146950 (594237), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Каждый пользователь GPS-приёмников знает, что на определение координат требуется время. Это, увы, недостаток GPS. Некоторые устройства настраиваются быстрее других, но какое-то время всё равно требуется. Как мы теперь знаем, корреляторы позволяют выровнять код C/A передатчика с кодом C/A приёмника. Вообще, механизм действия коррелятора очень напоминает атаку хакера: коррелятор пытается дешифровать сигнал методом подбора кода. Чем больше корреляторов работают параллельно, тем быстрее будет находить координаты GPS-приёмник. У GPS-чипсетов SiRF Star II и III используется 2 000 и 200 000 корреляторов, соответственно. Последние чипсеты uBlox Antaris 5 GS используют более миллиона корреляторов. Правило простое: чем больше корреляторов, тем быстрее будут найдены координаты.
Благодаря актрисе Хеди Ламарр несколько десятилетий назад были заложены основы передачи данных с расширенным спектром. Навигационная система Navstar (GPS) является самым большим излучателем с расширенным спектром, поскольку она покрывает каждый сантиметр нашей планеты. Даже несколько пугает, поскольку из-за расширенного спектра энергия сигнала размывается по столь широкому диапазону, что оказывается даже ниже фонового шума нашей вселенной. Благодаря корреляторам и сдвигу кодов C/A в поисках соответствия со спутником, можно рассчитать расстояние до разных спутников. Синхронизированные по времени барабаны пианол, которые использовали Хеди Ламарр и Джордж Антейл, являются своеобразным прообразом современных систем корреляции. Поэтому мы вряд ли ошибёмся, назвав Хеди Ламарр одним из изобретателей, заложивших основы современной системы GPS.
1.2 Оптимальная структура спутниковых систем местоопределения автотранспорта
В настоящее время у многих ведомств и организаций возникает необходимость оперативного слежения за местоположением и состоянием подвижных объектов, а также передачи на них оперативной информации.
Практически все заинтересованные диспетчерские службы в настоящее время имеют в своем распоряжении те или иные технические средства, позволяющие осуществлять контроль/слежение за передвижением своих объектов. Однако существующие средства не являются совершенными, обладают малой степенью автоматизации и имеют малую достоверность.
В последние годы настоятельно ставится задача о внедрении новых надежных технических средств, которые позволили бы осуществлять автоматизированный сбор диспетчерской информации с подвижных объектов, а также передавать информацию на объекты. Технически эта задача может быть выполнена целым рядом средств, как традиционных, так и спутниковых. На практике, однако, ни одна из возможных систем так и не была реализована на территории России.
Создание такой системы позволит обеспечить автоматизированный сбор информации о дислокации подвижных объектов, обслуживаемых в рамках данной системы вне зависимости от их местоположения на Земном шаре, т.е. в глобальном режиме. При этом средства системы будут автоматически вычислять географические координаты местоположения объектов и направлять их в соответствующие диспетчерские пункты пользователей. Информация может быть также запрошена с объекта по инициативе диспетчера из диспетчерского пункта и имеется возможность передать на объект необходимую информацию.
Средства системы позволяют не только решать коммерческие цели управления, но и обеспечат повышение безопасности движения объектов и будут способствовать охране человеческой жизни. Данные о дислокации аварийных объектов могут быть переданы в соответствующие поисково-спасательные службы.
Изучения, проведенные в России показали, что имеются следующие основные категории потенциальных пользователей, заинтересованные в получении оперативной информации с подвижных и стационарных объектов:
1. Администрации, эксплуатирующие автомобильный транспорт.
2. Организации, эксплуатирующие подвижной железнодорожный состав и специальные средства.
3. Организации, эксплуатирующие подвижные автомобильные объекты.
4. Научные организации, проводящие с помощью подвижных технических средств изучение окружающего пространства.
5. Организации, эксплуатирующие магистральные трубопроводы и иные удаленные объекты.
6. Предприятия топливно-энергетического комплекса.
7. Сельскохозяйственные предприятия.
8. Коммерческие структуры.
Анализ требований потенциальных пользователей к системам сбора оперативной информации позволил выявить следующее:
1. Необходимость автоматического определения географического местоположения объекта, не требующего вмешательства оператора в работу оконечного устройства. При этом требования к точности определения местоположения варьируются от нескольких метров до десятков километров. Некоторые категории объектов движутся по строго определенным маршрутам (поезда, автомобили), в то время, как другие имеют большую свободу перемещений.
2. Требования к оперативности доставки информации от оконечного устройства до пункта сбора данных пользователя изменяются от нескольких минут до нескольких часов.
3. Количество определений - от нескольких раз в месяц до нескольких раз в час.
4. Возможность передачи дополнительной информации с подвижного объекта и на объект. При этом выявлен достаточно широкий диапазон информации, подлежащей передачи.
5. Наличие простых и недорогостоящих оконечных устройств пользователей, которые при необходимости могли бы работать от автономных источников питания.
В использовании системы слежения за местоположением подвижных объектов проявили заинтересованность ряд ведомств и организаций (МВД, МПС и др.). Отдельно стоит отметить заинтересованность в приобретении средств мониторинга автотранспортными предприятиями.
Система должна обеспечивать возможность слежения за передвижением ценных грузов, легкового автотранспорта и других подвижных объектов в реальном масштабе времени с точностью определения местоположения до 50 метров, а также получения от объектов аварийной информации.
В состав системы должны входить главный и региональные диспетчерские центры, в которые информация от объектов должна поступать одновременно.
Должна быть предусмотрена возможность запросов о местоположении и состоянии объектов из диспетчерских центров, а также передача на них информации.
Тип передаваемой информации - цифровой.
Терминалы, устанавливаемые на подвижные объекты, должны быть устойчивы к вибрационным воздействиям, иметь малые габариты, вес (не более 1 - 1,5 кг) и энергопотребление. Электропитание должно осуществляться от автономного источника.
Необходимо предусмотреть возможность автоматического срабатывания терминалов в аварийных ситуациях.
Терминалы должны обеспечивать бесперебойную работу в диапазоне температур от - 50 до +50 С при влажности воздуха при 30 С - 99%.
Антенны терминалов должны иметь малые габариты и обеспечивать бесперебойную связь при скорости ветра до 30 м/сек.
1.3 Анализ систем мониторинга автотранспорта GSM и Глонасс
Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, но имеют и различия. Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS - на средних.
Таблица 1. Основные характеристики навигационных систем ГЛОНАСС и GPS
| Характеристки | ГЛОНАСС | GPS |
| Количество спутников (проектное) | 24 | 24 |
| Количество орбитальных плоскостей | 3 | 6 |
| Количество спутников в каждой плоскости | 8 | 4 |
| Тип орбиты | Круговая (S=0+-0,01) | Круговая |
| Высота орбиты | 19100 км | 20200 км |
| Наклонение орбиты, град | 64,8+-0,3 | 55 (63) |
| Период обращения | 11 ч 15,7 мин. | 11 ч 56,9 мин. |
| Способ разделения сигналов | Частотный | Кодовый |
| Навигационные частоты, МГц: L1 L2 | 1602,56 - 1615,5 1246,44 - 1256,5 | 1575,42 1227,6 |
| Период повторения ПСП | 1 мс | 1 мс (С/А-код) 7 дней (Р-код) |
| Тактовая частота ПСП, МГц | 0,511 | 1,023 (С/А-код) 10,23 (Р,Y-код) |
| Скорость передачи цифровой информации, бит/с | 50 | 50 |
| Длительность суперкадра, мин | 2,5 | 12,5 |
| Число кадров в суперкадре | 5 | 25 |
| Число строк в кадре | 15 | 5 |
| Погрешность* определения координат в режиме ограниченного доступа: горизонтальных, м вертикальных, м | не указана | 18 (P,Y-код) 28 (P,Y-код) |
| Погрешности* определения проекций линейной скорости, см/с | 15 (СТ-код) | <200 (С/А-код) 20 (P,Y-код) |
| Погрешность* определения времени в режиме свободного доступа, нс в режиме ограниченного доступа, нс | 1000 (СТ-код) - | 340 (С/А-код) 180 (P,Y-код) |
| Система отсчета пространственных координат | ПЗ-90 | WGS-84 |
| * Погрешности в определении координат, скорости и времени для системы ГЛОНАСС - 0,997, для GPS - 0,95. | ||
Вывод: необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии является значительной помехой для системы Глонасс. Так же при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25-30м, а в дифференциальном режиме - превышают 10 м; при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации, однако при этом к 2011 году погрешность определения координат уменьшится до всего 1 метра (благодаря увеличению числа спутников; сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат в настоящее время практически решена. Уже существуют приемники, работающие в обоих режимах. Такие приемники, одновременно работающие с сигналами ИСЗ GPS и ГЛОНАСС, в Украине изготавливаются на ГП “Оризон" (г. Смела), кроме того налажено и активно развивается их производство в России.
2. Спутниковая радионавигационная система Глонасс
2.1 Общие сведения о системе
Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственного (трехмерного) местоположения, вектора скорости движения, а также времени космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Земли или околоземного пространства. В настоящее время она состоит из трех подсистем:
подсистема космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных спутников ГЛОНАСС на соответствующих орбитах;
подсистема контроля и управления (ПКУ), состоящая из наземных пунктов контроля и управления;
аппаратуры потребителей (АП).
Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические спутники без привлечения измерений с поверхности Земли.
Система ГЛОНАСС с полностью развернутой группировкой НС характеризуется вероятностью обеспечения навигационных определений
не хуже 0,947 в непрерывном навигационном поле. Точностные характеристики определения плановых координат, высоты и времени равны соответственно 30 м, 30 м и 1 мкс, а доступность системы - 0,98).
Информация, передаваемая потребителям ГЛОНАСС в составе служебной информации конкретного НС, содержит координаты фазового центра передающей антенны данного НС в геоцентрической системе координат. Эта система координат также как и принятая в СРНС СРS система координат WGS-84 относится к декартовым системам типа ЕСЕР (Еаrth-сеntеred Еаrth-fixed, т.е. начало координат расположено в центре масс Земли и направления осей связаны с Землей). До 1993 г. в СРНС ГЛОНАСС использовалась система координат СГС-85.
Частотно-временное обеспечение реализуется системой синхронизации ГЛОНАСС, которая обеспечивает формирование единой системной шкалы времени, синхронизацию БШВ (бортовых шкал времени) каждого с СШВ. расчет частотно-временных поправок (ЧВП). определение расхождения СШВ относительно шкалы Государственного эталона координированного всемирного времени UТС (SU), расчет поправок к СШВ, закладку поправок на борт НС (дважды в сутки) для передачи их потребителям в составе навигационного сообщения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
