Fig. I. Satellietconstellatie voor GPS.
aarde bedraagt ongeveer 20 000 km en de omwente
lingsperiode is 12 uur. Met een dergelijke satellietconfi
guratie kunnen vrijwel overal ter wereld gelijktijdig vier
satellieten worden waargenomen.
De huidige GPS satellietconfiguratie bestaat uit in totaal
zeven bruikbare satellieten, gesitueerd in drie baanvlak-
ken die een hoek van 65 graden maken met het equator-
vlak. De satellieten zenden continu, in tijd gesynchroni
seerde signalen uit op twee frequenties. De modulatie
bevat, naast de gecodeerde tijdkenmerken, ook ge
gevens die nodig zijn om de afstand naar de satelliet te
kunnen bepalen, zoals satellietbaangegevens, correcties
voor de afwijking van de satellietklok, een indicatie met
betrekking tot de bruikbaarheid van de satelliet, coëffi
ciënten om de vertragingen van het uitgezonden signaal
te bepalen enz. Alle satellieten zenden op dezelfde twee
frequenties uit, de codering is echter uniek.
Controle- en besturingsdeel
Het controle- en besturingsdeel bestaat uit:
- vijf monitorstations, ook wel volgstations genoemd,
waar de signalen van de satellieten continu worden
opgevangen. Deze stations bevinden zich respec
tievelijk in/op Hawaii (Stille Oceaan), Colorado
Springs (Amerika), Ascension (Atlantische Oceaan),
Diego Garcia (Indische Oceaan) en Kwajalein (Stille
Oceaan);
- drie transmissiestations waar stuursignalen of infor
matie naar de satellieten wordt gestuurd, respectie
velijk te Sunney Valley (Amerika), Ascension en Die-
go Garcia;
- een centraal controlestation te Colorado Springs.
De volgstations zenden hun gegevens naar het centrale
controlestation dat, op basis van deze gegevens, de
satellietbaan berekent, alsmede de tijdcorrecties voor
elke satellietklok. Deze tijdcorrecties worden gerefereerd
aan zgn. GPS tijd, een enkele jaren geleden gekozen tijd-
referentie die destijds identiek was aan UT, maar die in
middels een bekend verschil met UT vertoont in de orde
van enkele seconden. Het verband tussen deze GPS tijd-
referentie en UT wordt met behulp van de nauwkeurige
NGT GEODESIA 86
tijdstandaard van het US-Naval Observatory te Was
hington bewaakt.
De berekende baanparameters en tijdberichten worden
met behulp van de transmissiestations naar de satellie
ten gezonden.
Ontvangerdeel
Het ontvangerdeel bestaat uit eenvoudige of gecompli
ceerde ontvangers, al naar gelang de toepassingen en de
eisen die aan de positienauwkeurigheid worden gesteld.
Het merendeel van deze ontvangers heeft intern een
codegenerator waarmee dezelfde code wordt gemaakt
als uitgezonden door de satellieten. Dynamische positie
bepaling kan met zo'n ontvanger worden uitgevoerd.
Voor statische of laag dynamische toepassingen zijn ont
vangers ontwikkeld, die geen code genereren; deze kun
nen echter alleen in de zgn. differentiële mode worden
gebruikt.
3. Structuur van het GPS signaal
Het GPS signaal wordt op twee frequenties uitge
zonden:
L1 1575,42 MHz (19 cm golflengte)
L2 - 1227,60 MHz (22 cm golflengte)
Deze frequenties zijn veelvouden van 10,23 MHz, de
basisfrequentie van de klokken aan boord van de satel
lieten. Zo is L1 154 x 10,23 MHz en L2 120 x 10,23
MHz.
Beide draaggolven zijn gemoduleerd met een zgn. P
(precision) code, een binaire code met een modulatie
frequentie van 10,23 MHz, en data-informatie met een
frequentie van 50 bps (bits per seconde), zijnde het zgn.
navigatiebericht.
De draaggolf van het L1 signaal is tevens gemoduleerd
met de zgn. C/A (clear access) of S code, en een binaire
code met een frequentie van 1,023 MHz.
De codering heeft twee functies:
- identificatie van de satelliet, daar het codepatroon
uniek is voor elke satelliet;
- maakt tijdmeting mogelijk, daar de coderingen nauw
keurige tijdmerken zijn, die aan de GPS tijd zijn te
relateren.
De P code is een pseudo-random code met een periode
van ongeveer 38 weken. Deze is het resultaat van het
produkt van twee pseudo-random codes waarvan de pe
riodes slechts in geringe mate verschillen: ongeveer 1,5
seconde. De C/A code is ook een pseudo-random code,
maar een zgn. Gold code, het produkt van twee 1023
bits pseudo-random codes. Deze heeft een veel kortere
periode, namelijk één milliseconde.
Na viga tie be rich t
Het navigatiebericht heeft een lengte van 1500 bits en
duurt, gezien de frequentie van 50 bps, 30 seconden. Dit
bericht beslaat vijf blokken van 300 bits en bevat vier
soorten gegevens:
- correctieparameters voor satellietklok en propagatie-
snelheid;
- baangegevens van de satelliet die wordt gevolgd;
- voorspelde baangegevens van een andere satelliet;
- datatransmissiegegevens.
Biok 1 bevat acht parameters die coëfficiënten voor
stellen voor een rekenmodel waarmee de vertraging van
het uitgezonden signaal ten gevolge van de voortplan
ting in de ionosfeer kan worden bepaald. Deze vertra
ging is een functie van deze coëfficiënten, de elevatie-
415
