Notice: Undefined offset: 39 in /var/www/agru1/data/www/ailback.ru/index.php on line 154
Определяне на позицията на кораба с помощта на глобални навигационни спътникови системи
Studopediya

КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Определяне на позицията на кораба с помощта на глобални навигационни спътникови системи

16.1 Структурата на сателитни навигационни системи в световен мащаб

16.1.1.Obschie информация

Глобална навигационна спътникова система GNSS

проектиран за висока точност на позициониране местоположението на подвижни обекти, тяхното курс и скорост.

В днешно време сателитни навигационни системи са намерили най-широко приложение в различни сфери на човешката дейност, но специално място, защото на неговите положителни качества (глобално, висока точност, независимо от атмосферните условия, време на деня и сезона) са намерени в транспорта.

Като част от днешното второ поколение GLONASS GNSS и GPS три основни подсистеми:

АМ навигация космически кораб - сегмента на пространството;

• мониторинг и контрол (приземен командния измерване
CICS или комплекс контрол сегмент);

• потребителите на навигационно оборудване НАП - морски приемници (PI).

Основен предмет на GNSS е определяне на пространствените координати на подвижната местоположението на обект и времето.

Тази задача се изпълнява директно в приемниците.

Измерване навигационна параметър - разстоянието от спътника - се извършва въз основа на bezzaprosnyh (пасивни), вариращи от измервания сигнали на няколко видими РНК с известни координати. След това, с помощта на процесор PI, по здраво, наложена от Програмата изчислява координатите срок за обекта, неговото курса и скоростта. В допълнение, процесорът изпълнява модерен потребителски интерфейс решение на редица навигационни задачи.

Използването на измервания с пасивни направи възможно да се постигне неограничени възможности лента за ГНСС.

16.1.2 подсистема навигационни спътници

Основната функция на подсистемата се състои в образуването и отделянето на радиосигнали, които са необходими за определения за навигация. Съставът на оборудването АМ включват:

• радио оборудване (трансмитери навигационни сигнали и телеметрична информация, данни и команди от приемници CIC антена блокове ориентация);

• компютри;

• на борда стандарт на време и честота;

• слънчеви панели и други.

На борда време и честота стандарти предвиждат синхронни радиация навигационни сигнали към всички от сателити орбитална съзвездието, което е необходимо за изпълнението на измерване на разстояния в PI

АМ навигационни сигнали съдържат компоненти на вариращи послания и компоненти на услуги.

Далекомер компоненти, използвани за определяне на навигационните параметри в PI. съобщения за услуги, предназначени компоненти за пренос на мобилни единици сателитна координати вектори на скоростта, време и т.н.

контрол и управление на CIC 16.1.3 подсистема



Е комплекс от наземни съоръжения, които осигуряват:

• наблюдение и контрол на траектории на движение АМ;

• качеството на функциониране на тяхното оборудване;

• Управление на режимите на работа и параметрите на сателит
радио;

Състав и обем на дискретни предава от сателити
навигационна информация;

• стабилност и на борда времева скала и др.

Фиг. 16.1 подсистемата навигация космически кораб АМ.

16.1.4 подсистема на навигационно оборудване на потребителите НПД

Подсистемата включва:

• антена;

• приемник-индикатор, състоящ се от предавател и процесор, информацията за корекция приемник информация входно-изходно устройство, мрежов адаптер.

Радио UI е предназначена да отговори на следните основни задачи:

• едновременна обработка на сателитни сигнали, които са
на LOS;

• автоматични непрекъснато производство на пространствените координати, скоростта и посоката на движение на подвижния обект (съд);

• приемане и обработка на корекция на информацията;

• показване на информация, която трябва да се покаже на изчислените географските координати (в градуси, минути и хилядни от минута) и времето на наблюдение на Световната UTC координирано универсално време в координатната система на международната геодезическата координатна система
WGS-84 или в система, чиито параметри са въведени от оператор;

• оценка на точността на координатите и скоростта;

• изчисляване на средните стойности на координатите и скоростите и тяхното UPC
серия от наблюдения;

• решение SERPs навигация;

• автоматично регулиране на експлоатация;

• възможността за въвеждане на датата на календара;

• Режим на дисплея и експлоатация на дисплея в режим на диференциал.

Освен PI реши спомагателни функции:

· Автоматично съзвездие избор на наблюдение за основа на техническото им състояние;

· Издаване външни клиенти клеймо;

· Получаване, съхраняване и актуализиране алманаси на GLONASS и GPS;

· Търсене сигнали и влизане РНК в комуникационната система в отсъствието на алманаси;

· автоматичен контрол на работата на оборудването, индикация за неизправност;

· Приемане, регистрация и коригиране на информация по време на работа в диференциален режим;

• изчисляване на точката на час на пристигане на целева пиксел към предварително определена скорост;

· Изчисляване на скоростта в даден момент по време;

· Изчисляване на разстоянието, изминато;

· Въвеждане на координати на точки 500;

· Въвеждане 20 маршрути или тревни площи (50 точка
всеки път);

· Изчисляване на разстоянието и посоката от текущият момент на всяка от точките, или между две избрани точки;

· Записване на текущата позиция като точка;

· Сигнализация подхода на предварително определено разстояние до точка с координатите дадени;

· Производствените параметри на отклонение от маршрута;

· Светлина и звук аларма за излизане извън ширината на канала, който са обидни.

PI трябва да отговарят на следните минимални експлоатационни и технически изисквания:

• точност на позициониране при получаване и обработка на диференциални корекции сигнали трябва да бъде в рамките на 10 м 0.95;

• UI трябва да предостави observated изчисляване на координати и извеждане на данни към дисплея и други радио- и навигационно устройство с четливост на не повече от 2 секунди. Минимална резолюция на показаните географски координати (ширина и дължина), за да бъде 0.001 минути;

• след включване на приемника-режим "работа" трябва да е възможно да се получи първа референтна позиция на необходимата точност за:

• 30 минути при липса на съответната база данни приемник-памет

Информация;

• 5 минути в присъствието на съответната база данни приемник-памет;

• Радио, следва да изпълняват сигнали повторно сканиране и изчисление observated позиция на необходимата точност:

• в рамките на 5 минути, ако няма прекъсване на рецепцията на захранващото напрежение на сигнала е прекъсната за срок до 24 часа;

• в рамките на 2 минути, докато подаването на захранващо напрежение прекъснато за период до 60 секунди;

• Оборудването трябва да осигури предупреждение за невъзможността за определяне на координатите. До възстановяването на нормалната работа, дисплеят ще покаже времето и координатите на последното наблюдение с визуална индикация за причините за прекратяването на наблюдение;

• Радио трябва да се даде индикация за режима на диференциал.

В момента има повече от 200 фирми, ангажирани в системите за спътникова навигация за развитие и производство дрямка.

Най-известният пример от фирми "Trimble", "Garmin" (САЩ), "Furuno" (Япония), "Sersel" (Франция).

16.2 Източниците на измервания грешка на плаващи параметри и изпълнение на наблюдение

Грешки при определяне на стойностите на параметрите за навигация - разстоянието до спътника - могат да бъдат от различно естество. При определяне на координатите на движимо обекта, тези грешки водят до влошаване на точността на наблюдение.

Сигнал за грешка, когато преминават през земната атмосфера. Атмосферата на Земята се състои от два слоя - йоносферата и тропосферата. В йоносферата, горната част на атмосферата, характеризиращ се с висока степен на йонизация. Тя започва от височина от около 70-80 км от земната повърхност. Тропосферата, долната част на атмосферата, съдържа по-голямата част от въздуха, водна пара, прах и т.н. Той се намира на височина 9 км над полюсите и 16 км над екватора.

Сигнал забавяне при преминаване през йоносферата, се определя с помощта на математически модел. Симулация софтуер изпълнява приемник-специфично и зависи от качеството на приемника-и качеството на математическия модел. Грешката се дължи на влиянието на йоносферата до 5 метра.

забавяне на сигнала при преминаване през тропосферата трудно предвидими поради високата динамика на тази среда с непредвидими промени. Големината на грешката в стойността на параметъра, по време на преминаването на навигация тропосферата е ниска и е около 1 метър.

Грешките, дължащи се на многопосочно разпространение. Тези грешки са подобни на тези, които се случват в телевизионния образ, като сянка или дублиращи се изображения. Причината за появата им в присъствието на

отразени сигнали от повърхности близо до приемната антена.

Заедно с сигнала, който идва директно от сателитната антена към сигналите на входа на се отразява от корабни конструкции, клапани, дървета, движещи се обекти и т.н. Ако приемникът не бракувани тези отразени сигнали, това може да доведе до големи грешки в observated координати или извършване на наблюдение става невъзможно. Често тези отразени сигнали е трудно разпознаваем. Следователно, качеството на приемника е важно за точност и възможност за наблюдение.

Грешките в сателитна часовник. Атомните часовници се използват в сателити, е прецизен инструмент. Въпреки това, подобно на всяко друго устройство, те не са съвършени. Тези минимални грешки, които се намират в тези часове, да доведат до грешки в измерените параметри за навигация, за да 1-5 метра.

Позиционно (ефемерида) грешка. Точното място на всички спътници в орбита система непрекъснато се следи и поддържа. Въпреки това, за да се появят на минималната грешка. Те се появяват, защото на значителен период от време между възможностите за наблюдение и регулиране на положението на спътниците в орбита.

Грешките на положението сателити да доведат до грешки в измерените навигационни параметрите на поръчката от 2-5 метра.

Геометрични определения точност фактор. сателитна избор за извършване на наблюдение се извършва автоматично от приемника. Ако тази опция е направена от лошо качество, това ще доведе до грешка на наблюдение поради геометрична фактор.

Ако ъглите между спътниците в малък, спътниците са в малка област на земната повърхност, наблюдението се извършва с ниска точност. Ако сателитите са "общо", точката на пресичане на isosurfaces ще бъде оптимално и висока точност на наблюдение. Съвременните GPS приемници трябва да бъдат в състояние да организира оптимално избор на сателити за извършване на наблюдение.

Слънчевата активност. Мощни слънчеви енергийни емисии в периода на повишена слънчева активност води до повреда на сателита GNSS, както и други системи.

Източникът на слънчевата активност е смущение в магнитното поле на Слънцето. Извършват изваждания от слънчевата корона. В едно изхвърляне може да съдържа до 1 млрд. Тона материя, посадъчен със скорост от над 3 милиона километра в час. Силните магнитни бури възникнат през пътя размножаване на такива "порции". Слънчеви батерии сателити засяга най-силно рентгеново излъчване в честотния диапазон. Неспазването на електронни и радио оборудване.

Слънчевата активност е за период от около 11 години. Следващата година на активния Слънцето, 2012. Ние можем само да се надяваме, че глобалната навигационна спътникова система ще оцелее с минимални загуби.

16.3 Методи за определяне на позицията, използващи навигационни спътника на кораба

16.3.1 Преглед

Основното съдържание на проблема с навигация решен с помощта на борда приемник-СНС, е да се определи координатите на кораба и неговата скорост.

Директно измерване на тези параметри не е възможно. Податливи време измерване интервал (закъснение) между точка спътник на предаване на сигнала преди неговото допускане до съда. радио параметър, наречен радио навигация, както и съответната геометрична параметъра - навигация.

Забавяне радио е радионавигационна опция и съответния обхват на кораби D - навигационни параметри.

eometricheskoe място космически точки с една и съща стойност на параметъра се нарича навигация Изоповърхността.

Позицията на кораба се определя от пресечната точка на три isosurfaces.

За решаването на навигационни задачи, като използвате функционална връзка между параметрите на плаване и координатите на движещ се обект. Подходящи функционални взаимоотношения се наричат навигационни функции.

Навигационни функции получени чрез различни методи, най-важните от които:

• далекомер,

• psevdodalnomerny,

• разлика обхват,

• радиална скорост.

16.3.2 метод вариращи

Въз основа на пасивни измервания (bezzaprosnyh) разстоянието между A / -та спътника и кораба. параметър навигация е разстоянието D и Изоповърхността - сфера с радиус R и център, разположен в центъра на тежестта / АМ-ти.

Мястото на съда се определя като координатите на точката на пресичане на трите сфери, така че, за да се приложи този метод, трябва да се измери разстоянието до три навигационни сателити.

За метода на вариращи от навигационна функция е система от три уравнения на формата

където х ч Zi - известни към момента на координати / -ти измерване

спътникова навигация; X, Y, Z-координати на плавателния съд.

Поради нелинейност на системата от уравнения възниква проблем на двусмислие позиция фиксиране, която се елиминира чрез допълнителната информация (координати schislimye съд).

Методът се започне приема, че всички измервания диапазон трябва да се направят по едно време. Въпреки това, сателитни координати са прикрепени към борда на скалата на времето, както и позицията на кораба, идентифицирани в нейния мащаб. В реалния свят има разминаване на гама мащаб и изместване измерване възниква по отношение на истинската, така че точността на определяне на позицията на кораба пада.

По този начин, в ущърб на този метод е необходимостта от по-висока точност везни изкупуват сателитна време и на съда. Т.е. Корабно оборудване трябва да бъде в състояние да запази време със същата точност като оборудването в орбита. Това изискване води до рязко покачване на цената на кораб борда приемници.

метод 16.3.3 Psevdodalnomerny

Съгласно pseudorange на / -ти сателитна да се разбере съд измерено разстояние D T + АД към спътник, който се различава от истинския обхват R от неизвестен, но постоянен във времето определи навигационни параметри АД стойност.

Тук, както и опция за навигация, приета Dj + АД. Изоповърхността е сфера с център в центъра на масата на спътника. Когато тази сфера радиус АД променено на неизвестно степен.

Pseudorange измервания до три сателита води до система от три уравнения с четири неизвестни (X, Y, Z, АД), което води до несигурност в своето решение. За да се премахне несигурността е необходимо да се извърши допълнително измерване pseudorange от четвърти спътник, и да получи точното решение на системата от 4 уравнения с четири неизвестни (вж. По-долу), т. Е. За да получите седалка движещия се обект като пресечната точка на четирите isosurfaces.

Необходимостта да намерите най-LOS четири навигационни сателити има строги изисквания за структура съзвездието, което може да се направи само в sredneorbitnyh SNA.

Предимството на този метод е, че той не налага строги ограничения върху стойността грешка морската приемник-времевата линия и му позволява допълнително да се изчисли времето отклонение мащаб (часа корекция).

метод 16.3.4 rangedifference

Тя се основава на измерване на разликата на разстояния от кораба до няколко навигационни сателити.

Методът е подобен на psevdodalnomernomu, тъй като тя трябва да се използва само ако е измерване на разстоянието АД неизвестни смени.

Този метод използва разликата в разстоянието от три до четири спътника, тъй като постоянството на АД по време на навигация определяния pseudorange разлики равни на разликите на истинските разстояния за да се определи, което изисква само три независими уравнения.

параметър за навигация е разликата в разстоянието. Изоповърхността представлява двойна кухина хиперболоидна ротационна повърхност, чиято огнища са координатите на центъра на масата на две сателити, чиито разликата в разстоянието се измерва.

Точността на определяне на обект пространство мобилната съвпада с точност на определянето на тези координати psevdodalnomernym начин.

Rangedifference недостатък на метода е, че не може да се измери изместване АД, R. F. приемник кораб времево изместване мащаб.

16.3.5 Ъглова скорост метод (Доплер)

Въз основа на оценката на трите радиални скорости по отношение на кораб три навигационни сателити.

Недостатък на този метод е невъзможността за провеждане на измервания в реално време.

За реализирането му изисква много стабилна честота справка и време. Нестабилността на оборудването на кораба на борда да се поддържа стандартната честота и време, което води до драматично влошаване на точността на наблюдение.

16.4 Sredneorbitnye спътникови навигационни системи GPS и GLONASS

Nizkoorbitnye SNA първото поколение на "Транзит" (САЩ) и "Цикада" (СССР) има съществени недостатъци:

• относително ниска точност на определянето;

• по-дълги интервали между наблюдения.

За да се преодолеят тези недостатъци, първо в САЩ, а по-късно в Русия, беше решено да се започне работа по ново поколение SNA. САЩ първоначално го нарече "NAVSTAR" (NA Vigation Satellite предоставяне на време и обхват), м. Ф. "навигационна спътникова система, която осигурява измерване на времето и мястото". В момента системата е получил името на GPS. В Русия sredneorbitnaya SNA нарича GLONASS - Глобален навигационна спътникова система.

Основната цел на GPS и GLONASS - прецизна навигация на движещи се обекти в пространството, във въздуха, водата и земята.

16.4.1 GPS система за сателитна навигация

Принципа на работа на системата се основава на използването на метода psevdodalnomernogo.

В пространството сателитна мрежа близо до Земята разположени равномерно "покрие" по цялата повърхност на Земята. Орбитите са изчислени с много висока точност, обаче, във всеки един момент са известни координатите на всеки сателит.

Бордови честотни стандарти на навигационни спътника се синхронизират и свързани с така нареченото "време система." стандартно време на работа на кораб по-малко точни, а не да се повиши прекомерно разходите. Този стандарт трябва да осигури само краткосрочна стабилност по време на процедурата на измерване.

В мобилната единица заедно с pseudoranges измерени Доплер смени на радио честотата, което позволява изчисляване на скоростта му.

По този начин, за да извърши необходимите определения за навигация, за да се гарантира непрекъснатото видимостта на поне четири сателита. Излишни измервания (над четири) могат да подобрят точността на позициониране и за да се гарантира непрекъснатост на навигация.

Сегментът пространство се състои от 26 спътника (21, подмяна основни и 5), които циркулират върху шест орбити.

Предавателни апарати сателитна излъчва сигнали на две носещи честоти: L1 = 1575,42 MHz и L2 = 1227,6 MHz. И двата превозвачи са кодирани навигация съобщение, което съдържа данни за орбита на сателита, атмосферата на информацията за параметър, корекцията на системното време.

<== предишната лекция | Следващата лекция ==>
| Определяне на позицията на кораба с помощта на глобални навигационни спътникови системи

; Дата на добавяне: 01.20.2014; ; Прегледи: 753; Нарушаването на авторски права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикува материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Не е авторът на материала, и предоставя на студентите възможност за безплатно обучение и употреба! Най-новото допълнение , Ал IP: 66.249.93.206
Page генерирана за: 0.021 сек.