторії, довгота якої була добре відома. Місцевий час і широта корабля визначалися за допомогою секстанта за Сонцем або за зірками. Цей метод визначення координат дозволяв знаходити положення корабля з точністю до секунд часу, що становило на екваторі відстань близько 1 км. Даний метод, хоча і вдосконалювався в міру розвитку техніки, але принципово не зазнав змін протягом майже двох століть. Наступний етап розвитку навігації пов'язаний з появою радіо та радіолокаторів і відноситься вже до початку XX століття. Перші радіонавігаційні пристрої не дозволяли визначити координати, але дозволяли, використовуючи спрямовані властивості антени визначати напрямок на радіомаяк. Одне з таких пристроїв, що включає дві прийомні антени було запатентовано в багатьох країнах світу німецькою компанією Лоренц (German Lorenz company) і використовувалося протягом десятиліть, в першу чергу для орієнтації літаків. Першою радіонавігаційної системою, яка дозволяла літакам визначати координати по сигналах, що приймаються від трьох радіомаяків, була англійська система GEE, перші випробування якої пройшли в 1940 р За допомогою цієї системи літаки отримали можливість визначати своє положення на відстані до 450 миль з точністю 1-6 миль. Подальший розвиток радионавигация судів і літаків за сигналами, що приймається від системи стаціонарних радіомаяків, отримала в американській системі LORAN (Long Range Aid to Navigation), створеної в період другої світової війни і що отримала в подальшому розвиток в системі LORAN-С, експлуатувалися до 2010 року. В даний час в США розглядається питання про розробку можливого продовження існування подібної системи, в якості резервної альтернативи GPS. В СРСР в 1958 р була розроблена аналогічна система «Чайка», що експлуатується і в даний час. Визначення координат в обох системах грунтується на визначенні відстаней до системи радіомаяків з відомими координатами по затримок часу проходження радіосигналу від маяків, до позиціонується об'єкта. Дальність дії обох систем на море сягає 2000 км, а точність визначення координат складає близько 200 м. Сучасний етап розвитку методів визначення координат пов'язаний з розвитком космонавтики і створенням супутникових систем навігації. Супутникові системи першого покоління - це американська система Transit і радянська система Цикада. Система Transit спочатку розроблена для управління підводними човнами була запущена в 1964 році і складалася з 7 низькоорбітальних супутників. З 1967 року вона стала доступною для цивільних користувачів. У 2000 році система була виведена з експлуатації. Розгортання системи Цикада було розпочато в 1967 року, коли був виведений на орбіту перший навігаційний супутник. Повністю система введена в експлуатацію в 1979 році в складі чотирьох космічних апаратів. В даний час «Цикада» має обмежене застосування в навігації. Радянський Союз і Росія має військовий варіант системи, званий «Циклон». В обох системах координат визначалися на підставі доплерівського зсуву частоти від кожного супутника, за яким визначалося положення спостерігача щодо супутника. Висота орбіт супутників і в тій і в іншій системі 1000 км, точність навігації близько 100 м. Хоча ці системи і покривали основні потреби в навігації судів, але мали і суттєві недоліки - низька швидкодія, відсутність безперервної доступності, можливість позиціонувати тільки повільно рухомі об'єкти і ін. Супутникові системи другого покоління - це вже працюють, або вводяться в експлуатацію, системи це американська NAVSTAR (GPS), російська ГЛОНАСС, європейська ГАЛІЛЕО, китайська Бейдоу, індійська IRNSS. GPS (Global Positioning System) - супутникова радіонавігаційна система, що забезпечує високоточне визначення координат об'єктів в будь-якій точці земної поверхні в будь-який час доби. Інша назва цієї системи - NAVSTAR (NAVigation Sattelite providing Time And Range), тобто навігаційна система, яка забезпечує вимірювання часу і відстані. GPS була розроблена в США і знаходиться під управлінням міністерства оборони. Розгортання системи почалося в 1977 році, коли був запущений перший супутник, а здійснено повністю в 1993 р Спочатку основним призначенням GPS була високоточна навігація військових об'єктів, але вже в 1983 р система стала відкритою для цивільного використання, а в 1991 р були зняті обмеження на продаж GPS-обладнання країнам колишнього СРСР. На 14 листопада 2011 року в орбітальне угруповання входить 31 супутник. ГЛОНАСС (Глобальна Навігаційна Супутникова Система). Перший супутник був запущений в 1982 році, в 1995 розгортання системи було закінчено, було запущено 24 супутники, проте багато з них вийшли з ладу, і до недавнього часу система не функціонувала в повному обсязі. Запуск нових супутників в 2009-2011 рр. істотно змінив ситуацію. На 14 листопада 2011 року в орбітальне угруповання входило 30 супутників, з яких 23 використовувалося за цільовим призначенням. Таким чином, в кінці 2011 року ГЛОНАСС стала забезпечувати навігацію практично по всій Земній кулі. Галілео - Європейська супутникова навігаційна система. Перші експериментальні супутники були запущені в 2005 і 2008 рр. У жовтні 2011 року були запущені два перших робочих супутника, ще два передбачається запустити в 2012 році. Всього передбачається до запуску 30 супутників. 27 робітників і 3 запасних. Бейдоу (китайської назва сузір'я Великої Ведмедиці) - китайська супутникова навігаційна система. 27 липня 2011 року було запущено 9-й супутник. Передбачається, що в межах Азіатсько-Тихоокеанського регіону система почне надавати навігаційні послуги вже в 2012 році. Повністю розгортання системи, що складається з 35 супутників, намічено завершити в 2020 р IRNSS індійська навігаційна супутникова система, перебувати в стані розробки. Передбачається для використання тільки в цій країні. Перший супутник був запущений в 2008 році. Залежно від класу використовуваного наземного обладнання точність визначення координат об'єктів за допомогою GPS і ГЛОНАСС лежить в інтервалі від 10 м до одиниць міліметрів (точність визначення абсолютних координат на Землі), а час проведення вимірювань в більшості випадків становить від секунд до одиниць хвилин. На сьогоднішній день методи супутникової навігації є найбільш точними з усіх існуючих для визначення координат наземних і навколоземних об'єктів. Принцип роботи супутникових навігаційних систем. Рис. 1. Принцип роботи GPS і ГЛОНАСС. Щоб уявити собі базовий принцип роботи супутникової навігаційної системи (для стислості будемо називати її GPS) розглянемо спрощену модель системи в одновимірному випадку (рис 1). Нехай два супутника розташовані в точках A і B, Координати яких відомі. Спостерігач з GPS-приймачем знаходиться в точці X, - внутрішній точці відрізка прямої AB відстань AB між точками A і B відомо (так як відомі координати). На супутниках встановлені високоточні синхронізовані атомний годинник. У портативній апаратурі спостерігача такий годинник встановити неможливо і там встановлено годинник більш простої конструкції, які не синхронні годинах на супутниках. Нехай кожен з супутників в момент часу t \u003d 0 випромінює короткий радіоімпульс. Спостерігач приймає сигнали від супутників в моменти часу t А і t B за своїми годинах і обчислює відстані до супутників А і В: за формулами AX '\u003d c · t А, BX' \u003d c · t В., де c - швидкість світла. Якби годинник спостерігача були синхронні з годинником на супутниках, то це і були б координати спостерігача щодо супутників. Однак спостерігач здогадується, що його годинник випереджають годинник на супутниках на час Δt, але не знає величини Δt. Апостроф в виразах AX 'і BX' і означає, що це не дійсне відстань до супутників, а так звані «псевдо». Для отримання дійсного відстані треба врахувати помилку годин Δt. Тоді дійсні відстані будуть: AX \u003d AX '- c · Δt \u003d c · t А - c · Δt (1) BX \u003d BX' - c · Δ t \u003d c · t В - c · Δt, (2) Віднімаючи друге рівняння з першого, отримуємо: AX - BX \u003d c · (t А - t В), (3) Відстань між супутниками відомо: AX + BX \u003d AB, (4) Складаючи рівняння (3) і (4), отримуємо: AX \u003d / 2. Даний приклад показує, що для усунення помилки годин спостерігача і обчислення істінуого відстані до супутників число вимірюваних «псевдодальностей» має бути на 1 більше, ніж число координат, які потрібно визначити. Тобто для визначення однієї координати спостерігач повинен приймати сигнали від двох супутників, для визначення двох координат на площині необхідно приймати сигнали від трьох супутників, а для отримання трьох координат в просторі (плоскі координати і висота над Землею) - по крайней мере, від чотирьох супутників. За виміряним «псевдо» приймач спостерігача визначає справжнє відстань до супутників і далі перераховує його в земні координати, оскільки положення всіх супутників відносно Землі відомо. Звичайно, реальні сигнали від навігаційних супутників є не просто короткі імпульси, а сигнали складної форми, які випромінюються на різних частотах і є не тільки мітками часу, як в розглянутому прикладі, але несуть ще інформацію про супутнику, який їх випромінює і всієї орбітальної угруповання . Загальна характеристика систем ГЛОНАСС іGPS. Кожна з систем складається з трьох сегментів (рис. 2): 1. Власне супутники, або космічний сегмент. 2. cегмент управління, що включає мережу станцій спостереження по всій земній кулі і центральний пункт управління. Станції приймаю сигнали від супутників, відстежують їх орбіти і здійснюють управління супутниками. 3. Сегмент користувачів - тобто тих, хто безпосередньо використовує приймачі сигналів для визначення координат.

Рис. 2. Склад систем супутникового позиціонування. Розглянемо стан та роботу кожного з цих сегментів для ГЛОНАСС і GPS (на листопад 2011 р). Космічний сегмент. Як було відзначено, вище для визначення трьох координат спостерігач повинен отримувати сигнали щонайменше від 4-х супутників. Висоти орбіт супутників у ГЛОНАСС і GPS, такі, що для забезпечення цілодобової навігації на всій земній кулі (тобто видимість не менше 4-х супутників в будь-якій точці в будь-який час) необхідно не менше 24 супутників. На 14 листопада 2011 року орбітальне угруповання ГЛОНАСС складалася з 30 супутників, з них 23 в робочому стані, решта на етапі введення в експлуатацію, техобслуговуванні, або в резерві. Орбітальне угруповання GPS на цю ж дату складалася з 31 супутника. Число працюючих супутників змінюється в залежності від виведення на орбіту нових і виходу з експлуатації старих. Супутники системи ГЛОНАСС безперервно випромінюють навігаційні сигнали двох типів: навігаційний сигнал стандартної точності (СТ) в діапазоні L1 (1,6 ГГц) і навігаційний сигнал високої точності (ВТ) в діапазонах L1 і L2 (1,2 ГГц) (діапазон L - це термін, прийнятий в радіозв'язку - смуга частот в діапазоні 0.5 - 2 GHz, яка використовується переважно для голосового зв'язку). Сигнали у кожного супутника відрізняються несучими частотами. Оскільки для взаімоантіподних (що знаходяться по різні боки землі) супутників в орбітальних площинах можна застосовувати однакові несучі частоти то для 24 штатних супутників мінімальну необхідну кількість несучих частот в кожному діапазоні одно 12. Інформація, що надається навігаційним сигналом СТ, доступна всім споживачам на постійній і глобальній основі . Сигнал ВТ призначений, в основному, для споживачів Міністерства оборони Росії, і його несанкціоноване використання не рекомендується. Питання про надання сигналу ВТ цивільним споживачам знаходиться в стадії розгляду. Сигнали ВТ забезпечують більш високу точність визначення місця знаходження. Про сигнали супутників GPS, більш докладно йтиметься нижче, поки лише відзначимо, що всі супутники випромінюють сигнали на двох несучих частотах: L1 \u003d 1575,42 МГц і L2 \u003d 1227,6 МГц, але сигнали від різних супутників розрізняються по закодованої в сигналі інформації . На рис. 3 показані зміни орбітальних угруповань ГЛОНАСС і GPS, а в табл. 1 наведені порівняльні характеристики систем.

Рис. 3. Просторова структура орбітальних угруповань ГЛОНАСС і GPS. Табл. 1. Порівняльні характеристики систем ГЛОНАСС і GPS.

параметр	ГЛОНАСС	GPS
Штатний число супутників	24	24
Розподіл супутників по орбітальним площинах	За 8 в трьох площинах	За 4 в шести площинах
Орієнтація орбітальних площин	Розгорнуто через 120 градусів	Розгорнуто через 60 градусів
період обертання	11 годину 16 хв	11 година 58 хв
Середня висота орбіти над Землею 1	19130 км	20180 км
Кількість робочих частот	12 в кожному з діапазонів L1, L2	Однакові частоти L1 \u003d 1575,42 МГц і L2 \u003d 1227,6 у всіх супутників
Використовувана система координат	Грунтується на еліпсоїді ПЗ90	Грунтується на еліпсоїді WGS-84

сегмент управління. У сегмент управління ГЛОНАСС входять: 1. Центр управління системою (м Краснознаменск Московської області); 2. Центральний синхронізатор (м Щелково Московської об-ласті); 3. Командні станції стеження (Санкт-Петербург, Воркута, м Щелково Московської області, Якутськ, Єнісейськ, Улан-Уде, Уссурійськ і Петропавловськ-Камчатський); 4. Навігаційна система контролю фаз сигналів (м Щелково Московської області); 5. Квантово-оптична станція (Комсомольск-на-Амурі); 6. Апаратура контролю навігаційного поля (м Щелково Московської області). У сегмент управління GPS входять наземні станції стеження і управління, що знаходяться в США (головна станція управління в штаті Колорадо), а також на американських військових базах на Гавайських островах, на атолі Кваджалейн в Тихому океані, на острові Вознесіння в Атлантичному і на острові Діего- Гарсія в Індійському океанах. Зібрана наземними станціями інформація обробляється і періодично передається на супутники для коригування орбіт і оновлення даних, що містяться в навігаційних сигналах з супутників. сегмент користувача представлений різними типами приймальних пристроїв, які можуть бути як автономними, так і входити до складу спеціальних блоків, вбудованих в автоматизовані системи навігації. На жаль, на момент написання даного посібника (листопад 2011) приймачі ГЛОНАСС, призначені для широкого кола споживачів не з'явилися в продажу в достатній кількості, а виготовляються обмеженими партіями і, більшою мірою, ймовірно для російської армії. Хоча в червні 2011 року на V Міжнародному Форумі з супутникової навігації компанія Garmin представила нові моделі навігаторів, що підтримують роботу з навігаційними системами GPS і ГЛОНАСС. Першою моделлю Garmin c підтримкою ГЛОНАСС стане автомобільний навігатор. Також роботу з ГЛОНАСС буде підтримувати і оновлена \u200b\u200bсерія туристичних навігаторів eTrex: eTrex 10, eTrex 20, eTrex 30. Компанія Garmin планувала почати продажі ручних навігаторів eTrex з підтримкою систем GPS і ГЛОНАСС восени 2011 р Одночасну роботу з GPS і ГЛОНАСС підтримують також деякі моделі геодезичних систем провідних світових виробників. Потрібно також відзначити, що нові моделі апаратури, особливо не масовою, а професійної будуть відповідати (а деякі моделі вже відповідають) стандартам концепції GNSS (Global Navigation Sattelite Sistem), яка передбачає, що супутникові приймачі повинні приймати сигнали GPS, ГЛОНАСС, і створюваних систем супутникової навігації (Галілео, Бейдоу і ін.), а також поправочні сигнали додаткових сервісів (WASS, EGNOS і ін.), про які йтиметься нижче. З точки зору точності вимірювань і вартості відповідної апаратури, обладнання призначеного для користувача сегмента може бути розділене на три групи: 1. Найпростіші навігаційні приймачі, які беруть сигнал на частоті L1 і C / A-код. Ці прилади дають точність 3-10 м і коштують 100-1000 $ (найбільш відомі марки приймачів - Garmin, Magellan, рис. 4);

Рис. 4. Одночастотні кодові GPS приймачі. 2. Одночастотні кодові приймачі, що використовують для уточнення координат, поряд з сигналами GPS-супутників, радіосигнали додаткових сервісних служб, з точністю близько 1 м і вартістю $ 500-5000; 3. Геодезичні системи, що використовують одну, або обидві несучі частоти і не тільки коди, а й фазові характеристики сигналів. Ці прилади дозволяють визначати координати з точністю до одиниць міліметрів і стоять 5000-50000 $ (найбільш відомі марки - Trimble, Leica, Ashtech, Topcon, Sokkia), рис. 5. Відповідно прилади першої групи - це портативні пристрої вагою і габаритами нагадують мобільні телефони, а прилади третьої групи можуть в комплекті важити кілька десятків кілограмів і вимагати декількох операторів для обслуговування.

Рис. 5. Геодезичні GPS приймачі. сигналиGPS супутників. Далі ми на прикладі GPS ми розглянемо структуру переданих супутниками сигналів, методи визначення координат, точність і причини виникнення помилок, режими роботи супутникових приймачів Принципово всі нижчевикладене, за винятком структури супутникових сигналів, справедливо і для системи ГЛОНАСС. GPS супутники передають сигнали в яких закодовані спеціальні сигнальні коди і «навігаційне повідомлення». Сигнальні коди служать для визначення затримки поширення сигналу від супутника до приймача і визначення відстані між приймачем і супутниками Навігаційне повідомлення містить інформацію про положення супутників, поправках часу і іншу, необхідну для перерахунку відстаней до супутників в координати на Земній кулі. Для військових користувачів спочатку призначався забезпечує більшу точність, так званий Захищений код або P-код (Protected). Для цивільних користувачів - Код вільного доступу C / A-код (Coarse Acquisition). Однак з часом в результаті витоку секретної інформації, доступ до P-коду отримав широке коло фахівців. Після цього американське оборонне відомство розпочало заходи додаткового захисту P-коду: в будь-який момент без попередження може бути включений режим AS (Anti Spoofing). При цьому виконується додаткове кодування P-коду, і він перетворюється в Y-код. Розшифровка Y-коду можлива тільки апаратно, з використанням спеціальної мікросхеми (криптографічного ключа), яка встановлюється в GPS- приймачі. З / А був призначений для цивільних користувачів, проте виявилося, що точність визначення місцезнаходження при прийомі цього коду значно вище, ніж було заплановано. Щоб забезпечити перевагу військовим користувачам системи, міністерство оборони США ввело принцип вибіркової придатності SA (Selective Availability). Суть його полягає в тому, що в дані для С / A-коду вводиться випадкова помилка. Це знижує точність роботи будь-якого приймача, що використовує такий сигнал. Величина помилки така, що в 95% випадків відхилення координат від істинного значення не перевищує 100 м. Використання SA було скасовано в травні 2000 р проте може бути відновлено в будь-який момент. У навігаційному повідомленні міститься ефемерида даного супутника (ефімеріса), і альманах сузір'я супутників, частотно тимчасові поправки, мітки часу, параметри ионосферной моделі та ін. Ця інформація використовується в апаратурі споживачів для вирішення завдання з визначення координат, швидкості і часової поправки до місцевої шкалою часу . Альманах це набір даних про параметри орбіт всіх супутників. Кожен супутник передає альманах для всіх супутників. Дані альманаху не відрізняються великою точністю і дійсні кілька місяців. Ефемерида супутника - це набір даних про орбіти супутника і про становище супутника на орбіті. Ефемериди містять дуже точні коректування параметрів орбіт і годин для кожного супутника, що потрібно для точного визначення координат. Кожен GPS супутник передає тільки дані своєї власної ефемериди. Ці дані дійсні тільки 30 хвилин. Супутники передають свої ефемериди кожні 30 секунд. Загальну схему переданих сигналів можна представити таким чином рис. 6. Передає апаратура супутника випромінює синусоїдальні сигнали на двох несучих частотах: L1 \u003d 1575,42 МГц і L2 \u003d 1227,6 МГц. Перед цим сигнали модулюються так званими псевдовипадковими цифровими послідовностями (точніше, ця процедура називається фазовою маніпуляцією). Причому частота L1 модулюється двома видами кодів: C / A-кодом (код вільного доступу) і P-кодом, а частота L2- тільки P-кодом. Крім того, обидві несучі частоти додатково кодуються навігаційним повідомленням.

Рис. 6. Формування сигналів GPS супутників. В апаратурі споживача (GPS-приймачі) сигнал, що приймається декодируется, тобто з нього виділяються кодові послідовності C / A або C / A і P, а також службова інформація навігаційного повідомлення. Отриманий код порівнюється з аналогічним кодом, який генерує сам GPS-приймач, що дозволяє визначити затримку поширення сигналу від супутника і таким чином обчислити псевдодальностей. Після захоплення сигналу супутника апаратура приймача переводиться в режим стеження, тобто в приймальнику підтримується синхронізм між прийнятою і опорним сигналами. Процедура синхронізації може виконуватися: по C / A-коду (одночастотний кодовий приймач), по Р - коду (двочастотний кодовий приймач), по C / A-коду і фазі несучого сигналу (одночастотний фазовий приймач), по Р - коду і фазі несе сигналу (двочастотний фазовий приймач). Використовуваний в GPS-приймачі спосіб синхронізації сигналів є чи не найважливішою його характеристикою. Треба відзначити, що структура GPS сигналів постійно вдосконалюється. Крім вище перерахованого вводяться додаткові нові види сигналів, призначені для поліпшення точності навігації. Методи визначення координат. За прийнятою радіосигналах спостерігач може визначити свої координати на поверхні Землі і висоту над рівнем моря. Він може використовувати тільки сигнали від GPS-супутників (в цьому випадку говорять про «базовому» або «простому» GPS-методі) або приймати додатково уточнюючі сигнали від наземних станцій або не GPS-супутників. Ці уточнюючі сигнали називаються «диференціальними поправками», і в цьому випадку говорять про «диференціальному» GPS-методі (DGPS). Базовий (простий)GPS метод. Для отримання трьох координат в просторі (плоскі координати і висота над Землею) - необхідно приймати сигнали, по крайней мере, від чотирьох супутників. За затримок між сигналами від окремих супутників, що містить інформацію про точний час і положення супутників приймач визначає своє положення щодо супутників і далі перераховує його методом тріангуляції в земні координати, оскільки положення всіх супутників відносно Землі відомо. Для забезпечення синхронізації часу на кожному з них повинні стояти синхронізовані годинник. Тому до складу апаратури супутників входять еталони частоти, причому точність їх виключно висока (помилка приблизно 1 с. За мільйон немає). Приймач спостерігача фактично вимірює лише затримки між сигналами від окремих супутників (псевдо до супутників), і для нього не важлива абсолютна синхронізація з годинником на супутниках, тому в приймальнику використовуються більш прості і, відповідно, більш дешевий годинник. На точність визначення координат істотний вплив роблять помилки, що виникають при виконанні процедури вимірювань. Природа цих помилок різна. 1. Неточне визначення часу. При всій точності годин на супутниках все ж існує деяка похибка шкали часу апаратури супутника. 2. Помилки обчислення орбіт. З'являються внаслідок неточностей прогнозу і розрахунку ефемерид супутників, виконуваних в апаратурі приймача. 3. Інструментальна помилка приймача. Обумовлена, перш за все, наявністю шумів в електронному тракті приймача. 4. багатоколійній поширення сигналу. З'являється в результаті вторинних відображень сигналу супутника від великих перешкод, розташованих в безпосередній близькості від приймача. При цьому виникає явище інтерференції, і вимірювання відстаней виявляється більше дійсного. 5. Іоносферні затримки сигналу. Іоносфера - це іонізований атмосферний шар в діапазоні висот 50 - 500 км, який містить вільні електрони. Наявність цих електронів викликає затримку поширення сигналу супутника. 6. Тропосферні затримки сигналу. Тропосфера - найнижчий від земної поверхні шар атмосфери (до висоти 8 - 13 км). Вона також обумовлює затримку поширення радіосигналу від супутника. Величина затримки залежить від метеопараметров (тиску, температури, вологості), а також від висоти супутника над горизонтом. 7. Геометричне розташування супутників. При обчисленні сумарної помилки необхідно ще врахувати взаємне положення споживача і супутників робочого сузір'я. Для цього вводиться спеціальний коефіцієнт геометричного погіршення точності PDOP (Position Dilution Of Precision), на який необхідно помножити всі перераховані вище помилки, щоб отримати результуючу помилку. Типове середнє значення PDOP коливається від 2 до 6.

джерело помилок	Цивільні користувачі (С / A код)	Військові користувачі (Р-код)
Похибка годинника супутника і визначення орбіт	3,6	3,6/5,4*
шуми приймача	1,5	0,6/1,45
многолучевость	1,2	1,8/1,2
іоносфера	7	0,01/2,25
тропосфера	0,7	0,7/1,95
Разом	8**	4/7
Загальна з урахуванням PDOP \u003d 2	15	8/14

* У чисельнику і знаменнику наведені значення, наведені різними джерелами. ** При визначенні загальної помилки обчислюється квадратний корінь з суми квадратів окремих помилок. Значення загальної помилки округлено до цілого числа метрів. ДиференціальнийGPS метод. GPS-супутники знаходяться на відстані близько 20000 км від поверхні Землі. Радіохвилі при поширенні від супутника до наземних спостерігачів проходять через атмосферу, неоднорідність якої призводить до деяких помилок у визначенні координат. Причому величина цієї помилки буде приблизно однієї і тієї ж для всіх точок на поверхні, відстань між якими багато менше, ніж відстань до супутників, оскільки умови проходження радіохвиль через атмосферу для близько розташованих точок приблизно однакові. Якщо відомі точні координати будь-якої точки на поверхні Землі, то, порівнюючи їх з координатами, що обчислюються за сигналами із супутників ( «простий» GPS-метод), можна знайти величину поправки, яку треба додати до результатів «простих» GPS-вимірювань в будь-якій точці даного району в даний момент часу. Метод визначення координат з використанням таких уточнюючих поправок називається диференціальним. Ці поправки можуть визначатися кожним користувачем індивідуально або спеціальними службами, які далі транслюють їх для кожного району по радіо і роблять доступними для окремих користувачів (безкоштовно або за передплатою). Диференціальна корекція може проводитися в реальному режимі часу, для цього у GPS приймача повинен бути канал прийому радіосигналів від базової станції або в режимі постобробки, коли поправочні сигнали записуються на базовій станції і поправки в свідчення приймача вводяться вже після проведення вимірювань на місцевості. Сервісні служби диференціальних поправок представлені досить розгалужену мережу наземних радіостанцій, особливо вздовж узбережжя морів і океанів (служба берегової охорони США і корпорація DCI в США, мережа станцій SWEPOS в Швеції, в лютому 1998 р приступила до роботи перша в Росії DGPS-станція відкритого користування під Санкт-Петербургом). Крім того, існують диференціальні служби, сигнали якої передаються через мережу штучних супутників (не GPS-супутники). Системи диференціальних поправок знаходяться в процесі постійного вдосконалення. На момент підготовки даного посібника (2011 рік) працюють кілька, безкоштовних для користувачів, супутникових систем, які транслюють додаткові поправочні сигнали. Загальна назва служб диференціальних поправок - SBAS - Space Based Augmentation System (Уточнюючі системи космічного базування). Це система WAAS (Wide Area Augmentation System) - для території Північної Америки, система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services) - для території Європи, і система MSAS - для території Японії і деяких країн Південно-Східної Азії. Територію Росії і України дію цих систем, на жаль не охоплює. Передані ними сигнали повністю сумісні з основним кодом сигналів, доступних GPS-приймачів, тобто ці поправочні сигнали може приймати будь-GPS-навігатор з функцією WAAS. Більшість навіть найпростіших навігаційних приймачів останнього покоління оснащуються цією функцією, що забезпечує точність визначення координат до 3 м в горизонтальній площині. Існує також ряд комерційних служб диференціальних поправок. STARFIX, SKYFIX, SEASTAR, OmniSTAR і ін. В кінці 2011 року планується запуск перших супутників, що забезпечують передачу диференціальних поправок для системи ГЛОНАСС. Назва цієї російської системи - СДКМ - система диференціальної корекції і моніторингу. Режими роботи GPS приймача. Для того щоб почати власне визначення координат, GPS приймача потрібна інформація про альманах і ефемеридах. Можуть бути різні варіанти початку роботи: 1. « холодний старт». Якщо GPS приймач був перевезений (у вимкненому стані) на кілька сотень кілометрів або внутрішній годинник стали показувати неточне час, то дані наявного альманаху є невірними. В такому випадку навігатора потрібно виконати новий «пошук неба» (переініціалізація) для завантаження нового альманаху і ефемеріса. 2. « теплий старт». Якщо GPS був відключений більше 30 хвилин, а потім включений, він починає шукати супутники, грунтуючись на відомому йому альманасі. По ньому GPS вибирає супутники для ініціації пошуку. Коли GPS приймач фіксує супутник, він показує на екрані дисплея «порожній» стовпчик сили сигналу. У цей момент ще йде процес збору даних ефімеріса. Коли ефімеріса кожного супутника прийнятий, відповідний йому стовпчик сили сигналу закрашивается і дані, прийняті від супутника вважаються придатними для навігації. 3. « Гарячий старт». Якщо харчування приймача відключити, а потім знову включити після закінчення невеликого проміжку часу (менше 30 хвилин) і в його пам'яті буде альманах і ефемериди, по крайней мере, трьох супутників, він «зловить» супутники і почне визначати координати дуже швидко, тому що . не треба буде знову збирати дані ефімеріса. Основні функції одночастотних кодових GPS навігаторів. У розпорядженні археолога, що працює в полі, в переважній більшості випадків є «побутової» GPS навігатор - одночастотний кодовий приймач. Точність визначення координат у всіх моделей приблизно однакова і знаходиться в межах 10 метрів. Вартість того чи іншого навігатора визначається, головним чином, обсягом пам'яті, розміром дисплея і наявністю тих чи інших додаткових функцій. Розглянемо деякі питання, важливі при роботі з GPS навігатором і найбільш загальні для більшості моделей додаткові сервісні функції. Після включення, після закінчення в залежності від виду старту деякого часу. Приймач починає визначення координат. Координати можуть відображатися в різному вигляді і в різних системах координат, які обрані користувачем з можливих варіантів, пропонованих в меню приймача. Більшість GPS приймачів не можуть відображати координати в системі координат СК-42. Тому найбільш зручним є вибір еліпсоїда WGS-84 (по термінології прийнятої в GPS пристроях еліпсоїд називається Datum) і форми подання геодезичних координат в градусах з десятковими частками (можливі також подання до градусах і хвилинах, але вони менш зручні для подальшої обробки). Другим, найбільш часто використовуваних способом подання координат, є вибір датум WGS-84 і спроектований системи координат UTM. Координати точок, положення яких спеціально відзначаються можна занести в пам'ять приймача і пізніше перевантажити в комп'ютер. Ці точки звуться «шляхових точок» (Waypoints). Крім цього GPS зазвичай автоматично записує власне становище через певні проміжки часу, або з інших алгоритмам (наприклад, переміщення приймача на задану відстань). Ці записи називаються треками (Tracks). Треки можуть відображатися на екрані дисплея. Якщо в пам'ять приймача занесена карта місцевості, то користувач бачить по треках маршрут свого руху, промальовані на карті. Це надзвичайно зручно при археологічному обстеженні території. Треки, як і точки, можуть бути перевантажені в комп'ютер після закінчення робочого дня. Ще одна зручна можливість - заздалегідь намічати маршрути прямування (Routs) - т. Е. Вести в приймач координати точок, які треба послідовно пройти. Порівнюючи заздалегідь підготовлений маршрут і фактичний трек, який відображається на екрані можна контролювати правильність переміщення на місцевості. Наступна корисна опція «Go to» - покажчик руху на задану точку. Стрілка на екрані приймача показує, в якому напрямку потрібно рухатися, щоб досягти по прямій точки з заданими координатами. Деякі приймачі показують напрямок щодо сторін світла і в цьому випадку пристрій повинен бути правильно орієнтоване по компасу. У деяких моделях вбудований магнітний компас і карта місцевості, автоматично повертається на екрані при повороті приймача так, щоб північ карти був орієнтований на географічний північ на місцевості. В цьому випадку стрілка покажчика напрямку на задану точку завжди показує правильний напрямок руху. Крім плоских координат все GPS приймачі визначають за сигналами від супутників висоту місця, але крім цього в деяких моделях вбудований барометр, який визначає висоту по атмосферному тиску. Якщо відкалібрувати барометр, тобто задати значення висоти при знаходженні приладу в точці з висотою відомої за іншими даними (наприклад, геодезичний знак), то показання барометра, як правило, дають більш точне значення висоти, ніж висота, яка визначається за сигналами з супутника. GPS приймач може бути в режимі реального часу пов'язаний з Інтернетом і автоматично приймати або передавати різноманітну інформацію, але розгляд цього вже виходить за рамки цього пособія.1 Висоти орбіт супутників можуть дещо змінюватися. Різні джерела наводять значення, що розрізняються на величину до 100 км.