Спутниковые системы местоопределения
ихода сигналов на частотах L1 и L2 позволяет
вычислять дополнительную задержку, возникающую при прохождении сигналов
через ионосферу из-за нелинейности (увеличении пути) распространения в ней
радиоволн.
Прием сигналов с кодом С/А только на одной частоте не дает возможности
вычислять ошибки, вносимые при прохождении радиоволн через ионосферу. Кроме
того, сама структура кода обеспечивает значительно худшие характеристики в
режиме стандартной точности измерений (SPS). За счет преднамеренного
ухудшения точности путем ввода ошибок при формировании навигационных
параметров (режим избирательного доступа — SA) погрешность измерений в
режиме SPS может быть доведена до 300 м и более.
Кроме кодов С/А и Р навигационные спутники регулярно передают специальные
сообщения, которые содержат дополнительные сведения: о состоянии спутников
и их параметрах — системном времени, эфемеридах (наборах параметров, точно
описывающих орбиты спутников), прогнозе ионосферной задержки, показателях
работоспособности. Передача навигационного сообщения длиной 1500 бит
осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и L2. Для передачи
полного сообщения обо всех спутниках требуется 12,5 минуты.
7. Сравнение GPS и ГЛОНАСС
Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, но имеют и различия (что хорошо
видно из таблицы А). Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных
областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах,
а GPS — на средних.
Таблица A. Основные характеристики навигационных систем ГЛОНАСС и GPS
|Характеристки |ГЛОНАСС |GPS |
|Количество спутников |24 |24 |
|(проектное) | | |
|Количество орбитальных |3 |6 |
|плоскостей | | |
|Количество спутников в |8 |4 |
|каждой плоскости | | |
|Тип орбиты |Круговая |Круговая |
| |(S=0+-0,01) | |
|Высота орбиты |19100 км |20200 км |
|Наклонение орбиты, град |64,8+-0,3 |55 (63) |
|Период обращения |11 ч 15,7 мин. |11 ч 56,9 мин. |
|Способ разделения |Частотный |Кодовый |
|сигналов | | |
|Навигационные частоты, |1602,56 — 1615,5 |1575,42 |
|МГц: |1246,44 — 1256,5 |1227,6 |
|L1 | | |
|L2 | | |
|Период повторения ПСП |1 мс |1 мс (С/А-код) |
| | |7 дней (Р-код) |
|Тактовая частота ПСП, МГц|0,511 |1,023 (С/А-код) |
| | |10,23 (Р,Y-код) |
|Скорость передачи |50 |50 |
|цифровой информации, | | |
|бит/с | | |
|Длительность суперкадра, |2,5 |12,5 |
|мин | | |
|Число кадров в суперкадре|5 |25 |
|Число строк в кадре |15 |5 |
|Погрешность* определения |не указана |18 (P,Y-код) |
|координат в режиме | |28 (P,Y-код) |
|ограниченного доступа: | | |
|горизонтальных, м | | |
|вертикальных, м | | |
|Погрешности* определения |15 (СТ-код) |<200 (С/А-код) |
|проекций линейной | |20 (P,Y-код) |
|скорости, см/с | | |
|Погрешность* определения |1000 (СТ-код) |340 (С/А-код) |
|времени |— |180 (P,Y-код) |
|в режиме свободного | | |
|доступа, нс | | |
|в режиме ограниченного | | |
|доступа, нс | | |
|Система отсчета |ПЗ-90 |WGS-84 |
|пространственных | | |
|координат | | |
|* Погрешности в | | |
|определении координат, | | |
|скорости и времени для | | |
|системы ГЛОНАСС — 0,997, | | |
|для GPS — 0,95. | | |
Недостатками ГЛОНАСС являются:
необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время
ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и
радиоастрономии;
при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме
увеличиваются на 25—30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м;
при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала
ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места
потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;
сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия
официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами
координат.
Приемники, одновременно работающие с сигналами ИСЗ GPS и ГЛОНАСС, в
Украине изготавливаются на ГП «Оризон» (г. Смела).
8. Последние новости GPS
8.1 Модернизация GPS - новые сигналы для гражданских пользователей
25 января 1999г. вице-президент США Альберт Гор заявил о выделении 400
млн. долларов из “президентского” бюджета на модернизацию GPS и введении
двух новых “гражданских” сигналов на запускаемых в будущем спутниках.
Второй "гражданский" сигнал будет размещен на существующей частоте L2
(1227.6MHz), вместе с существующим “военным” сигналом. Он будет
предназначен для использования в приложениях (геодезия и т.д.), не
связанных непосредственно с опасностью для жизни людей. Наличие этого
сигнала предусматривается на спутниках, запускаемых с 2003 года.
Третий "гражданский" сигнал будет расположен на частоте 1176.45MHz внутри
диапазона международного радионавигационного сервиса для авиации и
мореплавания. Он предназначен для использования в приложениях, имеющих
повышенные требования к безопасности (гражданская авиация и др.). Наличие
этого сигнала предусматривается на спутниках, запускаемых с 2005 года.
Два новых "гражданских" сигнала в совокупности с существующим на частоте
L1 (1575.42 MHz) существенно расширят возможности GPS.
8.2 Отмена селективного доступа
1 мая 2000 года Президент США объявил о прекращении с 0:00 часов 2 мая
2000 года (время Восточного побережья США) действия так называемого
“селективного доступа” (Selective Availability или S/A) – преднамеренного
“загрубления” сигналов спутников GPS-Navstar Министерством Обороны США, не
позволяющего пользователю, не имеющему специальных полномочий, определять
свое местоположение точнее 100 метров.
Это решение, а также прошлогоднее заявление вице-президента США Альберта
Гора о введении двух новых “гражданских” сигналов на запускаемых в будущем
спутниках является реализацией решения Президента США, принятого в марте
1996 года о расширении использования GPS в гражданских целях.
Отмена действия S/A позволит в несколько раз улучшить точность
автономного местоопределения – по данным Национальной Геодезической Службы
США до 20, а возможно до 10 метров.
Приведенные ниже рисунки иллюстрируют точность GPS при действующем и
отключенном S/A.
На рисунках – данные наблюдений с 7:30 до 14:00 UTC 2 мая этого года (до
и после отключения S/A) на одной из CORS станций, подведомственных Службе
Береговой Охраны США в штате Теннеси и данные одной из станций US Space
Command.
S/A ON
S/A OFF
9. Приёмники GPS
9.1 Приёмники GPS индивидуального пользования
Наиболее распространенными являются приемники СРНС для индивидуального
пользования водителями автомобильного транспорта. Они имеют размер
карманного калькулятора с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем, на
котором отображаются координаты пользователя, курс, расстояние и
направление до контрольных точек маршрута, пройденный маршрут движения,
карта местности, параметры видимых спутников (рис. 6).
Стоимость такого приемника колеблется от 100 до 1000 долларов.
Для индивидуального пользования разработаны также устройства, которые
представляют собой специальные портативные компьютеры с навигационной
программой и цифровой картой, текущий фрагмент которой высвечивается на
миниатюрном ЖК-дисплее. Примером могут служить приборы «CARIN» — Car
Information and Navigation (Philips), «Travelpilot» (Bosch) и др. Это, по
сути, электронные лоцманы, дающие указания водителю синтезированным
голосом, заранее сообщая обо всех поворотах, стоянках и прочих особен
| |  скачать работу |
Спутниковые системы местоопределения |
