Спутниковые системи местоопределения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Міністерство Транспорту России

РосМорФлот

Новоросійська Державна Морська Академия.

Факультет військового обучения.

Реферат тема: «Супутникові системи местоопределения»

Виконали курсанти 131 уч. взвода:

Філатов М.М., Мустафаєв Д.Р., Федяшов В. В.

Керівник: кап.2 р. Осокін М.Ю.

Новороссийск

2001

Оглавление 1

1. Запровадження 2

2. Супутникові системи радиоместоопределения. 3

2.1 Історичний екскурс 4

3. Система місцевизначення, яка використовує спеціалізовану супутникову радіонавігаційну систему. 6

4. Система місцевизначення, яка використовує геостационарные супутники зв’язку. 9

5. Глобальна навігаційна супутникова система 11

ГЛОНАСС-М. 11

6. Система Глобального Позиціонування (GPS) 12

5.1 GPS докладно 13

7. Порівняння GPS і ГЛОНАСС 13

8. Останні новини GPS 15

8.1 Модернізація GPS — нові сигнали для цивільних користувачів 15 8.2 Скасування селективного доступу 16

9. Приёмники GPS 17

9.1 Приёмники GPS індивідуального користування 17

10. Новини ГЛОНАСС 19

10.1 Китай збирається працювати з Росією справі експлуатації та розвитку системи ГЛОНАСС 19

11. Перспективи розвитку ГЛОНАСС 19

12. ГЛОСАРІЙ 24

ЛІТЕРАТУРА 25

1. Введение

До сфери телекомунікацій у час інвестовано 450 млрд $ США. За фармацевтичної та енергетичною промисловістю зв’язок третім місце у світовій шкалою інвестицій, випереджаючи хімію і автомобілебудування. По оцінкам братів Салимон ці інвестиції зростуть до 2003 р. більш як 50%, досягнувши 685 млрд $ США. Можливо, однією з вражаючих по своїм масштабам підсумків діяльності людства в $ 20 столітті стало створення глобальних космічних систем. Зокрема створення систем радиоместоопределения і телекомунікації. Ці системи величезні як у своєї вартості реалізації, і по своїми можливостям і масштабам. До створення системи зв’язку Iridium було вже витрачено близько сьомої години млрд. $ США, але в створення системи Globalstar 4 млрд $. Але вони стали реальністю нашому житті. Глобальні навігаційні системи GPS і ГЛОНАСС були тільки розгорнуто, а й випробувані у цивільному і бойовому застосуванні, функціонує низку систем супутниковому зв’язку використовують, як геостационарные, і низколетящие супутники. Історично розвиток космічних систем зв’язку й навігації почалося паралельно. Хоча у навігаційних системах були присутні службові комплекси зв’язку, але вони були системами зв’язку масового обслуговування і гралися що забезпечує життєдіяльність системи роль. У той самий час на системи космічного зв’язку на початку їх розвитку покладалися функції виміру координат, хоча потребували в баллистическом забезпеченні енергетичної і отже у вирішенні завдання визначення місцеположення ретрансляторів. Тобто вирішення завдань місцевизначення в систем зв’язку мало характер забезпечення їхніх функціонування. Проте досить швидко зрозуміли, що розв’язання завдання управління та з рухливими об'єктами необхідні знання координат об'єктів. Можливості суміщення послуг місцевизначення та зв’язку знайшло використання у обслуговуванні транспортних сухопутних перевезень, породивши цілий напрям — телематику. Одночасно можливість вимірювання, і передачі координат рухливих об'єктів давала можливість створення нової класу систем — систем глобального аварійного оповіщення. Сучасне покоління космічних систем зв’язку настільки інтегрує у собі сервіс координатометрии, що принципово використовує їх у алгоритми системи автоматизованого управління зв’язком (АСУС) і тарифікації. Щодо вимог до точності визначення координат, існують вимоги Міжнародної Морський Організацією (ІМО) сформульовані 1983 р. в Резолюції А. 529(13), що містить стандарти точності судноводіння задовольняють потреби общей

навигации. У цьому райони плавання для судів, наступних зі швидкістю до 30 вузлів поділяються на дві основні зони: відкрите морі та прибережні райони і до портів і портові води у яких обмежено свободу маневрування судів. У першій зоні точність судноводіння мусить бути буде не гірший 4% від відстані до найближчій навігаційної небезпеки, з максимумом на чотири милі при найбільшому допустимому інтервалі часу від часу останнього місцевизначення. У другій зоні точність регламентується ухваленій у 1995 р. Резолюцією ІМО А. 815(19) по Всесвітньої Радионавигационной Системі (ВРНС) і це точність не мусить бути гірше 10 м з імовірністю 95%. Інформації про місце розташування судна повинна оновлюватися з інтервалом не понад десять з. Проте, якщо інформація про місце розташування судна використовується для безпосереднього управління судном, чи електронних картах суднових електронних картографічних систем, то таких випадках відновлення інформації має здійснюватися з інтервалом трохи більше 2 з. Тому стали розвиватися системи поєднують можливість визначення координат рухливих об'єктів та молодіжні організації зв’язок між ними. Першими такими системами стали система OmniTracs і системи Коспас-Сарсат діючі заходи та нині. Перша варта зв’язки України із рухливими об'єктами й універсального визначення їх координат, друга для аварійного оповіщення. Бо у системах аварійного оповіщення зв’язкова частина грає підпорядковану роль, покликану забезпечити доставку сигналу і координат місця лиха далі будемо розглядати системи зв’язку надають можливості місцевизначення. З технічною погляду створені системи радиоместоопределения Глонасс і GPS є унікальними науково-технічними комплексами, забезпечують нині найбільшу точність глобальної тимчасової і координатної прив’язки абонентів. Але це став можливим завдяки застосуванню у бортових радіотехнічних комплексах ШСЗ найбільш передових досягнень у царині квантових стандартів частоти і творення відповідних систем балістичного забезпечення. Застосовувані на цей час у цих системах радіосигнали забезпечують необхідний рівень граничною точності проведення вимірів координат.

2. Супутникові системи радиоместоопределения.

Супутникові системи радиоместоопределения — порівняно нова, швидко розвиваючись гілка навігації чи відстежування переміщення рухливих объектов.

2.1 Історичний экскурс

Розвиток вітчизняної супутникового радионавигационной системи (СРНС) ГЛОНАСС має вже сорокарічну історію, започаткована ще належить, як найчастіше вважають, запуском 4 жовтня 1957 р. у Союзі першого історії всього людства штучного супутника Землі (ШСЗ). Вимірювання доплеровского зсуву частоти передавача цього ШСЗ на пункті спостереження з такими відомими координатами дозволили визначити параметри руху цього супутника. Ефект Допплера (під назвою австрійського фізика До. Допплера) полягає у зміні зареєстрованим приймачем частоти коливань чи довжини хвилі при відносному русі приймача і джерела цих коливань. Зворотний задачу очевидною: з вимірювань тієї самої доплеровского зсуву при відомих координатах ШСЗ знайти координати пункту спостереження. Наукові основи низькоорбітальних СРНС були істотно розвинені у процесі виконання досліджень з темі «Супутник «(1958−1959 рр.). Основне увагу у своїй приділялося питанням підвищення точності навігаційних визначень, забезпечення глобальності, круглосуточности застосування і незалежності він погодних умов. Проведені роботи дозволили перейти в 1963 р. до дослідно-конструкторських роботам над першої вітчизняної низкоорбитальной системою, яка дістала подальшому назва «Цикада «. У 1979 р. здала в експлуатацію навігаційна система 1-го покоління «Цикада «у складі 4-х навігаційних супутників (СР), виведених на кругові орбіти заввишки 1000 км, нахиленням 83° і рівномірним розподілом площин орбіт вздовж екватора. Вона дозволяє споживачеві загалом через кожні години укладати радиоконтакт одним із СР і безпомилково визначати планові координати свого місця при тривалості навігаційного сеансу до 5 … 6 хв. У результаті випробувань було встановлено, що його внесок у похибка навігаційних визначень вносять похибки переданих супутниками власних ефемерид, визначених і закладаються на супутники засобами наземного комплексу управління. Тому поруч із удосконаленням бортових систем супутника і корабельної приемоиндикаторной апаратури, розробниками системи серйозну увагу приділялася питанням підвищення точності ухвали і прогнозування параметрів орбіт навігаційних супутників. Була відпрацьована спеціальна схема проведення вимірів параметрів орбіт засобами наземно-комплексного управління, розроблено методики прогнозування, враховують все гармоніки в розкладанні геопотенциала. Проведено роботи з уточненню координат вимірювальних засобів і вирахування коефіцієнтів согласующей моделі геопотенциала, призначеної спеціально визначення і прогнозування параметрів навігаційних орбіт. Через війну точність що передаються у складі навігаційного сигналу власних ефемерид підвищили на лад і становить час на інтервалі добового прогнозу величину (70 … 80 м, а среднеквадратическая похибка визначення морськими судами свого місцеположення зменшилася до 80 … 100 м. ЕФЕМЕРИДИ (в астрономії) — координати небесних світил, параметри орбіт супутників та інші перемінні астрономічні величини, обчислені для низки послідовних моментів часу й зведені до таблиць. Для оснащення широкого класу морських споживачів розроблено й серійно виготовляються комплектації приемоиндикаторной апаратури «Шхуна «і «Човен «. Надалі супутники системи «Цикада «були дооборудованы приймальні вимірювальної апаратурою виявлення терплять лихо об'єктів, які оснащуються спеціальними радиобуями, що випромінюють сигнали лиха на частотах 121 і 406 МГц. Ці сигнали приймаються супутниками системи «Цикада «і ретранслюються на спеціальні наземні станції, де його випущено обчислення точних координат аварійних об'єктів (судів, літаків та інших.). Дооснащенные апаратурою виявлення терплять лихо супутники «Цикада «утворюють системи «Коспас «. Разом з американо-франко-канадской системою «Сарсат «вони утворюють єдину службу пошуку і рятування, справа рук якої вже кілька тисяч врятованих життів. Успішна експлуатація низькоорбітальних супутникових навігаційних систем морськими споживачами залучила широке увагу до супутникового навігації. Виникла необхідність створення універсальної навігаційної системи, задовольняє вимогам всіх можливих споживачів: авіації, морського флоту, наземних транспортних засобів і космічних кораблів. У 1995р. завершили розгортання СРНС ГЛОНАСС до її штатного складу (24 СР). Нині робляться великих зусиль по підтримці угруповання. Розроблено самолетная апаратура АСН-16, СНС-85, АСН-21, наземна апаратура АСН-15 (РИРВ), морська апаратура «Шкіпер «і «Репер «(РНИИ КП) та інших. Основним замовником і відповідальних випробування і управління системами є Военно-космические сили РФ. У аналізований період США також проведено інтенсивні розробки СРНС. У 1958 р. у межах створення покоління атомних ракетних підводних човнів «Полярис «було створено систему «транзит «(аналог СРНС «Цикада »), введена до ладу в 1964 р. На початку 1970-х років почалися роботи з створенню СРНС другого покоління — ОР5/ «Навстар «(аналога вітчизняної системи ГЛОНАСС). Супутниковий радіонавігаційна система GPS повністю розгорнуто в 1993. У цьому рефераті розглядаються системи радиоместоопределения (в подальшому — місцевизначення), завданням якого є контролю над переміщенням рухливих об'єктів у центрі збору інформації місце розташування і рух об'єктів чи, що інколи це називають, супровід рухливих об'єктів. Супутникові системи місцевизначення рухливих об'єктів базуються на використанні радіоліній, які забезпечують передачу сигналів між рухомим об'єктом, штучним супутником Землі (ШСЗ) і наземної станцією, У цьому рухливий об'єкт, ШСЗ і наземна станція оснащуються радіотехнічним устаткуванням залежно від використовуваної конфігурації системи та методу визначення координат об'єкта. Далі розглядатимуться три найбільш поширених типу конфігурації систем местоопределения.

3. Система місцевизначення, яка використовує спеціалізовану супутникову радіонавігаційну систему.

Супутникового радионавигационной системою прийнято називати систему, в якої угруповання ШСЗ виконує роль опорних радіонавігаційних точок. До числу таких систем ставляться NAVSTAR (США) і «Глонасс «(Росія). NAVSTAR (NAVigation System using Timing And Ranging) чи GPS (Global Positioning System) Ці системи ставляться до категорії пасивних систем і з самовизначенням. У них радіопередавач є лише з навігаційних ШСЗ, а апаратура, розташовувана на рухливому об'єкті, має сенс тільки приймач сигналів ШСЗ, пристрій обробки сигналів і обчислення координат об'єкта. У цих навігаційних системах результати обчислення координат об'єкта є лише з сам об'єкт, тобто. апаратура об'єкта сама визначає свої координати. Загальноприйнята назва цієї апаратури -- апаратура споживача супутникового навігації (АПСН). Схема побудови системи радиоместоопределения і супроводження рухливих об'єктів з урахуванням супутникового радионавигационной системи представлена на Рис. 1.

Апаратура, встановлювана на рухливому об'єкті -- апаратура споживача, здійснює прийом на спрямовану антену навігаційних сигналів одночасно від кількох основних ШСЗ (щонайменше 4-х), що у зоні видимості. По котра надходить від ШСЗ кодовою інформації про параметрах випромінюваного зі супутника сигналу, і навіть даних про орбітальних параметрах руху ШСЗ (эфемеридная інформація) в ЕОМ апаратури споживача по закладеним алгоритмам визначаються географічні координати рухомого об'єкта, швидкість і собі напрямок руху. Дані про координатах і швидкості рухомого об'єкта можуть представлятися споживачеві в візуальної формі на табло і запам’ятовуються із державною реєстрацією часу виміру. Для передачі навігаційних параметрів рухомого об'єкта до центру збору даних на рухливому об'єкті використовується окремий канал зв’язку рухомий супутникового служби (ПСР). У цьому схемою зазначений канал супутниковому зв’язку рухомого об'єкта з наземної станцією центру збору через геостаціонарний супутник зв’язку (ГСС). Сеанс виміру навігаційних параметрів та його передача від рухомого об'єкта включається на запит з єдиного центру збору У цьому не потрібно втручання оператора на рухливому об'єкті. Глобальна супутникова радіонавігаційна система NAVSTAR (NAV igation System using Timing And Ranging) чи GPS (Global Positioning System) створена для високоточної навигационно-временного забезпечення об'єктів, рухомих у космосі, повітрі, землі й у воді. До її складу входять навігаційні супутники, наземний комплекс управління і апаратура споживачів (користувачів). Застосовуваний у системі принцип у тому, що спеціальні приймачі, встановлені в споживачів, вимірюють дальності за кілька супутників визначають свої координати по точкам перетину поверхонь рівного видалення. Розмір тимчасової затримки визначається зіставленням кодів сигналів, випромінюваних супутником і генерируемых на приймальний пристрій, методом тимчасового зсуву до їх збіги Часовий зрушення визначається щогодини приймача. Для перебування широти, довготи, висоти і виключення помилок у визначенні тимчасового зсуву, приймач користувача повинен «бачити» і вчасно приймати навігаційні сигнали від чотирьох супутників. Швидкість визначається по доплеровскому зрушенню несучою частоти сигналу супутника, викликуваному рухом користувача. Доплеровский зрушення вимірюється і при співставленні частот сигналів, прийнятих від супутника і генерируемых приймачем. Навігаційні сигнали випромінюються двома частотах L-диапазона (L-band, смуги радіочастот від 390 до 1550 МГц); 1575,42 МГц (L1) і 1227,6 МГц (L2). На L2 випромінюються сигнали із військовим кодом P (Y) з високоточної інформацією і захищеною від имитационных перешкод. P-код представляє з себе послідовність псевдослучайных бистабильных маніпуляцій фази несучою частоти із частотою прямування, рівної 10,23 МГц і періодом повторення в 267 діб. Кожен тижневий сегмент цього коду є абсолютно унікальним одного з супутників GPS і безупинно генерується їм у протягом кожної тижня, починаючи ще вночі з суботи на неділю. На L1 випромінюються сигнали і із військовим кодом P (Y) і з загальнодоступним цивільним кодом, який часто називають C/A. Прийом сигналів за кодом P (Y) забезпечує роботи з високої точністю вимірів. Порівняння часу приходу сигналів на частотах L1 і L2 дозволяє обчислити додаткову затримку, виникає під час проходження радіохвиль через іоносферу, що значно підвищує точність вимірів навігаційних даних. Прийом сигналів на частоті L1 з кодом C/A Демшевського не дозволяє визначити помилки, внесені іоносферою. Структура коду C/A забезпечує гірші характеристики як SPS (стандартна точність вимірів). Тож якщо як PPS з ймовірністю 0,95 помилки виміру довготи і широти становить 22−23 метри, висоти — 27−28 метрів і часу — 0,09 мкс, то SPS вони збільшуються відповідно до 100 метрів, 140 метрів і 0,34 мкс. Спочатку режим SPS був потрібен для грубого визначення користувачами своїх координат входження в код P (Y). Нині рівень електроніки програмного забезпечення і методів обробки навігаційної інформації дозволяє здійснювати досить швидкий захоплення P (Y) без коду С/А, і навіть проводити високоточні визначення за фазою несучою сигналу. З іншого боку, повністю відпрацьований наземний автоматичний режим диференціальної корекції дозволяє в обмеженому регіоні отримувати точне визначення відносних координат взаємного розташування двох приймачів, які відстежують сигнали одним і тієї ж ШСЗ GPS. З використанням громадянського C/A- коду визначають координати автомобілі з точністю від 2 до 5 метрів. 28 березня 1994 року система GPS початку функціонувати у штатної конфигурации-24 КА в 6 орбітальних площинах. Запуском 17 січня 1997 р, який закінчився аварією, мав розпочатися етап заміни ШСЗ серій 2 і 2А новими апаратами 2R. Компанія LOCKHEED MARTIN виготовляє 21 апарат цієї серії, які планують запустити до 2001 р. Габаритні розміри корпусу ШСЗ — 1. 52 м 1. 93 м 1. 91 м, розмах сонячних батарей 19.3 м, площа 13.4 кв. м. Потужність бортовий системи електроживлення до закінчення терміну експлуатації 1136 Вт. Маса апарату при запуску 2032 кг, на робочої орбіті 1075 кг. Навігаційну апаратуру поставляє ITT AEROSPASE/COMMUNICATIONS. Нові супутники мають трехосную стабілізацію і дозволять забезпечити визначення часу з точністю до 0. 1 сік, становище об'єкта з точністю до одиниць метрів і швидкість — приблизно до 0.1 м/сек. Термін служби збільшений до 10 років, порівняно із сьомої роками для ШСЗ типу 2А. Вартість ШСЗ серії 2R становить 40 млн. дол. Угруповання з 24 ШСЗ ГЛОНАСС виведено на орбіту й дозволяє визначити координати з похибкою трохи більше 50 м. для громадянського коду. Створено наземний сегмент управління супутниками, розроблений СРСР і реалізований Росією. Нині у Росії відсутня серійний виробник абонентської апаратури ГЛОНАСС громадянській користування. Структура орбітальної угруповання і наблюдаемость ШСЗ системи дано у приложении.

4. Система місцевизначення, яка використовує геостационарные супутники связи.

Широке розвиток супутниковому зв’язку з урахуванням геостаціонарних супутників, обертових на екваторіальних орбітах з періодом 24 години, дозволили використовувати ці супутники як нерухомі опорні радіонавігаційні точки для виміру щодо них координат рухливих об'єктів. Схема побудови системи місцевизначення з цими двома геостаціонарними супутниками зв’язку представлена на Рис. 2. Прикладом таких систем можуть служити системи EUTELTRACS (ECA) і GEOSTAR (США).

Супутники ГСС-1 і ГСС-2 є складовою системи місцевизначення, виконують роль ретрансляторів сигналів в лінії радіозв'язку між наземної станцією центру збирання й апаратурою рухомого об'єкта. У цьому ГСС-1 забезпечує ретрансляцію сигналів від наземної станції до рухливому об'єкту і навпаки, а ГСС-2 тільки від рухомого об'єкта до наземної станції. Координати рухомого об'єкта обчислюються на наземної станції по сигналам, отриманих від рухомого об'єкта за двома напрямами (від ГСС-1 і ГСС-2). система чотирьох об'єктів, у якій координати трьох об'єктів ГСС-1, ГСС-2 і наземної станції відомі, дозволяє методом тріангуляції розрахувати координати четвертого об'єкта, якщо виміряти дальності від рухомого об'єкта до ГСС-1 і ГСС-2. Наближено це можна зробити уявити так. Якщо обмірювані дальності від ГСС-1 і ГСС-2 до об'єкта L1 і L2, то рухливий об'єкт перебуває в лінії перетину двох сфер, описаних радіусом L1 з центром на ГСС-1 і радіусом L2 з центром на ГСС-2. Перетин ж цією лінії з поверхнею Землі дасть точку місцеположення рухомого об'єкта. Значення L1 і L2 визначаються відніманням з відомих відстаней від наземної станції до ГСС-1 і ГСС-2 дальностей від наземної станції до рухомого об'єкта через ГСС-1 і ГСС-2 відповідно. Ці дальності визначаються на наземної станції по тимчасової затримки між запитальним сигналом від наземної станції і відповідними сигналами від рухомого об'єкта, прийнятими через ГСС-1 і ГСС-2. Отримані на наземної станції координати рухомого об'єкта може бути передані йому за каналу зв’язку через ГСС-1. Апаратура кожного рухомого об'єкта має власний код, що дозволяє наземної станції встановлювати зв’язку одночасно з усіма об'єктами, з групою чи з однією. У нормальний стан апаратура на рухливому об'єкті перебуває у пасивному режимі (прийом сигналів від наземної станції). Активізація (включення передавача) апаратури здійснюється за запиту від наземної станції. Наземна станція і центр збору може бути суміщені чи з'єднані між собою окремим каналом зв’язку (радиорелейным, телефонним, спутниковым).

5. Глобальна навігаційна супутникова система

ГЛОНАСС-М.

Назначение: Забезпечення навігаційної інформацією і сигналами точний час військових і громадянських наземних, морських, повітряних і космічних споживачів. З 1996 року за пропозицією Уряди Російської Федерації Міжнародна організація цивільної авіації і ІІ Міжнародна морська організації використовують систему ГЛОНАСС разом із системою GPS (США) в ролі міжнародних. Характеристики:

|Зона обслуговування |Глобально поверхнею Землі в | | |легкій навколоземному космічному | | |просторі | |Можливість використання |Першої-ліпшої хвилини, незалежно від | | |часу діб, року й метеоумов | |Точність навігаційних визначень | | |(ймовірність 0,95): | | |в стандартному режимі: | | |- по плановим координатам |(20 м | |- за висотою |(30 м | |- за швидкістю |5 м/с | |- за часом прив’язки до Госэталону |0,7 мкс | |в диференціальному режимі |від 0,1 м. до 5 м | |Доступність |99,64% | |Кількість КА в орбітальної |24 (по 8 КА у трьох площинах) | |угрупованню | | |Орбіта |кругова | |- висота |19 140 км | |- нахил |64,8(| |Частотний діапазон |(1,6 ГГц | |- частота L1 |(1,2 ГГц | |Гарантований термін |7 років | |функціонування КА | | |Кошти виведення: | | |- одиночний запуск з до. Плесецьк |РН «Союз-2 «і РБ «Фрегат «| |- груповий запуск (3 КА) з до. |РН «Протон «і РБ «Бриз-М «| |Байконур | |

6. Система Глобального Позиціонування (GPS)

Global Positioning System (GPS) — супутникова система визначення місцезнаходження рухливих об'єктів. Система GPS створена міністерством оборони навіть дозволяє собі з точністю до 20 м визначати у будь-якій точці земної кулі місце перебування нерухомого або рушійної об'єкта землі, повітря і море у трьох вимірах з дуже високою точністю. Понад те, GPS повідомляє швидкість пересування об'єкта. Цю систему дозволяє оснастити річкові і морські суду, автомобілі, літаки електронними картами, у яких показується місце перебування об'єкту і найкоротший (або найзручніший) шлях до пункту призначення. GPS застосовується також упорядкування географічних карток і в завданнях геодезії. Система широко використовують і цивільними абонентами. Система створена супутникового мережі, освіченою супутниками зв’язку, обертовими навколо землі на високим орбітам. У 1995р. мережу мала 24 супутника. Щоб увійти в GPS кожен абонент повинен мати невеличке пристрій. Останнє побутовому варіанті має розмір, рівний портсигару, що дозволяє носити їх у кишені костюма. Пристрій з точністю показує три координати об'єкта, що у будь-якій точці планети. Одне з найважливіших компонентів устрою є атомні годинник, здатні вимірювати період із точністю до наносекунды. Сигнали устрою синхронизируются з приемо-передатчиками супутників связи.

5.1 GPS в деталях

Крім високої точності виміру координат свого місцеположення і швидкості різних рухливих об'єктів, і навіть визначення часу, важливими її достоїнствами є безперервність видачі інформації, всепогодность і скритність. Сигнали, які мають навігаційну інформацію, випромінюються двома частотах: 1575,45 МГц (L1) і 1227,6 МГц (L2). У другий частоті випромінюються лише сигнали із військовим кодом P (Y), несучим високоточну інформацію (P — Precision, точний) й захищеним криптографічним методом від имитационных перешкод, про що свідчить індекс Y. У першій частоті передаються сигнали і з кодом P (Y), і загальнодоступним кодом C/A. Сигнали обох кодів є псевдошумовую послідовність імпульсів, з допомогою якій здійснюється фазовая маніпуляція несучою частоти. Військовий код P (Y) має тривалість 267 діб, а код С/А — 1 мс. Прийом сигналів з кодом P (Y) дає можливість роботи у режимі високої точності вимірів (PPS), а порівняння часу приходу сигналів на частотах L1 і L2 дозволяє обраховувати додаткову затримку, виникає під час проходження сигналів через іоносферу через нелінійності (збільшенні шляху) поширення у ній радиоволн.

Прием сигналів з кодом С/А лише з однієї частоті дає можливості обраховувати помилки, внесені під час проходження радіохвиль через іоносферу. Крім того, структуру коду забезпечує значно гірші характеристики в режимі стандартної точності вимірів (SPS). за рахунок навмисного погіршення точності шляхом введення помилок для формування навігаційних параметрів (режим виборчого доступу — SA) похибка до режимі SPS може бути доведене до 300 метрів і більш. Крім кодів С/А і Р навігаційні супутники регулярно передають спеціальні повідомлення, які містять додаткові відомості: про стан супутників та його параметрах — системному часу, эфемеридах (наборах параметрів, точно що описують орбіти супутників), прогнозі ионосферной затримки, показниках працездатності. Передача навігаційного повідомлення довжиною 1500 біт здійснюється зі швидкістю 50 бит/с на частотах L1 і L2. Для передачі повного повідомлення про супутниках потрібно 12,5 минуты.

7. Порівняння GPS і ГЛОНАСС

Системи GPS і ГЛОНАСС багато в чому подібні, але мають значення і відмінності (що добре таблиці А). Вони розроблялися з урахуванням найімовірніших областей застосування. Тому ГЛОНАСС має переваги на високих широтах, а GPS — на середніх. Таблиця A. До основних рис навігаційних систем ГЛОНАСС і GPS |Характеристки |ГЛОНАСС |GPS | |Кількість супутників |24 |24 | |(проектне) | | | |Кількість орбітальних |3 |6 | |площин | | | |Кількість супутників в |8 |4 | |кожної площині | | | |Тип орбіти |Кругова |Кругова | | |(S=0±0,01) | | |Висота орбіти |19 100 км |20 200 км | |Нахил орбіти, град |64,8±0,3 |55 (63) | |Період звернення |11 год 15,7 хв. |11 год 56,9 хв. | |Спосіб поділу |Частотний |Кодовий | |сигналів | | | |Навігаційні частоти, |1602,56 — 1615,5 |1575,42 | |МГц: |1246,44 — 1256,5 |1227,6 | |L1 | | | |L2 | | | |Період повторення ПСП |1 мс |1 мс (С/А-код) | | | |7 днів (Р-код) | |Тактова частота ПСП, МГц|0,511 |1,023 (С/А-код) | | | |10,23 (Р, Y-код) | |Швидкість передачі |50 |50 | |цифрової інформації, | | | |бит/с | | | |Тривалість суперкадра, |2,5 |12,5 | |хв | | | |Кількість кадрів в суперкадре|5 |25 | |Кількість рядків кадрі |15 |5 | |Похибка* визначення |не зазначена |18 (P, Y-код) | |координат як | |28 (P, Y-код) | |обмежений доступ: | | | |горизонтальних, м | | | |вертикальних, м | | | |Похибки* визначення |15 (СТ-код) | Модернізація КНП здійснюється поетапно з урахуванням реальні можливості в промисловості й бюджетного финансирования;

> Держава гарантує міжнародного співтовариства підтримку КНП з необхідними характеристиками на період до 2010 г. ;

> Розробка і експлуатація системи враховує співробітництво з іншими у частині координації використання КНП, впровадження передових технологій, елементної базы;

> Навігаційний сигнал КНП ГЛОНАСС сертифікований щодо відповідності міжнародним стандартам;

> Точностные характеристики КНП (СКО) не більше 1 — 10 м забезпечуються із застосуванням диференціального режиму вимірів, понад 10 метрів за режимі прямий навигации;

> Виконання вимог щодо цілісності і оперативному оповіщення споживачів про стан системи здійснюється з допомогою оперативного каналу моніторингу цілісності системи; Довгострокова програма розвитку КНП реалізовується за такими укрупненим етапах. Етап 1 (до 2003 р.). Підтримка КНП ГЛОНАСС на мінімально допустимому рівні запусками КА «Глонасс», модернізація контуру інформаційного обміну наземного комплексу управління, розширене оснащення споживачів апаратурою, працюючої за сигналами двох систем: ГЛОНАСС і GPS. Розробка й створення КА «Глонасс-М «. Етап 2 (до 2005 р.). Розгортання з урахуванням КА «Глонасс-М «робочої орбітальної угруповання до 18 КА, перехід у новий частотний діапазон навігаційного сигналу. Відпрацювання технології эфемеридно-временного забезпечення з допомогою межспутниковых вимірів. Розширення такий і кількості споживачів, які працюють у сигналам КНП ГЛОНАСС і GPS. Розробка й створення маломассогабаритного КА «Глонасс-К «. Етап 3 (до 2010 р.). Розгортання штатної орбітальної угруповання на базі маломассогабаритного КА «Глонасс-К «. Розширення використання межспутниковой радіолінії вирішення завдань автономного эфемеридно- тимчасового забезпечення, оперативно керувати і місцевого контролю КА, забезпечення цілісності. Створення наземної мережі станцій моніторингу КНП ГЛОНАСС і функціональних доповнень. Оснащення парку споживачів НАП, працюючої по сигналам ГЛОНАСС, GPS, Galileo.

Порівняльні характеристики навігаційних КА

|Наименование КА | «Глонасс| «Глонасс-М «| «Глонасс-К «| | | «| | | |1. Які Вирішуються завдання: | | | | |• випромінювання навігаційного сигналу|+ |+ |+ | |• межспутниковые виміру |- |+ |+ | |2. Кількість виведених КА | | | | |одночасно: | | | | |• РН «Протон», РБ ДМ/Бриз-М |3 КА |3 КА |6 КА | | |(ДМ) |(Бриз-М) |(Бриз-М) | |• РН «Союз-2 «(мод. 1А), РБ |- |1КА |2КА | | «Фрегат «| | | | |3. Гарантований САС, років |3 |7 |10 і більше | |4. Похибка навігаційних |50/70 |15/25 |15/25 | |визначень (план/высота), 3(| | | | |5. Термін початку льотних випробувань |1982 |2001 |2004 |

Відповідно до Угодою від 26 червня 1996 р. між Урядом Р Ф і ІКАО про надання системи ГЛОНАСС від використання міжнародному авіаційному співтовариству, ІКАО 2000 р. завершує розробку стандартів, і рекомендованої практики, стандартизирующих використання системи ГЛОНАСС в складі глобальної навігаційної супутникового системи GNSS і по 2002 р. планує скоригувати їх у частині використання системи ГЛОНАСС-М. Цим ж Угодою гарантується підтримку характеристик системи ГЛОНАСС в протягом щонайменше 15 років. На виконання Розпорядження Президента Р Ф від 18. 02. 99 р. (згадано вище) Уряд Р Ф виступив із Заявою про надання КНП ГЛОНАСС в ролі підстави створення та розвитку міжнародних глобальних супутникових систем. НВО ЛМ що з кооперацією основних виготовлювачів бере участь у розробці міжнародної навігаційної системи GNSS-2. Опрацьовані питання наскільки можна розміщення на КА «Глонасс-М «додаткової корисною навантаження (бортова навігаційна апаратура європейської розробки), створення наземного комплексу моніторингу, визначено образ перспективного навігаційного апарату. КА «Глонасс-К », розроблений НВО ЛМ з урахуванням останніх досягнень науку й техніки, запропонований Європейському співтовариству в ролі космічної платформи для міжнародної навігаційної системи GNSS- 2.

12. ГЛОССАРИЙ

GPS (Global Positioning Systems) — глобальна система позиционирования.

ГЛОНАСС — глобальна навігаційна супутникова система.

SPS (Standard Positioning Service) — стандартна точність измерений.

PPS (Precise Positioning Service) — прецизионное визначення местоположения.

NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging) — навігаційна система визначення часу й дальности.

C/A (Coarse Acquisition) — грубий захват.

S/A (Selective Availability) — виборчий доступ. СРНС — супутникова радіонавігаційна система ЄС КВО — Єдина глобальна система координатно-часового забезпечення КА — космічний апарат НКА — навігаційний КА ЭО -эфемеридное забезпечення UTC — координований всесвітній время

1. ГЛОНАСС, Интерфейсный контрольний документ. КНИЦ, 1995. 2. GPS Interface Control Document (ICD-GPS-200), 1991. 3. Rossbach U. et al. Transformation Parameters Beetween PZ-90 and WGS-84,

1996. 4. Misra P. et al. SGS85-WGS84 Transformation, Manuscripta Geodaetica,

Vol. 19, 1994. 5. Бутенко В. В., «Можливості використання ПКА „Еталон“ на вирішення фундаментальних і прикладних завдань геодезії, геофізики і геодинаміки » ,

Геодезія і картографія, № 12, 1993. 6. Журнал «Новини навігації», номер 2(4) 1999.

7. Богданов В. А., Сорочинський В. А., Якшевич Є.В. «Супутникові системи морської навігації. «- М.: Транспорт, 1987.

8. Баранов Ю. К. «Визначення місця судна з допомогою навігаційних супутників. «- М.: Транспорт, 1984.

9. Зброя Росії. Том VI: Ракетно-космічна техніка. — М. :Военный Парад,

1997. -589 стор. з илл. 10. М. М. Волков, Н.Е. Іванов, В. А. Салищев, В. В. Тюбалин. Глобальна навігаційна супутникова система «ГЛОНАСС «//Успіхи сучасної радіоелектроніки. 1997. № 1. 11. А. Владимиров. У польоті - трійка «Ураганів «//Новини космонавтики.

1999. № 2,3.

12. internet

13. internet

14. internet

15. internet

16. internet

17. internet

18. internet

19. internet

20. internet

----------------------- Мал.1 Схема побудови системи радиоместоопределения

Рис. 2 Схема побудови системи місцевизначення з цими двома геостаціонарними супутниками связи

Рис. 4 Вітчизняний супутник ГЛОНАСС — М

[pic]

Рис. 5 Горизонтальна і вертикальна помилки доі після скасування S/A

Рис 6. Портативний приймач GPS фірми «Magellan «

Рис. 7 Персональні системи позиціонування з урахуванням магнітних карт.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой