Основные элементы спутниковой системы навигации:
Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.
Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.
В реальности работа системы происходит значительно сложнее. Ниже перечислены некоторые проблемы, требующие специальных технических приёмов по их решению:
- Отсутствие атомных часов в большинстве навигационных приёмников. Этот недостаток обычно устраняется требованием получения информации не менее чем с трёх (2-мерная навигация при известной высоте) или четырёх (3-мерная навигация) спутников; (При наличии сигнала хотя бы с одного спутника можно определить текущее время с хорошей точностью).
- Неоднородность гравитационного поля Земли, влияющая на орбиты спутников;
- Неоднородность атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в некоторых пределах;
- Отражения сигналов от наземных объектов, что особенно заметно в городе;
- Невозможность разместить на спутниках передатчики большой мощности, из-за чего приём их сигналов возможен только в прямой видимости на открытом воздухе.
Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:
В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:
Принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Устройства поддерживающие навигацию по GPS являются самыми распространёнными в мире. Также известна под более ранним названием NAVSTAR.
Принадлежит министерству обороны России. Система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с GPS. После 1996 года спутниковая группировка сокращалась и к 2002 году практически полностью пришла в упадок. Была полностью восстановлена только в конце 2011 года. Отмечается малая распространенность клиентского оборудования. К 2025 году предполагается глубокая модернизация системы.
Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки. Планируется полностью развернуть спутниковую группировку к 2020 году.
Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 году.
Первоначально японская QZSS была задумана в 2002 г. как коммерческая система с набором услуг для подвижной связи, вещания и широкого использования для навигации в Японии и соседних районах Юго-Восточной Азии. Первый запуск спутника для QZSS был запланирован на 2008 г. В марте 2006 японское правительство объявило, что первый спутник не будет предназначен для коммерческого использования и будет запущен целиком на бюджетные средства для отработки принятых решений в интересах обеспечения решения навигационных задач. Только после удачного завершения испытаний первого спутника начнётся второй этап и следующие спутники будут в полной мере обеспечивать запланированный ранее объём услуг.
| параметр, способ | СРНС ГЛОНАСС | GPS NAVSTAR | TEN GALILEO |
|---|---|---|---|
| Число НС (резерв) | 24 (3) | 24 (3) | 27 (3) |
| Число орбитальных плоскостей | 3 | 6 | 3 |
| Число НС в орбитальной плоскости | 8 | 4 | 9 |
| Тип орбит | Круговая (e=0±0.01) | Круговая | Круговая |
| Высота орбиты, КМ | 19100 | 20183 | 23224 |
| Наклонение орбиты, градусы | 64.8±0.3 | 56 | |
| Номинальный период обращения по среднему солнечному времени | 11ч 15мин 44±5с | 14 ч 4 мин. и 42 с. | |
| Способ разделения сигналов НС | Частотный | Кодовый | Кодово-частотный |
| Несущие частоты радиосигналов, МГц | L1=1602.5625…1615.5 L2=1246.4375…1256.5 | L1=1575.42 L2=1227.60 L5=1176.45 | E1=1575.42 E5=1191.795 E5A=1176.46 E5B=1207.14 E6=12787.75 |
| период повторения дальномерного кода (или его сегмента) | 1 мс | 1 мс (С/А-код) | нет данных |
| тип дальномерного кода | М-последовательность (СТ-код 511 зн.) | Код Голда (С/А-код 1023 зн.) | М-последовательность |
| тактовая частота дальномерного кода, МГц | 0.511 | 1.023 (С/А-код) 10.23 (P,Y-код) | Е1=1.023 E5=10.23 E6=5.115 |
| Скорость передачи цифровой информации(соответственно СИ- и D- код) | 50 зн/с (50Гц) | 50 зн/с (50Гц) | 25, 50, 125, 500, 100ГЦ |
| Длительность суперкадра, Мин | 2,5 | 12,5 | 5 |
| Число кадров в суперкадре | 5 | 25 | нет данных |
| Число строк в кадре | 15 | 5 | нет данных |
| Система отсчета времени | UTS (SU) | UTS (USNO) | UTS (GST) |
| Система отсчета координат | ПЗ-90/ПЗ90.2 | WGS-84 | ETRF-00 |
| Тип эфемирид | Геоцентрические координаты и их производные | Модифицированные кеплеровы элементы | Модифицированные кеплеровы элементы |
| Сектор излучения от направления на центр земли | ±19 в 0 | L1=±21 в 0 L2=±23.5 в 0 | нет данных |
| Сектор Земли | ±14.1 в 0 | ±13.5 в 0 | нет данных |
Рассмотрим некоторые особенности основных действующих систем спутниковой навигации (GPS и ГЛОНАСС):
-
Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (
100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (
В настоящее время (2009 год) существуют бесплатные американская система WAAS, европейская система EGNOS, японская система MSAS основанные на нескольких передающих коррекции геостационарных спутниках, позволяющих получить высокую точность (до 30 см).
Запланировано создание системы коррекции для ГЛОНАСС под названием СДКМ.
| Спутниковая система навигации на Викискладе ? |
- Спутниковый мониторинг транспорта
- Время спутниковых навигационных систем
- Геокэшинг
- CDMA
- GDOP
- RINEX
- Список новых перспективных технологий
- Псевдоспутник
Международный форум по спутниковой навигации Мероприятие, посвящённое вопросам спутниковой навигации
Мобильный ГИС для предприятий лесного хозяйства GPS навигация, контроль лесоустроительных данных по спутниковым снимкам, карта лесхоза, таксационное описание в мобильном телефоне.
Загрузка...