№1. Глобальные спутниковые навигационные системы (гнсс)

Глобальные спутниковые навигационные системы (ГНСС) предназначены для определения координат точек земной поверхности и местоположения различных объектов, как стационарных, так и движущихся на всей поверхности Земли неограниченным числом пользователей посредством радионавигационных измерений с использованием специальной спутниковой аппаратуры потребителя.

ГЛОНАСС - советская и российская навигационная система. Первые три спутника были запущены в 1982 г. NAVSTAR или GPS - американская навигационная система. Запуск первого спутника состоялся в 1978г. Существуют также: 1. европейская - GALILEO 2. китайская COMPASS или Beidou 3. японская QZSS - дополняет GPS

ГНСС применяются в следующих областях: 1. создание ГГС РФ; 2. создание планово-высотного обоснования для топографической съёмки; 3. съёмка ситуации и рельефа; 4. землеустройство и кадастры; 5. инженерные изыскания и др.

И в иных отраслях и науках: 1. гидрология (съёмки шельфа, акваторий портов, дна рек, и т.д.) 2. службы времени и частоты 3. контроль строительства различных сооружений 4. археология и др.

Преимущества спутниковых методов перед традиционными: 1. Широкий диапазон точностей. 2. Отсутствует необходимость в прямой видимости между пунктами. 3. Высокая производительность и автоматизация. 4. Выполнение кинематических измерений, то есть измерений в движении. 5. Возможность проводить непрерывные наблюдения (организация мониторинга). 6. Одновременно определяются сразу три координаты. 7. Всепогодность. 8. Возможность работы в любое время суток.

Недостатки спутниковых методов: 1. Проблема преобразования высот и координат в локальную геодезическую систему, а высот – дополнительно в систему нормальных (или ортометрических) высот. 2. Зависимость от препятствий и радиопомех. Спутниковые методы невозможно применять под землёй. 3. Точность определения высот в 2-5 раз уступает точности определения плановых координат. 4. Высокая стоимость оборудования, сложное программное обеспечение.

№2. Принципы построения глобальных спутниковых систем позиционирования, космический, наземный и сектор потребителя.

Каждая ГНСС включает в себя 3 основных сегмента: 1. Космический сегмент; 2. Сегмент контроля и управления; 3. Сегмент потребителя.

1) Космический сегмент(спутник) Космический сегмент представляет собой средства запуска и выведения на орбиту, орбитальную группировку (навигационные спутники Земли), которая формирует навигационное поле.

Номинальное число НИСЗ и в ГЛОНАСС, и в GPS – 24. В ГЛОНАСС разделение сигналов частотное. В системе GPS разделение сигналов кодовое.

Функции навигационного спутника: 1. приём, хранение и передача цифровой навигационной информации; 2. формирование, оцифровка и передача сигналов точного времени; 3. излучение сигналов для проведения траекторных измерений для контроля орбиты и определения поправок к бортовой шкале времени; 4. приём и обработка разовых команд; 5. формирование и передача «признака неисправности» при выходе важных контролируемых параметров за пределы нормы и др.

Состав бортовой аппаратуры спутника: 1) генератор частоты; 2) синтезатор частот; 3) передатчик сигналов; 4) антенно-фидерное устройство для связи с Землёй; 5) солнечные батареи, аккумуляторы; 6) система термостатирования.

2) Сегмент контроля и управления(на борту спутника). Главными функциями Контрольного сегмента являются: 1. отслеживание орбит спутников; 2. отслеживание и поддержка рабочего состояния спутников; 3. формирование системного времени; 4. расчет эфемерид спутников и параметров часов; 5. обновление спутниковых навигационных сообщений;

Состав сегмента контроля и управления ГЛОНАСС: 1. центр управления системой (ЦУС г. Краснознаменск, Московская область); 2. центральный синхронизатор (ЦС) − стандарт частоты и времени; 3. сеть контрольных станций (КС), рассредоточенных по всей территории России − радиодальномеры для определения орбит ИСЗ; 4. система контроля фаз (СКФ); 5. квантово-оптические станции (КОС) − лазерные дальномеры для определения орбит ИСЗ; 6. аппаратура контроля навигационного поля (АКНП) − наборы эталонной навигационной аппаратуры потребителей, находящейся на известных опорных пунктах.

3) Сегмент потребителя(приёмник). Сегмент потребителя – это вся спутниковая аппаратура, предназначенная для приёма и обработки сигналов ГНСС.

Классификация аппаратуры: По предназначению: 1. навигационные приёмники 2. геодезические приборы 3. аппаратура для сверки шкал времени 4. управление различными машинами

По количеству каналов: 1. одноканальная 2. многоканальная 3. мультиплексная

По типу используемых сигналов: 1. кодовая 2. фазовая 3. доплеровская

По количеству несущих частот принимаемых сигналов приемники делят на: 1. одночастотные (L1), 2. двухчастотные (L1 и L2).

По используемым СРНС: 1. односистемные - рассчитаны а работу только по системе ГЛОНАСС или только GPS; 2. двухсистемные - обеспечиваю работу по двум навигационным системам одновременно; 3. трёхсистемные и др.

Для точных геодезических работ используется многоканальная, фазовая, двухчастотная аппаратура. Использование для измерений двух частот связано с требованием учёта влияния ионосферы на распространение сигналов.

Аппаратура потребителя состоит из следующих элементов: 1) блок с антенной и линейный усилитель (всё это как правило в корпусе антенны) 2) высокочастотный кабель 3) стандарт частоты (кварцевый генератор) 4) понижающий преобразователь 5) аналогово-цифровой преобразователь АЦП 6) специализированный сигнальный процессор AISIC (компьютер обрабатывает всю информацию, выходящую с AISIC).