Лекції

1.2. Означення і терміни. Параметри якості

Сучасний стан розвитку та сфери застосування супутникових навігаційних систем

Головна мета навігації полягає в безперервному визначенні точного місця розташування об'єкта в заданій системі координат і в знаходженні оптимального маршруту руху цього об'єкта на основі отримання і обробки його навігаційних параметрів і інформації про місцевість, по якій він переміщається. Найбільш сучасні методи навігації – астрономічні та радіотехнічні. Астрономічні методи засновані на визначенні положення відомих небесних світил щодо обраної системи координат. Радіотехнічні методи дозволяють бортовим приладам різних наземних і супутникових навігаційних систем (GPS, ГЛОНАСС, Galileo) швидко і автоматично визначати і вказувати місце розташування, а при необхідності – і швидкість, в будьяких погодних умовах.

Координати, які визначаються за допомогою супутникових систем GPS, ГЛОНАСС та ін., в русі можуть давати точність 5...10 м. Для їх поліпшення існують так звані диференціальні станції або пункти, на яких постійно відстежуються координати і виходять поправки до них. Ці поправки стабільні приблизно на відстані 30...50 км, і якщо передати їх на об'єкт, що рухається, то можна підвищити точність визначення координат цього об'єкта.

Система навігаційного забезпечення являє собою сукупність організаційних, технічних, програмних, інформаційних і технологічних засобів, призначених для оперативного всепогодного, високоточного і за можливістю автономного застосування навігаційних і картографо-геодезичних засобів для вирішення завдань наземного навігаційного забезпечення в режимі, близькому до реального часу.

Глобальні навігаційні супутникові системи для швидкого і достатньо точного визначення місцезнаходження за допомогою поправок (в координати місцезнаходження користувача або у вимірювання) використовують системи функціонального доповнення, створюючи, таким чином, диференціальне GPS або GNSS, тобто DGNSS. Системи функціонального доповнення можуть бути космічного (супутникового – SBAS) або наземного – GBAS базування. Для передачі поправок такі системи, особливо космічного базування, використовують геостаціонарні супутники. На даний час, існує декілька широкозонних систем функціонального доповнення: WAAS – американська (США), EGNOS – європейська, MSAS – японська, GAGAN – індійська, ССДК – російська.

Глобальні навігаційні супутникові системи об’єднують з системами моніторингу в різних галузях науки, техніки і виробництва, створюючи різні системи GNSS-моніторингу.

Для прикладу, система Galileo об’єднується з системою COSPAR-SARSAT, що спрямовано на її розбудову. Це є сузір’я із чотирьох супутників на низьких

навколоземних орбітах, які здійснюють моніторинг радіомаяків системи пошуку і порятунку. Існують і інші навігаційні супутникові системи:

ARGOS – система з двох супутників для перспективних досліджень і глобального спостереження (спільний проект США і Франції).

EUTELTRACS – європейська система телекомунікації та відстежування. Ця система розроблена з метою контролю мореплавання, підвищує рівень безпеки персоналу, транспортних засобів та вантажів.

Також створені і створюються інші системи навігації та спостереження, для пракладу, системи навігації та спостереження за наземними транспортними засобами.

Система GPS-моніторингу дозволяє відстежувати на електронній карті переміщення всіх транспортних засобів автопарку і спостерігати за поточним станом кожного з них (швидкість руху, температура в рефрижераторі, відкриття вантажного відсіку та ін.). Про будь-який факт відхилення транспортного засобу від заданих умов руху буде миттєво повідомлено користувачеві системи (див. рисунки).

Рис. Схема функціонування моніторингової системи Організація контролю витрат палива допоможе значно скоротити витрати за

рахунок виключення несанкціонованих зливів палива і підвищення економічності їзди водіїв. Встановлювані на транспортний засіб такого роду термінали можуть використовуватися в якості повноцінної заміни автомобільної сигналізації або як її доповнення, що дозволить організувати надійну багатоконтурну систему охорони.

Звіти про витрату палива, пробігу, часу роботи і простоїв, кількості зроблених рейсів, перевищення швидкості, роботи спеціальних механізмів та ін. Координати об'єкта, його швидкість, висота над рівнем моря, тощо визначаються з використанням технології GPS, інша інформація передається по GSM-терміналу. Дані, які прийшли від GSM-терміналу на сервер, обробляються і зберігаються в базі даних.

Такі системи GPS-моніторингу дозволять підвищити ефективність і рентабельність транспортного комплексу за рахунок скорочення непродуктивних пробігів і часу простою, збільшення машино-годин на лінії і скорочення витрат на утримання диспетчерів станцій.

Основи супутникової навігації

Тема 2. Математичні і фізичні основи навігації

2.1.Системи відліку і системи координат.

2.2.Основи визначення місцеположення і швидкості.

2.3.Курсовий кут. Основи визначення орієнтації.

2.4.Міри точності.

2.5.Основи електромагнітних і вимірювані величини для навігації.

2.1. Системи відліку і системи координат.

Для визначення положення точки у тривимірному просторі потрібно три координати. Для узгодженого представлення всіх точок простору використовуються системи координат (або системи відліку). Якщо точки рухаються відносно системи відліку, то їхні координати залежать від часу. У цьому випадку тривимірний простір доповнюється ще часовим виміром.

Визначення системи координат потребує домовленості щодо початку відліку та орієнтації її осей. Для визначення системи відліку необхідно задати ще й орієнтацію системи координат у тілі Землі.

Розглянемо екваторіальні системи відліку (або системи координат), локальні системи координат і системи відліку, тобто системи координат пов’язані з тілом.

Для випадку екваторіальних систем відліку розглядають небесні (зафіксовані у космічному просторі) і земні (скріплені з тілом Землі або фіксовані на Землі) системи відліку. Інерціальна система координат або небесних координат вводиться як квазі-інерціальна система.