Світові геодезичні системи у супутниковій навігації. Загальні засади функціонування супутникових навігаційних систем. Тимчасові допустимі рівні емп, створюваних певм

6.1. Поняття дистанційного зондування Землі

Під дистанційним зондуванням Землі (ДЗЗ) розуміють неконтактне вивчення Землі, її поверхні, близькоповерхневого простору та надр, окремих об'єктів, динамічних процесів та явищ шляхом реєстрації та аналізу їхнього власного чи відбитого електромагнітного випромінювання. Реєстрацію можна виконувати за допомогою технічних засобів, встановлених на аеро- та космічних літальних апаратах, а також на земній поверхні, наприклад при дослідженні динаміки ерозійних та зсувних процесів та ін.

В результаті двох протилежних ефектів: по-перше, літаючий годинник в порівнянні з годинником на поверхні Землі, мають значно більш високу швидкість обертання, таким чином кілька сповільнився у зв'язку з можливістю запису вже в спеціальної теоріїВідносність час дилатації. Другий ефект переважує, а годинник на одному з навігаційних супутників швидше, ніж годинник того ж дизайну на землі. З тимчасової координати в нашій земно-центрованій інерційній системі, яка дійсно була визначена наземним годинником, відображення супутникового годинника тому поступово відхиляється все далі і далі.

Дистанційне зондування, інтенсивно розвиваючись, виділилося в самостійний напрямок використання знімків. Взаємозв'язок основних напрямів використання знімків та найменування напрямків можуть бути представлені схемою (рис. 34).

Мал. 34. Схема взаємозв'язку основних процесів отримання та обробки знімків

В даний час більшу частину даних дистанційного зондуванняЗемлі одержують із штучних супутників Землі (ІСЗ). Дані ДЗЗ – це аерокосмічні знімки, що подаються у цифровій формі у вигляді растрових зображень, тому проблематика обробки та інтерпретації даних ДЗЗ тісно пов'язана із цифровою обробкою зображень.

Створення системи "Інтерсупутник"

Будь-хто, хто використовує цей неправильний час у формулах для орбіти супутника для визначення свого положення, отримує фальсифікований результат, чим довше система навігації вже працює - супутники фактично прогнозуються в дещо іншій точці шляху, ніж у цей неправильний час. Навіть вимірювання відстані безпосередньо пов'язані з одиницею часу - хто множить неправильні атомні секунди зі швидкістю світла визначення відстані між супутниками, отримує трохи інше значення, ніж у нашої обраної системі координат із земної орієнтацією.

Дані космічних зйомок стали доступними широкому колу користувачів і активно застосовуються не тільки в наукових, а й у виробничих цілях. ДЗЗ є одним із основних джерел актуальних та оперативних даних для геоінформаційних систем (ГІС). Науково-технічні досягнення у галузі створення та розвитку космічних систем, технологій отримання, обробки та інтерпретації даних багаторазово розширили коло завдань, які вирішуються за допомогою ДЗЗ. Основні сфери застосування ДЗЗ з космосу – вивчення стану навколишнього середовища, землекористування, вивчення рослинних угруповань, оцінка врожаю сільськогосподарських культур, оцінка наслідків стихійних лих тощо.

Завдяки цій скоригованій швидкості руху атомний годинник надійно вказує час нашої земно-центрованої інерційної системи. Результат: Надійне визначення місця розташування з точністю до декількох метрів, але яке б не спрацювало, ігнорує ефекти теорій відносності Ейнштейна.

Основні релятивістські концепції, що лежать в основі цієї теми, що пояснюються, пояснюються в Ейнштейні для новачків, особливо в розділах «Особлива теорія відносності» і «Загальна теорія відносності». Також з пропозиціями щодо супутникової навігаціївже згадувалося у визначенні часу поглиблення тексту за допомогою радіосигналів – від радіогодин до супутникової навігації.

6.2. Області застосування даних дистанційного зондування

Застосування космічних знімків може здійснюватися на вирішення п'яти завдань.

1. Використання знімка як найпростішої картиабо, точніше, основи, на яку можна наносити дані з інших джерел без більш точних карт, що відображають сучасну обстановку.

Земля, її гравітаційний вплив на роботу годинника та поширення радіосигналу, а також сонце та інші планети – це звучить як дуже складна ситуація. Перше спрощення забезпечується застосуванням принципу еквівалентності, одного з основних засад загальної теорії відносності. У ньому говориться, що у вільно падаючої системі відліку застосовуються закони спеціальної теорії відносності - принаймні приблизно, причому відхилення менше, ніж менше площа простору і менше період часу.

Ця область простору, як і земля, знаходиться в вільному падіннінавколо Сонця, і вона дивиться на рух світлових сигналів, кожен із яких проходить менше однієї десятої секунди. Відхилення від законів спеціальної теорії відносності, які приходять навколо через гравітаційний вплив Сонця та інших планет настільки малі, що вони не потрапляють у точності сучасних супутникових. навігаційних системзначимих у такій ситуації. Однак, якщо майбутні системи повинні мати можливість визначати позиції до сантиметрів або навіть міліметрів – амбітну мету через інші релятивістські проблеми – треба було б розглянути ці ефекти.

2. Визначення просторових кордонів та структури об'єктів для визначення їх розмірів та вимірювання відповідних площ.

3. Інвентаризація просторових об'єктів певній території.

4. Оцінка стану території.

5. Кількісна оцінка деяких властивостей земної поверхні.

Дистанційне зондування є перспективним методом формування баз даних, просторове, спектральне та тимчасове вирішення яких буде достатнім для вирішення завдань раціонального використання природних ресурсів. Дистанційне зондування є ефективним методом інвентаризації природних ресурсів та моніторингу їхнього стану. Оскільки ДЗЗ дозволяє отримувати інформацію про будь-які області Землі, включаючи поверхню морів і океанів, сфери застосування цього методу дійсно безмежні. Основою для експлуатації природних ресурсів є аналіз інформації про землекористування та стан земних покривів. Крім збору такої інформації, дистанційне зондування використовують також для вивчення таких природних катастроф, як землетруси, повені, зсуви та осідання грунту.

Поняття дистанційного зондування Землі

У сучасному стані ми можемо спокійно залишити сонце та планети осторонь. Це залишило б вплив землі. З іншого боку, довкілля Землі перестав бути інерційною системою, а чи не системою відліку, якої дотримується спеціальна теорія відносності. Одним із наслідків цього є ефекти годинника, згадані в основному тексті. Справді, є й інші ефекти: По-перше, геометрія кімнати відповідає навколишнього середовища Землі всі знайомі і діє у спеціальній теорії відносності евклідової геометрії - гравітаційний вплив Землі нахиляється простір небагато.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

З іншого боку, існує ефект затримки за часом прольоту, через який відстань, пройдене світлом, не може бути просто розрахована як постійна швидкість світла за різницею в часі, але потрібні невеликі виправлення. Однак ці два ефекти також застосовні: тільки коли супутникова навігація досягає точності кілька сантиметрів або навіть міліметрів, потрібно було б їх розглянути.

Локалізація – визначення позиції – і навігація – отримання позиції з попередньої – завжди були ключовими завданнями для діяльності людини протягом усієї історії, і ці методи завжди були складними. Якщо ми повернемося до п'яти століть, коли навігатори Крістобаль Колон, Марко Поло та інші виступають за їхні великі перетину по всьому світу, можна бачити, що важливо мати місце та механізми навігації. Крім того, були не дуже точні карти і єдиною формою навігації були зірки. Тоді перші спроби знайти механізм розташування за допомогою електромагнітних хвиль виникають на основі основного принципу розрахунку відстаней на основі часу перетину сигналу та швидкості світла на основі короткодіючих антен, що передають.

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему:

«Супутникові системи»

Виконав: студент 2 курсу,

спец. землеустрій

Брянський М.С.

Перевірив: Іванова Т.І.

Іркутськ 2011

Вступ

2.2 Супутникова система GPS

Ці методи, хоч і приблизні, мали великий недолік, охоплення було обмеженим. При пошуку інших діапазонів частот, в яких поширення електромагнітних хвиль було ще краще, рівні апроксимації були покращені, але навіть охоплення все ще було обмежене. Тільки на початку 70-х років цього століття міністерство оборони США розпочало розробку нового проекту глобального розташування з використанням супутникових технологій. Ідея полягала в тому, щоб використовувати ці супутники як опорні точки для розрахунку положень - широти, довготи та висоти.

4. Сучасні геодезичні супутникові приймачі

Вступ

У цьому рефераті розглядається глобальні супутникові системи, їх призначення, види та принцип дії.

Системи позиціонування дозволяють підвищити продуктивність у польовій геофізиці: камеральних, польових та геодезичних робіт. Нові системи керування транспортом, розроблені за останні роки, дозволяють оператору бачити створений комп'ютером об'єкт і оновлювати інформацію про нього. Це все та багато іншого принесли розробки останніх років у геодезію.

Хоча спочатку ця система була тільки для цілей військової стратегії, пізніше ця технологія була надана громадянському населенню безкоштовно, але з деякими обмеженнями - підхід. Об'єднавши сигнали кількох супутників, приймач може встановити з «точністю» своє положення, висоту і навіть швидкість. Основна ідея визначення позиції полягає в тріангуляції супутників. На додаток до відстані, ви повинні знати, де супутники знаходяться в космосі. Секрет – високі орбіти та ретельний моніторинг.

Просторовий сегмент, контрольний сегмент і сегмент користувача. . Точність їх атомного годинника та стабільність їх орбіт, а також лазерні ретрорефлектори, які дозволяють їм розраховувати, ставлять їх у великій можливості запропонувати численні наукові дані для вивчення різних аспектів, які варіюються від релятивістської фізики до спостереження Землі. Збільшується кількість наукових галузей, які користуються супутниковою навігацією.

1. Виникнення супутникових систем навігації

Поява штучних супутників Землі зробила переворот у методах геодезії та значно підвищило точність навігації та визначення положення точок та об'єктів на поверхні Землі.

Супутникова геодезія, орієнтована виконання точних геодезичних вимірів на земної поверхні з допомогою штучних супутників Землі (ІСЗ), виникла наприкінці 50-х, безпосередньо після запуску перших ШСЗ.

Крім того, Вентура-Травезет зазначає, що отримано численні заявки на докладні дослідження атмосфери, сонячної активності та космічної метеорології, космічної радіації, клімату та метеорології та навіть дослідження в галузі етіології та біорізноманіття тварин.

Принципи побудови супутникових систем передачі

Багато з цих пропозицій мають дуже чітке практичне застосування. За словами директора Наукового відділу Галілея, наприклад, псевдодальні вимірювання навігаційних супутників дозволяють точно вимірювати, локально, геолокалізувати і в реальному часі кількість водяної пари в атмосфері, які можуть бути поєднані з чисельними моделями для підвищення точності та розв'язання прогнозів погоди. Ви можете навіть скористатися науковими невдачами, які можуть виникнути у його роботі.

Період до 1970 р. характеризувався розвитком основних методів супутникових спостережень, в основному фотографування супутників за допомогою спеціально розроблених камер, а також методів обчислення та аналізу супутникових орбіт. Тоді ж було здійснено перші спроби побудови глобальних геодезичних мереж з використанням пасивних ШСЗ. Значну увагу приділили цьому вивченню глобального гравітаційного поля Землі.

Інженери виправляли їх до тих пір, поки вони не були розміщені на орбітальних позиціях, що дозволило їм нормально функціонувати, але їх орбіти залишаються ексцентричними, тому вони ідеально підходять для виконання на додаток до служби навігації релятивістських вимірювань впливу гравітаційних змін на годиннику на борту.

На додаток до стабільності їх орбіт, які уникають резонансів із земною гравітацією та виняткової точності їх годинників, деякі супутники Галілея оснащені приладами, які також дозволяють проводити дослідження випромінювання на земних середніх орбітах та покращувати пов'язані з ним моделі.

Період часу з 1970 по 1980 рік відрізнявся розробкою таких нових засобів та методів спостережень, як лазерні методивимірювання відстаней до супутників та супутникова альтиметрія. Великим науковим та практичним досягненням є розроблені на той час доплерівські супутникові системи Цикада ( радянський Союз) та Транзит (США). Підвищення точності супутникових виміріввідкрило можливість детальнішого вивчення швидкості обертання Землі, закономірностей руху її полюсів, деформацій земної кори та інших параметрів.

Докладно знаючи, що фізичні властивості супутників дозволяють дуже точно моделювати орбіти Галілея, що дає великі переваги для багатьох наукових додатків, таких як точне позиціонування або дослідження впливу тиску сонячної радіації. Система, яка дозволяє географічне розташування точки в будь-якій точці світу, має програми в різних областях.

Важлива банківська угода між двома фінансовими установами різних країнне може містити помилок. Годинник повинен бути синхронізований, щоб транзакція була успішною. Ця синхронність досягається за рахунок використання супутникових навігаційних систем, які дозволяють визначати час надзвичайно точно в будинку наносекунди. Це лише одна з багатьох незвичайних додатків супутникової навігаційної системи, яка включає морську навігацію, особисту безпеку, точне сільське господарство, дозвілля, цивільну авіацію, навколишнє середовище, а також добре відомі райони огляду та картографування.

З 1950 року йде широкомасштабне практичне використаннясупутникових технологій у геодезії, геодинаміці, топографії, землеустрій та інших суміжних областях. Це пов'язано насамперед із подальшим удосконаленням радіонавігаційних систем, що виразилося у використанні більш досконалих методів вимірювання, більш вдалих параметрів орбіт, цілого ряду інших технічних рішень, а також із загальним розвитком комп'ютерних технологій. Ті, хто дозволив створити високоавтоматизовані польові геодезичні прилади. Створені і цьому етапі функціональні радіонавігаційні системи ГЛОНАСС (Радянський Союз) і Навстар (СІТА) дозволили продати мм рівень точності При вимірюванні до тисячі і більше км.

Однак система Галілея розробляється зі строго цивільним призначенням. На початку 1990-х років Європейський Союз відчув потребу у створенні власної супутникової навігаційної системи у Європі. Таким чином, Європейська комісія та Європейська космічна агенція зібралися разом для будівництва Галілея.

Ця система, коли вона працюватиме, матиме сузір'я, складене 30 супутниками на висоті 616 км, розташованих за трьома круговими орбітами з нахилом 56º щодо екватора. Велика кількість супутників у поєднанні із нахилом орбіт дозволить охопити навіть у високих широтах.

У 1963 р. розпочалися роботи з побудови першої вітчизняної низькоорбітальної навігаційної супутникової системи «Цікада». У 1967 р. на орбіту вивели перший вітчизняний навігаційний супутник «Космос-192». Для радіонавігаційних супутникових систем першого покоління характерним є застосування низькоорбітальних ШСЗ та використання для вимірювання навігаційних параметрів об'єкта одного сигналу, видимого в даний моментсупутника.

Після етапу перевірки супутники також будуть запущені доти, доки не буде досягнуто повної працездатності. Таким чином, європейські користувачі можуть визначити свої позиції з точністю до п'яти метрів. У Сполучених Штатах Федеральна авіаційна адміністрація розробила систему розширеного зондування, що також охоплює регіон Канади. Ці системи, хоч і регіональні, мають бути сумісні один з одним, щоб забезпечити міжнародне співробітництво.

Короткий огляд супутникових систем навігації

Всі системи мають основну мету забезпечити положення точки у будь-якій точці світу у будь-який час та у будь-яких погодних умовах. Однак застосування цієї технології виходить далеко за межі позиціонування для цілей зіставлення. Точне визначення часу годинника, наприклад, має наслідки в таких галузях, як фінанси та передача даних. Додатки, згадані тут, не призначені для вичерпання можливостей, оскільки будь-яка діяльність, яка потребує розташування для підвищення безпеки, продуктивності та фінансової віддачі, може скористатися цією технологією.

На цій основі в інтересах навігаційного забезпечення у 1964 р. було створено доплерівську супутникову радіонавігаційну систему першого покоління «Transit», призначену для навігаційного забезпечення пуску з підводних човнів балістичних ракет «Поларис». Після того, як у 1967 р. ця система була надана для комерційного використання, кількість громадянських споживачів швидко перевищила кількість військових.

Так само, як і в системі «Цікада», у системі «Transit» координати джерела обчислюються за доплерівським зсувом частоти сигналу одного з 7 видимих ​​супутників, які мають кругові полярні орбіти з висотою над поверхнею Землі ~ 100 км. Період звернення супутників «Transit» дорівнює 107 хвилин.

У 1964 р. в США почалося дослідження можливостей використання для цілей визначення широкосмугових сигналів, модульованих псевдовипадковими шумовими кодами, що на основі кореляційного поділу таких сигналів давало можливість використання кількома передавачами однієї несучої частоти.

Російська супутникова система ГЛОНАСС -- глобальна навігаційна супутникова система, розробки якої розпочато середині 1970-х років, а 1995 р. Уряд РФ спеціальною постановою за № 237 відкрило систему цивільного застосування та міжнародного співробітництва. Методика, що використовується, вимагає знаходження в будь-який момент часу в полі зору кожного користувача не менше 4 супутників, тому висоти орбіт і кількість супутників у системах другого покоління значно збільшені. Розгортання першої фази системи, що передбачає використання 10-12 ШСЗ у двох площинах, завершилося в 1991 р. У лютому 1992 р. кількість працюючих одночасно супутників вперше досягла 12. В даний час (2006 р.) кількість працюючих супутників ГЛОНАСС становить 17.

У Російської Федераціїна використання супутникових приймачів глобального позиціонування введено обмеження - їх застосування потрібна ліцензія. Основним розробником і творцем у системі загалом і з космічному сегменту є НУО прикладної механіки (м. Красноярськ), а, по навігаційним космічним апаратам - ПО «Політ» (м. Омск). Головним розробником радіотехнічних комплексів є РНДІКП; відповідальним за створення тимчасового комплексу, системи синхронізації та навігаційної апаратури споживачів визначено Російський інститут радіонавігації та часу.

2. Глобальні навігаційні супутникові системи

Глобальна навігаційна супутникова система (Global Navigation) Satellite System- GNSS) - це супутникові системи (найбільш поширені, що використовуються для визначення розташування в будь-якій точці земної поверхні із застосуванням спеціальних навігаційних або геодезичних приймачів. GNSS-технологія знайшла широке застосування в геодезії, міському та земельному кадастрі, при інвентаризації земель, будівництві інженерних споруд, у геології тощо.

Найбільш перспективними космічними системами, службовцями для вирішення геодезичних завдань, є системи глобального позиціонування ГЛОНАСС (РФ), GPS (США) і Galileo (європейська система). Ці системи є виключно точним інструментом для вирішення прикладних завдань геодезії, геофізики та землекористування. Вони призначені для високоточного визначення трьох координат місця, що становлять вектор швидкості і часу різних рухомих об'єктів.

Функціонуючими на даний момент є дві глобальні супутникові радіонавігаційні системи другого покоління:

· Російська (раніше радянська) система ГЛОНАСС (глобальна навігаційна супутникова система)

· американська, звана "Navstar" (Navigational Satellite Time and Ranging - навігаційний супутник вимірювання часу та координат) або за її фактичним призначенням GPS (Global Positioning System - глобальна система визначення місцезнаходження).

Супутникові системи, крім навігаційних визначень, дозволяють проводити високоточну взаємну синхронізацію стандартів частоти та часу на віддалених наземних об'єктах та взаємну геодезичну прив'язку, а також визначати орієнтацію об'єкта на основі вимірювань, що виробляються від чотирьох приймачів сигналів навігаційних супутників.

Основними перевагами супутникового позиціонування є всепогодність, глобальність, оперативність, точність та ефективність. Ці якості залежать від балістичної побудови системи, високої стабільності бортових еталонів частоти, вибору сигналу та способів його обробки, а також від способів усунення та компенсації похибок. Параметри систем та їх окремих елементів, а також математичне забезпечення вибираються так, щоб помилка навігаційних визначень координатами була не більше 10 м, а за швидкістю до 0,05 м/с.

Сучасні системи супутникового позиціонування складаються з трьох частин, що отримали назву секторів (підсистем):

· Космічний сектор, що включає набір супутників, який називають «сузір'ям»;

· Сектор управління і контролю, що складається з центральної (провідної) станції та декількох станцій стеження, розташованих у різних точках земної кулі. Крім того, є засоби розгортання та поповнення системи (космодром);

· Сектор користувачів, що включає в себе широко поширену апаратуру користувачів.

Сектор споживача

Сектор споживача є комплектом супутникового обладнання, який дозволяє отримувати координати пункту спостережень, точний час, а також швидкість та напрямок переміщення об'єкта. Під час роботи здійснюється прийом радіосигналів із супутників, реєструються зумовлені величини, проводиться попередня обробка результатів безпосередньо в польових умовах і потім у камеральних умовах виконується остаточна обробка (так звана «пост-обробка») матеріалів, що дозволяє отримати остаточні значення величин, що цікавлять споживача.

Супутникова апаратура може бути використана для військових цілей і тому має працювати оперативно та надійно в умовах проведення воєнних дій. У цьому створюються умови, у яких використання системи позиціонування було недоступне потенційного противника. Цивільне застосування супутникової апаратуриорієнтовано її використання у навігації, соціальній та геодезії.

2.1 Супутникова система ГЛОНАСС

Технічні характеристикисупутникової системи ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС вважається системою подвійного призначення, тобто може використовуватися як у військових, так і цивільних цілях, і розроблена на замовлення Міністерства оборони. За своїм призначенням та побудовою система ГЛОНАСС подібна до американської Navstar і за вихідними показниками не поступається їй. Система ГЛОНАСС є беззапитової, тому кількість споживачів системи не має значення.

Супутники ГЛОНАСС доставляються на робочу орбіту 4-ступінчастими носіями «Протон» по 3 штуки в одному пуску. При початковому періоді звернення 675 хвилин супутники дрейфують уздовж робочої орбіти до призначених точок розташування, де стабілізуються за допомогою бортового двигуна, доводячи період звернення до 675,7 хвилини. Висота орбіти - 19100 км, спосіб (кут, утворений площиною орбіти і площиною екватора) - 64,8 °, період звернення - 11 год. 15 хв. 44 с. Орбіти є кратними та забезпечують повторення наземної траси кожного супутника через 8 діб після завершення ним 17 витків. Це має певні переваги на початковому етапіколи задіяні ще не всі орбітальні площини та місця розташування супутників. Крім того, набагато рідше доводиться коригувати орбіти.

ГЛОНАСС дозволяє створювати суцільне навігаційне поле над поверхнею Землі до висоти 2000 км, перебуваючи всередині якого споживач у будь-який момент часу може прийняти радіонавігаційні сигнали не менше ніж від чотирьох супутників. Час експлуатації супутника першого покоління ГЛОНАСС-М - 5 років, цей час параметри його орбіти нічого не винні відрізнятися від номінальних значень більше ніж 5 %. Сам супутник важить до 1415 кг і є герметичний контейнер діаметром 1,35 м і довжиною 7,84 м, всередині якого розміщується апаратура.

Кожен супутник побудований на основі використання герметичного відсіку приладів. Всередині відсіку за допомогою активного газового контуру, системи жалюзі з електроприводами та набору обігрівачів, що керуються, підтримуються комфортні умови за температурою в діапазоні 0-40 °С. Там, де розміщено блоки стандартів частоти, створено зону термостабілізації в межах ±1 °С. Всі тепловиділяючі прилади цільової апаратури розміщені поза герметичним приладовим блоком на антеному модулі в зонах, що не засвічуються Сонцем.

Система корекції, що використовує рухову установку, працює після виведення КА на орбіту в процесі приведення його в системну точку і дозволяє утримувати КА в заданих межах (±5 ° за аргументом широти) без подальших корекцій протягом усього терміну функціонування КА. Орієнтація поздовжніх та поперечних осей космічного апарату, а також сонячних батарейзабезпечується за допомогою електромаховиків, які періодично розвантажуються електромагнітами.

На другому етапі модернізації «сузір'я» ГЛОНАСС використовується космічний апарат «ГЛОНАСС-К», який має такі відмінні риси в порівнянні з «ГЛОНАСС-М»:

· введено третю частоту в L-діапазоні для підвищення точності та надійності навігаційних визначень споживачів;

· Термін активного існування КА збільшений до 10 років;

· Маса КА зменшена приблизно в 2 рази;

· Розміщується додаткова корисне навантаження, У т. ч. апаратура порятунку зазнають лиха.

Космічний апарат (КА) «ГЛОНАСС-М» може виводитися за груповою схемою 3 КА одночасно з космодрому Байконур з використанням ракети-носія «Протон» («Протон-М») та за одиночною схемою з космодрому Плесецьк з використанням ракети носія «Союз- 2».

Як уже зазначалося, в даний час кількість супутників ГЛОНАСС, що працюють, становить 17. До кінця 2006 р. будуть запущені ще три супутники «ГЛОНАСС-М», а в 2007 р. - ще три супутники. У 2008 р. планується провести випробування супутника нового покоління «ГЛОНАСС-К», який має меншу масу, найкращі характеристикита гарантований термін роботи на орбіті 10-12 років.

2.2 Супутникова система GPS

GPS (Global Positioning System) - що забезпечують вимір часу та відстані навігаційні супутники; глобальна система позиціонування), що часто називається GPS. Дозволяє у будь-якому місці Землі (не включаючи приполярні області), майже за будь-якої погоди, а також у космічному просторі поблизу планети визначити місце розташування та швидкість об'єктів. Найбільш використовувана нині є супутникова система GPS (Global Positioning System), з якою пов'язана поява нового терміна - позиціонування (positioning). Під позиціонуванням розуміється визначення розташування об'єкта, швидкості його переміщення, просторового вектора між пунктами спостереження і точного часу визначення його розташування. Розробка цієї системи розпочалася у 1973 р. Експлуатаційна готовність оголошена у 1995 р.

Супутникова система GPS, розроблена для Міністерства оборони США і знаходиться під його керуванням, за своїм функціональним можливостяманалогічна російській системіГЛОНАСС. Навігаційні космічні апарати системи GPSтакож проходили низку удосконалень.

В інтересах світової спільноти вона використовується відповідно до особливих положень. США надають систему у стандартному режимі для цивільного, комерційного та наукового використання. За використання системи цивільними споживачами несе відповідальність Міністерство транспорту США.

Основний принцип використання системи - визначення розташування шляхом вимірювання відстаней до об'єкта від точок з відомими координатами - супутників. Відстань обчислюється за часом затримки розповсюдження сигналу від посилки його супутником до прийому антени приймача GPS. Тобто для визначення тривимірних координат GPS-приймачу потрібно знати відстань до трьох супутників і час GPS системи. Таким чином, для визначення координат та висоти приймача, використовуються сигнали як мінімум з чотирьох супутників.

2.3 Супутникова система Galileo

Галілео (Galileo) - спільний проект Європейського Союзу та Європейського космічної агенціїСупутникова система навігації є частиною транспортного проекту Трансєвропейських мереж (Trans-European Networks). Система призначена для вирішення навігаційних завдань для будь-яких рухомих об'єктів із точністю менше одного метра. Нині існуючі GPS-приймачіне зможуть приймати та обробляти сигнали з супутників Галілео, хоча досягнуто домовленості про сумісність та взаємодоповнення із системою NAVSTAR GPSтретього покоління. Фінансування проекту буде здійснюватись у тому числі за рахунок продажу ліцензій виробникам приймачів.

Крім країн Європейського союзу досягнуто домовленості щодо участі у проекті з державами -- Китай, Ізраїль, Південна Корея, Українаі РосіяОкрім того, ведуться переговори з представниками Аргентини, Австралії Бразилії, Чилі, Малайзії. Очікується, що «Галілео» увійде в дію в 2014-2016 роках, коли на орбітубудуть виведені усі 30 запланованих супутників(27 операційних та 3 резервних). Компанія Arianespace уклала договір на 10 ракет-носіїв Союз» для запуску супутників починаючи з 2010 року. Космічний сегментбуде доповнений наземною інфраструктурою, що включає три центри управління і глобальну мережупередавальних та приймаючих станцій.

На відміну від американської GPSта російської ГЛОНАСС, система Галілео не контролюється національними військовими відомствами, однак, у 2008 році парламент ЄС ухвалив резолюцію «Значення космосу для безпеки Європи», згідно з якою допускається використання супутникових сигналів для військових операцій, що проводяться в рамках європейської політики безпеки. Розробку здійснює Європейське космічне агентство. Загальні витрати на створення системи оцінюються у 4,9 млрд євро.

Станом на 19 січня 2011 року для остаточного завершення європейського проекту створення системи супутникової навігації Galileo не вистачає 1,9 млрд. євро. Про це заявив на брифінгу в Страсбурзі віце-президент Єврокомісії, відповідальний за питання промисловості та підприємництва Антоніо Тайані, представляючи проміжну доповідь про створення системи.

супутник геодезія орбіта

3. Супутникова геодезична апаратура

Складається із цілого набору аксесуарів. У комплект одного супутникового приймача входять: антена, приймач, контролер (керуючий пристрій), блок живлення (для зарядки акумуляторів та живлення від мережі), акумулятори або батареї, кабелі, штатив або віша, а також пристрої кріплення або встановлення антени на них, рюкзак або кейс, чохли та ін. При роботі в режимі реального часу повинен бути радіомодем з блоком живлення та радіоантеною. Для обробки результатів спостережень необхідний комп'ютер та програмне забезпечення. В даний час супутникові приймачі випускає понад 400 фірм, і вони характеризуються порівняно великою різноманітністю, але відмінні риси приймальних пристроїв, що випускаються різними фірмами, найчастіше, носять непринциповий характер.

3.1 Технічні характеристики геодезичного супутникового обладнання

При виконанні геодезичних вимірів на земній поверхні в основному використовуються, теодоліти нівеліриі електронні тахеометри . Всі ці прилади досягли досить великої досконалості та працюють в оптичному діапазоні електромагнітних хвиль. Подальше підвищення точності геодезичних вимірів переважно обмежене впливом атмосфери, а чи не технічними можливостями високоточних приладів. Подальше підвищення точності наземних геодезичних вимірів за допомогою традиційних геодезичних приладів можливе лише за умови використання методів вимірів, що враховують вплив атмосфери.

Інший шлях підвищення ефективності геодезичних вимірів - використання супутникових методів вимірів із застосуванням як опорні точки миттєвих положень штучних супутників Землі.

p align="justify"> При розробці методів супутникових вимірювань розглядалися такі методи, як супутникова тріангуляція, заснована на використанні кутових вимірів, та супутникова трилатерація, заснована на використанні лінійних вимірювань.

При використанні супутникової тріангуляції, починаючи з запуску першого радянського штучного супутникаЗемлі застосовувався метод фотографування супутників на тлі зірок. За цими знімками у поєднанні з відповідними фотограмметричними методами отримували необхідну інформацію про орієнтирні напрямки, що використовуються при побудові глобальної геодезичної мережі. Цей метод забезпечував порівняно невисоку точність вимірів. При спостереженнях потрібно було чисте небо щонайменше у двох точках, рознесених великі відстані; крім того, апаратура була дорогою та важкою. З цієї причини зазначений метод був витіснений супутниковою трилатерацією, яка застосовується і зараз.

Супутникову трилатерацію можна, наприклад, виконувати за допомогою далекомірів, що працюють в оптичному діапазоні.

Оптичні далекоміри, у яких як випромінювач використовують лазер, забезпечують значну дальність вимірювань і високу точність, але вони досить дорогі, громіздкі і вимагають хорошої видимості в момент спостережень. З цієї причини вони знаходять обмежене застосування і в основному використовуються на пунктах спостережень у наземному космічному секторі управління та контролю для уточнення орбіт супутників, визначення довжин високоточних базисів та ін. для яких відбиваючим об'єктом є супутник.

Крім того, були створені супутникові альтиметри, наприклад, «Geosat», «ERS» та ін., які встановлювалися на супутнику, а як поверхню, що відбиває, використовувалася земна поверхня.

Інший напрямок пов'язані з використанням радіосистем. При цьому було враховано досвід створення доплерівських радіодалекомірних систем, таких як Декка, Хіран, Транзит, Цікада. Для підвищення точності радіодальномірних систем використали фазовий метод вимірювань.

4. Сучасні геодезичні супутникові приймачі

Сучасні супутникові приймачі мають програму, яка аналізує відносне положення всіх доступних для спостереження супутників і вибирає з них чотири, найкраще розташовані, які і використовуються для визначення координат точки. Точніші результати отримують, коли виконують обробку виміряних відстаней до всіх супутників, що знаходяться в полі зору. Тому одним із найважливіших напрямів удосконалення та розвитку супутникової радіонавігації є спільне використання сигналів ГЛОНАСС та GPS, а в майбутньому – Galileo. Основні цілі цього процесу - підвищення точності та надійності (доступності, безперервності обслуговування та цілісності) навігаційних визначень.

За складністю технічних рішень та обсягом апаратних витрат супутникові приймачі поділяють на:

· одноканальні (у тому числі мультиплексні, приймач дуже швидко перемикається між сигналами орбітального угруповання), які в кожний поточний момент часу ведуть прийом та обробку радіосигналу тільки одного супутника, та

багатоканальні, що дозволяють одночасно приймати та обробляти сигнали кількох супутників.

Нині переважно випускаються багатоканальні приймачі.

Крім того, приймачі можна розділити на односистемні, що приймають сигнали GPS, і двосистемні, що приймають сигнали ГЛОНАСС та GPS. Залежно від виду приймаються та оброблюваних сигналів приймачі поділяються на:

· Одночастотні, кодові, що працюють за С/А-кодом;

· Двочастотні, кодові;

· Одночастотні кодово-фазові;

· Двухчастотні кодово-фазові.

Кодові приймачі (handheld) призначені для визначення тривимірного положення точки, швидкості та напряму руху. Вони дозволяють визначати планове положення точки, як правило, з точністю до одиниць м, а висотне положення визначається з точністю близько 10 м (двочастотні кодові приймачі забезпечують субметрову точність). Для підвищення точності висотних вимірів у них вбудовують баровисотомір. Ці приймачі зручні при виконанні польових географічних і геологічних робіт, тому що на екрані можна відобразити карту маршруту, визначати своє розташування, відстань, напрямок та час прибуття до мети. Отримані результати можуть накопичуватися та зберігатися в пам'яті приладу, а потім вводитись у комп'ютер для подальшої обробки. Ці приймачі мають малі габарити та масу, працюють у широкому діапазоні температур та малоенергоємності.

Сучасні GNSS приймачі дозволяють працювати із системами ГЛОНАСС та GPS, одночасно приймаючи сигнал по універсальних каналах, що підвищує точність та продуктивність виконуваних робіт. За останні кілька років системи високоточного супутникового позиціонування стали невід'ємною частиною геодезичних та маркшейдерських робіт. Ці системи (ГІС GPS/Глонасс) використовуються під час створення опорного геодезичного обґрунтування, детальних топографічних зйомок, винесення проекту в натуру тощо. Застосування систем супутникового позиціонування (GNSS/Glonass) дозволяє суттєво підвищити точність та продуктивність польових та камеральних геодезичних робіт, що значно покращує якість геодезичного та маркшейдерського забезпечення підприємств. Визначення просторових координат у режимі реального часу надає такі додаткові можливостіз автоматизації таких процесів, як розбивка будівельних сіток, геодезичний моніторинг інженерних споруд (висотні будинки, мости, греблі тощо), спостереження за просторовим становищем великих промислових механізмів. Компанія Leica Geosystems (Швейцарія) розробила нову серію Глонасс/GPS обладнання - Leica Viva GNSS. Відмінною рисою цієї серії є здатність приймати сигнали від супутників як існуючих, так і проектованих ДПСС на всіх частотах (в т.ч. L5 системи GPS, GLONASS, Alt-Boc системи Galileo та ін.). Для якісної роботи супутникової апаратури з гарантовано надійним прийомом сигналів супутників GNSS у будь-яких умовах були розроблені та запатентовані технології SmartTrack+, SmartCheck+ та SmartRTK.

Основним завданням, яке вирішується за допомогою GPS у геодезії, є створення та реконструкція опорних та знімальних мереж, а також великомасштабна топографічна зйомка великих територій, винесення в натуру проекту та ін. У цих умовах важливим є питання вибору пунктів державної геодезичної мережі, від яких здійснюватиметься прив'язка опорної геодезичної мережі. Як показують дослідження, краще використовувати пункти державної геодезичної мережі вищого класу, розташовані на відстані 5-15 км від промислових підприємств. Це пов'язано з тим, що пункти мережі, що базуються поблизу промислових об'єктів, перебувають у зоні впливу техногенних чинників.

Однією з основних характеристик для польового геодезичного устаткування є рівень його захищеності. Устаткування Leica Viva GNSS має систему захисту, сертифіковану за Європейськими стандартами. Система гарантує повний захист від пилу та 100% конденсованої вологи (IP67), робоча температура становить від -40°С до +65°С. Прилади витримують короткочасне занурення у воду на глибину до 1 м-коду, падіння з висоти 1,5 м-коду на тверді поверхні, а також забезпечують роботу без втрати сигналу в умовах сильної вібрації.

· Супутниковий приймач ІГ-3К

Першимсупутниковим приймачем із вбудованим мікробаронівеліром, створеним для робіт на закритих територіях (у лісі), можна назвати ІГ-3К

· Двосистемний кодовий навігаційний приймач СН-4001

В останні роки фірми, що випускають портативні супутникові (персональні)приймачітипу Гармін, Магеллан та ін, також почали оснащувати портативні супутникові приймачі барометричними альтиметрами. Точність визначення планових координат такими приймачами за супутниковими спостереженнями становить 3-5 м, а висот, що вимірюються автономно барометричним альтиметром - близько 3 м, тобто вище, ніж визначення висот з автономних супутникових спостережень.

· Двосистемний геодезичний приймач ГЕО-161

У геодезичних роботах в основному використовуються кодово-фазові двочастотні та одночастотні приймачі. В останні роки з них все більшого поширення мають двосистемні приймачі, що забезпечують більш високу точність і надійність вимірювань.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

    Стан впровадження ATN у практику повітряного руху. Супутникові інформаційні технологіїу системах CNS/ATM. Супутникові радіонавігаційні системи. Координати, час, рух навігаційних супутників. Формування інформаційного сигналу GPS.

    навчальний посібник, доданий 23.09.2013

    Регіональні супутникові навігаційні системи: Бейдау, Галілео, індійська та квазізенітна. Принцип роботи та основні елементи: орбітальне угруповання, наземний сегментта апаратура споживача. Створення карток для навігаційних супутникових систем.

    курсова робота , доданий 09.03.2015

    Вивчення функціонування систем зв'язку, які можна розділити на радіорелейні, тропосферні, супутникові, волоконно-оптичні. Вивчення історії виникнення, сфери застосування систем зв'язку. Супутникові ретранслятори, магістральний супутниковий зв'язок.

    реферат, доданий 09.06.2010

    Супутникові навігаційні системи, що використовуються. Надійність, обсяги обладнання локомотивів та мережі референцних станцій. Принцип роботи терміналу. Правила та норми по обладнанню локомотивів засобами радіозв'язку та завадодавними пристроями.

    курсова робота , доданий 25.02.2016

    Принципи функціонування супутникових систем навігації. Вимоги до СНР: глобальність, доступність, цілісність, безперервність обслуговування. Космічний, управлінський, споживчий сегменти. Орбітальна структура NAVSTAR, ГЛОНАСС.

    доповідь, доданий 18.04.2013

    Супутникова система навігації як комплексна електронно-технічна система, її структура та зміст, призначення та функціональні особливості. Склад апаратури користувача та правила її застосування. Принцип дії GPS та ступінь точності сигналу.

    курсова робота , доданий 16.11.2010

    Навігаційні виміри в багатоканальній НАП. Структура навігаційних радіосигналів у системі ГЛОНАСС та GPS. Точність глобальної навігації рухомих наземних об'єктів. Алгоритми прийому та вимірювання параметрів супутникових радіонавігаційних сигналів.

    курсова робота , доданий 13.12.2010

    Орбіти супутникових ретрансляторів. Модуляція-демодуляція та завадостійке кодування. Коди Боуза-Чоудхурі-Хоквінгема. Найбільш широко відомі згорткові коди. Протоколи множинного доступу. Проблема статистичного мультиплексування потоків.

    контрольна робота , доданий 20.12.2012

    Загальна інформаціята історія розвитку системи "Глонасс", хронологія вдосконалення. Супутникові навігатори. Точність та доступність навігації. Розробка та серійне виробництво побутових Глонасс-приймачів для споживачів. Двосистемний GPS навігатор.

    курсова робота , доданий 16.11.2014

    Три різні види супутників: низька, середня навколоземної орбітита геостаціонарні. Класифікація супутників по зоні обслуговування, типу послуг та характеру використання. Переваги геостаціонарної орбіти. Супутники низької та середньої навколоземної орбіти.

2021 wisemotors.ru. Як це працює. Залізо. Майнінг. Криптовалюта.