спутниковая система
.pdf
И..Н..Розенберг,, Н..В..Сазонов,, М..М..Железнов,, А..С..ВасилейскийВасилейский
Применение технологий спутниковой навигаавигацииции,,
космического дистанционного зондированиярования
испутниковой связи
винтересах железнодорожного транспортаспорта
“Современные проблемы дистанционного зондирования Земли
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”,
из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
ОАО «НИИАСИИАСИИАС»»»
головная организация ОАО “РЖД” в сфере внедрения спутниковых технологий:
системы спутниковой навигации;
дистанционное зондирование Земли;
спутниковые системы цифровой связи.
Проводит единую научно-техническую политику и координирует деятельность структурных подразделений, филиалов, негосударственных учреждений, дочерних и зависимых обществ ОАО “РЖД” в сфере внедрения спутниковых технологий на железнодорожном транспорте.
Центр внедрения космическихосмических технологий НИИАС создан в 2008 г.
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Основные цели и задачи внедрениянияния спутниковых технологий на железных дорогахдорогахдорогах
Основная цель внедрения спутниковых технологий -
достижение качественно более высокого уровня обеспечения безопасности движения и управления перевозками, за счет принципиальных изменений в сфере координатно-временного обеспечения железнодорожного транспорта.
Основная задача - предоставить службам и хозяйствам ОАО « РЖД» с помощью спутниковых технологий гарантированную возможность знать в любой точке на сети железных дорог, в любое время суток и при любой погоде, с высокой точностью дислокацию пассажирских и грузовых поездов, включая специальные и опасные грузы, специальных самоходных подвижных средств, путейских бригад, контролировать их движение, параметры состояния бортовых систем и интегрировать эти данные в диспетчерских центрах управления движением и центрах управления перевозками.
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Основные направления применения спутниковыхтниковыхтниковых технологий на железнодорожном транспортенспортенспорте
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Управление |
|
|
|
Модернизация и |
|
Путевое |
|
Управление |
|
|
|
|
|
|
|
||||
движением, |
|
Строительство |
|
|
хозяйство и |
|
имуществом, |
|
|
|
|
ремонт |
|
|
|
||||
безопасность |
|
|
|
|
эксплуатация |
|
охрана окр.ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Контроль |
• Выбор трассы |
• Замена, |
• Мониторинг |
• Инвентаризация |
|
|
|
|
|
|
|
местоположения и |
и перенос ее |
восстановление и |
геометрии пути и |
земли и кадастр |
|
скорости по |
в натуру |
исправление |
состояния |
недвижимости |
|
|
|
|
|
|
|
электронной карте |
• Разбивка |
рельсового пути |
объектов |
• Реестр имущества |
|
|
|||||
• Навигационное |
осей зданий и |
• Усиление |
инфраструктуры |
и управление |
|
|
|
|
|
|
|
сопровождение в |
сооружений |
земляного |
• Позиционирова- |
активами |
|
|
|
|
|
|
|
центрах |
• Создание |
полотна и |
ние подвижного |
• Создание и |
|
|
|||||
управления |
отчетной |
балластные |
состава и |
ведение ГИС |
|
|
|
|
|
|
|
перевозками |
документации |
работы |
маневровые |
• Охрана |
|
• Использование |
• Периодическая |
работы |
|||
|
окружающей |
||||
|
|
||||
данных в |
|
инвентаризация |
• Пространствен- |
||
|
среды |
||||
бортовых |
|
инфраструктуры |
ная поддержка |
|
|
|
|
|
|
|
|
системах |
|
элементов дороги |
автоматизированн |
|
|
управления |
|
|
ых систем ОАО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«РЖД» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Комплексное использование спутниковых технологийтехнологийтехнологий на железнодорожном транспортетете
ГНСС ГЛОНАСС/GPS |
Системы |
|
ДЗЗ |
|
|
|
|
|
|
Система |
Сенсоры и системы |
высокоточного |
диагностики на |
координатно- |
мобильных платформах |
временного |
|
обеспечения |
Стационарные |
|
|
|
сенсоры |
|
в полосе отвода |
Наземные |
|
референцные |
|
станции |
|
Геоинформационная система интеграции и представления данных мониторинговых измерений
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Принцип действия глобальных спутниковыхиковыхиковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS/GPS/GPS
Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) – основные средства координатновременного обеспечения в любой точке Земли.
спутник
ГНСС
навигационная аппаратура потребителей (НАП)
Принцип действия спутниковой навигации основан на определении расстояния от текущего положения спутникового приемника до группы спутников.
Точное местоположение спутников ГНСС известно из данных эфемерид и альманаха, передаваемых в навигационных сообщениях.
Зная расстояние до трех спутников, можно определить текущее местоположение, как точку пересечение трех сфер.
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Основные характеристики глобальных навигационных спутниковыххх системсистемсистем
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
Число спутников |
Система |
Абсолютная |
|
||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
точность |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
системы |
2007 г. |
2009 г. |
2011 г. |
координат |
позиционирования, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
м |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГЛОНАСС |
10 (18) |
24 |
24 |
ПЗ-90 |
< 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GPS |
30 |
30 |
30 |
WGS-84 |
< 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГАЛЛИЛЕО |
- |
- |
30 |
WGS-84 |
< 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Требования точности позиционирования ж..дд.. |
объектовобъектов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
.д. |
объектов |
|
|
Создание единой системы координатно-временного обеспечения |
|
||||||
|
|
железных дорог на основе данных ГНСС |
|
|
||||
Метод автономного спутникового |
Метод широкозонного дифференциального |
Метод локального дифференциального |
||||||
спутникового позиционирования |
|
спутникового позиционирования на базе |
||||||
позиционирования |
|
|
||||||
|
Точность: EGNOS ±1-1,5 м. |
|
сети референцных станций |
|||||
Точность: ±10-15 м. |
|
|
||||||
|
|
Omnistar ±0,2-0,3 м |
|
Точность: ±1-2 см. |
|
|||
в режиме реального времени |
|
|
|
|
||||
|
в режиме реального времени |
|
в режиме реального времени |
|||||
|
|
|
||||||
Функциональные приложения |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Применение данных ГНСС |
|
Применение данных ГНСС |
Применение данных ГНСС |
|
|
Применение данных ГНСС |
для проектирования, |
|||
Применение данных ГНСС |
строительства, ремонта |
|||||||
для обеспечения |
в комплексных бортовых |
для создания единой |
||||||
для |
обеспечения |
и оперативного мониторинга |
||||||
диспетчерского |
локомотивных системах |
унифицированной базы |
||||||
безопасности |
состояния пути |
|||||||
управления движением |
обеспечения безопасности |
геопространственных данных |
||||||
маневровых и |
Требования по точности: |
|||||||
и управления |
типа КЛУБ-У, САУТ и др. |
об объектах железной дороги |
||||||
горочных работ (МАЛС, ГАЛС) |
Создание специальной |
|||||||
перевозками |
|
|
в целях обеспечения |
|||||
|
|
|
|
реперной сети контроля |
||||
Требования по точности: |
Требования по точности: |
|
|
безопасности движения |
||||
Требования по точности: |
пути в профиле и плане |
|||||||
позиционирование лок. |
позиционирование |
|
(ГБД « Безопасность») |
|||||
|
±1,0 |
м в режиме |
± 5 мм относительно |
|||||
на ж/д станциях и других |
локомотивов в режиме |
|
|
|||||
реального времени |
|
|
ближайшей спутниковой |
|||||
ответственных участках |
реального времени |
±1,0 м; |
Требования по точности: |
|||||
|
|
референцной станции; |
||||||
±1,0 м; на перегонах ±10-15 м |
|
|
|
|
±5 см |
|||
|
|
Использование данных |
Позиционирование |
|||||
отображение в режиме |
Использование ГБД |
|
|
|
||||
|
ГБД « Безопасность» |
|
|
путеизмерительных вагонов |
||||
реального времени |
« Безопасность» в устройстве |
Создание единой системы |
||||||
в целях обеспечения |
и тележек ±3 мм |
|||||||
местоположения поезда |
формирования электронной |
цифровых планов, |
||||||
маневровых и горочных |
по взаимному положению |
|||||||
на цифровой карте |
карты (УФК) системы КЛУБ-У |
карт и атласов |
||||||
работ |
в плане; |
|||||||
соответствующего |
|
|
железных дорог |
|||||
|
|
|
|
Для формирования |
||||
масштаба ±10-15 м |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
и кадастрового |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
учета объектов |
|
|
|
|
|
|
|
|
инфраструктуры ж/д ±5 см |
|
ЦД |
ЦШ |
|
|
ЦТ |
|
ЦТех |
ЦП |
|
|
ЦРБ |
|
|
ЦШ |
|
ЦКИ |
ЦУКС |
|
Потребители |
ЦБТ |
|
|
|
|
ЦРИ |
||
|
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, |
|
||||||
|
Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г. |
|
||||||
Требования к точности позиционированияваниявания с использованием ГНСС
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объекты |
|
Способ |
|
|
СКО |
|
|
|
|
|
контроля |
|
в плане |
|
по высоте |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постоянно действующие спутниковые референцные станции (РС) |
|
По взаимному |
±2 мм |
|
±4 мм |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
положению |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Главные пункты реперной сети типа « ДГНСС - СРС» |
|
Относительно |
±5 мм |
|
±6 мм |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Определение местоположения вагона – путеизмерителя для мониторинга пути: |
|
ближайшей РС |
|
|
|
|
|
|
|
Относительно |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
в режиме реального времени |
|
ближайшей РС |
|
±5 см |
|
±5 см |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
в режиме постобработки |
|
|
|
±5 мм |
|
±5 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение местоположения путеизмерительной или дефектоскопной |
Относительно |
|
|
тележки в целях контроля качества пути: |
ближайшей РС |
|
|
в режиме реального времени |
|
±2 см |
±3 см |
в режиме постобработки |
|
±3 мм |
±5 мм |
Определение местоположения подвижного состава в целях обеспечения |
Относительно |
|
|
безопасности и управления движением: |
ближайшей РС |
|
|
на перегонах |
|
±4 м |
- |
на станционном развитии |
|
±1 м |
- |
на маневровых (горочных) работах |
|
±1 м |
- |
Определение местоположения подвижного состава и грузов (в режиме RT) |
Автономные |
5-15 м |
|
|
Создание унифицированной базы пространственных данных – |
Относительно |
±5 см |
±5 см |
|
|
|
||||
|
цифрового атласа пути |
ближайшей РС |
|||
|
±5 см |
±5 см |
|
||
|
Межевание земель и формирование объектов недвижимости |
Относительно |
|
||
|
|
||||
|
|
||||
|
железнодорожного транспорта |
ближайшей РС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.
Применение спутниковых приемников в комплексномомплексномомплексном локомотивном устройстве безопасностиии КЛУБКЛУБКЛУБ---УУУ
Задачи КЛУБ-У:
обеспечение безопасности движения локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава,
предотвращение аварийных и предаварийных ситуаций при движении поездов путем принудительного торможения и остановки поезда. :
Для автоматического определения координаты локомотива в КЛУБ-У используется спутниковый навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS
:
“ Современные проблемы ДЗЗ из космоса”, Москва, ИКИ РАН, 11 ноября 2008 г.