35.Спутниковые системы радионавигации на средних орбитах. ?????

36.Спутниковые системы радионавигации на высоких орбитах gps, глонасс, Галилео, egnos.

GPS(США)

Система GPS является единственной спутниковой системой навигации в настоящее время, которая обеспечивает предоставление услуг в глобальном масштабе.

Спутниковая группировка состоит из 24 непрерывно работающих спутников, расположенных в 6 орбитальных плоскостях,  с наклонением 64.5о к плоскости Геостационарной орбиты(ГСО). Имеются и резервные спутники. Каждый спутник излучает так называемый Р код, обработка которого в GPS приемнике обеспечивает точность выше 10 м, и С/А код, обеспечивающий точность около 20 м.

С тех пор, как первый GPS спутник был запущен в феврале 1978 г., было запущено более, чем 50 спутников, начиная с GPS-I и далее 12 спутников GPS-IIR, 16 - GPS-II/IIA и 2 - GPS-IIR-M. Параметры GPS постепенно улучшались.

Первый спутник GPS-III будет запущен в 2012/2013, а новая спутниковая группировка заработает в новом составе к 2017/2018. Согласно текущему прогрессу, первый запуск спутника GPS-III вероятно будет отложен на 2015.

По сравнению с существующей системой GPS-III будет иметь следующие особенности.

- ожидаемый срок жизни спутника - 12-18 лет;

- стоимость каждого спутника - 100-120 миллион долларов;

- запуск двух спутников будет организован одной ракетой;

- способность борьбы с возможными помехами будет существенно усилена и интенсивность сигнал возрастет на 20 дБ;

- точность местоопределения составит 1 м без организации дополнительных мер, а такой недостаток GPS системы, как уязвимость от внешнего воздействия будет устранен.

Будут добавлены дополнительные услуги связи, приема и передачи сигналов бедствия и поиска объектов.

Российская ГЛОНАСС

ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система была разработана в 1978 г.  Орбитальная группировка в полном составе из 24 спутников в 3-х орбитальных плоскостях с наклонением орбиты 64.5о была введена в действие в 1995 г.

Точность местоопределения - 30 метров для C/A-кода и около 10 метров для P-кода. С 1998, из-за недостатка ассигнований, орбитальная группировка GLONASS не поддерживалось должным образом. В результате, число действующих спутников сократилось на 9.

В 2005 правительство РФ одобрило Федеральную Программу Космических исследований на 2006-2015 г. с бюджетом 23.6 миллиард рублей. Россия собиралась иметь 18 действующих спутников к концу 2007 и 24 действующих спутника к концу 2010. В то же самое время Россия и Индия договорились далее разрабатывать систему GLONASS вместе.

Первый  модифицированный спутник GLONASS-M был запущен 26 Декабря 2004. Тестирование спутника было успешно завершено и спутник введен в эксплуатацию. Спутник GLONASS-M передает два сигнала для гражданских потребителей и имеет ожидаемый срок эксплуатации 7 лет. Точность местоопределения и точность сигналов времени возросли в два раза благодаря точной температурной стабилизации часов Cs. Надежность и целостность системы GLONASS также улучшены. Девять новых спутников GLONASS-M разрабатываются в НПО ПМ

Новое поколение спутников GLONASS-K также разрабатывается в НПО ПМ. Масса спутника GLONASS-K в 2 раза меньше, чем спутника GLONASS-M, а срок активного существования составит 10 лет. Спутники GLONASS-К будут передавать 3 сигнала в интересах гражданских потребителей и объединенный информационный пакет, который предоставить возможность оказания дополнительных услуг по спасению, поиску и связи в чрезвычайных ситуациях. Всего планируется заказать 27 спутников GLONASS-K.

Европейская Система Galileo

Программа GALILEO создается по инициативе Европейской Комиссии и (EC) и Европейского Космического Агентства (ESA) с целью обеспечения Европы собственной независимой глобальной навигационной системой и создания конкуренции, в первую очередь с GPS. Совет Европейского Союза решил создать гражданскую систему навигации в Феврале 1999. Новая программа вскоре была названа Galileo, с бюджетом 80 миллионов Евро. Общие же затраты на систему GALILEO (30 спутников и земной сегмент) оцениваются в 3800 млн EUR. Создание системы разбито на 3 фазы.

В фазу разработки система GALILEO с бюджетом 1.1 миллиард Евро вошла в марте 2002. Четыре спутника будут запущены для тестирования и проверки принципиальных решений.

Следующая фаза развертывания системы GALILEO будет финансироваться на 1/3 из бюджетных источников и на 2/3 частными компаниями.

Последняя фаза штатного функционирования предусматривает самоокупаемость системы GALILEO.

Изначально у истоков GALILEO стояли 28 государств, входящих в ESA. При этом к GALILEO присоединились Китай, Израиль, Украина, Индия, Саудовская Аравия, Марокко и Корея. Так участие Китая предусматривало Договором от 2003 г финансирование в размере 200 млн EUR, из которых 70 млн – на первой фазе. В 2005 г. этот Договор был пересмотрен. Договора с другими выше перечисленными странами так же предусматривают их участие в GALILEO на определенных условиях.

Ведутся переговоры с Россией по взаимодействию между ГЛОНАСС и GALILEO. Такие государства, как Австралия, Аргентина, Бразилия, Япония, Малайзия, Мексика и Норвегия так же заинтересованы в участии в GALILEO.

Полная орбитальная группировка будет насчитывать 30 спутников в трех орбитальных плоскостях и круговых орбитах высотой 23616 км от Земли и наклонением орбиты 56о. В каждой из плоскостей будут находиться 9 рабочих и 1 резервный спутник. Каждый спутник будет иметь вес 700 кг, мощность 1600 Вт, размеры 2.7х1.1х1.2 м и ширину при развернутых солнечных батареях 13 м.

GALILEO будет передавать 10 сигналов различного назначения, что позволит обеспечить следующие виды услуг:

- доступные всем услуги по определению местоположения с точностью лучше, чем 9 м для массового потребителя;

- коммерческие услуги по определению местоположения с точностью выше, чем 1 м;

- услуги для служб спасения для всех видов транспорта;

- услуги для государственных служб, таких как полиция, пожарные, скорая помощь, для военных целей и для других служб жизнеобеспечения;

- услуги по поиску и спасению в дополнении к спутниковой системе COSPAS-SARSAT.

28 декабря 2005 г. первый спутник в системе GALILEO – GIOVE-A был запущен с космодрома Байконур ракетой Союз-Фрегат. К 2006 испытания были полностью завершены.

Выполнение программы GALILEO позволит создать 140 тысяч новых рабочих мест только в Европе, а после ее ввода в эксплуатацию годовой эффект будет достигать 10 млрд EUR.

Существуют проблемы с присоединением к GALILEO стран – не членов EU. Доступ к услугам с высокой точностью измерений будет для этих стран запрещен, что не устраивает, например Китай.

EGNOS (англ. European Geostationary Navigation Overlay Service) — европейская геостационарная служба навигационного покрытия. EGNOS предназначена для улучшения работы систем GPS, ГЛОНАССи Galileo на территории Европы и является аналогом американской системы WAAS. Зона действия EGNOS охватывает всю Европу, север Африки и небольшую европейскую часть России. Так же, как и WAAS, система состоит из сети наземных станций, главной станции, которая аккумулирует информацию от спутников GPS, ГЛОНАСС и Galileo, игеостационарных спутников EGNOS, через который эта информациятранслируется на GPS-приёмники, поддерживающие приём дифференцированных поправок.

Система EGNOS включает в себя 3 геостационарных спутника, принадлежащих двум компаниям Artemis и Inmarsat, каждая из которых имеет свою независимую сеть наземных станций.

Первой компании принадлежит спутник под номером — 124, второй — спутники под номерами 120 и 126. Номера соответствуют GPS-приёмникам компании Garmin.

До недавнего времени система EGNOS функционировала в тестовом режиме, и это определяет частичную нестабильность её работы, несоответствие передаваемых данных заявленной спецификации и проблемы в использовании сигналов навигационной аппаратурой. Тем не менее, большинство времени система действительно выполняла свои функции для Европы.

37. Сферы применения спутниковых радионавигационных систем. 38.Применение GPS-приёмников на транспорте.

39.Применение GPS-приёмников для синхронизации процессов.

40.Применение GPS-приёмников для геодезии и кадастра.

41.Применение GPS- приёмников для привязки аэрофотосъемки

42.Применение GPS-приёмников в строительстве, мелиорации, сельском хозяйстве.

Оптом ответы: Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS всё чаще используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

• Геодезия: с помощью GPS определяются точные координаты точек и границы земельных участков

• Картография: GPS используется в гражданской и военной картографии

• Навигация: с применением GPS осуществляется как морская, так и дорожная навигация

• Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью GPS ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением

• Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах, например США это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта — Эра-глонасс.

• Тектоника, Тектоника плит: с помощью GPS ведутся наблюдения движений и колебаний плит[4]

• Активный отдых: есть разные игры, где применяется GPS, например, Геокэшинг и др.

• Геотегинг: информация, например фотографии «привязываются» к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам

Области применения GPS — средств

Традиционно первой, является область навигации подвижных объектов.

Ей соответствуют GPS-приемники навигационного класса, определяющие

местоположение с погрешностью не хуже нескольких десятков метров. За

исключением специальных задач, это - очень высокая точность навигации.

Эти приемники используются на автомобилях, речных и морских

кораблях, на самолетах и вертолетах, на космических аппаратах и при

перемещениях пешком. Общим для всех подвижных объектов является

наличие скорости их движения по отношению к земной поверхности и

традиционный набор штурманских задач.

Прежде, чем начать движение по маршруту, т.е. подняться в воздух,

отплыть из гавани или отправиться в путь на автомобиле, штурман экипажа

осуществляет детальную проработку предстоящего маршрута. Он делает

прокладку маршрута по карте, определяет все контрольные путевые точки,

проводит расчет необходимой скорости движения и графика ее изменения по

различным отрезкам пути, расчет продолжительности движения и времени

прибытия, запаса горючего. А так же определяет многие другие элементы

предстоящего маршрута, которые он будет контролировать и корректировать

в процессе полета, плавания или поездки.

Помимо указанных выше основных задач, современные GPS-приемники

навигационного класса в полуавтоматическом режиме выполняют также всю

штурманскую работу, как по "предполетной подготовке" так и в "полете". В

зависимости от назначения приемника его встроенный компьютер решает

значительное количество сервисных задач. Таких, как:

• хранение и выдача информации об условиях навигации самолетов и

судов кораблей в окрестностях мировых морских портов и аэропортов

(обновляемые магнитные карты);

• связь по стандартным интерфейсам с внешним оборудованием и

вычислительными средствами и, в частности, работа в среде различных

навигационных и информационных комплексов;

• накопление во внутренней памяти приемника массивов данных

измерений для проведения различного рода статистических обработок;

• выполнение значительного количества вспомогательных операций,

обеспечивающих оперативный контроль за работой систем приемника в

меняющихся условиях приема спутниковых сигналов;

• дружественный интерфейс с оператором.

Наличие скорости движения накладывает ряд специфических

требований, которые учитываются при схемном проектировании

приемников. Например навигационные приемники авиационного назначения

должны быть достаточно быстродействующими, чтобы не отставать в

определении текущих координат и скорости от самого объекта и не создавать

дополнительных "динамических" погрешностей.

Естественно, что объекты различаются по диапазонам скоростей

движения и интенсивности маневров. А их штурманам необходим несколько

различный набор сервисных задач. Поэтому разрабатываются и находят

широкое применение штурманские GPS-приемники для самолетов и

вертолетов, кораблей и наземного транспорта. С их применением

безопасность движения и достоверность и точность решения навигационных

задач существенно возрастают.

В настоящее время самые авторитетные правительственные и

общественные организации, связанные с проблемами безопасности движения

и надежности авиационных средств работают над проектами

законодательных документов по включению навигационных GPS-

приемников в состав обязательного штатного бортового оборудования

водных и воздушных судов, а также наземного транспорта.

Второй, весьма обширной областью применения GPS-средств и методов

является ЗЕМЛЕМЕРИЕ в самом широком понимании этого слова.

Мы отнесем к этому термину не только обмер сельскохозяйственных

угодий. Но все, что в теоретическом и практическом плане связано с

измерениями Земли и ее поверхности.

Таким образом СРНС может решать следующие задачи:

• задачи геофизики, геологии, геодезии, картографии и аэрофотосъемки,

гидрографии,

• задачи планиметрии и традиционного землемерия,

• задачи инженеров землеустроителей и специалистов по земельным

кадастрам,

• задачи привязки и координирования масштабных строительных

объектов таких, как мосты, электростанции, взлетные полосы,

автомобильные шоссе и продуктопроводы большой протяженности,

• а так же задачи измерения скорости суточного вращения Земли и

связанные с этим проблемы измерения точного времени и абсолютной

по точности привязки временных шкал разных географических

регионов и разных промышленных объектов к единому времени, в

нашем понимании - это все задачи Землемерия с большой буквы.

Важнейшей особенностью подавляющего большинства этих проблем

является требование исключительной точности определения координат,

моментов времени и временных интервалов. Здесь счет погрешностям идет

на доли метра и доли сантиметра при измеряемых расстояниях в десятки

километров. А погрешности привязки временных шкал в большинстве

случаев не должны превышать десятков микросекунд.

GPS-приемники, отвечающие этим требованиям мы будем условно

называть приемниками геодезического класса. Они существенным образом

отличаются от навигационных собратьев своими методическими основами и

алгоритмами и программами обработки спутниковых сигналов, а так же

возможностями встроенных компьютеров и составом и содержанием

сервисного программного обеспечения

Наиболее мощные средства такого типа представляют собой не

отдельные приемники, а целые измерительно-вычислительные станции и

комплексы. Они снабжены и линиями радиосвязи, и внешними

компьютерами, и разветвленными программами постпроцессорной, так

называемой камеральной обработки данных, накопленных во время полевых

измерений.

Если приемники навигационного класса обеспечивают исключительную

точность и безопасность навигации, то эти уникальные устройства

совершают революцию в созидательной деятельности Человека. И с каждым

годом открываются все новые и новые области их применения.

В третью группу областей применения методов и технических средств

GPS мы условно отнесем все, что перекрывается информационно-

измерительными системами. Они строятся на основе сопряжения и сочетания

возможностей GPS и других технических средств, позволяющими получить

новые качества в решении старых, но исключительно важных практических

проблем.

43. Условия распространения радионавигационного сигнала систем GPS и ГЛОНАСС. Было в 8м или где-то там сверху >_>

44. Радионавигационный сигнал. Основные параметры сигнала.     В системе GPS предусмотрено применение двух различающихся кодированных сигналов: кода Р (precision – точный) и С/A (clear acquisition – легко обнаруживаемый).       Оба кода передаются на общей частоте f1 = 1575.42 МГц (длина волны λ1=19 см), но двумя несущими, сдвинутыми на λ/2 для удобства их разделения. Сигналы на частоте f1 обычно называют сигналами L1. Для передачи служебной информации применяется двоичный код D (Date – данные), которым модулируются обе несущие.      Для повышения точности измерений применяется двухчастотный способ измерений. В связи с этим наряду с частотой f1 предусмотрена частота f2=1227.6 МГц (λ2=24.4 см), которая так же модулируется точным измерительным кодом Р, а также кодом служебной информации D. Сигналы на частоте f2 называют сигналами L2. В системе ГЛОНАСС также предусмотрено применение двух типов сигналов: сигнал высокой точности и сигнал стандартной точности, передаваемых на различных частотах. В отличие от системы GPS, реализующей кодовое разделение сигналов в системе ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов. Если в системе GPS используются две частоты передачи сигналов, то в системе ГЛОНАСС используются два диапазона частот. По аналогии с системой GPS диапазон частот сигнала стандартной точности называют диапазоном L1, а диапазон частот высокой точности – L2.