NAVSTAR GPS (англ. Navigation Satellite Time and Ranging, Global Positioning System — Измерение дальности и времени по навигационному спутнику, Глобальная система позиционирования) — спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, также в космическом пространстве на расстоянии до 100 тыс км от поверхности Земли, определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализирована и эксплуатируется Министерством обороны США (англ. US Department of Defense).
История:
Идея за создания спутниковой радионавигационной системы родилась ещё в 50-е годы, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли. Группа американских учёный, во главе с Ричардом Кершнером, наблюдала сигнал исходящий от первого спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера, частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и понижается при его отдалении. Они открыли, что точно зная свои координаты на Земле, можно измерять положение спутника, и обратно, точно зная положение спутника, можно определять собственные координаты.
Но реализована эта идея была по прошествии около 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. , а 22 февраля 1978 г. запущен первый спутник орбитальной группировки. В период между 1978 и 1980 г. орбитальная группировка достигла 6 спутников, а 6 января 1980 начато частичное использование GPS. Последний из всех 24 спутников, необходимых за полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в конце 1993 г. а навигационная система была полностью готова к 17 января 1994 г.
Первоначально GPS разрабатывался как чисто военный проект. Но после 1983 г. , президент США разрешил частичное использование системы для гражданских целей, но точность была намеренно загрублена специальным алгоритмом. Поскольку появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм загрубления точности и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, в 2000 г. это загрубление точности было отменено президентом США.
Хронология:
1973 - Решение о разработке спутниковой навигационной системы
1974-1979 - Испытание системы
1977 - Приём сигнала от наземной станции, симулирующей спутник системы
1978-1985 - Запуск одиннадцати спутников первой группы (Block I)
1980 - Старт спутников оснащённых сенсорами позволяющих регистрировать подводные и наземные испытания ядерного оружия.
1979 - Сокращение финансирования программы. Решение о запуске 18 спутников вместо запланированных 24.
1980-1982 - Дальнейшее сокращение финансирования программы
1983 - После гибели самолёта компании Korean Airline, сбитого над территорией СССР принято решение о предоставлении сигнала гражданским службам.
1986 - Гибель космического челнока Space Shuttle «Challenger» приостановил развитие программы, так как последний планировался для вывода на орбиту второй группы спутников. В результате основным транспортным средством была выбрана ракета-носитель «Дельта»
1988 - Решение о развёртывании орбитальной группировки в 24 спутника. 18 спутников не в состоянии обеспечить бесперебойного функционирования системы.
1989 - Активация спутников второй группы
1990-1991 - Временное отключение AS (англ. selective availability — искуственно создавамой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров) в связи с войной в Персидском заливе и нехваткой военных моделей приёмников. Включение AS 01 Июня 1991 года.
08. 12. 1993 - Сообщение о первичной готовности системы (англ. Initial Operational Capability). В этом же году принято окончательное решение о предоставлении сигнала для бесплатного пользования гражданским службам и частным лицам
1994 - Спутниковая группировка укомплектована
17. 07. 1995 - Полная готовность системы (англ. Full Operational Capability)
01. 05. 2000 - Отключение AS для гражданских пользователей, таким образом точность определения выросла со 100 до 20 метров
26 Июня 2004 - Подписание совместного заявления по обеспечению взаимодополняемости и совместимости Галилео и GPS 1
Декабрь 2006 - Российско-американские переговоры по сотрудничеству в области обеспечения взаимодополняемости космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Космический сегмент:
Основой системы являются навигационные спутники, движущихся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575, 42 МГц L2=1227, 6 МГц, последние модели также на L5=1176, 4 МГц. Навигационная информация может быть принята (в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование. Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. 24 спутника обеспечивают 100% работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный прием и хороший расчет позиции. Поэтому для увеличения точности позиции и резерва на случай отключения общее число спутников поддерживается в большем количестве (~29 на 2006 год). Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 31.
Сегмент контроля (Наземные станции):
Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников
Литература:
Сетевые спутниковые радионавигационные системы В. С. Шебшаевич, П. П. Дмитриев, Н. В. Иванцев и др. ; под ред. В. С. Шебшаевича. — 2-е изд. , перераб. и доп. — М. : Радио и связь, 1993 — 408 с. : ил. ISBN 5-256-00174-4