Sisteme satelit de glonass și GPS

Articolul oferă o scurtă trecere în revistă a principalelor sisteme de operare existente astăzi, care arată sistemele de operare moderne pentru aplicațiile încorporate (Embedded OS), care au caracteristici distinctive, avantaje, dezavantaje și subliniază domeniile aplicației lor.

Orice sistem geodezic este dezvoltat nu numai pentru a determina localizarea unui obiect, fiind direct lângă el, dar, la fel de important, de asemenea, să urmărească de la distanță locația obiectului. Și dacă GPS-receptorii și navigatorii nu surprind aproape nimeni, atunci dispozitivele de urmărire a poziției și a obiectelor în mișcare au devenit utilizate pe scară largă relativ recent. Astfel de dispozitive se numesc trackere GPS. Despre ele și vor fi discutate în acest articol.

Fiind de origine un standard de telecomunicații, caietul de sarcini al MicroTCA a "preluat" rapid periferia telecomunicațiilor și a început să-și răspândească influența și în alte sectoare ale industriei computerelor. Echipamentul MicroTCA atrage dezvoltatorii cu prețul scăzut, compact, flexibilitate și ușurință în utilizare, ceea ce le permite să meargă dincolo de telecomunicații. Astăzi, standardul MicroTCA se aplică cu succes în crearea de echipamente medicale avansate, industriale, aerospațiale și sisteme de apărare.

Articolul descrie principiile de bază ale sistemelor de navigație prin satelit, precum și având în vedere o imagine a stării de piață a GLONASS în Rusia și în străinătate, precum și perspectivele de dezvoltare a acesteia

Sistemele de navigație prin satelit (SNS) au apărut la sfârșitul secolului XX. În timpul existenței lor, acestea au fost modificate și modificate. Astfel, sistemul american GPS (Global Positioning System - Global Positioning System) se bazează pe sistemul Timation (1964) și a fost inițial numit NAVSTAR, un precursor al GLONASS rus (Sistem de navigație globală prin satelit) a devenit un "Cicada" (1967). sisteme de navigație au fost concepute numai pentru agențiile militare și de informații, dar mai târziu au început să plece, iar piața civilă. Cu toate acestea, ambele SNA rămân strategice în țările lor.
Sistemele GPS și GLONASS sunt adaptate pentru a îndeplini următoarele cerințe generale: funcționarea globală, continuă, și rotund disponibilitatea non-stop, imunitate, dispozitive de consum compacte, independent de condițiile meteorologice, de teren, precum și gradul de mobilitate a obiectului, etc.
Toate SNA au aceeași structură. Se compune din trei segmente majore (segment spațial, segmentul de control și segmentul de utilizator) și o serie de elemente auxiliare, cum ar fi canale de comunicare, de ieșire înseamnă sateliți în orbită, și așa mai departe. Luați în considerare sistemele segmente de satelit cu mai multe detalii.

Orice sistem de navigație prin satelit nu poate funcționa fără sateliți și stații de sol care recepționează și procesează semnalul. De asemenea, o parte integrantă a SNA este echipamentul de recepție al consumatorului, care afișează informații despre locația și viteza utilizatorului. Astfel, putem distinge trei segmente care formează baza SNA.

Segmentul spațial

Segmentul de gestionare

Segmentul de management constă dintr-o stație principală, combinată cu un centru de calcul, un grup de stații de control și de măsurare (KIS) și un timp și o frecvență de referință la sol. Stațiile de control și măsurare încearcă să se așeze cât mai uniform posibil pe suprafața Pământului. Coordonatele lor sunt determinate în trei dimensiuni cu cea mai mare precizie posibilă. Atunci când nava spațială zboară în zona de vizibilitate KIS, postul primește semnale de navigație prin satelit, apoi aceste date sunt prelucrate și transmise către stația principală. Stația centrală colectează informații din toate SIC, prelucrarea matematică și calcularea diferitelor date coordonate și corective.
Timpul și frecvența de referință la sol sunt necesare pentru sincronizarea tuturor proceselor din SNA. Are o precizie mai mare decât standardele instalate pe nava spațială.

Segmentul de consumatori

Segmentul de consum include echipamentele de recepție ale tuturor utilizatorilor SNA, indiferent dacă acestea sunt servicii militare, organizații comerciale sau persoane fizice. Sarcina principală a echipamentului de navigație pentru consumatori (NAP) este de a primi informații de la sateliți, de a le interpreta și de a le afișa pe display sau pe canalul de comunicare în forma corectă.

Precizia poziționării depinde de mulți factori, inclusiv din metoda de identificare a coordonatelor. Eroarea sa datorată non-idealității se face prin toate elementele SNS. În plus, există și o sursă de eroare "naturală" - atmosfera. Plicul de aer (mai exact, troposfera și ionosfera) a Pământului înclină traiectoria propagării semnalului, ceea ce duce la întârzieri în raport cu timpul estimat. Problema este că acest efect nu poate fi întotdeauna prezis, iar eroarea de inserție poate ajunge la zeci de metri. Cu toate acestea, un număr de
algoritmi, care permit diferite caracteristici de estimare a întârzierilor de propagare. Influența troposferei este destul de previzibilă, deoarece este determinată de factorii studiați (umiditate, presiune și temperatură). Impactul ionosferei este mult mai complex și depinde de factori precum activitatea solară, concentrarea electronilor liberi etc.
Un alt factor care contribuie la eroarea de determinare a coordonatelor este propagarea semnalului multipath din satelit. Toate clădirile, munții și alte obiecte elevate în apropierea utilizatorului sunt obstacole ale semnalului. După ce a ajuns la un obstacol, se reflectă. În condițiile unui oraș mare, există prea multe semnale suprareacționate. Dacă antena receptorului utilizator sosesc simultan mai multe astfel de semnale, interferența mutuală are loc între ele, ceea ce duce la imposibilitatea determinării coordonatelor utilizatorului. În plus, obiectele înalte de lângă utilizator reduc domeniul receptorului, reducând astfel numărul de nave spațiale disponibile.

Sectorul spațial al GPS este format din 24 de sateliți activi și trei de sateliți de rezervă. Sateliții sunt distribuiți în șase orbite astfel încât o constelație de cel puțin cinci nave spațiale să fie constant peste fiecare punct al suprafeței pământului. Unghiul dintre planurile orbitale este de 60 ° (vezi figura 1).

Fig. 1. Planuri orbitale GPS

Fig. 2. Trei planuri orbitale GLONASS

Spre deosebire de sistemul GPS, sateliții GLONASS în mișcarea lor orbitală nu au o resonanță (sincronism) cu rotația Pământului, ceea ce le oferă o mai mare stabilitate. Astfel, gruparea navei spațiale GLONASS nu necesită ajustări suplimentare pe toată durata existenței active. Cu toate acestea, durata de viață a sateliților GLONASS este considerabil mai scurtă.
În ceea ce privește segmentul de management, stațiile GPS sunt situate în întreaga lume, în timp ce stațiile de urmărire GLONASS sunt situate numai în Rusia. Deoarece GLONASS este un sistem strategic, independența față de alte țări joacă un rol special.
Echipamentul de consum GLONASS este proiectat numai pentru aplicații speciale și, spre deosebire de receptoarele GPS, nu este încă disponibil pentru utilizare individuală. Cu toate acestea, receptoarele comerciale GLONASS / GPS combinate sunt în plină desfășurare acum.

Această întrebare, cu siguranță, este de interes pentru mulți cititori. Într-adevăr, navigatorii GPS low-cost sunt deja vânduți, care par să funcționeze mai bine decât receptoarele GLONASS. Totuși, nu totul este atât de simplu, să privim din cealaltă parte ...

Sistemul rus GLONASS nu este finalizat și va continua să se dezvolte. Bineînțeles, cu condiția unui sprijin suficient de stat. Conform declarațiilor oficiale, guvernul este hotărât să dezvolte industria de navigație. În plus, aceasta este o garanție a securității și securității Rusiei.
După cum am spus, fiecare sistem de navigație este alcătuit din trei segmente. În prezent, rafinamentul este necesar la toate nivelurile GLONASS. Deci, pentru completitudinea grupării, este necesar să se pună pe orbită cel puțin șapte sateliți (fără să se țină cont de cele de rezervă).
Să ne referim la principalele probleme care sunt cele mai acute pentru dezvoltatorii PNA. Cea mai importantă parte a receptorului GLONASS / GPS este modulul de recepție, prin urmare cerințele cele mai stricte sunt impuse. Probabil, evoluțiile viitoare vor fi lipsite de următoarele dezavantaje.
1. Consum mare de energie. Consumul de putere al majorității receptoarelor OEM de pe piață este de aproximativ 0,9 ... 1W. Pentru tehnologia portabilă, acesta este un indicator foarte ridicat, care limitează utilizarea modulelor în dispozitivele mobile. Pentru comparație, consumul de module GPS este mult mai mic (50 ... 100 mW). Lucrul în această direcție este în curs de desfășurare. Astfel, modulul încorporat GALS-P consumă numai 0,65 W (FGUP NIIMA "Progress"). Totuși, acest lucru nu este suficient. Pentru a reduce semnificativ consumul de energie, este necesară o tranziție la standardele de proiectare de 0,09 ... 0,13 μm. Din păcate, nu există o astfel de tehnologie la nici o întreprindere din Rusia.
2. Costul ridicat. În prezent, sunt produse doar câteva mii de module OEM pe an. Bineînțeles, o creștere a volumelor de producție ar reduce costul dispozitivelor. Cu toate acestea, în Rusia nu există astfel de capacități, deoarece nu există un program de dezvoltare pentru PNA. Întreprinderile individuale nu au suficiente investiții pentru a stabili o producție în masă. Pe de altă parte, investitorii nu se grăbesc să investească într-un proiect care va fi plătit numai după câțiva ani. Astfel, sunt necesare ordine guvernamentale sau alte modalități de sprijinire a industriei.
Pe de altă parte, modulele GLONASS / GPS cu două sisteme sunt mai sofisticate din punct de vedere tehnic decât cele cu un singur sistem. De aceea ele sunt mai scumpe, dar, în același timp, mai fiabile.
3. Dimensiuni mari ale receptoarelor. Aceasta exclude posibilitatea de a utiliza evoluțiile existente în tehnologia portabilă, reducând astfel în mod semnificativ domeniul de aplicare al modulelor. Cu toate acestea, odată cu trecerea la o nouă bază tehnologică (a se vedea punctul 1), această problemă va fi rezolvată.
Pe lângă aceste probleme, există multe altele, inclusiv software, cartografiere etc.

Navigația - o parte integrantă a vieții umane. Nu este de mirare că această știință sa dezvoltat din cele mai vechi timpuri. Desigur, metodele de determinare a coordonatelor și a obiectivelor se schimbă, dar navigația nu pierde, ci, dimpotrivă, devine mai importantă.
Echipamentul de navigație este utilizat ori de câte ori este necesar să se obțină rapid și precis coordonatele obiectului. În primul rând, vorbim despre următoarele servicii și domenii de aplicare:
• departamente militare, servicii speciale;
• MIA (sisteme de măsurare a vitezei, monitorizarea mașinilor de serviciu și de serviciu);
• Ministerul Situațiilor de Urgență;
• servicii de urgență;
• Exploatarea carierei (extracție în exploatare);
• transport (feroviar, maritim, public) - pentru navigație și monitorizare;
• Aviație (elicoptere, avioane, vehicule fără pilot);
• cartografie (servicii cadastrale);
• topografie (cartografierea terenului);
• sisteme de securitate;
• companii de construcții.
Trebuie remarcat faptul că în toate domeniile de utilizare sunt utilizate diferite echipamente de consum, deoarece sarcinile de navigație variază considerabil în complexitate. Aceasta poate fi o orientare simplă pe teren și un control operațional al trupelor.

În legătură cu apariția noilor sisteme de navigație (GLONASS, Galileo), producătorii se străduiesc să extindă funcționalitatea NAP. Deci, multe companii străine includ suportul GLONASS în modulele OEM.
În lista de stat unificată a companiilor care participă la piața rusă de navigație prin satelit enumerate aproximativ o sută de companii. Acest producătorii NAP, și vânzătorii de software, și distribuitorii implicați în promovarea receptoarelor GLONASS / GPS combinate de pe piață.
cei mai mari producători din Rusia de PNA din Rusia sunt următoarele companii: FSUE „NII KP“ (Space Instrument Institutul de Inginerie), Stat Federal Unitară Enterprise „RISDE“ (Rusă Institutul de Cercetare de dispozitiv Space), SA „Izhevsk Radio“ (NIHD), RIRV (Institutul rus de Radio Navigație și timp), CJSC "Navis" (sisteme de navigație Proiectare Office), FSUE Nyima "Progress", OJSC "Compass MKB" și altele.
Pe lângă modulele militare, aceste companii au deja propriile module comerciale integrate GLONASS sau lucrează pentru a le crea.
Printre producătorii străini pot distinge compania Trimble, Javad, Novatel, Leica, Topcon, 3S Navigație, Astech, JPS, Sokkia si Spectra Precision. Ei sunt lideri pe piata de GPS-dispozitive, a început să fabrice module receptoare combinate.

Piața echipamentelor de navigație pentru utilizatorii din Rusia este doar în curs de dezvoltare. Acest lucru se datorează atât incompletenței segmentului spațial GLONASS, cât și lipsei unui program de stat specific pentru dezvoltarea industriei și organizarea producției.
Cu toate acestea, există mai multe estimări ale capacității potențiale a pieței.
Potrivit companiilor străine, cererea reală pentru navigatori în Rusia este de 100 mii de unități. pe an. Acest lucru, în primul rând
turn, navigatoare auto (produse stabile, de serie). Cu toate acestea, în acest caz, nu sunt luate în considerare necesitățile transportului municipal, serviciilor speciale, serviciilor de urgență, Ministerului Afacerilor Interne, Ministerului Situațiilor de Urgență etc.
Pare mult mai plauzibil să estimați câteva milioane pe an.
Cercetările arată că anual pe piața mondială se vând aproximativ 30 de milioane de GPS-navigatori auto și portabile.
În Europa și în Rusia, creșterea stabilă a pieței este de 20 ... 30% pe an. Cel puțin în următorii 5-7 ani, rata de creștere va continua. Cu toate acestea, aceste estimări sunt foarte arbitrare, deoarece se bazează pe date de pe piața sistemelor GPS.

Receptoarele GLONASS / GPS din Rusia au fost testate de companii europene și asiatice și sunt deja utilizate în străinătate. În plus, sfera de utilizare a receptoarelor GLONASS / GPS interne este împărțită în două zone: un sistem local de navigație și integrarea modulelor gata făcute în echipamentele importate în Rusia.
Pentru a extinde prima zonă de aplicare, este necesar să dezvoltăm în continuare GLONASS și să reducem costul modulelor. În prezent, se fac numai achiziții unice.
Negocierile sunt în desfășurare cu utilizarea modulelor ruse GLONASS în echipamentele importate, însă nu au fost încă încheiate acorduri finale. Mai mult decât atât, un astfel de sistem cu GLONASS integrat, cum ar fi sistemul de transmisie de date wireless de mare viteză, în cazul în care suplimentare de sincronizare de înaltă precizie a stațiilor de referință au început să apară relativ recent pe piața rusă, astfel încât să vorbim despre partidele mari nu este necesară.

Mai jos sunt câteva linkuri care pot fi utile în studierea sau lucrul cu GLONASS.

www.aggf.ru/glon.html
Site-ul oficial al asociației de dezvoltatori, producători și consumatori de echipamente și aplicații bazate pe sisteme de navigație prin satelit la nivel mondial „GLONASS / GNSS - Forumul“.
Pe site puteți găsi multe materiale utile - de la documente oficiale până la descrierea tehnică și știri noi.

www.glonass-ianc.rsa.ru
Site-ul oficial al „Aplicată Centrul de consum“ (PPC), pe baza „Informare-analitic Centrul de coordonate de timp și de navigație“ (IAC).
Pe site puteți afla mai multe despre starea actuală a segmentului GLONASS.

www.roscosmos.ru/
Site-ul oficial al „Roscosmos“, în cazul în care puteți citi întotdeauna cele mai recente știri de navigare și spațiu industrie.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare