Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабораторна робота1.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
147.97 Кб
Скачать

Лабораторна робота № 1

Тема: Системи супутникової навігації та мониторингу автомобільного

транспорту GPS і ГЛОНАСС.

Мета роботи: На основі спеціального програмного забезпечення розглянути

питання побудови і функціонування систем GPS / ГЛОНАСС навігації та моніторингу

транспорту, ознайомитися із структурою і функціями апаратури споживача

(приймачів), алгоритмами рішення навігаційної задачі і перспективами розвитку

систем.

Обладнання та інформаційне забезпечення: Персональна електронна

обчислювальна машина, пакети прикладних програм, комплекс імітаційних програм

(демо-версія програми для ознайомлення Автоскан-GPS / ГЛОНАСС) за інтернет-

джерелом: http://www.gsm-auto.nnov.ru/index.php?p=autoscan_gps

Основні завдання:

1.1. З'ясування суті та принципів роботи систем супутникової навігації.

1.2. Ознайомлення з функціонуванням системи ГЛОНАСС, її обладнанням,

характеристиками та особливостями використання.

1.3. Ознайомлення з функціонуванням системи GPS, її обладнанням,

характеристиками та особливостями використання.

1.4. Ознайомлення із структурою і функціями навігаційних радіосигналів та

повідомлень системи ГЛОНАСС.

1.5. Ознайомлення із структурою і функціями навігаційних радіосигналів та

повідомлень системи GPS.

1.6. Визначення координат споживача та розгляд алгоритмів прийому і

вимірювання параметрів супутникових радіонавігаційних сигналів.

1.7. Можливості диференціального режиму супутникових систем.

1.8. Ознайомлення із структурою і функціями апаратури споживачів

(приймачів) систем.

1.9. Ознайомлення з роботою систем супутникової навігації та мониторингу

транспорту GPS і ГЛОНАСС на прикладі програми Автоскан-GPS / ГЛОНАСС.

Загальні інформаційні відомості

1.1. Сутність та принципи роботи систем супутникової навігації

З появою станцій радіолокацій, коли стало можливим вимірювати параметри

руху і відносне місцеположення об'єкту по відбитому від його поверхні променю

радіолокатора, стало питання про можливість вимірювання параметрів руху об'єкту

по випромінюваному сигналу. У 1957 році в СРСР група учених під керівництвом

В.А. Котельникова експериментально підтвердила можливість визначення параметрів

руху штучного супутника Землі (ШСЗ) за наслідками вимірювань доплерівського

зсуву частоти сигналу, що випромінюється цим супутником. Була встановлена

можливість рішення зворотної задачі - знаходження координат приймача по

зміряному доплерівському зрушенню сигналу, що випромінюється з ШСЗ, якщо

параметри руху і координати цього супутника відомі. При русі по орбіті супутник

випромінює сигнал певної частоти, номінал якої відомий на приймальній стороні

(споживач). Положення ШСЗ в кожен момент часу відоме, точніше, його можна

обчислити на підставі інформації, закладеної в сигналі супутника. Користувач,

вимірюючи частоту сигналу, що прийшов до нього, порівнює її з еталонною і таким

чином обчислює зсув частоти, обумовлений рухом супутника. Вимірювання

16

проводяться безперервно, що дозволяє скласти свого роду функцію зміни частоти

Доплера. У певний момент часу частота стає рівною нулю, а потім змінює знак. У

момент рівності нулю частоти Доплера споживач знаходиться на лінії, яка є

нормаллю до вектора руху супутника. Використовуючи залежність крутизни кривої

доплеровської частоти від відстані між споживачем і ШСЗ і змірявши момент часу,

коли частота Доплера рівна нулю, можна обчислити координати споживача.

Таким чином, ШЗС стає радіонавігаційною опорною станцією, координати якої

змінюються в часі внаслідок руху супутника по орбіті, але заздалегідь можуть бути

обчислені для будь-якого моменту часу завдяки ефемеридній інформації, закладеній в

навігаційному си гналі супутника (рис. 1.1).

Рухомі об'єкти Сервер Користувачі

ІНТЕРНЕТ

Рисунок 1.1 - Схема роботи систем супутникового контролю

1.2. Глобальна навігаційна супутникова система глонасс

ГЛОНАСС (глобальна навігаційна супутникова система) – вітчизняна

супутникова система, призначена для безперервного забезпечення необмеженого

числа повітряних, морських, наземних і космічних споживачів високоточною

координатно-часовою інформацією.

По своїй структурі ГЛОНАСС так само, як і GPS, вважається системою

подвійної дії, тобто може використовуватися як у військових, так і в цивільних цілях.

Система в цілому включає три функціональні частини – сегменти (Рис. 1.2):

- космічний сегмент, в який входить орбітальна група ШЗС (іншими словами,

навігаційних космічних апаратів);

- сегмент управління, наземний комплекс управління (НКУ) орбітальними

групами космічних апаратів;

- апаратура користувачів системи.

Сегмент управління Сегмент споживачів

Космічний сегмент

Рисунок 1.2 - Сегменти високоорбітальних навігаційних систем ГЛОНАСС / GPS

З цих трьох частин остання, апаратура користувачів, найчисленніша. Система

ГЛОНАСС є беззапитною тому кількість споживачів системи не має значення. Крім

основної функції - навігаційних визначень, система дозволяє проводити високоточну

17

взаємну синхронізацію стандартів частоти і часу на віддалених наземних об'єктах і

взаємну геодезичну прив'язку. Крім того, з її допомогою можна проводити

визначення орієнтації об'єкту на основі вимірювань, що виробляються від чотирьох

приймачів сигналів навігаційних супутників.

У системі ГЛОНАСС як радіонавігаційна опорна станція використовуються

навігаційні космічні апарати (НКА), що обертаються по круговій геостаціонарній

орбіті на висоті ~ 19100 км. (Рис. 1.2). Період обертання супутника навколо Землі

рівний, в середньому, 11 годин 45 хвилин. Час експлуатації супутника — 5 років, за

цей час параметри його орбіти не повинні відрізнятися від номінальних значень більш

ніж на 5%. Самим супутником є герметичний контейнер діаметром 1,35 м і завдовжки