Заказать расчет
Каталог

Электронные компоненты

Монетизация ПО

Коммуникационное оборудование

ГЛОНАСС/GPS мониторинг

Видеомониторинг

Интеллектуальные транспортные системы

Общественный транспорт

Оборудование для сетей LoRaWAN

Аксессуары

+78123317576 Войти
+78123317576
0 0

ГЛОНАСС (общее описание и принципы)




Общие сведения

На текущий момент существуют 4 глобальных навигационных спутниковых системы. Две из них, GPS и ГЛОНАСС полностью укомплектованы и две, Galileo и Beidou в стадии запуска.

GPS

Разработана по заказу министерства обороны США. Полностью запущена в 1995г. Количество спутников 24. Частоты L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц

ГЛОНАСС

Разработана по заказу министерства обороны РФ. Полностью запущена в 2010г. Количество спутников 26. Частоты L1 = 1602 МГц и L2= 1246 МГц

Galileo

Разработана европейским космическим агенством. Введена в эксплуатацию в 2015г. Полная готовность 2020г. Частоты E1 = 1575.420 МГц, E6= 1278.750 МГц и E5 = 1191.795 МГц

Beidou

Разработана китайским национальным космическим агентством. Введена в эксплуатацию в 2012г. Полная готовность 2020г. Частоты B1l = 1561,098 МГц и B2l= 1207,014 МГц

Состав системы


КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ

Космический сегмент, состоит из навигационных спутников. Основные функции каждого спутника - формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей и контроля бортовых систем спутника.

НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ

В состав наземного сегмента командно-измерительный комплекс и центр управления. Командно-измерительный комплекс (станции коррекции) служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами. Центр управления, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы кроме пользовательского сегмента.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ СЕГМЕНТ

В пользовательский сегмент входит аппаратура потребителей. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений.

Принцип работы

Спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем. Это означает, что потребителю передается в составе навигационного сигнала информация о координатах спутников. Одновременно (синхронно) производятся измерения дальностей до навигационных спутников. Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.
Работу навигационной системы можно проиллюстрировать как несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них пересечении находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Таким образом, для получения местоположения в пространстве необходимо провести не менее 4 измерений дальностей до спутников. Чем большее количество измерений проводится, тем больше точность вычисления местоположения.


Погрешность измерения

На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияют следующие факторы:
Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника  наземного комплекса управления ГНСС. То есть точность позиционирования спутника и совершенство его электронной начинки
Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя. К ним можно отнести задержку распространения сигнала в ионосфере, радиопомехи,  механические препятствия, в том числе и густая растительность, объекты отражающие радиосигнал находящиеся вблизи приёмника
Погрешности возникающие в навигационном приёмнике связанные с его несовершенством и условиями эксплуатации.
Количественной характеристикой погрешности определения, служит так называемый геометрический фактор или коэффициент геометрии GDOP - Geometrical delusion of precision. Геометрический фактор показывает, во сколько раз происходит уменьшение точности измерений разделяется на:
  • PDOP (Position delusion of precision)- геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС в пространстве.
  • HDOP (Horizontal delusion of precision) - геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по горизонтали.
  • VDOP (Vertical delusion of precision)  - геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по вертикали.
  • TDOP (Time delusion of precision) - геометрический фактор точности определения поправки показаний часов потребителя ГНСС.

Навигационный приёмник

Навигационный приёмник служит для приёма радиосигналов от спутников навигационных систем с последующей их обработкой и вывода навигационных данных. Приёмники могут использовать для расчёта положения как одну навигационную систему, например только ГЛОНАСС, так и несколько. Использование нескольких навигационных систем повышает точность позиционирования.


NMEA 0183

Для управления навигационным приёмником и получения от него данных используется текстовый протокол NMEA 0183. В информации выдаваемой приемником содержится большое количество информации, но для нас важно знать следующую:
Достоверность координат
Используемая навигационная система
Количество видимых навигационных спутников
Точное время UTC (международное координированное время, соответствует GMT+0)
Географические координаты и высота над уровнем моря
Курсовой угол (направление движения)

"На экране"

Данные от навигационного приёмника далее обрабатываются внешним процессором какой-либо пользовательской аппаратуры и выводятся на экран самого устройства например в смартфонах, либо передаются на сервер, например в GPS-трекерах.

Важно понимать!

  1. Для нормальной работы навигационного приёмника он должен быть использован с антенной подходящей для используемой навигационной системы.
  2. Навигационный приёмник не обменивается информацией со спутниками, а только принимает сигналы от них и производит расчёты.
  3. Спутники находятся высоко в космосе и не умеют заглядывать в окна, крытые ангары и подземные парковки.
  4. Железобетонные конструкции и любой металл являются радио не прозрачными материалами.
  5. Время с момента включения и до фиксации зависит от условий эксплуатации.
  6. Антенна приемника расположенная не под открытым небом и вблизи строений приводит к увеличению погрешности вычисления координат приемником.
  7. 3-5 м – нормальная погрешность вычисления координат.