REFERAT

MATERIE: A. A.NUME: MANOLOIUPRENUME: VICTOR STEFAN GRUPA: 1945

GPS-UL

EVOLUIA SISTEMULUI GPS

n anul 1973 U.S.Department of Defence, din Ministerul Aprrii a S.U.A, lansase o comand ctre Joint Program Office din Los Angeles Air Force Base, s elaboreze concepia unui sistem de poziionare bazat pe satelii, care s permit navigaia: adic s ofere poziia i viteza unui obiect oarecare ce se afl n micare sau n repaus. n plus se mai solicita s fie asigurate i informaii de timp foarte precise. Rezultatul trebuia s fie n timp real, adic s fie la dispoziia utilizatorului imediat dup msurare. De asemenea se pretindea noului sistem s funcioneze independent de starea vremii, la orice or din zi sau din noapte i n orice punct de pe suprafaa sau n apropierea Pmntului (pe pmnt, pe ap i n aer). Rezultatul comenzii a fost: NAVSTAR GPS, sau mai simplu GPS, notaie folosit n mod obinuit pentru sistem, corespunznd denumirii de NAVigation System with Timing And Ranging Global Positioning System adic sistem de poziionare global pentru asistarea navigaiei bazate pe msurrile de timp i de distane relative a sateliilor. Pentru a ndeplini condiiile sus amintite au fost stabilite urmtoarele caracteristici generale: Orbite satelitare nalte care asigur avantajul c se solicit un numr mai redus de satelii, iar stabilitatea acestora pe orbite este mult mai ridicat; Orbite satelitare nclinate care asigur avantajul c pot fi observate i n zonele polare, evitnd astfel o aglomerare de satelii n zona polilor; Repartizarea uniform a sateliilor pe orbite care asigur avantajul c se realizeaz o acoperire complet i cu efort minim a zonelor de pe glob i n plus sateliii pot fi bine supravegheai i controlai; Orbite satelitare simetrice care asigur avantajul c asupra sateliilor acioneaz aceiai factori perturbatori, astfel nct constelaia satelitar rmne relativ stabil.

Sistemul NAVSTAR- GPS a fost realizat practic n trei faze: Faza 1: 1974 1979 faza de verificare i testare cnd s-a verificat concepia sistemului, s-au lansat primii satelii test i s-a fcut o evaluare a costurilor pentru realizarea sistemului; Faza 2: 1979 1985 faza de dezvoltare a sistemului cnd lucrrile s-au concentrat asupra dezvoltrii laturii tehnice a sistemului. S-au lansat noi satelii i s-au realizat receptoare adecvate;Faza 3: 1983 1994 faza de definitivare a sistemului care se ntreptrunde cu faza precedent, datorit rezultatelor foarte bune obinute n faza de testri. n aceast etap s-au lansat sateliii pentru completarea integral a sistemului i s-au conceput receptoare tot mai performante. ncepnd din anul 1992, sistemul a fost format din 18 satelii, n ase plane orbitale nclinate cu 55 ntre ele, la aproximativ 20200 km altitudine, asigurnd vizibilitate la cel puin 4 satelii simultan, n orice moment al zilei, n orice punct de pe glob. Sateliii nu erau egali distribuii n planele orbitale iar orbitele erau uor turtite la poli. Constelaia actual este constituit din 34 de satelii operaionali. Altitudinea la care sunt situai sateliii este de aproximativ 20200km iar durata unei revoluii, de 11 h 58 min.

1.2 STRUCTURA SISTEMULUI GPS

Sistemul GPS este conceput din 3 segmente principale segmentul spaial: o sateliii sistemului; o semnalul transmis de satelii; segmentul de control: o staiile de control o staiile master; segmentul utilizator: o aparatura utilizat.

1.3. Segmentul spatial

Sateliii sistemului

Sateliii NAVSTAR-GPS transmit semnale de timp sincronizate pe dou frecvene purttoare, parametri de poziie ai sateliilor i informaii adiionale cum ar fi starea sateliilor. Aceast constelaie garanteaz vizibilitatea simultan spre cel puin 4 satelii, din orice punct de pe Pmnt, iar dac satelitul trece prin zenitul observatorului, atunci acel satelit va fi vizibil pentru aproximativ 5 ore. La nceput a fost constituit Blocul I de satelii (1978- 1985) care au fost satelii prototip concepui pentru faza de testare i dezvoltare. Greutatea lor era de 845kg i erau prevzui pentru o durat de funcionare de 5 ani. Primul satelit a fost lansat n februarie 1978, iar ultimul din cei 11 prevzui, n octombrie 1985. n general sateliii din aceast generaie au ndeplinit durata lor de funcionare, muli dintre ei chiar depind-o, astfel n anul 1993 erau nc funcionali satelii lansai n perioada 1983 1985. Blocul II de satelii prevede 24 de satelii operaionali i 3 de rezerv dispui pe 6 plane orbitale cu nclinaie de 55. Ei se deosebesc esenial de sateliii din generaia precedent prin faptul c aveau implementate tehnicile de protecie SA Selective Availability i AS Anti Spoofing. Durata medie de vrst a acestor satelii era preconizat la 6 ani, ceea ce a condus la nceperea nlocuirii acestora ncepnd cu anul 1995. Primul satelit din aceast generaie, n greutate de cca. 1500 kg a fost lansat n februarie 1989. La bordul fiecrui satelit din Block - II se afl patru ceasuri atomice, dou cu Cesiu i dou cu Rubidiu. Sateliii din generaia Block - IIA (A are semnificaia Advanced - mbuntit) sunt dotai cu posibiliti de comunicare satelit satelit. Primul satelit din aceast generaie a fost lansat n noiembrie 1990. Sateliii din generaia Block - IIR (R are semnificaia Replenishment - nlocuire) asigur facilitatea de msurare a distanei satelit satelit - tehnica SSR (Satelit-to-Satelit Ranging), iar ceasurile atomice (Maser - Hidrogen) sunt cu un ordin de mrime mai precise. Greutatea lor este de 2000 kg, iar durata de via este estimat la 10 ani. Lansarea sateliilor din aceast generaie a nceput n anul 1995. Sateliii din generaia Block - IIF (F are semnificaia Follow on - a continua) vor fi lansai n perioada 2001 2010. Se preconizeaz c aceast generaie va dispune i de sisteme ineriale de navigaie.

Satelitul este constituit din dou pri: 1. Sistemul de transport 2. Sistemul de navigaie

1. Sistemul de transport propriu-zis const dintr-o structur compact tip cutie, de care sunt prinse dou panouri solare cu posibilitate de rotaie. n plus, aceast structur poart: sistemul de control termic; sistemul de alimentare i distribuie; sistemul telemetric i de telecomand; sistemul de control al altitudinii i vitezei; sistemul de control al altitudinii i orbitei.

2. Sistemul de navigaie al fiecrui satelit GPS const n principal din: unitatea de amplificare a datelor de navigaie; dou emitoare de navigaie cu antene pe frecvenele L1 i L2; ceasuri atomice; memorie cu datele de navigaie pentru 14 zile.

Structura semnalului GPS

Sarcina principal a sateliilor este de a emite semnale, care s poat fi recepionate cu receptoare adecvate. Pentru aceasta fiecare satelit este prevzut cu ceasuri (oscilatoare), un microprocesor i o anten. Asigurarea cu energie este realizat de baterii solare. Satelitul GPS are un oscilator de nalt precizie cu frecvena fundamental de 10.23Mhz (banda L de frecvene). Semnalul de navigaie actual const n: unda purttoare din banda L modulat cu codul P sau cu codul C/A(S) i mesajul de navigaie. Codul are caracteristicile unui zgomot aleator, dar este de fapt un cod binar generat cu un algoritm matematic i de aceea este denumit "zgomot pseudo-aleator" (PRN Pseudo Range Noise). Codul P i codul C/A sunt defazate cu 90 unul fa de cellalt. Codul C/A se repet la fiecare 1ms, pe cnd codul P are o perioad de 267 zile. Aceast secven de 267 zile este divizat astfel nct fiecrui satelit i este asociat o poriune unic de o sptmn din cod, care nu se suprapune cu nici o alt secven a altui satelit. Pentru msurarea precis a timpului, fiecare satelit conine cteva oscilatoare de nalt precizie, cu un grad de stabilitate de ordinul 10-14.

Atasat avem cateva imagini ale acestui sistem de navigatie:

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.