Пояснительная записка (1225689), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Навигационные определения в системе осуществляются на основе без запросных измерений в аппаратуре потребителей псевдодальности (разницы во времени между сигналами спутника и местным временем) и радиальной псевдоскорости (скорость изменения расстояния между спутником и приёмником) до четырех спутников, или трех спутников при использовании дополнительной информации с учетом принятых навигационных сообщений этих спутников. В навигационных сообщениях, передаваемых с помощью спутниковых радиосигналов, содержится информация о различных параметрах, в том числе и необходимые сведения о положении и движении спутников в соответствующие моменты времени. В результате обработки этих данных в аппаратуре потребителей обычно определяются три, возможно и две, координаты потребителя, величина и направление вектора его земной скорости, текущее местное время или в шкале Всемирного Времени.
1.2 Система "GPS"
Система "GPS" – используется для определения местоположения объектов на всей поверхности земли с очень высокой координатной точностью и временем, с помощью нескольких спутников, расположенных на промежуточной орбите вокруг Земли.
Система "GPS" была создана и управляется Министерством Обороны Соединенных Штатов, но может быть использована любым человеком и абсолютно бесплатно. Система "GPS" делится на три сегмента: космос, управление и пользователь. Сегмент космоса состоит из спутников, которые осуществляют передачу сигналов системы "GPS". Сегмент управления состоит из наземных станций приема сигнала. Они находятся по всему миру и получают сигнал со спутника, синхронизируя его с атомными часами, которые расположены на спутнике и корректирует передаваемые спутником данные. Сегмент пользователя представляет собой "GPS-приемник", который используется в военных или гражданских целях. "GPS-ресивер" декодирует сигнал нескольких спутников и калькулирует свое положение путем " трилатерации" (метод определения положения геодезических пунктов путём построения на местности системы смежных треугольников, в которых измеряются длины их сторон). Наглядный пример работы системы "GPS" на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Работа системы "GPS"
У "GPS-ресивера" нет точных часов, но должны быть часы с хорошей стабильностью хода в течение короткого времени, а также возможность получить сигналы с минимум четырех спутников, для определения своей широты, долготы и уровня над морем в определенное время. Работа "GPS-ресивера" показана на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 – Работа "GPS-ресивера" [6]
Ресивер калькулирует расстояние до каждого из четырех спутников путем расчета разницы во времени между сигналами спутника и местным временем. Это расстояние называется "псевдодальность". Местоположение спутника определяется сравнением его сигнала с внутренней базой данных. Ресивер должен быть расположен в месте пересечения четырех сигналов с радиусом, который равен одинаковой задержке времени между спутником и ресивером, помноженной на скорость радиосигнала, но у ресивера нет точных, часов и он не может знать задержку времени. Но, тем не менее, он может измерять очень точно разницу между получениями сигналов. Необходимо знать три гиперболоиды вращений двух частей, чья точка пересечения дает точную информацию о положении ресивера. Поэтому минимум четыре спутника необходимо для определения своего положения. Менее трех спутников дают 2 гиперболоиды и точка их пересечения неточна, поскольку неизвестен уровень над морем. Если он известен, то тогда трех сигналов достаточно для определения местоположения. Оно рассчитывается по двум гиперболоидам и эллипсоидом Земли на определенной высоте.
1.3 Система "Galileo"
Система "Galileo" – совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансъевропейские сети. Система предназначена для решения геодезических и навигационных задач. В последнее время всё больше производителей оборудования интегрируют в свои спутниковые приемники и антенны возможность принимать и обрабатывать сигналы со спутников системы "Galileo", этому способствует достигнутая договорённость о совместимости и взаимодополнении с системой "GPS" третьего поколения. Финансирование проекта будет осуществляться, в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников.
Помимо стран Европейского союза в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина. Помимо этого, ведутся переговоры представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии, а также ожидается, что система "Galileo" войдёт в строй в 2014-2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Компания Arianespace заключила договор на 10 ракетоносителей «Союз» для запуска спутников, начиная с 2010 года. Космический сегмент будет обслуживаться наземной инфраструктурой, включающей в себя три центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций, системы "Galileo" – совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансъевропейские сети Система, предназначена для решения геодезических и навигационных задач. Работа системы "Galileo" представлена на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Работа системы "Galileo"
В отличие от американской системы "GPS" и российской системы "ГЛОНАСС", система "Galileo" не контролируется национальными военными ведомствами. Однако в 2008 году парламент ЕС принял резолюцию «Значение космоса для безопасности Европы», согласно которой допускается использование спутниковых сигналов для военных операций, проводимых в рамках европейской политики безопасности. Разработку системы осуществляет Европейское космическое агентство.
Спутники системы "Galileo" будут выводиться на орбиты высотой 23 222 км, проходить один виток за 14 ч 4 мин и 42 сек и обращаться в трех плоскостях, наклонённых под углом 56° к экватору, что обеспечит одновременную видимость из любой точки земного шара, по крайней мере, четырёх аппаратов. Временная погрешность атомных часов, установленных на спутниках, составляет одну миллиардную долю секунды, что обеспечит точность определения места приёмника около 30 см на низких широтах. За счёт более высокой, чем у спутников GPS орбиты, на широте Полярного круга будет обеспечена точность до одного метра.
Каждый аппарат системы "Galileo" весит около 700 кг, его габариты со сложенными солнечными батареями составляют 3,02×1,58×1,59 м, а с развёрнутыми – 2,74×14,5×1,59 м, энергообеспечение равно 1420 Вт на солнце и 1355 Вт в тени [7].
В течение ближайших лет Европейский Союз (ЕС) и Европейское космическое агентство планируют ввести в эксплуатацию новую европейскую глобальную спутниковую навигационную систему "Galileo". Существование третьей полностью рабочей глобальной спутниковой систем обещает значительную выгоду для гражданских потребителей по всему миру. Успешный запуск проекта системы "Galileo" позволит увеличить более чем в два раза количество рабочих навигационных спутников, доступных пользователям. Подобное увеличение количества спутников принесёт пользу не только при работе в автономном режиме, но и улучшит качество определения координат и способность "GPS" разрешать неоднозначность по фазе несущей для отслеживаемого спутникового сигнала.
1.4 Система "BeiDou (КОМПАС)"
Спутниковая система навигации "BeiDou", китайская спутниковая навигационная система. Экспериментальная Система и также известная как BeiDou, состоит из трех спутников и предлагает ограниченное освещение и заявления. Эта система предлагает навигационные услуги, главным образом для клиентов в Китае и соседних областях, с 2000.На рисунке 1.6 показано как работает система "BeiDou (КОМПАС)"
Рисунок 1.6 – Работа системы "BeiDou (КОМПАС)"
Второе поколение системы, официально названной навигационной системой "BeiDou2(КОМПАС)", будет являться глобальной спутниковой навигационной системой состоящей из 35 спутников. Также она стала, введена в эксплуатацию в Китае в декабре 2011, с 10 спутниками в использовании, и начало предлагать услуги клиентам в Азиатско-Тихоокеанском регионе в декабре 2012. Запланировано начать обслуживать глобальных клиентов после его завершения в 2020.
Оригинальная идея китайской спутниковой навигационной системы была задумана Ченом Фэнгюном и его коллегами в 1980х. Согласно китайской Национальной Космической администрации, развитие системы было бы выполнено в трех шагах:
- 2000 – 2003: экспериментальная навигационная система "BeiDou", состоящая из 3 спутников;
- к 2012: региональная навигационная система "BeiDou(КОМПАС)", покрывающая Китай и граничащая с областями;
- к 2020: глобальная навигационная система "BeiDou".
В сентябре 2003 Китай намеревался присоединиться к европейскому проекту системы позиционирования "Galileo" и должен был инвестировать 296 миллионов долларов США, в систему "Galileo" за следующие несколько лет. В то время, считалось, что навигационная система Китая "BeiDou" будет тогда только использоваться ее вооруженными силами. В октябре 2004 Китай официально присоединился к проекту "Galileo". Основанный на китайско-европейском Соглашении о сотрудничестве на программе "Galileo", China Galileo Industries (CGI), главный подрядчик участия Китая в программах системы "Galileo", были основаны в декабре 2004. К апрелю 2006 одиннадцать проектов сотрудничества в пределах структуры системы "Galileo" были подписаны между Китаем и ЕС. В январе 2008 Китай был не удовлетворен со своей ролью в проекте "Galileo" и должен был конкурировать с системой "Galileo" на азиатском рынке.
В настоящее время максимально возможная точность китайской спутниковой навигационной системы "BeiDou" составляет 10 метров, а точность скорости – 0,7 метра в секунду. На данном рисунке 1.7 видна зона покрытия сигнала системы "BeiDou"
Безопасность внедрения системы "BeiDou" официально подтверждена участниками 94го заседания Комитета по безопасности на море в ноябре 2014 года. Согласно государственной программе, к 2020 году планируется полностью развернуть работу системы, тогда количество спутников для обеспечения системы увеличится с 20 до 30 [8]. Рисунок 1.7 – Зона покрытия системы "BeiDou"
Рисунок 1.7 – Зона покрытия системы "BeiDou"
В системе "BeiDou" навигатор является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Но такая система дает работать только 150 навигаторам одновременно. Станция мониторинга через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя, определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство пользовательского сегмента.
1.5 Системы с наземным базированием "LORAN-C/ЧАЙКА"
Разработка импульсно-фазовых, разностно-дальномерных радионавигационных систем с наземным базированием "LORAN-C" и "ЧАЙКА" была начата практически одновременно в конце 40х и начале 50х гг. по заказам военных ведомств США и СССР. Первоначально обе системы предназначались для навигационного обеспечения ударных сил авиации и военно-морского флота при решении ими боевых задач.
Высокие тактико-технические характеристики этих систем предопределили, начиная с 70х гг., их массовое применение гражданскими потребителями подавляющего большинства стран мира для решения хозяйственно-экономических задач.
Благодаря последовательной модернизации, направленной на повышение качественных характеристик и надежности излучаемого сигнала, на улучшение эксплуатационных показателей передающего оборудования, аппаратура передающих станций систем "LORAN-C" и "ЧАЙКА" соответствует современному уровню развития радиоэлектроники, причем большинство станций системы "LORAN-C" могут работать в полуавтоматическом режиме и на них требуется присутствие лишь дежурного оператора.
В настоящее время ИФРНС "LORAN-C" продолжает обеспечивать навигацию гражданских и некоторых видов военных потребителей различных государств в море, воздухе и на суше. В мире в эксплуатации находятся 26 цепей системы "LORAN-C ", каждая из которых содержит от 3 до 5 станций; некоторые станции, работают одновременно в двух цепях. Рабочие зоны цепей системы "LORAN-C" перекрывают территории США и Канады, почти все побережье Североамериканского континента, Северную Атлантику, Скандинавию и Западную Европу, Северное и Норвежское моря, атлантическое побережье Франции и Восточную Атлантику, Средиземное море, центральный и северо-западный районы Тихого океана, большую часть побережья КНР, весь Аравийский полуостров, районы Ближнего Востока, Красного моря, Персидского залива, залив Аден, часть побережья Индии. Общая площадь рабочих зон цепей системы "LORAN-C" превышает 95 млн. кв. км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
