Glava_8_9_10

- 98 -

Точность позиции в режиме КРВ составляет 5-8 см.; без КРВ : 2-3 м.

Существенным преимуществами для пользователя являются отсутствуют проблемы сопряжения и временной синхронизации, поскольку все данные «Seapath» привязаны к единой временной шкале, а также сокращение расходов на эксплуатацию и обслуживание.

6) Аппаратура «VS 100» фирмы «Hemisphere»

Фирма «Hemisphere» выпускает двухантенную СНА комплексированную с ИНС в варианте ЖК (полная инерциальная поддержка СНА)

Самая дешевая комплексированная аппаратура на рынке. Вариант СНА «VS 110» включает приемник дифференциальных поправок от морских маяков.

Точность определения курса: 0.1°, дифферента: 1.0°

Рис.9.23. СНА «VS 100»

Общие характеристики спутниковой аппаратуры пространственной ориентации сведены в таблицу 9.1.

Таблица 9.1.

Данные таблицы 9.1. свидетельствуют о том, что для использовании с МЛЭ эффективным решением является применение аппаратуры «VS 100» фирмы «Hemisphere»

Глава 10. Сопряжение спутниковой аппаратуры с другими гидрографическими системами.

10.1. Сопряжение по протоколу NMEA 0183.

Для обеспечения обмена данными различной морской аппаратуру используется единый формат

NMEA 0183 (National marine Electronic Association). Передача данных NMEA 0183

осуществляется с помощью последовательного канала передачи информации 8-ми байтовыми ASCII кодами со скоростью 4800 Бод с выходным уровнем напряжения 0…5 В.

Все команды и сообщения , относящиеся к GPS приёмникам, начинаются с $GP, в конце строки сообщения должны быть символы <CR><LF>. В последнем поле сообщения может быть указана контрольная сумма текущего сообщения, начинающаяся с разделителя *. Контрольная сумма 8 –

- 99 -

ми битная (исключающая ИЛИ) всех символов сообщения, включая пробелы, расположенных между разделителями $ и *, не включая последних. Шестнадцатеричный результат переводится в два ASCII символа (0-9, A-F).

С помощью предложений формата NMEA 0183 центральный компьютер гидрографической системы может получать информацию от СНА, эхолота, гирокомпаса, лага, датчика вертикальных перемещений и углов крена, дифферента. Набор наиболее часто используемых предложений, выдаваемых современными СНА в формате NMEA 0183 приведен в таблице 10.1..

				Таблица 10.1
	Название		Содержание предложения
	предложения
	GGA		ВремяUTC(ч.м.с.), широта, долгота, качество обсервации, номера НИСЗ,
			HDOP, высота антенны над геоидом, геоидная поправка, возраст
			диффпоправки, номер диффстанции (0000-1023)
	GLL		Широта, долгота, время UTC, индикатор качеста (А-качественная обсервация)
	GGK		ВремяUTC(ч.м.с.), широта, долгота, качество обсервации, номера НИСЗ,
			PDOP, геодезическая высота
	GSA		Режим: “M”- Manual 2D, Manual 3D;“A”- Auto, 3D/2D Вариант : 1-нет
			обсервации; 2-=2D, 3=3D. Номера НИСЗ, использованных для рашения
			навигационной задачи; PDOP,HDOP,VDOP.
	GST		ВремяUTC(ч.м.с.) сообщения GGA, СКП псевдодаль-ности (RMS), большая
			полуось ср.кв. эллипса ошибок(м), малая полуось ср.кв.эллипса ошибок
			местоопределения (м), угол большой полуоси эллипса ошибок; ср.кв.
			погрешность широты (м), ср.кв.погрешность долготы (м), ср.кв.погрешность
			высоты (м).
	GSV		Количество сообщений, номер сообщения, общее количество НИСЗ в зоне
			видимости, номер НИСЗ 1,угол места НИСЗ 1, азимут НИСЗ 1,отношение
			сигнал\шум НИСЗ1; … номер НИСЗ 4, угол места НИСЗ 4, азимут НИСЗ 4,
			соотношение сигнал\шум НИСЗ 4.
	VTG		Магнитный и истинный курс, скорость относительно грунта в узлах и км\ч.
	ZDA		Синхронизация времени по UTC
	RMC		Время, широта, долгота, путевой угол и путевая скорость, дата
Параметры,		содержащиеся в тестовой строке		разделяются символом «запятая». Частота
обновления информации предложения NMEA-0183				СНА составляет, как правило, 1 гц (один раз

в секунду), однако, профессиональная аппаратура, предназначенная для проведения высокоточных работ обеспечивает выдачу информации с частотой 5 и 10 гц. Именно такую СНА и следует использовать для гидрографических целей, особенно для работы с современными цифровыми однолучевыми и особенно многолучевыми эхолотами.

- 100 -

Далее приводится содержание предложений, перечисленных в таблице 10.1.

1. GGA - GPS Данные о местоположении
1	2	3 4	5 6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
$GPGGA, hhmmss.ss,	1111.11,	a, yyyyy.yy,	a, x, xx,		x.x,	xxx,	M,	x.x,	M,	x.x,	xxxx*hh

1.Гринвичское время на момент определения местоположения.

2.Географическая широта местоположения.

3.Север/Юг (N/S).

4.Географическая долгота местоположения.

5.Запад/Восток (E/W).

6.Индикатор качества GPS сигнала:

0 = Определение местоположения не возможно или не верно;

1= GPS режим обычной точности, возможно определение местоположения;

2= Дифференциальный GPS режим, точность обычная, возможно определение местоположения;

3= GPS режим прецизионной точности, возможно определение местоположения.

7.Количество используемых спутников (00-12, может отличаться от числа видимых).

8.Фактор Ухудшения Точности Плановых Координат (HDOP).

9.Высота антенны приёмника над/ниже уровня моря.

10.Единица измерения высоты расположения антенны, метры.

11.Высота геоида (геоидная поправка) - различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря (геоидом), ”-” = уровень моря ниже эллипсоида.

12.Единица измерения различия, метры.

13.Возраст Дифференциальных данных GPS - Время в секундах с момента последнего SC104 типа 1 или 9 обновления, заполнено нулями, если дифференциальный режим не используется.

14.Идентификатор станции, передающей дифференциальные поправки, ID, 0000-1023.

15.Контрольная сумма строки.

Пример сообщения:

$GPGGA,004241.47,5532.8492,N,03729.0987,E,1,04,2.0,-0015,M,,,,*31

2. GLL - географическое положение — Широта/Долгота
	1	2	3	4	5	6	7
$GPGLL,	1111.11,	a,	yyyyy.yy,	a,	hhmmss.ss,	A*hh <CR><LF>

1.Географическая широта местоположения.

2.Север/Юг (N/S).

3.Географическая долгота местоположения.

4.Запад/Восток (E/W).

5.Гринвичское время на момент определения местоположения.

6.Статус A = данные верны;

V= данные не верны.

7.Контрольная сумма строки.

- 101 -

Пример сообщения:

$GPGLL,5532.8492,N,03729.0987,E,004241.469,A*33

3. GSA - GPS факторы точности и активные спутники

В этом сообщении отображается режим работы GPS приёмника, параметры спутников, используемых при решении навигационной задачи, результаты которой отображены в сообщении $GPGGA и

значения факторов точности определения координат.
	1 2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
$GPGSA,	a, x, xx,		xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	xx,	x.x,	x.x,	x.x*hh <CR><LF>

1.Режим: M = Ручной, принудительно включен 2D или 3D режим; A = Автоматический, разрешено автомат. выбирать 2D/3D.

2.Режим: 1 = Местоположение не определено, 2 = 2D, 3 = 3D

3-14. PRN номера спутников, использованных при решении задачи местоопределения (нули для неиспользованных).

15.Фактор PDOP.

16.Фактор HDOP.

17.Фактор VDOP.

18.Контрольная сумма строки.

Пример сообщения:

$GPGSA,A,3,01,02,03,04,,,,,,,,,2.0,2.0,2.0*34

4. GSV - видимые спутники GPS

В этом сообщении отображается число видимых спутников(SV), PRN номера этих спутников, их высота над местным горизонтом, азимут и отношение сигнал/шум. В каждом сообщении может быть информация не более чем о четырех спутниках, остальные данные могут быть расположены в следующих по порядку $GPGSV сообщениях. Полное число отправляемых сообщений и номер текущего сообщения указаны в первых двух полях каждого сообщения.

	1	2	3	4	5	6	7	8	15	16	17	18	19 20
$GPGSV,	x,	x,	xx,	xx,	xx,	xxx,	xx...........,			xx,	xx,	xxx,	xx*hh <CR><LF>

1.Полное число сообщений, от 1 до 9.

2.Номер сообщения, от 1 до 9.

3.Полное число видимых спутников.

4.PRN номер спутника.

5.Высота, градусы, (90° - максимум).

6.Азимут истинный, градусы, от 000° до 359°.

7.Отношение сигнал/шум от 00 до 99 дБ, ноль - когда нет сигнала. 8-11. Тоже, что в 4-7 для второго спутника.

12-15. Тоже, что в 4-7 для третьего спутника. 16-19. Тоже, что в 4-7 для четвертого спутника.

- 102 -

20. Контрольная сумма строки.

Пример сообщения: $GPGSV,3,1,12,02,86,172,,09,62,237,,22,39,109,,27,37,301,*7A $GPGSV,3,2,12,17,28,050,,29,21,314,,26,18,246,,08,10,153,*7F $GPGSV,3,3,12,07,08,231,,10,08,043,,04,06,170,,30,00,281,*77

5. RMC – pекомендуемый минимум GPS / навигационных данных
1	2	3	4	5	6 7	8	9	10	11 12
$GPRMC, Hhmmss.ss,	A, 1111.11,		A, yyyyy.yy,		a, x.x, x.x, ddmmyy,			x.x, A *hh <CR><LF>

1.Время фиксации местоположения UTC

2.Состояние: А = действительный, V = предупреждение навигационного приёмника

3.Географическая широта местоположения

4.Север/Юг (N/S)

5.Географическая долгота местоположения

6.Запад/Восток (E/W)

7.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах

8.Истинное направление курса в градусах

9.Дата: dd/mm/yy

10.Магнитное склонение в градусах

11.Запад/Восток (E/W)

12.Контрольная сумма строки (обязательно) Пример сообщения:

$GPRMC,113650.0,A,5548.607,N,03739.387,E,000.01,255.6,210403,08.7,E*69

6. VTG – истинное направление курса и скорость относительно земли

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
$GPVTG,	x.x,	T,	x.x,	M,	x.x,	N,	x.x,	K,	i,	*hh <CR><LF>

1.Направление курса в градусах, T

2.Направление курса в градусах, T

3.Магнитное склонение в градусах, М

4.Магнитное склонение в градусах, М

5.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах, N = узлы

6.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах, N = узлы

7.Скорость над поверхностью (SOG) в км/ч, К = км/ч

8.Скорость над поверхностью (SOG) в км/ч, К = км/ч

9.Контрольная сумма строки (обязательно)

10.Контрольная сумма строки (обязательно)

Пример сообщения:

$GPVTG,217.5,T,208.8,M,000.00,N,000.01,K*4

- 103 -

7. ZDA – время и дата
	1	2	3	4	5	6	7
$GPZDA,	hhmmss.s,	xx,	xx,	xxxx,	xx,	xx	*hh <CR><LF>

1.Время UTC

2.День (01до 31)

3.Месяц (01 to 12)

4.Год

5.Часовой пояс, смещение от GMT, от 00 до ± 13 часов

6.Часовой пояс, смещение от GMT, минуты

7.hh Контрольная сумма строки

Пример сообщения:

$GPZDA,172809,12,07,1996,00,00*45

8.DBT - Глубина под антенной эхолота

Глубина моря под антенной эхолота.

$ -- DBT, x.x,	f, x.x,		M, x.x, F
│	│	│	│	│	│
│	│	│	│	└───┴─Глубина в саженях
│	│	└───┴─Глубина в метрах

└───┴─Глубина в футах

10.2. Выбор СНА для использования в гидрографической информационной системе. Кодовая спутниковая навигационная аппаратура, используемая для высокоточной съемки

рельефа с помощью цифрового однолучевого или многолучевого эхолота должна удовлетворять следующим требованиям:

-обеспечивать одновременную обработку данных не менее восьми НИСЗ;

-осуществлять наряду с кодовыми измерениями обработку фазы несущей;

-выдавать предложения протокола NMEA-0183 с частотой не менее 1 гц (для многолучевой съемки –5-10 гц);

-обеспечивать выдачу полного состава предложений протокола NMEA-0183, включая предложение “GST” – данные оценки точности спутникового определения и “ZDA” – сигнал высокоточной синхронизации с меткой времени UTC;

-обеспечивать выдачу по последовательному интерфейсу высокоточного сигнала времени UTC - 1PPS (необходимо для использования СНА в составе комплекса с

многолучевым эхолотом);

-104 -

-обеспечивать выдачу времени с постоянной временной задержкой в протоколе NMEA-0183;

-обеспечивать работу в локальной дифференциальной подсистеме с морскими маяками

ис региональными дифференциальными подсистемами типа OmniStar.

-индекс «IP» спутниковой аппаратуры должен соответствовать тем условиям, в которых данная аппаратура будет эксплуатироваться.

При приобретении любой, в том числе спутниковой навигационной аппаратуры , пользователь

должен представлять себе в каких условиях эта аппаратура может эффективно эксплуатироваться. Мировая практика выработала определенные критерии, которые нашли свое отражение в так называемом нормативе защищенности аппаратуры к внешним воздействиям среды – индекс «IP». Норматив защищенности оборудования «IP» не является стандартом в общем смысле, но его удобство признано во всем мире.

Первая	цифра, следующая за индексом «IP», дает	понятие о защищенности
изделия от	прикосновения человека к токоведущим частям и от	проникновения в изделие
посторонних предметов в соответствии с таблицей 10. 2
		Таблица 10. 2

Первая цифра	Краткое наименование
индекса «I P»

0Без защиты

1Защита от крупных предметов

2Защита от предметов среднего размера

3Защита от мелких предметов

4Защита от песка

5Защита от накопления пыли

6	Полная защита от пыли

Характеристики защиты

Открытая конструкция, никакой защиты от пыли, никакой защиты персонала от прикосновения к токоведущим частям

Защита от проникновения в конструкцию крупных предметов диаметром более 50 мм. Частичная защита от случайного касания токоведущих частей человеком (защита от касания ладонью)

Защита конструкции от проникновения внутрь предметов диаметром более 12 мм. Защита от прикосновения пальцами к товедущим частям Конструкция не допускает от проникновения внутрь предметов диаметром более 2.5 мм. Защита персонала от случайного касания токоведущих частей инструментом или пальцами В конструкцию не могут попасть предметы

диаметром более 1 мм. Конструкция защищает от прикосновения к токоведущим частям пальцами или инструментом Пыль может проникать в корпус в незначительном количестве, не

препятствующем нормальной работе оборудования. Полная защита от прикосновения к токоведущим частям оборудования Никакая пыль не может проникать внутрь конструкции

Вторая цифра, следующая за индексом «IP», информирует о степени влагозащиты изделия в соответствии с таблицей 10.3.:

		- 105 -
			Таблица 10. 3.
Вторая цифра	Краткое наименование		Характеристики защиты
индекса «I P»
0	Без защиты		Нет защиты от брызг воды
1	Защита от капель,		Капли воды, падающие вертикально, не могут
	падающих вертикально		вызвать опасных последствий для оборудования
2	Защита от капель,		Капли воды, падающие на оборудование под
	падающих под углом		углом до 15°, не вызывают опасных последствий
3	Защита от брызг воды		Изделие защищено от брызг воды, попадающих в
			конструкцию под углом до 60°.
4	Защита от брызг воды с		Конструкция защищена от воды, которые могут
	любых направлений		быть направлены на изделие с любого
			направления
5	Защита от струй воды		Струи воды, например, из шланга, не причиняют
			вреда размещенному в корпусе оборудованию
6	Защита от залива водой		Залив оборудования водой, например, на палубе
			корабля, не приводит к повреждениям в
			оборудовании
7	Защита от погружения		Корпус может быть полностью погружен в воду,
			что не приводит к повреждению размещенного в
			корпусе оборудования
8	Защита от погружения в		Конструкция выдерживает без последствий
	воду под давлением		погружение в воду на определенную глубину
			(защита от воды под давлением, причем величина
			давления указывается специально)

Прежде чем приобретать какое-либо оборудование определитесь, какие значения индекса «IP» являются необходимыми и достаточными для решения поставленных задач.

Это может уберечь Вас от ненужных дополнительных расходов и повысить эффективность инвестиций.

10.3. Получение практических навыков по сопряжению спутниковой аппаратуры

Для приобретения практических навыков работы со СНА в лабораторных условиях учащимся рекомендуется самостоятельно выполнить лабораторную работу, связанную с использованием программ «Ashtech Evaluate» и «NMEA Simulator». Целью лабораторной работы является изучение и освоение работы со свободно распространяемой программой «Ashtech Evaluate», используемой для анализа точности спутниковой навигационной аппаратуры в статическом режиме, а также для организации контрольной станции при выполнении гидрографической съемки. При этом решаются следующие задачи:

1.Имитация работы спутниковой аппаратуры с помощью программы «NMEA Simulator 2008».

2.Использование программы «Ashtech Evaluate» для оценки точности неподвижной станции. Описание лабораторной работы «Использование лабораторного имитатора «NMEA Simulator

2008» для освоения работы с программой «Ashtech Evaluate» приведено в приложении 21.