83

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ ТА ВИЗНАЧЕНЬ 3

ВСТУП 4

РОЗДІЛ І. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ 6

1.1. Поняття навігації та навігаційної системи. Види навігаційних систем 6

1.2. Астрономічні методи навігації. 9

1.3. Радіотехнічні методи навігації. 12

1.4. Сучасні супутникові навігаційні системи. 17

1.5. Візуальні методи навігації 23

1.6. Метод обчислення координат об'єкту з допомогою фотографування опорних точок 29

1.7. Математичний опис технології 31

1.8. Постановка задачі 36

РОЗДІЛ ІІ. АЛГОРИТМІЗАЦІЯ 37

2.1. Описання основного алгоритму роботи програми 37

2.2. Алгоритм математичних розрахунків 39

РОЗДІЛ ІІІ. КОДУВАННЯ 40

3.1. Створення проекту та розташування елементів інтерфейсу програми 40

3.2. Кодування основної частини програми 42

3.3. Кодування виводу координатної системи 52

РОЗДІЛ IV. ТЕСТУВАННЯ 55

ВИСНОВКИ 62

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 64

ДОДАТКИ 65

Додаток А. Файл реалізації ATriangulationDlg.cpp 65

Додаток Б. Файл реалізації Win2Dlg.cpp 79

Перелік скорочень та визначень

НС — навігаційна система.

СРНС — супутникові радіонавігаційні системи.

РСДН — радіонавігаційні системи дальньої навігації.

РСБН — радіонавігаційні системи ближньої навігації.

РНТ — радіонавігаційні точки.

НШСЗ — навігаційні штучні супутники Землі.

НСК — навігаційна система координат.

НВЧ — надвисокі частоти.

GPS — Global Positioning System.

NAVSTAR — Navigation Satellite Timing and Ranging (паралельна назва GPS).

ГЛОНАСС — Глобальна Навігаційна Супутникова Система.

КП — компасний пеленг.

ІП — істинний пеленг.

ОТ — опорна точка.

ВСТУП

Актуальність теми. Стрімкий розвиток технологій в останні десятиліття призвів до появи нових навігаційних систем. У наш час поняття навігації придбало наступний характер: «навігація» — розділ науки про способи проведення морських, повітряних суден та космічних літальних апаратів з однієї точки простору в іншу. До завдань навігації також належить визначення оптимального маршруту руху, під яким розуміється вимога забезпечення максимальної безпеки та економічності виведення об'єкта в задану точку простору у визначений момент часу з установленою точністю. Ці завдання вирішуються методами і приладами морехідної, повітряної і космічної навігації, які дозволяють визначити місцеположення і орієнтацію об'єкта щодо прийнятої системи координат, величину і напрям швидкості руху, напрямок і відстань до місця призначення і т.д. Завдання обчислення координат об'єкта актуальне, тому що в даний час потрібна висока точність і достовірність положення об'єкта. У зв'язку з цим ведуться дослідження з поліпшення систем навігації і виведення їх на новий, більш високий рівень.

Мета і завдання дослідження. Мета завдання полягає у створенні навігаційної системи, положення об'єкта у якій визначатиметься за допомогою фотографування опорних точок та спеціально розробленого програмного забезпечення. Зараз дуже мало навігаційних систем, які працюють за схожим принципом. Найчастіше такі системи використовуються на морських суднах, з допомогою яких вони можуть визначити своє положення, знаходячись поруч з береговою лінією. Основним недоліком таких систем є неможливість їх використання на місцевостях, де не були проведені відповідні вимірювальні роботи. Але найголовнішою перевагою систем такого типу є їх низька вартість. Отже такі методи недоцільно використовувати у глобальній навігації, але при навігації на невеликих місцевостях, вони можуть продемонструвати дуже високу точність вимірювань.

Об'єкт та предмет дослідження. Об'єктом дослідження є оптичні та візуальні навігаційні системи. Предметом дослідження є метод визначення положення об'єкта за допомогою опорних точок.

Практичне значення результатів роботи. У ході виконання роботи передбачається отримати більш оптимальний і дешевий метод визначення координат об'єктів.

Розділ і. Теоретичні відомості

1.1. Поняття навігації та навігаційної системи. Види нс.

Навігáція (лат. navigatio — мореплавство від лат. navigare — плавати, перепливти) - теорія та практика керування кораблями. Задачі навігації полягають у забезпеченні точного, своєчасного та безпечного плавання корабля, виконанні необхідних розрахунків для маневрування. До навігації також відносять засоби визначення координат, вимір напряму та відстані на морі, шляхи вибору та відображення курсу корабля на карті, вирахування шляху судна, визначення його положення в морі за береговими, небесними та підводними орієнтирами, оцінка похибки навігаційних приладів.

У навігації використовуються геотехнічні, радіотехнічні, світлотехнічні, астрономічні та інші засоби.

Багато віків термін навігація означав тільки вищевказані значення. В XX ст., внаслідок розвитку науки і техніки, появи повітряних суден, космічних кораблів — нових об'єктів навігації, виникли нові значення терміну. Тепер, в загальному значенні, навігація — процес керування деяким об'єктом (в тому числі інформаційним), який має властиві йому методи пересування в певному просторі. У навігації можна виділити такі дві складові: теоретичне обґрунтування й практичне застосування методів керування об'єктом, маршрутизація (її вид — маршрутизація в інформаційних мережах), вибір оптимального шляху проходження об'єкта в просторі.

Навігаційна система - це сукупність приладів, що забезпечують навігацію (орієнтування) об'єкта в просторі.

Навігаційні системи забезпечують орієнтацію за допомогою:

• карт, що мають відео, графічний або текстовий формати;

• визначення місця розташування за допомогою датчиків або інших зовнішніх джерел;

• автономних засобів, таких як супутниковий зв'язок тощо;

• інформації від інших об'єктів.

Види навігаційних систем:

1. Доплерівські системи навігації. Відносяться до класу автономних, тобто таких систем, в яких необхідна навігаційна інформація отримується за допомогою тільки бортового обладнання, без застосування будь-яких наземних засобів.

2. Інерційні навігаційні системи. Це точні автоматичні пристрої, засновані на застосуванні вимірювачів прискорень(акселерометрів), стабілізаторів для утримання акселерометрів в певному положенні щодо інерційної системи координат (ІСК), лічильно-обчислювальних пристроїв для обчислення місцезнаходження рухомих об'єктів. ІНС за способом визначення координат місцезнаходження відносяться до систем числення шляху. Вони використовуються для вирішення наступних навігаційних завдань:

   1. неперервного вимірювання за допомогою акселерометрів прискорень центру мас під дією активних (негравітаційного) сил;

   2. моделювання навігаційних систем координат (НСК);

   3. обчислення складових швидкості шляхом одноразового інтегрування і координат місцезнаходження центру мас шляхом дворазового інтегрування вимірюваних прискорень.

3. Астрономічні навігаційні системи: призначені для визначення координат об'єкту і його дійсного або ортодромічного курсів за даними, отриманими вимірюванням положення зірок, Сонця, планет і Місяця на небосхилі. Рішення астрономічних навігаційних завдань базується на авіаційній астрономії. Авіаційна астрономія — це наука, що вивчає теорію використання небесних світил для управління рухомих об'єктів, астрономічні кошти та практику їх застосування. Багато сучасних рухомих об'єктів обладнані складними навігаційними комплексами, де поряд з іншими приладами та пристроями широко застосовуються астрономічні кошти.

4. Радіонавігаційні системи:

   1. радіонавігаційні системи дальньої навігації: позиційні системи визначення місця розташування рухомих об'єктів (споживачів навігаційної інформації), дальність дії яких не обмежена дальністю прямої видимості і становить тисячі кілометрів. Несущі частоти сигналів РСДН лежать у межах 10...100 кГц. Всі РСДН представляють собою пасивні багатопозиційні системи, основу яких складає мережа опорних передавальних радіостанцій, які розміщуються у точках з відомими координатами (радіонавігаційні точки РНТ).

   2. радіосистеми ближньої навігації: кутомірні-далекомірні і далекомірні позиційні системи визначення місця розташування рухомого об'єкта в межах дальності прямої видимості. Основу РСБН складає мережа наземних далекомірних і кутомірних радіомаяків, що розміщуються в РНТ.

   3. супутникові радіонавігаційні системи: засновані на використанні координованої по руху і випромінювання сигналів мережі навігаційних штучних супутників Землі (НШСЗ). Супутникові РНС забезпечують безперервний і практично миттєве визначення місця розташування і швидкості споживача в переважній більшості районів земної кулі (глобальні системи) з точністю, на порядок перевищує точність РСДН. Для роботи СРНС виділені частоти в діапазоні дециметрових хвиль, близькі до оптимальних з точки зору мінімального поглинання сигналу при розповсюдженні і розмірів антен, використовуваних для передачі і прийому. Опції опорних станцій в СРНС виконують НШСЗ. Можливі як активні з активною відповіддю, так і пасивні СРНС. Більшість СРНС представляють собою багатопозиційні пасивні системи, які мають необмежену пропускну здатність.