Scopul principal al sistemelor de navigație prin satelit de generația a doua este navigația operațională globală a obiectelor mobile de suprafață: nave terestre (terestre, maritime, aer) și nave spațiale cu orbită mică. Acest lucru înseamnă că orice obiect echipat cu un receptor SNA poate determina oricând parametrii mișcării sale în orice loc din zona de suprafață - trei coordonate și trei componente ale vectorului de viteză.
Împreună cu asigurarea navigației operaționale a diferitelor obiecte, SNA din a doua generație permite:
- navigație locală de înaltă precizie a obiectelor mobile (terestre, maritime, aer) pe baza unor metode diferențiale cu utilizarea stațiilor de reparare a solului;
- înaltă precizie "legare" geodezică reciprocă a obiectelor de la distanță;
- sincronizarea reciprocă a frecvențelor și a standardelor de timp în instalațiile de la sol la distanță;
- navigarea autonomă non-operațională a obiectelor spațiale pe orbită medie;
- determinarea orientării obiectului pe baza măsurătorilor radiointerferometrice la obiect utilizând semnalele radio de navigație recepționate de diversele antene.
SNA din a doua generație include trei segmente:
- gruparea orbitală a NKA;
- complex de control la sol;
- echipamente de recepție a utilizatorilor (receptoare).
Principalele funcții ale ANC sunt formarea și emisia de semnale radio de navigație. Pentru această parte a aparatului sunt :. Radio și tele utilarea (emițătoare semnale de navigație și informații de telemetrie, date receptoare și comenzi de la o instalație la sol, blocurile de orientare antena), un calculator, standardele de timp și frecvență la bord, baterii solare, etc rețea de configurare ANV prevede dorit zona de lucru, abilitatea de a implementa diferite metode de definire navigațională și temporală, intervalul de variație a parametrilor semnalelor radio. Mai multe ARN-ul situat pe anumite orbite, pot forma un continuu, în ceea ce privește sol și domeniul ridicate de radio-navigație de consum (zona de lucru la nivel mondial), care permite să efectueze măsurători de navigație cu mare precizie.
complex de sol asigură monitorizarea și controlul traiectoriei de mișcare a NCA, calitatea funcționării echipamentului lor, parametrii de control a modului de funcționare și de radio prin satelit, compoziția și volumul informațiilor transmise discret de la sateliți de navigație. Complexul de sol cuprinde un centru de coordonare și de calcul, stații de măsurare a traiectoriei, stații de control, o referință de timp a sistemului și o frecvență. Periodic, atunci când zbor ANV în stația de control vedere apare marcaj în memorie pe computer de bord prin satelit informații specifice, care este apoi transmis în mesajul consumatorilor de navigare sub formă de cadre în format corespunzătoare. În special, acest mesaj este definit așa numitul almanac - un set de informații de referință despre NCA efemeridele rețea care cuprinde (parametri de mișcare) de NKA care sunt utilizate de către receptor pentru selecția inițială a constelațiilor de lucru ale sateliților.
În prima etapă, echipamentul la sol măsoară coordonatele sateliților în zborul lor în zona de vizibilitate și calculează parametrii orbitelor lor. Aceste date sunt apoi proiectate la momente fixe (de referință), de exemplu, la mijlocul fiecărui interval orar al zilei înainte de realizarea următoarei previziuni. coordonate Astfel prezis și derivații lor (efemeride) transmise la satelit, apoi la un mesaj de navigație corespunzătoare punctelor de timp indicate, transmise secvențial către consumatori. În a doua etapă utilizatorul receptor se realizează pe aceste date predictia coordonate secundare ARN care constă în calcularea poziției curente NKA la intervale între punctele de sprijin ale traiectoriei. Procedurile de predicție primară și secundară a coordonatelor se efectuează ținând seama de bine-cunoscutele regularități ale mișcării ANC. Spre deosebire de NCA auto-determinant, varianta avută în vedere de funcționare a SNA asigură simplificarea echipamentelor prin satelit datorită complicațiilor echipamentelor de la sol.
Astfel, problema determinării localizării unui obiect în prima aproximare se reduce la determinarea distanțelor de până la doi sateliți.
Determinarea acestor distanțe cu viteza de propagare cunoscută a semnalelor radio (300 000 km / s) a produs pur și simplu, dacă este cunoscut în momentul în care se transmite de la satelit. În acest scop, în primul rând, sateliții sunt dotate cu ceas la bord nanosecunde de precizie și, în al doilea rând, receptorul trebuie să fie sincronizat cu acest ceas la emisie și de recepție din partea a generat același cod, în același timp. În astfel de condiții, deplasarea unui cod relativ la celălalt va corespunde momentului în care semnalul se deplasează de la satelit la receptor.
Dacă satelitul și receptorul au o diferență de timp (de sincronizare), de exemplu, 0,01 s, măsurarea distanței va fi făcută cu o eroare de 2 993 km (!). Deoarece este imposibil să se utilizeze ceasuri atomice voluminoase și costisitoare (aproximativ 100.000 dolari) în fiecare receptor, sa dovedit că această dificultate poate fi evitată dacă se fac măsurători suplimentare ale distanței.
Să presupunem că un obiect este în termen de patru secunde de la satelitul A, șase din satelit și în opt din satelit S. Dacă ceasul de pe satelit și receptorul au aceeași precizie a locului exact pe planul, în principiu, poate fi găsit, așa cum sa spus , de la măsurătorile distanței la doi sateliți. În cazul în care măsurătorile obținute de la trei sateliți, atunci când aceeași precizie a ceasului receptorului de satelit și cercul descris de vectorul raza al treilea satelit se vor suprapune cu alte două la un moment dat. Cu toate acestea, dacă ceasul din receptor se aprinde timp de 1 s, atunci cercurile de la fiecare satelit nu se mai intersectează la un moment dat. În acest caz, computerul receptorului începe să scadă (sau să adauge) timpul prin iterații succesive până când toate cele trei dimensiuni sunt reduse la un punct (pentru două cercuri acest lucru este imposibil). După aceasta, se calculează corecția și se efectuează ajustarea corespunzătoare celor mai mici pătrate.
Astfel, în determinarea coordonatelor pe planul (latitudine și longitudine) și imprecizia ceasului în măsurătorile receptorului nu sunt distantele reale, și așa-numitele pseudoranges la trei sateliți, precum și pentru determinarea celor trei coordonate (latitudine, longitudine și altitudine) - până la patru. Mai mult decât atât, în cazul în care fix GPS ar trebui să fie efectuată în mod continuu, în timp real, atunci în mod evident, este recomandabil să se utilizeze un receptor care are cel puțin patru canale (fabricate în prezent receptoare au în cele mai multe cazuri, 12 canale).
La determinarea distanțelor față de sateliți, principalele surse de eroare sunt:
În unele cazuri, se folosește conceptul unei măști de înălțime - acesta este unghiul măsurat de la orizontul sub care sateliții nu sunt utilizați. Pentru munca în zonele în care există obstacole locale (de exemplu, frunzele de copaci sau clădiri), probabilitatea de poziție bine definită există numai în cazul în care valoarea masca elevație este egală sau mai mare de 159. De exemplu, în Trimble compania topografie GPS-receptor implicit setat la masca Elevare 15 ° pentru aplicații cu date post-procesare și 13 ° pentru sondaje în timp real. Când satelitul este aproape de linia orizontului, semnalele sale trebuie să treacă o distanță considerabilă prin atmosferă, prin care este atenuat și întârziată, ceea ce poate conduce la o eroare semnificativă la calcularea distanței.
În cazul modului diferențial, masca de înălțime pentru receptorul mobil ar trebui să fie mai mare decât pentru stația de bază cu 1 ° la 100 km distanță între receptoare.
Software-ul pentru procesarea datelor din receptoarele SNS poate fi în multe cazuri calculat și afișat pe afișajul unui recorder plumbosphere (Sky Plots) care descrie geometria constelației de sateliți. Planispherele reprezintă un cerc pe care este prezentată proiecția sferei celeste cu markeri reprezentând poziția vizibilă a sateliților; sateliții de la orizont se află pe marginea planispferei.
Ideal este configurarea a patru sateliți, dintre care trei sunt situate puțin peste orizontul simetric față de al patrulea satelit, situat la zenit. În acest caz, cea mai bună calitate se obțin rezultate de măsurare t. K. Orice erori în determinarea coordonatelor orizontale obținute din aceeași direcție, sunt controlate prin măsurători pe partea opusă, și un satelit poziționat la zenit, verificarea permite ajustarea pentru celelalte trei.
Geometria necorespunzătoare va fi atunci când toți sateliții sunt situați în aceeași parte a cerului sau aliniați în linie dreaptă. O anumită geometrie poate fi nereușită pentru un anumit parametru DOP și este avantajoasă pentru alte tipuri de DOP. De exemplu, dacă mai întâi trebuie să determinați cu precizie numai coordonatele orizontale, puteți utiliza geometria prezentată în exemplu: în ciuda valorii mari a PDOP, precizia de determinare a coordonatelor orizontale va fi destul de ridicată.
Materiale suplimentare:
Articole similare
-
Totul despre comutatoarele de presiune Principiul de funcționare, circuit și t
-
Fizioterapie după fractură, principiu de acțiune, contraindicații
Trimiteți-le prietenilor: