Глобальная система позиционирования gps реферат

Обновлено: 07.07.2024

Говоря о спутниковых навигационных системах, мы не можем не обратиться изначально к определению и значению этого термина.
Спутниковая система навигации — это комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Инновационые основы.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра логистики и организации перевозок

Контрольная работа по дисциплине

Выполнил: ______________________________ _

студент ____ курса ________ спец. ___________

группа________ № зачет. книжки_____________

Подпись: ______________________________ ___

Оценка: ______________________________ __________

Дата: ______________________________ _______

Подпись: ______________________________ ___

а) Реферат на тему

4) Список используемых ресурсов……………………… …………12

Говоря о спутниковых навигационных системах, мы не можем не обратиться изначально к определению и значению этого термина.

Спутниковая система навигации — это комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если Вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственные координаты. Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, Глобальная система позиционирования или сокращённо GPS встала на вооружение. О ней и пойдёт речь в последующих десяти страницах.

Итак, что же означает эта аббревиатура из трёх букв?!

Состав системы GPS:

А) Космический сегмент.

Космический сегмент системы GPS состоит из орбитальной группировки спутников, излучающих навигационные сигналы. Спутники расположены на 6-и орбитах на высоте около 20000 км. Период обращения спутников составляет 12 часов и скорость около 3 км/c. Таким образом, за сутки, каждый спутник совершает два полных оборота вокруг Земли.

Первый спутник был запущен в феврале 1978 года. Его размер с раскрытыми солнечными батареями равнялся 5 метрам, а вес - более 900 кг. Это был спутник первой модификации GPS-I. За последние 30 лет, на орбите сменилось несколько модификаций GPS спутников: GPS II-A, GPS II-R, GPS IIR-M. В процессе модернизации снижался вес спутников, улучшалось стабильность бортовых часов, повышалась надежность.

Б) Наземный сегмент

Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS широко 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.

В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:

Принадлежит министерству обороны США, что считается другими государствами её главным недостатком. Более известна под названием GPS. Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) - советская и российская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны СССР. Принадлежит министерству обороны России. Является попыткой восстановить функционировавшую с 1982 года советскую систему. Находится на этапе повторного развёртывания спутниковой группировки (оптимальное состояние орбитальной группировки спутников, запущенных в СССР, было в 1993-1995 гг.). Современная система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с NAVSTAR. Однако в настоящее время эти утверждения проверить невозможно ввиду недостаточности спутниковой группировки и отсутствия доступного клиентского оборудования. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклонением 64,8° и высотой 19100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR.

Развёртываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS, предназначенная для использования только в этой стране. Особенность - небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите.

Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки.

Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Запуск первого спутника ожидается в 2009 году.

Подводя итог написанного, можно с уверенностью сказать, что спутниковая система не идеальна и имеет множество недостатков над которыми продолжают работать. Общее направление модернизации спутниковой системы GPS связано с повышением точности навигационных определений, улучшением сервиса, предоставляемого пользователям, повышением срока службы и надёжностью бортовой аппаратуры спутников, улучшением совместимости с другими радиотехническими системами и развитием дифференциальных подсистем. Сама система GPS совпадает с другими системами в общем направлении развития, но динамика и достигнутые результаты её сильно отличаются от других.

СибГУТИ.
Введение.
Назначение, общая характеристика и состав системы.
Космический сегмент.
Сегмент управления.
Сегмент потребителей.
Дифференциальный режим DGPS.
Заключение.
Список использованных источников.

Доклад - Построение интегральной телекоммуникационной сети РЖД на базе УПАТС DEFINITY

формат ppt
размер 5.41 МБ
добавлен 11 ноября 2009 г.

Презентации к докладу (36 слайдов). Рассмотрена сама система, классификация, возможности. Построение на базе данного оборудования современной сети на железнодорожном транспорте.

Лабораторная работа - Знакомство с файловой системой UNIX

формат doc
размер 95 КБ
добавлен 30 марта 2010 г.

Описание системы передачи Мегатранс 3

формат pdf
размер 380.05 КБ
добавлен 01 января 2010 г.

Научно-технический центр НАТЕКС, 2006 Система MEGATRANS-3 создана на основе прогрессивных технологий xDSL с применением линейных БИС последнего поколения. Для передачи информации используется несимметричная адаптивная многопозиционная модуляция с регулируемым уровнем, которая, как и алгоритм АОКС, запатентована НТЦ НАТЕКС. Расширенная система управления и телеконтроля позволяет проводить дистанционную диагностику качества тракта для любого.

Описание системы передачи Мегатранс 4

формат pdf
размер 407.95 КБ
добавлен 01 января 2010 г.

Научно-технический центр НАТЕКС, 2006 Настоящее техническое описание распространяется на цифровую систему передачи MEGATRANS-4 (далее - Система). Система предназначена для передачи цифрового сигнала со скоростью до 4,6 Мбит/с по некоммутируемым неуплотненным физическим кабельным линиям связи ЕСЭ России (по симметричным высокочастотным одно- и многочетверочным кабелям, по одной или двум парам, по одно или двухкабельной схеме связи, по одной.

Поповский В.В., Олейник В.Ф. Обобщенная модель управления параметрами функциональных и структурных свойств телекоммуникационных систем

формат pdf
размер 545.49 КБ
добавлен 07 июня 2011 г.

Зв'язок. – 2004, № 3, – C. 29–33. В статье телекоммуникационная система рассматривается как система со случайным изменением структуры, приводящим к нестационарности. Получаемые оценки состояния и скорости изменения вероятности перехода в иное стационарное состояние используются для управления структурой сети.

Презентации - Операторский центр от традиционной телефонии до Интернета

формат ppt
размер 630.86 КБ
добавлен 07 ноября 2009 г.

Константин Каллас. Презентации к докладу "Операторский центр от традиционной телефонии до Интернета" (Lucent Technologies) в виде красочных слайдов -34 шт. Рассмотрены: Телекоммуникационный сервер DEFINITY ECS Система отчетности и управления операторским центром CMS Средства компьютерно-телефонной интеграции CTI Система интерактивного речевого взаимодействия CONVERSANT Средства для обработки запросов через Интернет - Internet Call Center.

Презентация - Васильев Н.Н. Международная система радиомониторинга

формат mp3, ppt
размер 5.4 МБ
добавлен 25 мая 2011 г.

Семинар Центра мастерства МСЭ, Киев, Украина, 07-09 сентября 2010 г. Содержание презентации: Историческая справка. Международная система радиоконтроля и Регламент радиосвязи. Регулярные и специальные программы радиоконтроля МСЭ. Использование результатов международного радиоконтроля.

Реферат - Фильтры в системах многоканальной связи

формат doc
размер 186 КБ
добавлен 15 апреля 2010 г.

Реферат по дисциплине: "Оборудование кабельных сетей". Режекторные фильтры. Полосовые фильтры. Фильтры на ПАВ. Канальные и диапазонные фильтры. Фильтры сложения сигнала и примеры их использования.

Шпаргалки к Теории Телетрафика Часть 1

формат doc
размер 306.64 КБ
добавлен 05 ноября 2010 г.

ДНТУ, ТКС. Системи з явними втратами - Система. Перший розподіл Ерланга. Характеристики якості системи Імовірність втрат за часом. Інтенсивність обслугованого навантаження Інтенсивність потенційного навантаження Інтенсивність втраченого навантаження Імовірність втрати виклику Імовірність втрат за навантаженням. Синтез систем з втратами Структурний синтез Параметричний синтез. Пропускна здатність окремих каналів системи з втратами Пропускна зда.

Шпоры по Системам Связи с Подвижными Объектами (ССсПО)

формат doc, docx
размер 1.75 МБ
добавлен 23 октября 2011 г.

История развития и особенности применения системы позиционирования GPS, основанной на радионавигации местности, обеспечивающей навигацию гражданским пользователям на международной основе. Состав орбитальной группировки навигационных спутников GPS.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	19.06.2013
Размер файла	21,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Волжский политехнический институт (филиал)

Волгоградского государственного технического университета

Контрольная работа

по дисциплине: "Информационное обеспечение автотранспортных систем"

Тема работы: "Система глобального позиционирования GPS"

Содержание

1. История развития системы GPS (Global Positioning System)

2. Применение GPS

Список используемой литературы

Введение

1. История развития системы GPS (Global Positioning System)

gps радионавигация позиционирование спутник

Навигационная система Global Positioning System (GPS) является частью комплекса NAVSTAR, который разработан, реализован и эксплуатируется Министерством обороны США. Разработка комплекса NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range - навигационная система определения времени и дальности) была начата ещё в 1973 году, а уже 22 февраля 1978 года был произведён первый тестовый запуск комплекса, а в марте 1978 года комплекс NAVSTAR начали эксплуатировать. Первый тестовый спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года, а последний из 24 необходимых спутников для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 году. Гражданский сегмент военной спутниковой сети NAVSTAR принято называть аббревиатурой GPS, коммерческая эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась в 1995 году.

Спустя более 20-ти лет с момента тестового запуска системы GPS и 5-ти лет с момента начала коммерческой эксплуатации Глобальной системы позиционирования GPS, 1 мая 2000 года министерство обороны США отменило особые условия пользования системой GPS, существовавшие до тех пор. Американские военные выключили помеху (SA - selective availability), искусственно снижающую точность гражданских GPS приёмников, после чего точность определения координат с помощью бытовых навигаторов возросла как минимум в 5 раз. После отмены американцами режима селективного доступа точность определения координат с помощью простейшего гражданского GPS навигатора составляет от 5 до 20 метров (высота определяется с точностью до 10 метров) и зависит от условий приема сигналов в конкретной точке, количества видимых спутников и ряда других причин. Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников. Большинство современных GPS приёмников имеют 12-канальный приемник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников. Военное применение навигации на базе NAVSTAR обеспечивает точность на порядок выше (до нескольких миллиметров) и обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование.

Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов, их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры - 1.52 м. в ширину и 5.33 м. в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт. 24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любой точке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. В настоящий момент на орбите находится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.

Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной управляющей станции (Master Control Station - MCS), которая находится на базе ВВС Шривер, шт. Колорадо, США. С нее осуществляется управление системой навигации GPS в мировом масштабе. База ВВС Шривер (Schriever) является местом размещения 50-го космического соединения США - подразделения командования воздушно-космических сил.

Наземная часть системы GPS состоит из десяти станций слежения, которые находятся на островах Кваджалейн и Гавайях в Тихом океане, на острове Вознесения, на острове Диего-Гарсия в Индийском океане, а также в Колорадо-Спрингс, в мысе Канаверел, шт. Флорида и т.д.. Количество наземных станций непрерывно растет, на всех станциях слежения используются приемники GPS для пассивного слежения за навигационными сигналами всех спутников. Информация со станций наблюдения обрабатывается на главной управляющей станции MCS и используется для обновления эфемерид спутников. Загрузка навигационных данных, состоящих из прогнозированных орбит и поправок часов, производится для каждого спутника каждые 24 часа.

Система Глобального Позиционирования (GPS или Global Positioning System) является спутниковой и работает под управлением Министерства Обороны США. Система является глобальной, всепогодной и обеспечивает возможность получения точных координат и времени 24 часа в сутки.

2. Применение GPS

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

- 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

Типичная точность современных GPS-приёмников в горизонтальной плоскости составляет примерно 10-12 метров при хорошей видимости спутников. На территории США и Канады имеются станции WAAS, передающие поправки для дифференциального режима, что позволяет снизить погрешность до 1-2 метров на территории этих стран. При использовании более сложных дифференциальных режимов, точность определения координат можно довести до 10 см. К сожалению, точность любой СНС сильно зависит от открытости пространства, от высоты используемых спутников над горизонтом.

Общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Так как рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приёма сигнала от спутников может серьёзно ухудшиться под плотной листвой деревьев или из-за очень большой облачности. Нормальному приёму сигналов GPS могут повредить помехи от многих наземных радиоисточников, а также от магнитных бурь.

Невысокое наклонение орбит GPS (примерно 55) серьёзно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом.

Существенной особенностью GPS считается полная зависимость условий получения сигнала от министерства обороны США. Так, например, во время боевых действий в Ираке, гражданский сектор GPS был отключён.

Теперь Министерство обороны США решило начать полное обновление системы GPS. Оно было запланировано достаточно давно, но начать реализовывать этот проект удалось только сейчас. В ходе обновления старые спутники заменят на новые, которые разработаны и произведены компаниями Lockheed Martin и Boeing. Утверждается, что они смогут обеспечивать точность позиционирования с погрешностью 0,5 метра.

Конечно, реализация данной программы займёт некоторое время. В Министерстве обороны США утверждают, что полностью завершить обновление системы удастся только через 10 лет. Интересно, что количество спутников изменено не будет: их по-прежнему будет 30 - 24 работающих и 6 резервных.

В Москве появится первый общественный мультипортал, информирующий пассажиров о движении наземного городского пассажирского транспорта. Благодаря новому сервису жители и гости столицы смогут получать достоверную информацию о прибытии на остановки автобусов, трамваев и троллейбусов, оснащенных оборудованием ГЛОНАСС/GPS, с учетом скорости их движения и дорожной обстановки. На данный момент Интернет-ресурс работает в тестовом режиме и готовится к запуску.

Заключение

Итак, проведя анализ системы глобального позиционирования в целом, можно сказать, что эта система уже охватила огромную сферу человеческих интересов, используется повсеместно, и у неё еще есть куда стремиться, и на чем развернуться. Огромная сфера потребления, новейшие технологии делают её одной из самых востребованных на рынке технологий. На её основе сделано множество устройств и приспособлений, которые очень помогают людям, начиная от простых житейских ситуаций, помощь в бизнесе, использование в военных целях.

Перспектив для развития технологий достаточно, сделать её точнее, компактней, дешевле, встраивать во всевозможные устройства и расширять сферу применения.

Российское правительство прилагает большие усилия, чтобы восстановить работоспособность Глонасс. С большими сложностями, но все же, развивается европейская система Galilleo. В апреле был выведен на орбиту уже 5-й спутник китайской системы “Beidou”.

Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS-приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдёт совсем немного времени как они уже не смогут обойтись без неё. Именно поэтому стоит сказать пару слов о недостатках GPS.

Недостатками GPS навигации является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до GPS-приёмника, поэтому практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приёма сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования. Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приёму сигналов GPS. Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужно верить не только данным GPS-приёмника, но и своим собственным глазам. Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времени США не включит помеху (SA - selective availability) или вообще полностью отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Претенденты уже были. Благо, что у GPS есть альтернатива в виде навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), которые в перспективе должны получить широкое распространение. Так же ведётся работа по разработке чипов навигации поддерживающих сразу три системы позиционирования GPS, Galileo и ГЛОНАСС.

Самое важное применение любого автомобильного GPS навигатора - поиск оптимального маршрута движения и навигация. В этом случае он самостоятельно подбирает оптимальный путь при назначении точки прибытия и максимально подстраивается под самого водителя: если был пропущен рекомендуемый поворот, то устройство моментально вычисляет и отображает на своем экране уже новый оптимальный маршрут до точки прибытия. Кроме того, практически все современные модели имеют функцию голосового оповещения, которая позволяет водителю точно следовать выбранному пути, не отвлекаясь от дороги. В Москве появится первый общественный мультипортал, информирующий пассажиров о движении наземного городского пассажирского транспорта. Благодаря новому сервису жители и гости столицы смогут получать достоверную информацию о прибытии на остановки автобусов, трамваев и троллейбусов, оснащенных оборудованием ГЛОНАСС/GPS, с учетом скорости их движения и дорожной обстановки. На данный момент Интернет-ресурс работает в тестовом режиме и готовится к запуску.

Аббревиатура GPS в настоящее время на устах практически у каждого пользователя мобильного телефона, но не каждый понимает, что это такое и как работает. Данный материал поможет разобраться, что такое GPS навигация и как она работает!? Начнём с истории и целей создания системы глобального позиционирования GPS.

Когда у нас наконец-то появился ярко-желтый гаджет, на котором большими буквами было написано Garmin, радости не было предела. Хотя по сегодняшним меркам возможности того простенького прибора были очень и очень ограниченными — приходилось снимать координаты, а потом самостоятельно находить их на карте. Современные GPS-приемники способны на гораздо большее.

Это как пример того как сейчас ушли вперед технологии системы глобального позиционирования, но сам основной принцип такой же как много лет назад, поэтому рассмотр основ я произведу начиная с самых простых механизмов системы.

Также я проведу анализ того по каким конкретно схемам и последовательностям работают эти устройства с помощью которых мы видим своё местонахождение на экранах самих приемников.

Рассмотрю где и как можно применять GPS технологии, как они могут пригодиться в повседневной жизни. Выявлю её недостатки и особенности.

А также дам некоторые исторические справки и собственные комментарии относительно некоторых разделов этого реферата.

1. История развития системы GPS (Global Positioning System)

2. Введение в основы GPS

2.1 Как работает GPS

Основы системы GPS можно разбить на пять основных подпунктов:

Спутниковая трилатерация - основа системы

Спутниковая дальнометрия – измерение расстояний до спутников

Точная временная привязка – зачем нужно согласовывать часы в приёмнике и на спутнике и для чего требуется 4-й космический аппарат

Расположение спутников – определение точного положения спутников в космосе

Коррекция ошибок – учёт ошибок вносимых задержками в тропосфере и ионосфере

1 Спутниковая трилатерация

Точные координаты могут быть вычислены для места на поверхности Земли по измерениям расстояний от группы спутников (если их положение в космосе известно). В этом случае спутники являются пунктами с известными координатами. Предположим, что расстояние от одного спутника известно и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него.

Если мы знаем также расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер.

Третий спутник определяет две точки на окружности.

Теперь остаётся только выбрать правильную точку. Однако одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения или находится на или под поверхностью Земли. Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Во многих сферах нашей жизни мы можем столкнуться со спутниковой системой навигации – GPS (Global Position System). Хотя она и была разработана для решения военных задач, ее гражданское применение растет очень быстро. Эта система нашла широкое применение, как в обычной жизни, так и в решении достаточно специфичных задач, например, как дополнительная защита от угона автомашин. Мы можем встретить GPS приемники как на суши и море, так и в воздухе.

Для решения разных задач применяются различные типы приемников, но, как ни разнились сферы применения GPS, всех их объединяет одно - необходимость в точном определении координат. Можно отметить что ошибки, которые приводят к неточности в определении положения при решении разных задач, в большинстве своем, одни и те же. Но методы, которые применяются для их исправления, зачастую, имеют большие отличия. Это связано главным образом с тем, что мы имеем различные требования к точности и условия, при которых происходит позиционирование; также большую роль играет цена приемника.

В своей работе я постараюсь проанализировать большинство видов ошибок приводящих к неточности в определении координат, их величину, различные методы исправления и сферу применения этих методов, рассмотрю принципы работы GPS и ее основные характеристики, что необходимо для лучшего понимания поставленной задачи. Также будут приведены планы модернизации этой системы, так как это приведет к созданию новых методов исправления ошибок и усовершенствованию старых.

1. История создания GPS

С давних времён путешественники задавались вопросом: как определить своё местоположение на Земле? Средствами для ориентирования на местности для него служили камни, пометки на деревьях, горы, служащие началом отсчета. Определение ориентиров было несложной задачей на суше, однако, когда человек начал исследовать океанские просторы, где единственными видимыми объектами были Солнце, Луна и звезды, ориентирование стало делом жизни и смерти. Как и следовало ожидать, эти небесные объекты стали служить "ориентирами" и началась эра навигации по звездам. Однако погодные условия не всегда были на руку исследователям, поэтому сбиться с курса не представляло особого труда. С появлением компаса задача существенно упростилась. Путешественник уже в меньшей мере зависел от погоды.

Эра радио открыла новые возможности перед человеком. С появлением радиолокационных станций, когда стало возможным измерять параметры движения и относительное местоположение объекта по отражённому от его поверхности лучу радиолокатора, встал вопрос о возможности измерения параметров движения объекта по излучаемому сигналу. Учёные экспериментально подтвердила возможность определения параметров движения искусственного спутника Земли (ИСЗ) по результатам измерений доплеровского сдвига частоты сигнала, излучаемого этим спутником. Но, что самое главное, была установлена возможность решения обратной задачи — нахождения координат приёмника по измеренному доплеровскому сдвигу сигнала, излучаемого с ИСЗ, если параметры движения и координаты этого спутника известны.

Кроме того, в этих системах невозможен непрерывный режим работы. Ввиду того, что системы расположены на низких орбитах, время, в течение которого спутник находится в поле видимости потребителя, не превышает одного часа. Кроме того, время между прохождением различных спутников зоны видимости потребителя зависит от географической широты, на которой он находится, и может составить величину от 35 до 90 минут. Уменьшение этого интервала путём наращивания числа спутников невозможно, потому что все спутники излучают сигналы на одной и той же частоте.

Следовательно, спутниковые навигационные системы второго поколения обладают рядом существенных недостатков. В первую очередь — недостаточная точность определения координат динамичных объектов. К недостатку можно отнести также отсутствие непрерывности в измерениях.

Одной из основных проблем, возникающих при создании спутниковых систем, обеспечивающих навигационные определения по нескольким спутникам, является взаимная синхронизация сигналов (шкал времени) спутников с необходимой точностью. Рассогласование опорных генераторов спутников на 10 нс приводит к ошибке в определении координат потребителя 10–15 м . Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики при создании высокоорбитальных спутниковых навигационных систем, стало высокоточное определение и прогнозирование параметров орбит ИСЗ. Аппаратура приёмника, измеряя задержки сигналов от разных спутников, вычисляет координаты потребителя.

Для этих целей в 1967 году ВМС США была разработана программа, по которой был осуществлён запуск спутника TIMATION-I, а в 1969 году — спутника TIMATION-II. На борту этих спутников использовались кварцевые генераторы. В то же время, ВВС США параллельно вели свою программу по использовании широкополосных сигналов, модулированных псевдошумовым кодом (PRN). Свойства такого кода позволяют использовать одну частоту сигнала для всех спутников, с кодовым разделением сигналов от различных спутников. Позднее, в 1973 году две программы были объединены в одну общую под названием “Navstar-GPS”. К 1996 году развёртывание системы было завершено /1/.

Читайте также: