POMIARY GPS Global Positioning System

Segmenty i sygna艂 GPS
Pomiary satelitarne wyko­rzystuj膮ce globalny system wyznaczania pozycji GPS znalaz艂y w ostatnich latach powszechne zastosowanie w pracach geodezyjnych i na­wigacji. Zadecydowa艂a o tym mo偶liwo艣膰 natychmiastowego uzyskania po艂o偶enia, prawie ca艂kowita automatyzacja pomiar贸w i ich opracowania, a tak偶e wy偶sza dok艂adno艣膰 oraz znacznie ni偶sze koszty w por贸wnaniu z tradycyjnymi technikami naziemnymi. Tech­nologia GPS jest te偶 u偶ywana w badaniach geodynamicz­nych, m.in. do wyznaczania parametr贸w ruchu bieguna czy badania stabilno艣ci ruchu obrotowego Ziemi, a tak偶e ruchu p艂yt tektonicznych.
A co to jest GPS? Global Positio­ning System (GPS) zaprojekto­wano
i skonstruowano w USA na zlecenie ameryka艅skiego Minister­stwa Obrony (Department of Defen­se) jako wojskowy system nawigacyjny. Tworz膮 go trzy segmenty (rys. 1):
  • konstelacja co najmniej 24 sateli­t贸w,
  • O艣rodek Dowodzenia po艂膮czony ze stacjami permanentnie obserwuj膮cy­mi wszystkie satelity GPS,
  • u偶ytkownicy wyposa偶eni w od­biorniki GPS.

Rys. 1. Segmenty systemu GPS
Od 1 stycznia 1995 roku GPS jest w pe艂ni operacyjny. Obecna konstelacja sk艂ada si臋 z 30 satelit贸w umieszczonych na sze艣ciu prawie ko艂owych orbitach na­chylonych wzgl臋dem r贸wnika pod k膮­tem 55° (rys. 2), r贸wnomiernie roz艂o偶o­nych w d艂ugo艣ci geograficznej i odda­lonych od powierzchni Ziemi o ponad 20 000 km. Okres obiegu satelity wok贸艂 naszej planety wynosi oko艂o 12 godzin. Takie rozmieszczenie w przestrzeni za­pewnia mo偶liwo艣膰 jednoczesnego obser­wowania (widzenia) przynajmniej czte­rech satelit贸w GPS z dowolnego punktu na Ziemi.

Rys. 2. Nachylenie orbity
Bazy i stacje monitoruj膮ce.Wszystkie satelity GPS s膮 per­manentnie obserwowane przez kilka tzw. stacji monitoruj膮cych i dla ka偶dego z nich obliczane s膮 precyzyj­ne elementy orbity i poprawka zegara atomowego. Dane te wprowadzane s膮 do pami臋ci komputer贸w pok艂adowych. W ten spos贸b ka偶dy satelita ma zapew­nion膮 aktualizacj臋 swojej pozycji w prze­strzeni i synchronizacj臋 zegara do czasu ca艂ego GPS. O艣rodek Dowodzenia (Ma­ster Control Station) znajduje si臋 w bazie ameryka艅skich si艂 lotniczych w Colora­do Springs. Stacje obserwacyjne (Moni­tor Stations) USAF (US Air Force) pra­cuj膮 w Kwajalein, Diego Garcia, na Wy­spach Wniebowst膮pienia (Ascension Is.) i na Hawajach. Dzia艂a tak偶e 6 sta­cji NGA (National Geospatial Agen­cy): w Argentynie, Australii, Bahrajnie, Ekwadorze, Stanach Zjednoczonych ­na Alasce, w Korei Po艂udniowej, Nowej Zelandii, RPA i na Tahiti (rys. 3).

Rys. 3. Lokalizacja stacji kontrolnych GPS