954
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Геодезия»
СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ |
||
Методические указания |
||
|
|
И |
к лабораторным |
||
и самостоятельнымДработам |
||
|
А |
|
|
б |
|
Составителии: А.В. Войтенко, М.С. Черногородова |
||
С |
|
|
Омск • 2016
УДК 528.5 ББК 38.2 В 65 С65
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензент канд.техн.наук,доц. А.Г.Малофеев(ФГБОУВО «СибАДИ»)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.
С65 Спутниковые системы и технологии позиционирования [Электронный ресурс] :
методическиеуказанияк лабораторным исамостоятельным работам/сост.:А.В.Войтенко, М.С.Черногородова.– Электрон. дан. − Омск : СибАДИ, 2016. – URL: http://bek.sibadi.org/ cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Излагается методикаСибАДИвыполнения лабораторных работ обучающимися по дисциплине «Спутниковые системы и технологии позиционирования».
Рассматриваются устройство GNSS-приемника, приведение приемника в рабочее положение.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы для обучающихся направления «Геодезия и дистанционное зондирование», профиль «Геодезия» при выполнении лабораторных и самостоятельных работ.
Текстовое (с мвольное) издание (800 КБ)
Системные требован я : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;
1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов
Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome
Редактор Н.И. Косенкова
Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 29.12.2016
Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016
2
ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины «Спутниковые системы и технологии позиционирования» – формирование общекультурных и профессиональных компетенций в области глобальных и локальных спутниковых систем – национальной системы ГЛОНАСС, систем других стран, принципов их орбитального построения и функционирования, их практического применения для геодезического и навигационного позиционирования, современной электронной аппаратуры и технологий ее использования в различных областях экономики Российской Федерации.
В результате освоения дисциплины студент должен
Знать:
– принципы построения и функционирования спутниковых систем, национальной системы ГЛОНАСС;
– системы координат и времени, используемые в современных и перспективных спутниковых системах;
– способы определения координат спутниковыми методами, абсолютный и дифференциальный;
– принципы кодовых и фазовых измерений, состав и структуру навигационного сообщения;
– принципы построения и функционирования многосистемной спутниковой аппаратуры;
– факторы, вл яющ е на точность определения координат спут-
– методы и технологии, применяемые при производстве работ с помощью геодезической спутниковой аппаратуры, типы современной
аппаратуры; |
СибАДИ |
|
|
– способы математической обработки и оценки результатов |
|
спутниковых измерений. |
|
Уметь:
– выполнять установку, включение, тестирование аппаратуры, производить выбор точек для базовых станций, планировать и оптимизировать процесс съемки с подвижными приемниками, в зависимости от вы полняемых задач, работать с массивами координатной информации в соответствии с требованиями;
3
–работать в режимах «статика», «псевдокинематка», «кинематика» с современной многосистемной спутниковой (ГЛОНАСС-, GALILEO-GPS-,) аппаратурой, с опциями дифференциальных подсистем;
–выполнять различные виды съемок с использованием спутниковой аппаратуры позиционирования;
–обрабатывать результаты спутниковых определений с использованием современных программно-математических средств;
–использовать спутниковую аппаратуру позиционирования для решения широкого спектра задач координатного обеспечения различных отраслей экономики страны.
Владеть:
–методиками применения спутниковой аппаратуры и техноло-
гий позиционирования для решения широкого спектра задач геодезии, картографии и навигации;
–способами обработки результатовДс использованием новейшего программно-математического обеспечения;
–методами построения и использования спутниковых референцных сетей для решения задачАкоординатного обеспечения геодезии картографии, пространственного позиционирования;
–методиками проведениябметрологической аттестации спутникового оборудования, контролем полученных спутниковых измере-
ний. иИзучение устройстваСGNSSприемника. Приведение приемникаИ
в рабочее положение
Цели: изучить устройство GNSSприемника, научиться приводить приемник в рабочее положение.
Полигон проводимых работ представлен на рис.1.
Размещение базовых станций выполнить в местах, благоприятных для спутниковых наблюдений. Кроме того, должны быть обеспечены сохранность точек базовых станций, бесперебойное электропитание, повседневный доступ.
4
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
Рис. 1. Фотоснимок района проводимых работ |
||||
и |
|
|
|
|
Расположен е GNSS-станций на территории г. Омска |
||||
С |
б |
|
|
|
представлено на р с. 2. |
|
|
||
Рис. 2. Схема расположения GNSS-станций относительно границы г. Омска
5
Привести спутниковый приёмник Spectra Precision Pro Mark 220
в рабочее положение: |
|
|
|
|
1. |
Установить штатив над выбранной точкой. |
|||
2. |
Прикрепить трегер к головке штатива. |
|||
3. |
Закрепить антенну приемника на трегере. |
|||
4. |
Вращая подъёмные винты, центрировать прибор. |
|||
5. |
Изменяя высоту ножек штатива, горизонтировать прибор. |
|||
6. |
Соединить антенну и приёмник соединительным кабелем. |
|||
7. |
Включить приёмник, создать проект. |
|||
8. |
Выбрать необходимые нам настройки. |
|||
9. |
Создать точку наблюдения: задать имя точки, ввести высоту |
|||
антенны. |
|
|
|
|
10. |
Выполнить наблюдения над точкой. |
|||
|
|
|
|
И |
Устройство GNSSприемника представлено на рис. 3. |
||||
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 3. Устройство GNSSприемника |
|||
Технические характеристики GNSSприемника Spectra Precision Pro Mark 220 представлены в табл.1.
6
Таблица1
Технические характеристики GNSSприемника Spectra Precision Pro Mark 220
Тип антенны |
|
|
ASH-661 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Количество каналов |
|
45 |
|
|
||
|
|
|
||||
Отслеживание сигналов |
|
L1+L2 GPS, L1+L2 ГЛОНАСС, SBAS |
||||
|
|
|
|
|
||
Форматы поправок для RTK |
|
ATOM, RTCM-2.3, RTCM-3.1, CMR, CMR+, |
||||
|
DBEN, LRK |
|
||||
|
|
|
|
|
||
Сетевое RTK |
|
|
VRS, FKP, MAC |
|
||
|
|
|
|
|||
Статика, мм |
|
|
В плане: 5 +1·D·10-6; по высоте: 10+1·D·10-6 |
|||
|
|
|
|
|||
Stop&Go, мм |
|
|
В плане: 12 +2·D·10-6; по высоте: 24+2·D·10-6 |
|||
|
|
|
|
|
||
RTK, мм |
|
|
|
В плане: 10+1·D·10-6; по высоте: 20+1·D·10-6 |
||
|
|
|
||||
Время инициализации (OTF): |
< 1 минуты |
|
||||
NAVSTAR+ ГЛОНАСС |
|
|
|
|
||
Радиус действия |
инициали- |
До 40 км |
|
И |
||
зации: |
|
|
|
|
||
NAVSTAR + ГЛОНАСС |
|
|
|
|||
Средства связи |
|
|
GSM/GPRS-модем, Bluetooth, Wi-Fi, |
|||
|
|
порты: RS-232, USB |
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Д |
|
Клавиатура |
|
|
Виртуальная буквенно-цифровая; 4- |
|||
|
|
позиционная навигационная клавиша, OK, |
||||
|
|
|
|
menu, escape, zoom in/out, contextual keys |
||
|
|
|
|
А |
|
|
Дисплей |
|
|
|
3,5 цветной сенсорный TFT-дисплей высокого |
||
|
|
|
разрешения |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
б |
|
|
Процессор |
|
|
|
Marvell PXA 320, 806МГц |
||
|
|
и |
||||
Память |
|
2ГБ; SDRAM: 256МБ; SDHC-слот |
||||
|
|
|
|
|
||
Питание |
|
|
|
Li-Ion батарея 6600мАч |
||
|
|
|
||||
Время работы от батареи |
|
> 8 часов при 20 °С |
||||
|
С |
|
|
|
|
|
Внешнее питание |
|
|
9 – 28В постоянного тока |
|||
|
|
|
|
|||
Размеры приёмника |
|
190 x 90 x 43мм |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Вес приёмника без батареи |
|
0,48 кг |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Вес приёмника с батареей |
|
0,62 кг |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Диапазон |
рабочих |
темпера- |
От -20 до +60 °С |
|
||
тур |
|
|
|
|
|
|
Диапазон |
температур хране- |
От -25 до +70 °С |
|
|||
ния |
|
|
|
|
|
|
Пылевлагозащищённость |
|
IP65 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
7
Описание технологии Z-BLADE GNSS Centric
В приемнике Spectra Precision ProMark 220 должна быть реализована технология Z-BLADE GNSS Centric, разработанная российскими специалистами. Технология ориентирована на использование не только системы GPS NAVSTAR как приоритетной, но и аналогичных спутниковых систем, например ГЛОНАСС. В отличие от приемников, в которых реализованы разнообразные технологии накопления данных спутникового позиционирования, такой приемник позволит выполнять быстрое и точное местоопределение в случаях, когда покрытие небосвода спутниками GPS NAVSTAR недостаточно. Организации, использующие систему ГЛОНАСС как приоритетную, действуют в соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 17 мая 2007 г. N 638 «Об использовании глобальнойИ навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социальноэкономического развития Российской Федерации». В пункте 2 Указа сказано: «Рекомендовать органам исполнительнойД власти субъектов Российской Федерации, органам местного самоуправления муниципальных образований и организациямАнезависимо от их организаци- онно-правовой формы применять аппаратуру спутниковой навигации, функционирующую с использованиемб сигналов системы ГЛОНАСС».
иКонтрольные вопросы и задания
1. КаковаСкласс ф кац я GNSS-приемников по сложности технических решений при рег страции спутников?
2. Какова классификация GNSS-приемников в зависимости от вида принимаемых и обрабатываемых сигналов?
3. Какова классификация GNSS-приемников по системности?
4. Нарисуйте схему основных компонентов одноканального GNSS-приемника.
Лабораторная работа 2
Определение координат девяти опознаков абсолютным способом спутниковой геодезии
Цель: определить координаты девяти опознаков абсолютным способом спутниковой геодезии.
8
На полученном снимке выбрать девять опознавательных знаков. Затем на этих опознаках определить координаты с помощью спутникового приемника Garmin eTrex. Для этого установить приёмник над выбранным опознаком (погрешность центрирования не больше одного м) и подождать, пока приёмник примет достаточное количество сигналов спутников со спутников для определения коор-
динат.
Результатом будет получение геодезических координат опознаков (широты и долготы в WGS-84).
Далее выполнить оценку точности определения местоположения точек по формуле Бесселя:
|
|
|
|
m = ± |
|
[v2 |
] |
|
, |
|
|
|
|
|
|
n −1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
И |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где v – разница между полученным и фактическим местоположением |
||||||||||
точек; n |
– количество разниц. |
|
|
Д |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Каталог полученных координат представить в табл. 2. |
|
|||||||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
|
|
Каталог координат (WGS-84) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
B |
и |
L |
|
|
м |
|
|
Разница между полученным |
|
опознака |
|
|
А |
|
|
и фактическим местополо- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жением точек v, м |
|
ЖурналыСспутниковых наблюдений представить в отчете. Пример карточки закладки на опознаки представлен на рис. 4.
9
|
|
|
|
И |
|
Рис. 4. Карточка закладки девяти опознаков, полученных абсолютным |
|||||
|
|
методом спутниковой геодезии |
|||
|
|
|
А |
|
|
|
|
Контрольные вопросы и задания |
|||
1. |
Каков абсолютный метод спутниковойД |
геодезии (схема, тео- |
|||
рия, точность)? |
|
|
|
|
|
2. |
Как измерить дальность по C/A- и P-коду? |
||||
3. |
Дайте определен е термина «GPS». |
|
|
||
4. |
С |
бе термина «GNSS». |
|
||
Дайте определен |
|
||||
|
|
иЛабораторная работа 3 |
|||
Создание фотоплана
Цель: создать фотоплан в программах «GNSS Solutions» и ГИС «Панорама».
Для этого в программе «GNSS Solutions» создать проект. В этот проект импортировать снимок участка местности. Затем добавить базовые точки на снимке, ввести координаты точек, полученные абсолютным методом (см. табл. 2). Получить фотоплан участка местности. Выполнить оценку точности по формуле Бесселя, измерив расстояние между полученным и фактическим местоположением точек. Результаты представить в табл. 3.
10