Контрольная работа: Компоненти та функції сучасних транспортно-навігаційних глобальних інформаційних систем ГІС. Супутникові радіонавігаційні системи СРНС для менеджменту

Принципи побудови СРНС "NAVSTAR" (США) і ГЛОНАСС (Росія) в загальних рисах ідентичні, але відрізняються технічним виконанням підсистем. Апаратура користувачів випускається в кількості сотень найменувань десятками фірм різних країн. Глобальна супутникова система позиціювання "Навстар" (NAVSTAR – Navigation Satellite Providing Time And Range) або коротко – GPS (Global Positioning System) дозволяє оперативно визначати координати місцеположення рухомих об'єктів практично в будь_якій точці земної кулі та в будь_який час, а геоінформаційні системи (ГІС) забезпечують відображення місцезнаходження об'єктів на електронних картах, моделювання та планування транспортних потоків, моніторинг стану транспортних систем в просторі та часі.

В автономному режимі (коли апаратура користувачів приймає тільки сигнали від супутників робочого сузір'я) можна виділити два рівні точності:

а) відкритий канал (S/А - код) для цивільних користувачів (з навмисним пониженням точності НІ) - 100м ( ,GPS);

б) закритий канал (Р - код) для військових користувачів - 16м ( ). Зазначимо, що в системі ГЛОНАСС точність відкритого каналу в 2.5 рази вище, ніж в GPS.

Вказаний ряд точності відноситься лише до апаратури користувачів навігаційного призначення. АК геодезичного призначення здатна визначати прямокутні координати точки на земній поверхні з похибками в межах від кількох метрів до кількох міліметрів.

Таблиця 2.1
Тактико-технічні характеристики супутникових радіонавігаційних систем

Російська система ГЛОНАСС відстає від американської лише в деяких сегментах. Можна говорити, що від російської системи відстають європейці із системою "Галілео", її створення затяглося на вісім років. Ще більше відстають у цій області китайці. Російська система ГЛОНАСС росте і вже працює не тільки на території Росії, але і за межами, що довели останні перельоти в Антарктиду, що виконувалися з використанням системи ГЛОНАСС. ГЛОНАСС довів, що система працює в Південній Африці й Антарктиді.

На сьогоднішній день у складі угруповання ГЛОНАСС знаходяться 18 космічних апаратів. З них 14 використовуються по цільовому призначенню, а чотири знаходяться на техобслуговуванні.

ГЛОНАСС (глобальна навігаційна супутникова система) - система подвійного призначення, що забезпечує рішення задач в інтересах Міноборони РФ і цивільних споживачів. Орбітальне угруповання ГЛОНАСС призначене для надання послуг супутникової навігації необмеженому числу вітчизняних і закордонних користувачів наземного, морського, повітряного і космічного базування. Завдяки ГЛОНАСС за допомогою портативних супутникових приборів-навігаторів можна буде визначати місце розташування, швидкість рух об'єктів і людей з точністю до метра. У травні 2007 року Президент Росії Володимир Путин підписав Указ "Про використання глобальної навігаційної супутникової системи ГЛОНАСС в інтересах соціально-економічного розвитку Російської Федерації".

Відповідно до документа, доступ до цивільних навігаційних сигналів системи ГЛОНАСС повинний бути наданий "російським і іноземним споживачам на безоплатній основі і без обмежень". Для забезпечення безпеки Росії апаратура супутникової навігації, що здобувається для нестатків федеральних органів виконавчої влади РФ і підвідомчих їм організацій, повинна функціонувати з використанням сигналів системи ГЛОНАСС. Органам виконавчої влади суб'єктів РФ, органам місцевого самоврядування муніципальних утворень і організаціям незалежно від їхньої організаційно-правової форми рекомендовано застосовувати апаратуру супутникової навігації, що функціонує з використанням сигналів системи ГЛОНАСС.

25 грудня 2007 року з Байконуру були запущені ще 3 космічних апарати системи ГЛОНАСС. Таким чином, їхня загальна кількість на орбіті досягла 18. Саме така кількість супутників було потрібно для покриття системою ГЛОНАСС усієї території Росії. До кінця 2009 року на орбіті, як передбачається, будуть працювати 24 супутника ГЛОНАСС, і тоді її послугами можна буде скористатися по усьому світі.

Функціональні доповнення системи ГЛОНАСС включають системи моніторингу, системи диференціальної корекції і так називані беззапитальні технології.

Згідно новим ТТХ ГЛОНАСС, системи моніторингу забезпечують можливість, протягом 10 секунд розпізнати ознаки невірогідності даних, що надходять від маяку апарата, з яким відбулися якісь неполадки.

А диференціальні коригувальні станції і системи на їхній основі, дозволяють одержувати підвищену - сантиметрову чи міліметрову - точність, що необхідна для моніторингу інженерних споруджень, веж, мостів, залізниць. Це забезпечує десятикратне зростання продуктивності праці в деяких галузях, а також можливість використання фахівців не найвищої кваліфікації.

Підвищення точності сигналу забезпечують також нові сучасні без запитальні технології керування КА.

Такі системи уже вводяться в наземну інфраструктуру ГЛОНАСС. Зокрема, за рік удалося забезпечити дворазове збільшення точності сигналів. Для різних споживачів потрібні різні якості системи - комусь важлива приступність, комусь цілісність, комусь підвищена точність. Усе це забезпечують надлишкова кількість апаратів в угрупованні і функціональні доповнення.

Сьогодні точносні параметри ГЛОНАСС трохи грубіше, ніж у GPS США. Але, по-перше, у системи ГЛОНАСС менше апаратів - 18, а не 30, як в орбітальному угрупованні GPS США. По-друге, у системи ГЛОНАСС менш розвинуті наземні засоби.

Наприкінці 2007 року в систему ГЛОНАСС була введена без запитальна технологія роботи з апаратами - не через керуючий центр, а по окремим станціям. У два рази підвищилася точність. В даний час погрішність системи ГЛОНАСС у плані складає 14 метрів, а по вертикалі - 21 метр при імовірності 95%.

Поетапна реалізація ФЦП повинна наблизити до 2011 року ГЛОНАСС до американського GPS.

Разом з тим ГЛОНАСС має масу переваг. Це, по-перше, частотний поділ сигналів, що є тільки в системі ГЛОНАСС. По-друге, ближче до полюсів російські супутники краще видні - висота орбіти 19100 км, що нижче, чим в американців на 900 км (20000 км) , з нахилом 3-х орбітальних площин 64,8⁰ .

Крім того, згідно новим затвердженої ТТХ і погодженої концепції розвитку навігаційних сигналів, у системі ГЛОНАСС, зберігаючи частотне, увівся також кодовий поділ сигналів, що мається в GPS, але було відсутнє в ГЛОНАСС. І тепер, маючи те й інше, отриманий виграш у рази. Також уведені нові частоти. Це потрібно, у тому числі, щоб знизити погрішність при проходженні сигналу через атмосферу.

24-канальний двосистемний (ГЛОНАСС + GPS) навігаційний приймач "SPІRІT DuoStar-2000" розроблений у Росії для програми ГЛОНАСС (рис.2.2). Він призначений для визначення координат і швидкості в різних додатках, у тому числі і додатках, що пред'являють підвищені вимоги до точності визначення, таких як автомобільна, морська чи авіа навігація.

Рис.2.2.

Приймач SPІRІT DuoStar-2000 здатний одночасно приймати й обробляти сигнали обох навігаційних систем (російської й американський), у тому числі і на об'єктах з високою динамікою при істотному перепаді температур у диференціальному режимі.

Використання сигналів двох існуючих супутникових систем ГЛОНАСС і GPS дозволяє приймачу DuoStar-2000 істотно підвищити швидкість визначення координат і домогтися більшої надійності позиціонування, в умовах, де утруднений пошук супутникових сигналів (видимість частини супутників обмежена будівлями (місто) чи рельєфом місцевості (лісові/гірські масиви й ін.)).

В сучасні системи навігації наземних рухомих об'єктів часто входить апаратура СРНС. Як вже відзначалося, в склад англійської СН INS-202 входить апаратура СРНС "NAVSTAR", що дозволяє визначити координати об'єктів з СКП не більше за 15-20 м, незалежно від початкової геодезичної прив'язки і часу.

Для цілей навігації разом з іншими СН (ІНС, БІНС, тощо) широке застосування знайшли СРНС типу "NAVSTAR" (GPS), "ГЛОНАСС".

Американська фірма "Northrop" розробила зкомплексовану систему навігації (ЗКСН) для наземних рухомих об'єктів, в якій суміщені в одному блоці БІНС і одноканальний приймач СРНС "NAVSTAR". У процесі випробувань системи точність визначення координат при роботі за відкритим С/А-кодом не перевищувала 30 м.

Інша фірма "Texas Instruments" провела випробуванн на літаках і наземних об'єктах ЗСН на базі БІНС і двоканального приймача СРНС "NAVSTAR". У процесі випробувань точність визначення координат не перевищувала 30 м при роботі за відкритим С/А-кодом.