На данный момент геоинформационные системы интенсивнее начинают входить в повседневный быт [1–4]. Смартфоны, планшеты, ноутбуки и навигаторы имеются у каждого человека. Мы пользуемся техникой, не задумываясь, каким образом все работает.
Во многих устройствах имеются GPS/ГЛОНАСС-приемники. Основными задачами таких устройств являются: определение местоположения и нахождение кратчайшего пути. Эти два алгоритма наиболее важны в GPSприемниках [5–9].
Алгоритм позиционирования вполне прост. Для определения местоположения вокруг Земли вращаются 30 спутников: 27 основных и 3 на случай поломки. Спутник за сутки делает два оборота вокруг планеты. Вращаются они определенным образом, чтобы обеспечить круглосуточный прием сигнала из любой точки Земли четырьмя спутниками, необходимыми для определения точного местоположения. От количества доступных спутников зависит точность результатов определения координат.
Если GPS-приемник получит данные с одного спутника, то его местоположение определится на самом спутнике (рис. 1).
В случае с тремя спутниками мы имеем область пересечения сферы и окружности (рис. 2).
Так, для определения своей позиции GPS-устройство использует по меньшей мере четыре различных спутника (рис. 3).
GPS-приемник определяет, насколько долго сигнал, передаваемый спутнику, находится в пути, по данному времени определяется расстояние до каждого спутника. Когда находятся координаты трех точек и расстояния, легко найти местонахождение приемника на плоскости. Но данная система работает в пространстве, а не на плоскости, поэтому необходим четвертый спутник, который поможет определить координаты точки в трехмерном пространстве. Но в данной работе существуют небольшие погрешности. В результате местоположение отмечается не точкой, а областью определенного радиуса.
Но во время определения координат возникают различные помехи. Причин возникновения погрешностей несколько. Влияет скорость распространения электромагнитных волн, отражение сигнала от препятствий и многое другое. Но для точного позиционирования GPSустройства используют корректирующие (наземные) сигналы. Например, автомобильные навигаторы используют в работе дополнительные сведения: скорость, пройденный путь, ускорение. Это очень помогает в больших городах, где сигнал многократно отражается от высотных зданий.