Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Доклад'
Концепция системы оказания психологической помощи населению, подвергшемуся воздействию радиации вследствие радиационных аварий, катастроф и ядерных ис...полностью>>
'Методические указания'
Обморожение. Под воздействием холода может воз­никнуть реакция кожи и мягких тканей носа, по степени выраженности которой выделяют 3 степени: I степе...полностью>>
'Программа'
 Программа   энергосбережения  в муниципальном  образовательном   учреждении дополнительного образования детей «Дом детского творчества» с. Молчанова...полностью>>
'Документ'
Глобальные качественные изменения , произошедшие в жизни человечества на рубеже второго и третьего тысячелетий, определили значительные изменения во ...полностью>>

Спутниковые навигационные системы

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Спутниковые навигационные системы

Оглавление

Стр.

Термины .………….………………………………………………………………..

2

Аббревиатуры ……………………………………………………………………...

3

1.

Краткий обзор спутниковых системы навигации …………………………….

4

2.

Основные принципы определения места воздушного судна ………………..

6

2.1.

Физико-технические принципы функционирования СНС ………………………

6

2.2.

Основные уравнения в алгоритмах СНС ………………………………………….

11

2.3.

Основные преимущества СНС ……………………………………………………

14

3.

Общие сведения о СНС …………………………………………………………...

16

3.1.

Организация и основные технические данные СНС ……………………………..

16

3.2.

Общие принципы функционирования СНС ………………………………………

17

4.

Классификация приемо-индикаторов СНС ……………………………………

19

5.

Функциональные дополнения …………………………………………………...

23

5.1.

Дифференциального метода корректировки спутникового сигнала ……………

23

5.2.

Системы функционального дополнения ………………………………………….

25

6.

Бортовое оборудование СНС ……………………………………………………

29

6.1.

Типы оборудования ………………………………………………………………..

29

6.2.

Информация представляемая СНС ………………………………………………..

30

6.3.

Основные режимы работы приемоиндикаторов СНС …………………………...

32

6.4.

Использование GPS NOTAM ……………………………………………………...

34

6.5.

Использование функции RAIM ……………………………………………………

36

6.6.

Изменение чувствительности индикатора боковых отклонений ……………….

37

7.

Базы навигационных данных …………………………………………………...

39

Литература …………………………………………………………………………..

41

Термины

Автоматическое зависимое наблюдение. Метод наблюдения, при котором автоматически обеспечивается поступление по линии передачи данных информации, получаемой от бортовых систем навигации и определения местоположения, включая сигналы опознавания воздушного судна, четырехмерное местоположение и дополнительные данные, где это необходимо.

Барометрическая поддержка. Процесс применения данных о высоте для имитации спутника GNSS, находящегося непосредственно под антенной приемника (что, например, уменьшает на единицу количество спутников, необходимых для определения местоположения ВС).

Волна геоида. Расстояние (положительное или отрицательное значение) между поверхностью геоида и поверхностью математически определенного референц-эллипсоида.

Высота относительно эллипсоида (геодезическая высота). Высота относительно поверхности референц-эллипсоида, измеренная вдоль нормали к эллипсоиду через рассматриваемую точку.

Геостационарная. Определение, относящееся к экваториальной орбите спутника, обеспечивающей его постоянное положение относительно конкретной фиксированной точки отсчета на земной поверхности. В некоторых предлагаемых проектах обеспечения целостности используются геостационарные спутники.

Геоцентрический. Определяемый или измеряемый относительно центра Земли.

Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS). Всемирная система определения местоположения и времени, которая включает одно или несколько созвездий спутников, бортовые приемники, а также систему контроля целостности и дополнена функциональными элементами, необходимыми для обеспечения навигационных характеристик (RNP), требуемых для выполняемого этапа полета. Работа GNSS обеспечивается с помощью GPS и/или ГЛОНАСС.

Глобальная орбитальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Навигационная система, использующая передачу сигналов со спутников; предоставлена и обслуживается Российской Федерацией и доступна для пользователей гражданской авиации.

Глобальная система определения местоположения (GPS). Навигационная система, использующая передачу сигналов со спутников; предоставлена и обслуживается Соединенными Штатами Америки и доступна для пользователей гражданской авиации.

Контроль целостности GNSS. Подсистема GNSS, которая обеспечивает своевременное выявление и индикацию нарушений в работе GNSS для гарантии, что пользователь будет осведомлен о том, работает или нет глобальная система спутниковой навигации в рамках установленных ограничений на ее характеристики.

Наземное функциональное дополнение и оборудование контроля целостности. Наземный компонент GNSS, предназначенный для контроля ее целостности. Он может включать некоторый комплекс технических средств и оборудования, например, дифференциальную GNSS широкой зоны действия и средства генерирования сигналов для измерения псевдодальности.

Непрерывность обслуживания, предоставляемого GNSS. Вероятность того, что обслуживание, предоставляемое GNSS, будет обеспечиваться в течение некоего этапа полета при условии, что оно обеспечивалось в его начале.

Погрешность, обусловленная техникой пилотирования (FTEFlight Technical Error). Точность пилотирования воздушного судна, которое измеряется путем сопоставления индикаторного местоположения воздушного судна с индикаторным заданным или намеченным местоположением. Эта погрешность не включает грубые ошибки.

Система управления полетом (FMS). Комплексная система, которая включает в себя бортовой датчик, приемник и вычислитель с базой навигационных данных и данных о летно-технических характеристиках воздушного судна и выдает данные о характеристиках и наведении RNAV на дисплей и для ввода в автоматическую систему управления полетом.

Целостность. Способность системы выдавать пользователю своевременное предупреждение в тех случаях, когда ее нельзя использовать для навигации.

Целостность GNSS. Гарантия того, что все функции GNSS выполняются в пределах ограничений на ее эксплуатационные характеристики.

Аббревиатуры

ГЛОНАСС

Глобальная навигационная спутниковая система

КИНО

Комплексный индикатор навигационной обстановки

СВС

Система воздушных сигналов

ADS

Automatic Dependent Surveillance

Автоматическое зависимое наблюдение

CDI

Course Deviation Indicator

Указатель отклонения от линии заданного пути

DOP

Dilution of Precision

Снижение точности

FMS

Flight Management System

Система управления полетом

FTE

Flight Technical Error

Погрешность, обусловленная техникой пилотирования

GDOP

Geometric Dilution of Precision

Геометрическое снижение точности

GNSS

Global Navigation Satellite System

Глобальная навигационная спутниковая система

GLS

GNSS Landing System

Посадочная система с применением глобальной системы определения местоположения

GPS

Global Positioning System

Глобальная система определения местоположения

HDOP

Horizontal Dilution of Precission

Снижение точности определения горизонтального местоположения

HSI

Horizontal Situation Indicator

Плановый навигационный прибор (ПНП)

IAF

Initial Approach Fix

Контрольная точка начального этапа захода на посадку

JAA

Joint Aviation Authorities

Объединенные авиационные власти (государств ЕС)

RNAV

Area Navigation

Зональная навигация

RNP

Required Navigation Performance

Требуемые навигационные характеристики

S/A

Selective Availability

Селективный доступ

SID

Standard Instrument Departure

Стандартный маршрут вылета по приборам

STAR

Standard Terminal Arrival Route

Стандартный маршрут прибытия по приборам

TSO-C129

Technical Standard Order - Circular 129

Стандартизированные требования - Циркуляр 129

VDОP

Vertical Dilution of Precision

Снижение точности определения местоположения по вертикали

1. краткий обзор спутниковых систем навигации

Запуск первого в мире советского искусственного спутника Земли (ИСЗ) состоялся 4 октября 1957 г.

В 1959 г. на орбиту выведен американский первый навигационный искусственный спутник Земли, а в 1964 г. вступила в эксплуатацию низкоорбитальная система Transit («Транзит») для обеспечения американских атомных ракетных подводных лодок «Поларис».

В 1967 года в СССР был выведен на орбиту первый навигационный спутник «Космос-192» с целью создания низкоорбитальной системы СНС «Циклон». Полностью система введена в эксплуатацию в 1976 г. в составе шести космических аппаратов. В 1976 был разработан гражданский вариант навигационной системы для нужд торгового морского флота, получивший название «Цикада».

Первый спутник системы GPS США был выведен на орбиту 22 февраля 1979 г. Создание группировки GPS было закончено в 1989 г.

Первый спутник системы ГЛОНАСС был запущен в СССР 12 октября 1982 г. Официальное введение системы ГЛОНАСС в действие состоялось 24 сентября 1993 г. В январе 1994 г. система состояла из 24 спутников. В период 1995 – 2004 годы количество уменьшалось до 12. В 2004 г. началось восстановлении группировки.

Галилео (Galileo) — европейский проект СНС. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Ожидается, что Галилео войдёт в строй в 2013 г., когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Космический сегмент будет дополнен наземной инфраструктурой, включающей в себя два центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций. Первый опытный спутник системы Галилео был запущен 28 декабря 2005 г. на расчётную орбиту высотой более 23000 км с наклонением 56°.

Ни одно государство не может и не хочет в своем развитии зависеть в какой-либо области от другого, хотя и дружественного в данный момент, государства. Поэтому поиск альтернативы GPS и ГЛОНАСС привел к созданию GALILEO.

14 апреля 2007 г. состоялся первый запуск китайского  навигационного спутника "Бэйдоу" (Большая Медведица) для создания СНС Compass. 14 апреля 2009 г. орбиту был выведен второй навигационный спутник на геостационарную орбиту. Развертываемая Китаем подсистема GNSS, предназначенная для использования только в этой стране. Завершить создание космической навигационной системы КНР намеревается к 2015 г. Космический сегмент СНС будет сформирован из 5 спутников на геостационарной орбите и 30 спутников на средней земной орбите. Система будет полностью совместима с российской "ГЛОНАСС", Европейской "Галилео" и американской GPS.

Индийская региональная навигационная спутниковая система (Indian Regional Navigation Satellite System), сокращённо IRNSS. Первый спутник запущен в 2008 г. Спутниковая группировка IRNSS будет состоять из семи спутников на геосинхронных орбитах. Причем четыре спутника из семи в IRNSS будут размещены на орбите с наклонением в 29о по отношению к экваториальной плоскости. Проектная дата завершения работ 2011 г. IRNSS будет обеспечивать только региональное покрытие самой Индии и частей сопредельных государств.

Японская Quasi-Zenith навигационная система (QZSS). Планируемая дата запуска первого спутника в августе 2010 г. Всего в спутниковый сегмент войдут 3 спутника, орбиты которых будут выбраны таким образом, чтобы их подспутниковые точки описывали на земной поверхности одну и ту же траекторию с одинаковыми временными интервалами. При этом, по крайней мере, один спутник будет виден под углом места более 70º в любое время на территории Японии и Кореи. Эта особенность и определила название навигационной системы - Quasi-Zenith («Квази-зенитная»). Эта особенность важна для гористой местности или городов с высокими зданиями.

В ближайшей перспективе будут одновременно работать три глобальных навигационных спутниковых системы GPS, ГЛОНАСС и GALILEO. Практически во всех странах в настоящее время широко используется только GPS, нормальное функционирование которой целиком зависит от правительства США.

Использование спутниковых навигационных систем (СНС) для целей навигации приносит значительные преимущества по сравнению с обычными навигационными средствами.

СНС характеризуются более высокой точностью по сравнению с эксплуатируемыми в настоящее время системами. В сочетании с системами передачи данных “воздух-земля” СНС позволяет осуществлять автоматическое зависимое наблюдение (ADS) в любом районе воздушного пространства. Внедрение СНС и возможное в будущем снятие с эксплуатации наземных навигационных средств позволит существенно повысить регулярность, эффективность, экономичность и безопасность полетов воздушного транспорта.

В связи с тем, что в практической деятельности используется GPS и ГЛОНАСС, то далее они будут рассмотрены подробно.

  1. Основные принципы определения места воздушного судна

2.1. Физико-технические принципы функционирования СНС

В основу определения координат ВС положен принцип измерения дальностей до навигационных спутников.

Геометрическая интерпретация реализации этого принципа может быть объяснена следующим образом. Предположим, что в любой момент времени позиции спутников в околоземном пространстве известны, и могут быть измерены первичные навигационные параметры – дальности до спутников, находящихся в поле зрения приемника СНС. Измеренная дальность до одного спутника определяет поверхность положения в виде сферы с радиусом, равным измеренной дальности (рис. 2.1). [2]

Рис. 2.1. Определение позиции ВС по спутникам

Дальности D1 и D2 до двух спутников определяют две поверхности положения, пересечение которых определяет линию положения в виде окружности. Поверхность положения, полученная с помощью третьего спутника в виде сферы с радиусом может иметь пересечение с линией положения в виде окружности, полученной от первых двух спутников, только в двух точках М1 и М2. Таким образом, измеренные дальности до трех спутников ограничивают возможную позицию двумя возможными точками. Методом логического исключения определяется, какая из двух точек является позицией приемника СНС. Например, если одна из точек слишком далеко от поверхности Земли, или имеет слишком большую скорость перемещения относительно земной поверхности, или находится на очень большом удалении от ранее определенной позиции, то такая точка не может быть искомой позицией. В компьютеры бортовой аппаратуры заложено несколько алгоритмов, позволяющих отличить правильную позицию от ложной.

Определение дальности D от спутника до приемника СНС выполняется в результате измерения времени прохождения радиосигнала от спутника до потребителя СНС сигналов по формуле:

D = c  t,

где: c - скорость распространения радиосигнала;

t - время прохождения радиосигнала.

Для дальностей порядка D = 21000 км и скорости c = 300000 км/сек время прохождения сигнала t = 0,07 сек. Поэтому в аппаратуре потребителя должно быть обеспечено высокоточное измерение весьма малых промежутков времени.

Для определения времени прохождения радиосигнала от спутника до приемника сигналов использован метод сравнения псевдослучайных кодов, генерируемых в аппаратуре спутника и приемника СНС.

В самых общих чертах данный метод состоит в следующем. Аппаратура спутников и приемников синхронизирована с очень высокой точностью. И на спутниках, и в приемниках одновременно генерируются одинаковые последовательности весьма сложных цифровых кодов. Эти коды настолько сложны, что внешне выглядят как длинные цепочки случайных импульсов, которые принято называть псевдослучайными кодами. А так как аппаратура спутников и приемников генерирует одинаковые коды в одни и те же моменты времени, то время прохождения сигнала от спутника до приемника определяется по задержке принятого кода (рис. 4.2). Генерируемые псевдослучайные коды повторяются каждую микросекунду, т.е. через каждые сек.

Рис. 2.2. Измерение времени прохождения сигнала от спутника

Большинство СНС приемников обеспечивают измерение времени с точностью до Δt = 10-9 сек (т.е. до одной наносекунды).

Для высокоточного определения позиции ВС необходимо, чтобы точность синхронизации часов на спутниках и в аппаратуре потребителей соответствовала потребной точности измерения времени прохождения радиосигнала от спутника до приемника.

На спутниках устанавливаются комплекты из четырех высокоточных атомных часов и, кроме того, эти часы корректируются наземными станциями управления. В СНС приемниках устанавливаются сравнительно неточные кварцевые часы.

Погрешность определения момента времени t по часам приемника по сравнению с отсчетом на часах спутников определяется компьютером аппаратуры потребителя в результате вычисления по специальному алгоритму.

Предположим, что спутники и приемник СНС находятся в одной плоскости. Если t = 0, т.е. нет погрешностей в измерении времени прохождения радиосигнала одновременно от трех спутников, то линии положения пересекутся в одной точке. В тех же случаях, когда погрешность t , то вычисленные линии положения будут отстоять от фактических линий положения на величину ct и образовывать некоторую область возможных положений приемника СНС (область погрешностей). Размеры этой области определяются величиной ct и углами пересечения линий положения. По специальному алгоритму в компьютере приемника СНС после серии измерений обеспечивается вычисление величины t, которая становится третьей координатой, определяющей позицию приемника на плоскости (рис. 2.3).



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Спутниковая навигационная система (снс) «логистик»

    Документ
    GPS (Глобальная система определения координат) и AVL (Автоматическое отслеживание местонахождения транспортных средств), в целях предоставления клиенту наиболее точной и надежной информации о местонахождении.
  2. Реализуется программа внедрения спутниковой навигационной системы глонасс в дорожных организациях области общей стоимостью 18 млн рублей. На сегодняшний день оборудовано 119 единиц

    Программа
    Доклад на ПДС у заместителя Председателя Правительства области А.М.Стрелюхина 25 апреля 2011 года по вопросу «О готовности дорожного комплекса области к работе в летний период 2011 года»
  3. Наименование Программы Федеральная целевая программа "Глобальная навигационная система" Основание для разработки Программы

    Программа
    Решение Совета Безопасности Российской Федерации от 6 февраля 2001 г. № Пр-1, распоряжение Правительства Российской Федерации от 1 марта 2001 г. № 282-р
  4. Проект «Навигационные системы, технологии и услуги»

    Документ
    С 1 по 3 июня в павильоне № 7 зал 1 ЦВК «Экспоцентр» состоится 3-я международная выставка «Навитех-Экспо-2011» в рамках международного конгрессно-выставочного проекта «Навигационные системы, технологии и услуги», совместно с V Международным
  5. Программа по курсу: «Теоретические основы спутниковых навигационных систем» По направлению  010600: 

    Программа
    Курс «Теоретические основы спутниковой навигации» рассчитан на слушателей, имеющих базовую университетскую (политехническую) подготовку по общей физике, высшей математике, теории случайных процессов, основ радиоэлектроники (теория

Другие похожие документы..