О НАС НОВОСТИ ОТРАСЛИ ПРОДУКТЫ СТАТЬИ КОНТАКТЫ ФОРУМ КУПИТЬ

О Trimble О нас Новости Сертификаты и лицензии Наши проекты Сервис и поддержка

Спутниковые системы навигации
О Нас > Статьи > Спутниковые системы навигации

СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ

Спутниковая система навигации (Global Navigation Satellite System - GNSS) — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Основные элементы

Основные элементы спутниковой системы навигации:

  • Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы;
  • Наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
  • Приёмное клиентское оборудование («GPS приемники»), используемые для определения координат;
  • Опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Принцип работы

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 распространения радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени в составе своего сигнала 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. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за определённый промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный путь и т. д.

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 определённых 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.

Современное состояние

В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:

NAVSTAR (GPS)

Более известна под названием GPS. Принадлежит министерству обороны США. Единственная полнофункциональная спутниковая навигационная система.

ГЛОНАСС

Принадлежит министерству обороны России. Находится на этапе повторного развёртывания спутниковой группировки (оптимальное состояние орбитальной группировки спутников, запущенных в СССР, было в 1993—1995 гг.). Используется как вспомогательная система, улучшающая результаты GPS позиционирования в областях с закрытыми участками неба (в условиях плотной городской застройки) и в приполярных широтах.

GALILEO

Европейская глобальная навигационная спутниковая система, находящаяся под гражданским контролем, обеспечивающая гарантированный сервис в любой точке планеты. Galileo совместим с GPS и ГЛОНАСС. Предоставляя позиционирующий сигнал на двух частотах, как стандарт, Galileo обеспечивает высокую автономную точность позиционирования (вплоть до метровой).

Будучи полностью развернутой, система Galileo будет представлять собой созвездие из 24-х действующих спутников (плюс 6 запасных, выведенных на орбиты), расположенных на трех средних околоземных орбитах (около 23 222 км над поверхностью геоида), и имеющих наклон под углом 56° к экваториальной плоскости. Полное развертывание системы ожидается к 2020 году.

BEIDOU (COMPASS)

Китайская спутниковая система навигации. Планируется, что космический сегмент навигационной спутниковой системы Бэйдоу будет состоять из 5 спутников на геостационарной орбите, 3 спутников на геосинхронной орбите (с наклонением 55°) и 27 спутников на средней околоземной орбите (~21 500 км)

IRNSS

Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

TRIMBLE UAPOS ООО "ECOM" ООО "КМС" , © Copyright