Зная точное расстояние от спутника до Земли и эталонное время распространения радиосигнала, приемная аппаратура может вычислить расстояние от спутника до пользовательского приемника. Выяснив расстояние до нескольких спутников, можно определить свое местоположение (см. врезку на предыдущей странице). Конечно, на практике все гораздо сложнее: нужно учитывать влияние ионосферы и тропосферы, где сигнал замедляется; естественные и искусственные препятствия для прохождения радиоволн; отражение сигнала от различных поверхностей и т. д.
Располагая даже новейшим приемником для гражданского применения, максимальная точность, на которую можно рассчитывать, используя группировку NAVSTAR, составляет 2–5 метров. Для сравнения, геодезическое оборудование обеспечивает точность до одного метра, а военное - до нескольких сантиметров (!). Дело в том, что для разных потребителей передается разный сигнал и применяется совершенно разная аппаратура (например, в геодезических приемниках ради точности приносятся в жертву цена, габариты, масса и энергопотребление).
Значительно повысить аккуратность определения координат позволяют дифференциальные поправки, делающиеся на основе данных наземных станций и/или дополнительных спутников. Наиболее развитой вспомогательной широкозонной местной системой позиционирования (их принято именовать аббревиатурой SBAS) считается американская WAAS, созданная по инициативе Управления гражданской авиацией США. Она включает четыре десятка наземных станций, разбросанных по всей территории Северной Америки, и два спутника. Своими широкозонными, накрывающими целый регион, системами располагают также Евросоюз (EGNOS может работать и с NAVSTAR, и с Galileo), Япония (MSAS), Индия и Китай; кроме того, несколько подобных служб (StarFire и OmniSTAR) находятся в частном ведении. В России такой системы, к сожалению, пока нет.
На прошедшем в марте Втором международном семинаре по спутниковой навигации и мониторингу в России прозвучал любопытный доклад Вадима Костерина о дифференциальной коррекции навигационных данных в системах спутникового мониторинга при определении транспортных издержек. Вадим Костерин - сотрудник кафедры информационных систем Южно-Уральского государственного университета.
Суть поднятой им проблемы состоит в минимизации флуктуаций показаний неподвижного навигационного приемника.
Человеку, не знакомому с тонкостями работы навигационного приемника, ситуация может показаться не вполне очевидной, а потому ее лучше проиллюстрировать. Подобные графики весьма характерны для бюджетных приемников ГНСС. Эти устройства имеют, как правило, скромные вычислительные возможности, поэтому они отдают географические координаты в интегрированную систему в "сыром" виде, не внося в них каких-либо коррекций. Коррекции же необходимы, так как по своей природе ГНСС не может работать без погрешностей - слишком уж много не управляемых потребителем навигационной информации факторов, влияющих на точность: изменяющееся влияние атмосферы на прохождение сигнала, прием не прямого, а отраженного от наземных объектов сигнала, отклонение орбит спутников от расчетных, ошибки часов приемника и др. Программное обеспечение, которое их не учитывает, для каждого отсчета получает ошибку в определении координат до 50 метров.
Так, например, за время погрузки/разгрузки автомобиля с подобным приемником машина может за 20–30 минут "уехать" на 5–10 км со средней скоростью 10–15 км/час, что, разумеется, недопустимо при решении задач транспортного мониторинга. Для КАМАЗа десяток таких остановок за восемь рабочих часов - это полторы тысячи "бензиновых" рублей, улетевших в никуда. Как образно заметил один из коллег: "Мне не до шуток, когда заказчик видит на экране, что за время разгрузки здание его склада на карте покрывается равномерной паутинкой траекторий неподвижного автомобиля".
Наиболее универсальным решением проблемы было бы использование дифференциальных поправок с помощью вспомогательной наземной системы позиционирования. Однако в нашей стране реальные результаты в этой области есть пока только у "Навгеокома" и только по центральным регионам и югу. Для оставшихся 80% территории приходится использовать суррогатные методы. Для мониторинга транспорта, скажем, мы разработали следующую схему.