Общие сведения о спутниковых системах глобальной навигации ГЛОНАСС GPS Галилео Подготовили к-ты уч. гр. П-11 -7: Плотников Е. И. Михралиев Р. П.
Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС Система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) предназначена для определения местоположения, скорости движения и точного времени морских, воздушных, сухопутных транспортных средств и других видов потребителей. Она разрабатывалась и внедрялась как система двойного назначения, в первую очередь, для обеспечения национальной безопасности России, а также для решения гражданских научных и производственных задач.
Задачи, возложенные на систему ГЛОНАСС: 1. создание (задание) общеземной геодезической и геоцентрической систем координат; 2. распространение единой глобальной высокоточной шкалы времени; 3. создание общеземной сети слежения за современными движениями земной коры; 4. координатно-временное обеспечение § операций в космическом пространстве; § международной службы вращения Земли; § процесса дистанционного зондирования Земли, осуществляемого в интересах картографирования планеты, мониторинга экологического состояния её поверхности и атмосферы; § работ, реализуемых методом спутниковой альтиметрии с целью слежения за уровнем мирового океана, изучения его физической поверхности, в частности морской топографической поверхности и её отличий от поверхности геоида (квазигеоида), а также изучения закономерностей глобальной циркуляции водных масс.
Основу системы ГЛОНАСС составляют три сегмента: • космический сегмент; • сегмент управления; • сегмент потребителей.
Космический сегмент включает 24 спутника, излучающих непрерывные радионавигационные сигналы, которые формируют сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и околоземном пространстве. В системе ГЛОНАСС используются навигационные космические аппараты (НКА), вращающиеся по круговой геостационарной орбите на высоте ~ 19100 км. Период обращения спутника вокруг Земли равен в среднем 11 часам 45 минутам. Время эксплуатации спутника — 5 лет; за этот период параметры орбиты спутника не должны отличаться от номинальных значений более чем на 5 %.
Сегмент управления — наземная система управления, предназначенная для контроля функционирования, непосредственно управления и информационного обеспечения сети спутников.
Сегмент потребителя обеспечивает определение пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров в результате приёма и обработки радиосигналов, принимаемых от спутников. Из этих трёх частей последняя, а именно аппаратура пользователей, самая многочисленная. Помимо основной функции — навигационных определений, — система позволяет производить высокоточную взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удалённых наземных объектах и взаимную геодезическую привязку.
GPS § Спутниковая навигационная система GPS - Глобальная система позиционирования (местоопределения), точнее - ее космический сегмент, представляет собой созвездие из 24 спутников. Система GPS (официальное название - NAVSTAR) разработана по заказу и находится под управлением Министерства обороны США. В 1980 -х систему открыли для гражданского использования. Система GPS работает при любых погодных условиях по всему миру 24 часа в сутки. С ее помощью можно с высокой степенью точности определять координаты и скорость подвижных объектов. За пользование услугами системы GPS не взимается ни абонентская плата, ни плата за подключение. Все, что нужно для пользования системой GPS - это приобрести GPS-приемник.
Как работает система GPS § Спутники GPS вращаются вокруг Земли по круговым орбитам с частотой 2 оборота в сутки, передавая навигационные радиосигналы. GPS-приемники принимают эти сигналы и вычисляют местоположение методом триангуляции. Приемник сравнивает время излучения сигнала с временем приема этого сигнала. Разность между этими величинами позволяет вычислить расстояние до спутника. Зная расстояние до нескольких спутников, GPS-приемник может определить свое местоположение и отобразить его на электронной карте. Принимая информацию по крайней мере от трех спутников, GPS-приемник может определить двухмерные координаты пользователя (широту и долготу). "Захватив" четыре и более спутников, прибор может определить трехмерные координаты (широту, долготу и высоту). Определив местоположение пользователя, приемник может вычислить такие величины как скорость, путевой угол, траекторию, пройденное расстояние, расстояние до конечного пункта, время восхода и захода солнца и многое другое.
Точность системы GPS § Современные многоканальные GPS-приемники обеспечивают достаточно высокую точность. Так, 12 -канальные GPS-приемники GARMIN отслеживают до 12 -ти спутников GPS одновременно, обеспечивая быстрое и уверенное определение местоположения, в том числе в городских условиях или под густыми кронами деревьев. На точность определения местоположения GPSприемником влияет расположение видимых спутников, а также ряд атмосферных и других факторов. В среднем, точность GPSприемников GARMIN составляет 5 м.
Интересные факты Вот некоторые другие интересные факты о спутниках GPS, также называемые NAVSTAR (официальное американское название Министерства обороны): § Первый спутник GPS был запущен в 1978 году. § Полная совокупность из 24 спутников была достигнута в 1994 году. § Средний срок службы одного спутника приблизительно 10 лет. § Спутник GPS весит приблизительно 2 000 фунтов и имеет размер 17 футов, включая солнечные панели. § Мощность передатчика — 50 ватт.
Источники ошибок сигнала GPS § Ионосфера и задержки тропосферы — спутниковый сигнал слабеет, поскольку проходит через атмосферу. § Разветвленный сигнал — Это происходит, когда сигнал глобальной системы определения координат отражен от объектов типа высоких строений или поверхностей скал до того, как достигает приемника. Это увеличивает время прохождения сигнала, таким образом, вызывая ошибки. § Ошибки часов приемника — встроенные часы приемника не столь же точны как бортовые атомные часы спутника GPS. Поэтому, это может иметь очень небольшие ошибки синхронизации. § Орбитальные ошибки — Также известны как эфемероидные ошибки, — погрешности местоположения спутника. § Количество спутников — Чем больше спутников может видеть приемник, тем лучше точность. Модули глобальной системы обычно не будут работать в закрытом помещении, под водой или землей. § Спутниковая геометрия — Это относится к относительному положению спутников в любое данное время. Идеальная спутниковая геометрия существует, когда спутники расположены под широкими углами относительно друга.
Галилео § Галилео (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-приемники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео, хотя достигнута договоренность о совместимости и взаимодополнению с системой GPS третьего поколения.
Сотрудничество с другими странами § Помимо стран Европейского союза в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина и Россия. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Инди и, Малайзии. Ожидается, что «Галилео» войдёт в строй в 2014 — 2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных).
Предполагается, что система Галилео должна быть: § независимой от GPS, но взаимодействующей с нею; § управляемой под международным контролем (США пытаются установить полный или частичный контроль над этой системой); § более точной и доступной, способной быстро обнаруживать и оповещать о неисправности элементов системы; § рентабельной; § открытой для участия других партнеров, в частности России (в последнее время наше участие в проекте не приветствуется).
Сравнение текущих уровней развития ГЛОНАССа и GPS Характеристики GPS и ГЛОНАСС GPS ГЛОНАСС Количество спутников (резерв) 24 (3), реально - 30, с увеличением до 48 24, сегодня на орбите 19 Количество орбитальных плоскостей 6 3 Количество спутников в каждой плоскости 4 8 Гарантийный срок эксплуатации спутника (лет) 10 3 - «Ураган» , 7 - «Ураган. М» , 10 - 12 - «Ураган-К» Покрытие сигналом Весь земной шар (сегодня - до 90% территории РФ и до 60% земного шара) Точность определения местоположения потребителя сигнала (м) 100 (гражданский сигнал), 10 (военный сигнал), 1 (с наземной коррекцией) 30 - 60 - при использовании КА «Ураган» , 5 - 10 - «Ураган-М» , 1 - 3 - «Ураган. К» Точность определения скорости движения (м/сек. ) 10 (гражданский сигнал), 0, 1 (военный сигнал) 15 - «Ураган» , 0, 05 - «Ураган-М»
Сравнительные характеристики GPS и Galileo Параметры GPS Galileo Количество спутников 27 30 Количество орбитальных плоскостей 6 3 Разделение спутников по орбитальным плоскостям Неравномерное Равномерное Наклон орбитальных плоскостей 53 -56° 54° Радиус орбиты 26561, 75 км 29378, 137 км Используемая частота L 1(1575, 42 МГц) E 1(1575, 42 МГц) Спутниковая радионавигационная система Galileo представляет собой уникальный глобальный проект системы массового обслуживания XXI века. Её параметры без преувеличения можно назвать выдающимися.
Конец
Скачать презентацию Общие сведения о спутниковых системах глобальной навигации ГЛОНАСС
Galileo_GPS_Glonass.pptx