Суббота, 19.08.2017, 09:16
| RSS
Поиск
Главная |
Защита, контроль, управление
Форма входа
Логин:
Пароль:

Меню

Авторские проекты

Авторский блог

Raspberry Pi

Каталог схем

Полезная информация

Обратная связь

Каталог сайтов

Форум

Канал YouTube

Сузуки Клуб Россия


Календарь
«  Октябрь 2010  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Наш опрос
Как Вы узнали об этом сайте?
Всего ответов: 530

Ссылки




Яндекс.Метрика





.
Статистика

Онлайн всего: 4
Гостей: 3
Пользователей: 1
molexuse

Системы спутниковой навигации.

Системы спутниковой навигации.


Определение точного местонахождения того или иного объекта всегда имело для человека огромное значение. Возможность определения своего положения на местности актуальна для различных направлений деятельности: ею пользуются путешественники (туристы, охотники, рыболовы), компании-перевозчики для отслеживания грузовиков во время международных рейсов, банки для обеспечения безопасности инкассаторских машин, правоохранительные органы для поиска автомобилей. Но самое главное значение система позиционирования имеет в военной области. Поэтому не случайно, что первым заказчиком разработки подобной системы стали Вооружённые Силы армии США.

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, Глобальная система позиционирования или сокращённо GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.
Первоначально GPS - глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом. Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США.

Сегодня в мире существует американская система NAVSTAR GPS, российская ГЛОНАСС и разрабатываемая европейским союзом система GALILEO. Вначале рассмотрим появившуюся первой в мире систему глобального позиционирования NAVSTAR GPS.

NAVSTAR GPS (NAVigation Satellites providing Time And Range; Global Positioning System) - спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

Основной принцип использования системы - определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами - спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников.

Космический сегмент - основой системы являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте примерно 20180 км. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц, последние модели также на L5=1176,45 МГц . Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование. Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. 24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиции и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве (31 шт к Сентябрю 2007 года). Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 37.

 

Наземные станции контроля космического сегмента - слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции, расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников.

 

Пользовательский сегмент – GPS приёмник: радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR. Максимальная точность измерения составляет 3-5 метров, а при наличии корректирующего сигнала от наземной станции - до 1 мм (обычно 5-10мм) на 1 км расстояния между станциями (дифференциальный метод). Точность коммерческих GPS-навигаторов составляет от 150 метров (у старых моделей при плохой видимости спутников) до 3 метров (у новых моделей на открытом месте). Кроме того, при использовании систем WAAS/EGNOS/MSAS и местных систем передачи поправок точность может быть повышена до 1-2 метров по горизонтали. До 1 мая 2000 года точность искусственно занижалась путем внесения в передаваемые спутником данные поправок.

 

 

 

Оборудование условно делится на пользовательское и профессиональное. Профессиональное отличается качеством изготовления компонент (особенно антенн) и ПО, поддерживаемыми режимами работы системами навигации и, разумеется, ценой. Существуют GPS-моноблоки, имеющие собственный процессор для необходимых расчётов, а также дисплей для отображения информации, и GPS-приставки к КПК и ноутбукам.

 


Выше была рассмотрена американская система позиционирования на местности Navstar. Однако, рассмотренная система, не является единственной в мире. Существует ещё две системы -  российская система спутниковой навигации ГЛОНАСС и европейская система GALILEO. Сначала несколько слов о российской системе:

Система ГЛОНАСС состоит из трех подсистем: 
• подсистемы космических аппаратов (ПКА); 
• подсистемы контроля и управления (ПКУ); 
• навигационной аппаратуры потребителей (НАП).

 

Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, в плоскостях положение спутников сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°. Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. 

 

null

Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования ПКА, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации. 

Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Ниже показана фотография навигатора, предназначенного для российской системы:

Принцип определения позиции аналогичен американской системе NAVSTAR. Первый спутник ГЛОНАСС был выведен на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию. Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности ( СТ ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности ( ВТ ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом СТ, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает, при использовании приемников ГЛОНАСС, возможность определения: 
• горизонтальных координат; 
• вертикальных координат; 
• составляющих вектора скорости; 
• точного времени. 

Точности определения можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные специальные методы измерений. 
Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от 4-х спутников ГЛОНАСС. При приеме навигационных радиосигналов ГЛОНАСС приемник, используя известные радиотехнические методы, измеряет дальности до видимых спутников и измеряет скорости их движения. 

Одновременно с проведением измерений в приемнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале меток времени и цифровой информации. Цифровая информация описывает положение данного спутника в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени и в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Кроме того, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры. Результаты измерений и принятая цифровая информация являются исходными данными для решения навигационной задачи по определению координат и параметров движения. Навигационная задача решается автоматически в вычислительном устройстве приемника, при этом используется известный метод наименьших квадратов. В результате решения определяются три координаты местоположения потребителя, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале Универсального координированного времени (UTC).

Полная группировка спутников в соответствии с федеральной целевой программой «Глобальная навигационная система» должна быть быть развернута к концу 2010 года. Эта программа выполнена, 3 сентября 2010 г. была запущена ракета-носитель "Протон-М" с тремя спутниками системы глобального позиционирования ГЛОНАСС, в результате чего общая численность группировки спутников доведена до 26 аппаратов. Спутники «ГЛОНАСС-М» в составе орбитальной группировки будут находиться, как минимум, до 2015 года. 

 

 

 

GALILEO - европейский проект спутниковой системы навигации. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Ныне существующие GPS-приёмники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео, хотя достигнута договорённость о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Так как финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников, следует так же ожидать, что цена на последние будет несколько выше сегодняшних.

 

Помимо стран европейского сообщества достигнуты договорённости на участие в проекте с государствами - Китай, Израиль, Южная Корея, Украина и Россия. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидается, что Галилео войдёт в строй в 2013, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Компания Arianespace заключила договор на 10 ракет-носителей "Союз" для запуска спутников начиная с 2010 года. Космический сегмент будет дополнен наземной инфраструктурой, включающей в себя два центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций.

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система GALILEO не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями. Разработку осуществляет ЕКА (европейское космическое агентство). Общие затраты на создание системы оцениваются в 3,8 млрд. евро.

Сообщение от 5 декабря 2010 г:

Запущенные сегодня навигационные спутники "Глонасс-М" не удалось вывести на расчетную орбиту. Причина - в нештатной ситуации, произошедшей во время выведения аппаратов на орбиту. По предварительным данным, спутники упали в Тихий океан.

Как сообщает пресс-служба Федерального космического агентства (Роскосмос), три космических аппарата "Глонасс-М", стартовавшие сегодня с космодрома Байконур на ракета-носителе "Протон-М", должны были быть выведены на околоземную орбиту. Планировалось, что с выводом спутников на орбиту будет завершено формирование российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, сигнал которой смогут принимать пользователи навигаторов по всему миру.

В настоящее время специалисты выясняют, что послужило причиной нештатной ситуации.

ГЛОНАСС – глобальная навигационная спутниковая система - одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации GPS. С переходом на спутники "Глонасс-К" точность системы ГЛОНАСС станет сопоставимой с точностью системы GPS — единственной зарубежной развернутой навигационной системой.

Сообщение от 26 февраля 2011 г:

Космический аппарат нового поколения "ГЛОНАСС-К" успешно выведен на орбиту и взят на управление наземными средствами Космических войск РФ.

Как в сообщили Космических войсках России, старт и полет ракеты-носителя "Союз-2.1б" с разгонным блоком "Фрегат" и космическим аппаратом "ГЛОНАСС-К", а также отделение спутника прошли в штатном режиме. Сразу после отделения "ГЛОНАСС-К" от ракеты-носителя аппарат был взят на управление средствами главного испытательного центра испытаний и управления космическими средствами имени Титова.

В настоящее время с космическим аппаратом установлена и поддерживается устойчивая телеметрическая связь. Бортовые системы спутника функционируют нормально.

Запуск нового спутника системы ГЛОНАСС был осуществлен с космодрома Плесецк. Ракета-носитель "Союз-2.1б" с разгонным блоком "Фрегат" и космическим аппаратом "ГЛОНАСС-К" успешно стартовала сегодня утром.

Напомним, первоначально запуск ракеты-носителя был запланирован на 24 февраля. Однако он был перенесен на сутки по техническим причинам.

Предыдущий запуск ракеты-носителя "Протон-М" с космическими аппаратами "ГЛОНАСС-М" 5 декабря 2010 г. завершился выведением орбитального блока на нерасчетную орбиту и его падением в акваторию Тихого океана. Три спутника "ГЛОНАСС-М" оказались утрачены.

После инцидента президент Дмитрий Медведев снял с должностей вице-президента, главного конструктора по средствам выведения РКК "Энергия" Вячеслава Филина и заместителя руководителя Роскосмоса Виктора Ремишевского.

Еще один инцидент с неудачным запуском спутника Гео-ИК-2 произошел 1 февраля 2011 г. Спутник должен был возобновить космогеодезическую программу России, но в расчетное время не вышел на связь. Спустя некоторое время он был обнаружен на неправильной орбите с помощью специалистов из США.

 




Категория: | Просмотров: 11828 | Добавил: Admin | Теги: Galileo, GPS, NAVSTAR, спутниковая навигация, ГЛОНАСС | Рейтинг: 4.0/4 |
Всего комментариев: 0






T2M © 2017
Сайт управляется системой uCoz