1

Тема: Спутниковые навигационные системы

Господа, в этой теме мне хотелось бы изложить материал, который возможно будет интересен определённому кругу лиц. Данный материал предназначен для тех, кто хотел бы разобраться и понять как работают системы спутниковой навигации, какая система лучше и точнее ГЛОНАСС или GPS. Материал возможно будет полезен и тем, кто считает что он всё знает и поможет им разобраться в нюансах отличия двух систем.
Весь материал - это компиляция букв из интернета в последовательности в которой задумал автор, связки мыслей, которых нет в интернете дописаны автором. Автор не претендует на истину в последней инстанции, поэтому просит всех, кто желает, добавлять и обсуждать информацию по теме. Интересные выкладки и дополнения будут добавлены в основной текст.
Предположительно предполагается весь материал изложить в следующей последовательности:

1. Что такое спутиковая навигация и принципы работы
    1.1. История создания спутниковых навигационных систем
2. Спутниковые системы разных стран мира
3. Принцип работы системы GPS
4. Принцип работы системы ГЛОНАСС
    4.1. Дифференциальные поправки
5. Преимущества и недостатки системы ГЛОНАСС и GPS
6. Погрешность или точность системы спутниковой навигации
    5.1. точность системы спутниковой навигации GPS
    5.2. точность системы спутниковой навигации ГЛОНАСС
7. Переносные (индивидуальные) приборы спутниковой навигации
     6.1. Приборы GPS
     6.2. Приборы ГЛОНАСС
     6.3. Приборы ГЛОНАСС/ GPS
8. Картография

Всю информацию буду выкладывать по частям, чтобы осмыслить её самому, и дать возможность высказаться другим.

1. Что такое спутниковая навигация и принципы работы

    Сколько существует человечество, столько и решается вопрос о том, как определить свое местоположение на суше и на море, в лесу или в городе. На сегодняшний день отпала необходимость ориентироваться, как древние путешественники и мореплаватели по звездам или компасу. Эпоха открытия радиоволн существенно упростило задачу навигации и открыло новые перспективы перед человечеством во многих сферах жизни и деятельности, а с открытием возможности покорения космического пространства совершился огромный прорыв в области определения координат местоположения объекта на Земле. Искусственные спутники Земли стали опорными станциями для радионавигации и на сегодняшний день системы спутниковой навигации стали доступны не только военным или морякам, но и простым людям, частным лицам и компаниям, для которых навигация необходима.
    Понятие: Спутниковая система навигации— комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.
Основные элементы спутниковой системы навигации:
Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы; Наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
Приёмное клиентское оборудование («спутниковых навигаторов»), используемое для определения координат;
Дополнительные опции: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Принцип работы: Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве. Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, на основе атомных часов, находящихся на спутнике. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Для получения информации о скорости большинство навигационных приёмников используют эффект Доплера. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за определённый промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный путь и т. д. В реальности работа системы происходит значительно сложнее.

1.1. История создания спутниковых навигационных систем

США
    Идеи использования космических аппаратов для навигации подвижных объектов в США, как свидетельствует профессор Стэндфордского университета Б. Паркинсон, в прошлом руководитель программы Navstar ВВС США, начали развиваться после запуска в СССР в 1957 г. первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Тогда же перед лабораторией прикладной физики университета Джона Хопкинса была поставлена задача слежения за советским ИСЗ посредством приема его сигнала на наземном пункте с известными координатами, выделения доплеровского сдвига несущей частоты передатчика ИСЗ и дальнейшего расчета параметров движения спутника. Обратная задача расчета координат приемника на основе обработки принятого сигнала и координат ИСЗ представлялась очевидной и естественной.
    В 1960 г. были разработаны атомные часы. Благодаря этому стало возможным использовать для целей навигации сеть точно синхронизированных передатчиков, передающих кодированные сигналы. Измерение приемником соответствующих временных задержек позволяло рассчитать координаты приемника.
    В интересах навигационного обеспечения пуска с подводных лодок баллистических ракет Polaris в 1964 г. была создана спутниковая радионавигационная система первого поколения Transit. Для коммерческого использования эта система была предоставлена в 1967 г. Ее достоинства и открывающиеся перед пользователями возможности были быстро оценены, и число гражданских потребителей вскоре существенно превысило число военных. Координаты потребителя рассчитывались на основе приема и выделения доплеровского сдвига частоты передатчика одного из 6–7 космических аппаратов (КА). Система позволяла получить достаточно высокую точность определения координат лишь для медленно движущихся и стационарных объектов.
    Кроме того, в 1964 г. ВВС США начали программу разработки и испытаний возможностей использования для целей место определения широкополосных сигналов, модулированных псевдослучайными шумовыми (PRN) кодами. Свойство корреляционного разделения таких сигналов обусловило возможность использования несколькими передатчиками одной несущей частоты. В 1973 г. программы ВВС и ВМС США были объединены в общую Навигационную технологическую программу, позднее превратившуюся в программу Navstar-GPS. Спутники системы Navstar стали оборудовать стандартами частоты с наибольшей достижимой степенью точности — сначала кварцевым и рубидиевым, затем цезиевым и водородным стандартами. В ходе экспериментов были подобраны оптимальные высоты орбит спутников. В результате высота увеличилась с 925 до 13 тыс. км, а затем — до 20 тыс. км. Изменилась также несущая частота передатчиков: с 400 МГц до 1227 МГц и 1575 МГц. К 1995 г. система была полностью развернута.
    В настоящее время космическая группировка Navstar-GPS насчитывает 24 рабочих спутника и 4 спутника в резерве, расположенных на шести круговых орбитах высотой примерно 20 тыс. км, наклонением 55° и равномерно разнесенных по долготе через 60°. За то время, которое ушло на развертывание системы, примерно 60 фирм создали более 400 типов приемной аппаратуры различного назначения для применения как в военной, так и в гражданской областях. По прогнозам, общий мировой рынок продаж продуктов GPS к 2002 г. составит $16 млрд.

Россия
    Развитие отечественной спутниковой радионавигационной системы также началось с запуска в Советском Союзе 4 октября 1957 г. первого ИСЗ в связи с необходимостью слежения за ним. Первое же научно-обоснованное предложение об использовании ИСЗ для навигации было сформулировано в период проведения в Ленинградской военно-воздушной инженерной академии (ЛВВИА) им. А. Ф. Можайского с 1955 по 1957 гг. исследований возможностей радиоастрономических методов для самолетовождения. Научные основы спутниковой навигации были существенно развиты в процессе выполнения исследований по теме «Спутник» (1958–1959 гг.), которые осуществляли ЛВВИА им. А. Ф. Можайского, Институт теоретической астрономии АН СССР, Институт электромеханики АН СССР, два морских НИИ и Горьковский НИРФИ. Работы проводились с участием крупных специалистов по аналитической механике и расчетам орбит. Основное внимание при этом уделялось вопросам повышения точности навигационных определений, обеспечения глобальности, круглосуточного применения и независимости от погодных условий.
    Проведенные работы позволили перейти в 1963 г. к ОКР над первой отечественной низкоорбитальной системой, получившей название «Цикада». В 1992 г. генеральный конструктор космических систем навигации и связи академик М. Ф. Решетнев писал о решении этой задачи: «Полномасштабные работы по созданию отечественной навигационной спутниковой системы были развернуты в середине 60-х годов, а 27 ноября 1967 г. на орбиту был выведен первый отечественный навигационный спутник «Космос-192».
    Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), были начаты в октябре 1982 г. запуском спутника «Космос-1413», а в 1995 г. было завершено ее развертывание до штатного состава. Были выведены на заданные орбиты 24 космических аппарата (КА), разработаны комплексы самолетной, наземной и морской аппаратуры.
Основным заказчиком и ответственным за испытания и управление системой являлись Военно-космические силы (ВКС) РФ, а затем РВСН, в состав которых позднее вошли ВКС.

2. Спутниковые системы разных стран мира

    В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:
    NAVSTAR - Global Positioning System (глобальная система позиционирования). Принадлежит министерству обороны США, что считается другими государствами её главным недостатком. Более известна под названием GPS. Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система.
    ГЛОНАСС: ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система — российская спутниковая система навигации, предназначена для определения с помощью портативных носимых спутниковых приборов-навигаторов местоположения и скорости движения морских, воздушных и сухопутных объектов, в том числе и людей с точностью до метра. Принадлежит министерству обороны России. Является попыткой восстановить функционировавшую с 1982 года советскую систему навигации. 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.
    GALILEO: (Galileo) — европейский проект спутниковой системы навигации, находящийся на этапе создания спутниковой группировки. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Ныне существующие GPS-приёмники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео, хотя достигнута договорённость о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Так как финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников, следует так же ожидать, что цена на последние будет несколько выше сегодняшних. Ожидается, что Галилео войдёт в строй в 2013, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Космический сегмент будет дополнен наземной инфраструктурой, включающей в себя два центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций. Но главное – она сразу строится как превосходящая по точности сигнала и американскую GPS, и наш ГЛОНАСС, поскольку будет давать погрешность точности сигнала - 0,3 м против 2 м у американцев и 10 м у России. Российская ГЛОНАСС, таким образом, приобретает еще одного серьезного конкурента. В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система Галилео не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями. Разработку осуществляет «ЕКА» - . Европейское космическое агентство (European Space Agency) Общие затраты на создание системы оцениваются в 3,8 млрд. евро. Первый спутник системы Галилео был доставлен на космодром Байконур 30 ноября 2005 года. 28 декабря 2005 года в 8:19 с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ» космический аппарат GIOVE-A (Galileo In-Orbit Validation Element) был выведен на расчётную орбиту высотой более 23000 км с наклонением 56° Масса аппарата 700 кг, габаритные размеры: длина - 1,2 м, диаметр - 1,1 м. Срок активного существования составляет 12 лет.
    БЭЙДОУ: (кит. beidou, буквально — Северный Ковш, китайское название созвездия Большой Медведицы) Развёртываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS (Global navigation satellite system- Глобальная Навигационная Спутниковая Система), предназначенная для использования только в этой стране. Особенность — небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите.
Бэйдоу  — на 2000 г. включала в себя 2 спутника, расположенных на геостационарной орбите, и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях. Архитектура «Бэйдоу» предусматривает наличие 5 спутников на геостационарной орбите и 30 спутников на орбите средней дальности. Первый спутник системы, рассчитанный на орбиту средней дальности, был запущен в прошлом году, на сегодня он находится в рабочем состоянии, однако до сих пор не вышел на заданное положение. Кроме того, КНР имеет в распоряжении 3 работающих геостационарных спутника.
    ДРУГИЕ: Отметим, что ввод в строй Бэйдоу вызывает мало оптимизма у трех других владельцев систем навигации, в том числе и России, так как с одной стороны это некоторый удар по национальному престижу страны, а с другой - работающая глобальная спутниковая группировка, покрывающая весь земной шар, представляет собой угрозу национальной безопасности той или иной страны. Именно последний момент сейчас беспокоит больше других давнего политического и экономического оппонента Китая - Японию, которая открыто выразила свою озабоченность в связи с развертыванием Бэйдоу, а позже заявила о планах по развертыванию собственной локальной группировки Квази-Зенит, спутники которой будут расположены на высокоэллиптической орбите над азиатско-тихоокеанским регионом.

2

Re: Спутниковые навигационные системы

=Но главное – она сразу строится как превосходящая по точности сигнала и американскую GPS, и наш ГЛОНАСС, поскольку будет давать погрешность точности сигнала - 0,3 м против 2 м у американцев и 10 м у России.=
такое возможно и для гпс и для глонасс.при наличии большого количества наземных базовых станций
.
одна из фирм имеющая собственные наземные базовые станции на территории края и занимающаяся геосьемкой обеспечивает точность до сантиметров по Краснодару и до десятков сантиметров на удалении 100 км от Краснодара
.
но сильно сомневаюсь что китайцы смогут покрыть земной шар достаточным количеством таких станций.хотя на территории китая вполне возможно.


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

3

Re: Спутниковые навигационные системы

3. Принцип работы системы GPS

    Global Positioning System (GPS) – это спутниковая навигационная система, состоящая из работающих в единой сети 24 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 20 200 км над поверхностью Земли. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вокруг планеты менее, чем за 24 часа.
    Спутниковая система GPS известна также под другим названием – NAVSTAR. Очевидно, рассказ о GPS был бы неполным без сведений о самих спутниках: Первый GPS-спутник был запущен в феврале 1978 г. Каждый спутник весит более 900 кг и имеет размер около 5 м (с раскрытыми солнечными батареями). Мощность радиопередатчика – не более 50 ватт. Каждый спутник передает сигналы на 3-х частотах. Гражданские GPS-приемники используют частоту “L1”, равную 1575.42 МГц.
Каждый спутник рассчитан на работу примерно в течение 10 лет
    Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал, хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время. Даже на полюсах можно “увидеть” спутники – правда, они не будут пролетать прямо над головой. Это, конечно, повлияет на геометрию и , следовательно, на точность – но лишь немного.
    В основе работы системы GPS лежит:
- спутниковая трилатерация (на ней базируется работа системы);
- спутниковая дальнометрия (измерение расстояний до спутников);
- точная временная привязка (высокоточная синхронизация отсчета времени в системе спутники-приемники);
- точное положение спутников в космосе;
- коррекция ошибок, вносимых задержкой радиосигнала спутника в ионосфере и тропосфере.
    Спутниковая трилатерация предполагает, что точные координаты любой точки на поверхности Земли могут быть вычислены путем измерений расстояний от группы спутников до искомой точки, если их положение в космосе известно. В этом случае спутники являются пунктами с известными координатами. Предположим, что расстояние от одного спутника известно, и вокруг него можно описать сферу заданного радиуса. Если известно также расстояние до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер. Третий спутник определяет две точки на окружности. Четвертый спутник позволяет окончательно точно определить местоположение точки. Таким образом, зная расстояние до четырех спутников, можно вычислить координаты определяемой точки.
    Расстояние до спутников определяется по измерениям времени прохождения радиосигнала от космического аппарата до приемника, умноженным на скорость света. Для того чтобы определить время распространения сигнала, нам необходимо знать, когда он был передан со спутника. Для этого на спутнике и в приемнике одновременно генерируется одинаковый псевдослучайный код. Каждый спутник системы GPS передает два радиосигнала: на частоте L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц. Сигнал L1 имеет два дальномерных кода с псевдослучайным шумом (PRN) - P-код и C/A-код. «Точный», или P-код, может быть зашифрован для военных целей. «Грубый», или C/A-код, не зашифрован. Сигнал частоты L2 модулируется только с P-кодом.
    Какую же информацию передает GPS-спутник? Его сигнал содержит так называемый “псевдослучайный код” (PRN - pseudo-random code), эфимерис (ephimeris) и альманах (almanach). Псевдослучайный код служит для идентификации передающего спутника. Все они пронумерованы от 1 до 32 и этот номер показывается на экране GPS-приемника во время его работы. Почему же количество PRN-номеров больше, чем число спутников (24)? Это облегчает обслуживание GPS-сети: новый спутник может быть запущен, проверен и введен в эксплуатацию еще до того, как старый выйдет из строя. Такому спутнику просто будет присвоен новый номер ( от 1 до 32). Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника ( рабочее или нерабочее), текущая дата и время. Без этого Ваш GPS-приемник не знал бы, в частности, какой сегодня день и сколько сейчас времени. Помимо этого, как мы увидим далее, эта часть сигнала крайне важна для определения местоположения. Данные альманаха говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.
    Как видно из вышесказанного, вычисления напрямую зависят от точности хода часов на спутниках и в приемниках. Код должен генерироваться на спутнике и в приемнике строго в одно и то же время. На спутниках установлены атомные часы, имеющие точность около одной наносекунды. Однако это решение является слишком дорогим, чтобы использовать его в приемниках GPS. Поэтому для устранения ошибок хода часов приемника используются результаты измерения сигналов от четвертого спутника. Их можно использовать для устранения ошибок, которые возникают, если часы на спутнике и в приемнике не синхронизированы

4. Принцип работы системы ГЛОНАСС

    Полная орбитальная группировка (ОГ) в СРНС (спутниковая радионавигационная система) ГЛОНАСС должна содержать 24 штатных Космических Аппарата – спутников,  на круговых орбитах на высоте 19100км., в трех орбитальных плоскостях по восемь спутников в каждой. Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет наземный комплекс управления. Он включает в себя Центр управления системой (г. Краснознаменск, Московская область) и сеть станций слежения и управления, рассредоточенных по территории России. Наземный комплекс управления осуществляет сбор, накопление и обработку траекторной и телеметрической информации обо всех спутниках системы, формирование и выдачу на каждый спутник команд управления и навигационной информации, а также контроль качества функционирования системы в целом. Управление спутниками ГЛОНАСС осуществляется в автоматизированном режиме. ГЛОНАСС является государственной системой, которая разрабатывалась как система двойного использования, предназначенная для нужд Министерства обороны и гражданских потребителей. По новому, корректированному, проекту программы ГЛОНАСС спутниковая группировка системы будет состоять из 30 космических аппаратов, часть из которых будет находиться в рабочем резерве. На сегоднешний момент, при доведении количества действующих спутников до восемнадцати, на территории России обеспечивается практически 100%-ная непрерывная навигация. На остальной части земного шара при этом перерывы в навигации могут достигать полутора часов. Практически непрерывная навигация по всей территории Земли обеспечивается при полной орбитальной группировке из двадцати четырёх действующих спутников.
    Принцип определения координат аналогичен американской системе NAVSTAR (GPS). Разница состоит только в том, что в системе ГЛОНАСС применяется разделение сигналов по частотам (FDMA), которые излучают искусственные спутники – это означает, что каждый спутник работает на своей персональной частоте, в диапазоне частот L1 1602,56 — 1615,5  МГц и L2 1246,44 — 1256,5 МГц. А система спутниковой навигации GPS применяет принцип СDMA – кодовое деление сигналов, и все спутники системы работают на только одной частоте L1 1575,42 МГц и L2 1227,6 МГц. Как и в системе GPS диапазон L1 – для гражданского применения, диапазон L2 используется для нужд военной навигации. Так же есть различия в построении космической группировки спутников, ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних.
    В системе ГЛОНАСС спутники непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом для гражданского применения, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает, при использовании приемников ГЛОНАСС возможность определения:
- горизонтальных координат с точностью 50-70 м (вероятность 99,7%);
- вертикальных координат с точностью 70 м (вероятность 99,7%);
- составляющих вектора скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7%)
- точного времени с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7 %).
    Эти точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные специальные методы измерений. Сигнал ВТ предназначен, в основном, для потребителей МО РФ , и его несанкционированное использование не рекомендуется. Вопрос о предоставлении сигнала ВТ гражданским потребителям находится в стадии рассмотрения.
    Как и в системе GPS, радиосигналы верхнего диапазона частот спутников ГЛОНАСС состоят из двух сдвинутых на 90 градусов фазоманипулированных сигналов открытого дальномерного сигнала и дальномерного сигнала высокой точности, доступного ограниченному кругу потребителей. Узкополосный сигнал открытого дальномерного кода модулируется также служебной навигационной информацией. В настоящее время сигналы нижнего диапазона предназначены только для передачи высокоточного кода, однако, перспективные спутники ГЛОНАСС-М, в нижнем диапазоне частот будут излучать и сигналы открытого дальномерного кода, что позволит всем категориям пользователей осуществлять ионосферную коррекцию.

4.1. Дифференциальные поправки
   
    Одним из способов улучшения точности определения местоположения с использованием спутниковых навигационных систем (например GPS, ГЛОНАСС) являются дифференциальные поправки. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного навигационного приёмника, называемого базовой станцией. Базовая станция устанавливается в точке с известными географическими координатами. Сравнивая известные координаты с измеренными, базовый навигационный приёмник формирует поправки, которые передаются потребителям по каналам связи
    Обычные гражданские GPS-приемники обеспечивают точность от 20 до 70 м в зависимости от действующего ограничения на точность сигнала, количества видимых спутников и их геометрии, а также свойств плотных слоев атмосферы. Однако точность даже обычных гражданских GPS-приемников может быть увеличена до 4 м и более ( в ряде случаев – до 1 м) с помощью т.н. дифференциальной GPS (DGPS). DGPS использует дополнительный, фиксированный в одной точке GPS-приемник для определения коррекции спутниковых сигналов. Как же величина необходимой коррекции сообщается Вашему GPS-приемнику? В настоящее время в мире существует несколько бесплатных и платных служб такого рода. Так, например, Береговая охрана США и Инженерный корпус Армии США передают GPS-коррекции через морские радио-буи. Они работают в диапазоне 283.5 – 325.0 кГц и пользоваться ими можно бесплатно. Вашими единственными расходами, если Вы захотите пользоваться услугами этих служб, будет приобретение DGPS-приемника. Такие системы называются локальными и дальность их ограничена расстоянием до 200 км. Региональные дифференциальные системы служат для навигационного обеспечения отдельных регионов на расстоянии от 400 до 2000 км. Например Системы Starfix и SkyFix для передачи информации используют каналы спутников INMARSAT.
    Существуют и глобальные дифференциальные системы использующие геостационарные спутники, которые передают сигнал подобный сигналу GPS и способны работать на больших площадях. Примером таких систем могут быть: американская WAAS (Wide Area Augmentation System)., европейская EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), японская MSAS (Japanese Multi-functional Satellite Augmentation System).

  WAAS (Wide Area Augmentation System), работает на территории США. В системе WAAS, сигнал с поправками ретранслируется с геостационарных спутников, и обрабатывается навигатором с помощью одного из GPS-каналов. Это возможно благодаря тому, то сигнал WAAS передается на той же частоте, что и сигнал C/A L1 системы GPS, и имеет схожую структуру кодирования.
Система WAAS содержит более 20 базовых станции, расположенных на всей территории Соединенных Штатов. Каждая их станций оборудована GPS аппаратурой и специальным программным обеспечением, предназначенным для приема GPS сигналов, анализа полученных измерений, вычисления ошибок ионосферы, отклонений траекторий и часов спутников. Эти данные передаются на центральную станцию управления (Master Station - WMS), где повторно обрабатывается и анализируются с учетом измерений, полученных со всех базовых станций сети. Затем корректирующая информация передается на геостационарные спутники и уже оттуда ретранслируются пользователям.
В мире существует несколько аналогичных WAAS систем: в Европе – EGNOS, в Японии  - MSAS. Общепринятое название таких систем - SBAS (Space Based Augmentation System), что можно дословно перевести, как «космические вспомогательные системы». В литературе можно также встретить название WADGPS (Wide Area Differential GPS) – глобальный дифференциальный GPS.

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), охватывает всю территорию западной Европы. Система EGNOS включает 3 геостационарных спутника, принадлежащих двум компаниям Artemis и Inmarsat, каждая из которых имеет свою независимую сеть наземных станций. Первой компании принадлежит спутник под номером - 124 , второй спутники под номерами – 120 и 126. На текущий момент система EGNOS функционирует в тестовом режиме, и это определяет нестабильность ее  работы.
EGNOS в России. Все спутники EGNOS «видны» в Западной части России. Фактически, спутники находятся не намного выше уровня горизонта. Поэтому в лесу и городах с плотной застройкой, сигнал со спутников EGNOS будет недоступен для приема навигационной аппаратуре. Чем восточнее находится пользователей, тем меньше становится угол, и соответственно, тем сложнее «увидеть» сигнал. Но все же основная проблема заключается не в видимости спутников, а в отсутствии на территории России сети наземных станций для вычисления поправок. Более того, в России нет ни одной базовой станции. Поэтому в составе корректирующих сообщений EGNOS нет данных для «узловых» точек, относящихся к территории России. Исключение составляют западные приграничные территории, которые «захватываются» действием базовых станций, расположенных в Норвегии и Польше.

Дифференциальная система в ГЛОНАСС
    Вопросами исследования дифференциального режима навигации для системы ГЛОНАСС в России активно начали заниматься начиная с конца 70-х годов, практически параллельно с разработкой самой системы ГЛОНАСС. Однако в силу различных объективных причин практическая реализация дифференциального режима навигации в России в виде дифференциальных подсистем затянулась.
    Активизация работ по дифференциальным режимам навигации в России произошла в 1990—1991 годах. Необходимо отметить, что зоны действия некоторых зарубежных дифференциальных сетей GPS частично захватывают территорию России и акватории омывающих ее морей. Кроме того, отдельные зарубежные фирмы проявляют серьезный интерес к освоению российского рынка потребителей и развертыванию своих дифференциальных сетей на территории России. В этих условиях, возрос интерес российских потребителей и производителей навигационной аппаратуры к дифференциальным режимам навигации. Поэтому были активно начаты работы по созданию дифференциальных станций различного назначения.
    В настоящее время в России существуют планы в создании локальных и региональных дифференциальных подсистем, обслуживающие самолеты и морские суда. Учитывая их ведомственную специализацию, обусловленную в основном выбранными каналами доведения корректирующих поправок до потребителей, использование этих систем другим более широким кругом потребителей, проблематично. Поэтому, следует ожидать в дальнейшем появления намерений о создании и других дифференциальных подсистем в интересах, например, навигационного обеспечения наземных транспортных перевозок. Таким образом, в России можно отметить тенденцию к созданию сети ведомственных дифференциальных подсистем, ориентированных на обслуживание потребителей определенного класса. По принципу формирования корректирующей информации эти системы являются локальными и их рабочие зоны не перекрывают территорию России. Вообщем пока только одни слова.

Вывод - в ближайшее время глобальной дифференцированной системы поправок, аналогичной американской WAAS,  в системе ГЛОНАС на территории России в ближайшее время не предвидится.

4

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

На сегоднешний момент, при доведении количества действующих спутников до восемнадцати, на территории России обеспечивается практически 100%-ная непрерывная навигация.
Глонасс
# Используются по целевому назначению: 20 КА,
# Выведены на техобслуживание: 4 КА,
# Орбитальный резерв: 2 КА.
тобиш над территорией России система уже работоспособна.

733 пишет:

дифференцированной системы поправок, аналогичной американской WAAS,  в системе ГЛОНАС на территории России в ближайшее время не предвидится.

насчет поправок не скажу у GPS и Глонасс.

знаю тока что минимальне количество для GPS 4 спутника.а глонасс такую точность определит при видимости 3 спутников.но GPS позволяет определить
примерно точность  .тобиш выводится параметр WAAS  который позволяет оценить стоит верить этим координатам или нет.у Глонасс такой фунции нет

офф.а как на этом движке форума настроить оповещение о новых сообщениях по почте?

Отредактировано Falcon (18.12.2010 10:00:02)


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

5

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

=Но главное – она сразу строится как превосходящая по точности сигнала и американскую GPS, и наш ГЛОНАСС, поскольку будет давать погрешность точности сигнала - 0,3 м против 2 м у американцев и 10 м у России.=

В этой фразе есть ключевое слово погрешность точности сигнала - это не вся погрешность навигационной системы.  Этот вопрос мы рассмотрим позже.

Falcon пишет:

такое возможно и для гпс и для глонасс.при наличии большого количества наземных базовых станций

Это называется - система дифференциальных поправок.
.

Falcon пишет:

одна из фирм имеющая собственные наземные базовые станции на территории края и занимающаяся геосьемкой обеспечивает точность до сантиметров по Краснодару и до десятков сантиметров на удалении 100 км от Краснодара

Это локальные дифференциальные системы, скорее всего работающие с использованием радиоканала (простым смертным, т.е. гражданским потребителям она не доступна)
.

Falcon пишет:

но сильно сомневаюсь что китайцы смогут покрыть земной шар достаточным количеством таких станций.хотя на территории китая вполне возможно.

Так китайцы и не собираются покрывать весь мир, даже американцы себе позволить этого не могут, плюс  система БЭЙДОУ предназначенная только для использования ее на территории Китая.

6

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Это локальные дифференциальные системы, скорее всего работающие с использованием радиоканала (простым смертным, т.е. гражданским потребителям она не доступна)

именно простые смертные тобиш гражданские и пользуют .тока за деньги.и за деньги предоставляют свои услуги

733 пишет:

плюс  система БЭЙДОУ предназначенная только для использования ее на территории Китая.

тогда она нам бесполезна.и я думал что нежелание ктиайцев ввозить к нам свои навигаторы тока с двух системными приемниками обьясняеться как раз жалением продвинуть свою систему у нас


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

7

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

знаю тока что минимальне количество для GPS 4 спутника.а глонасс такую точность определит при видимости 3 спутников.но GPS позволяет определить

Принцип работы ГЛОНАСС и GPS одинаковый, так что эти системы определяют координаты, с заданной точностью, при одинаковом количестве спутников.

Falcon пишет:

примерно точность  .тобиш выводится параметр WAAS  который позволяет оценить стоит верить этим координатам или нет.у Глонасс такой фунции нет

Система WAAS работает только на территории США, на территории России она недоступна даже для GPS.

8

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

ринцип работы ГЛОНАСС и GPS одинаковый, так что эти системы определяют координаты, с заданной точностью, при одинаковом количестве спутников.

тем не менее это так

733 пишет:

Система WAAS работает только на территории США, на территории России она недоступна даже для GPS.

значит я попутал


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

9

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

именно простые смертные тобиш гражданские и пользуют .тока за деньги.и за деньги предоставляют свои услуги

Для использования этой системы, необходим специальный прибор навигации (с радиоканалом) - это спец приборы, которые недоступны простому обывателю. Ты сам сказал, что пользуются геодезисты, а это отдельное ведомство, а не весь народ.

10

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

сам сказал, что пользуются геодезисты, а это отдельное ведомство, а не весь народ.

это частная коммерческая компания.за деньги они могут предоставить такую услугу.например сельхоз предприятиям при проведении полевых работ
а вот в  быту такая точность нафиг не нажна.плюс они работают в геодезических координатах
блин контакт этой фирмы потерял.у них и сайт есть свой.и там были фото наземных станций

Отредактировано Falcon (18.12.2010 10:25:47)


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

11

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

а вот в  быту такая точность нафиг не нажна.плюс они работают в геодезических координатах
блин контакт этой фирмы потерял.у них и сайт есть свой.и там были фото наземных станций

А что они и прибор навигации тебе дают?
Если они работают в системе GPS, то необходим прибор системы DGPS, который стоит приличных денег, а если это ГЛОНАСС, то это ведомственная система.

Falcon пишет:

например сельхоз предприятиям при проведении полевых работ

Мне кажется сельхоз предприятиям такая точность нафиг не нужна - тратористу по полям ездить?  default/big_smile

12

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

что они и прибор навигации тебе дают?
Если они работают в системе GPS, то необходим прибор системы DGPS, который стоит приличных денег

они в GPS работают.
прибор естественно дают.
.

733 пишет:

Мне кажется сельхоз предприятиям такая точность нафиг не нужна - тратористу по полям ездить?

такая точность недостаточна при проведении сева.а для внесении хим препаратов или вспашке достаточна.
ибо щас все делаеться на глаз тракториста.и если он пропустит полосу в полметра при севе или сделает нахлест то ему боссы сделают плохо.потому что видно это станет когда семена взойдут  и будет уже поздно.при химобрабюотке не так заметно
а вот вспашку далать проще.тут все видно.
и еще такие системы очень полезны при авиационной обработке полей.ибо если по старинке ориентир для пилота это работник колхоза с аршинов в руках, и пилоты целят ему в голову на высоте пару метров, а при прохождении над ним делают горку и отключают распыл default/yikes .после чего работник аршином отмеряет следующую полосу.
но некоторые пилоты пишут трек и на навигаторе рисуют шкалу, по которой и ориентируются


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

13

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

но некоторые пилоты пишут трек и на навигаторе рисуют шкалу, по которой и ориентируются

Это наверное делают супер-пилоты и в сельхоз авиации таких пилотов днём с огнем не сыщеш, единственное, если спишут боевого пилота и он будет там работать  default/big_smile

14

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Это наверное делают супер-пилоты и в сельхоз авиации таких пилотов днём с огнем не сыщеш,

это наскока я понял вообще частник был.правда я не спрашивал его о  о том окуда он взялся.неудобно было приставать с лишними вопросами к человкеку


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

15

Re: Спутниковые навигационные системы

5. Преимущества и недостатки системы ГЛОНАСС и GPS

    Есть смысл сказать следующее, что GPS – это реально работающая система, а ГЛОНАСС – это только разворачиваемая система, которая на сегодняшний день не имеет полной космической группировки спутников. Поэтому если мы говорим про GPS – это реальность, если мы говорим про ГЛОНАСС – это или расчёты разработчиков системы, или теория или предположение, проверить которое, на сегодня, у нас нет возможности, так как говорилось выше – нет реальных приборов. Давайте ещё договоримся, что в этом разделе мы не будем рассматривать погрешность (точность) работы двух систем. Этого вопроса мы коснёмся позже, сейчас разговор пойдёт о принципах построения системы и связанные с этим преимущества и недостатки.
Для этого рассмотрим технические характеристики двух систем:

Характеристики                                                      ГЛОНАСС             GPS

Количество спутников (проектное)                                          23                        24
Количество орбитальных плоскостей                                        3                          6
Количество спутников в каждой плоскости                              8                                  4
Тип орбиты                                                                       Круговая                        Круговая
Высота орбиты                                                                         19100 км                  20200 км
Наклонение орбиты, град                                                         64,8+-0,3                    55 (63)
Период обращения                                                                 11 ч 15,7 мин.        11 ч 56,9 мин.

Способ разделения сигналов                                                Частотный                          Кодовый
Навигационные частоты, МГц: L1                                        1602,56 — 1615,5                 1575,42
                                              L2                                         1246,44 — 1256,              1227,6

Период повторения ПСП                                                                 1 мс                 1 мс (С/А-код)
                                                                                                                             7 дней (Р-код)
Тактовая частота ПСП, МГц                                                           0,511             1,023 (С/А-код)
                                                                                                                                0,23 (Р,Y-код)
Скорость передачи цифровой информации, бит/с                              50                          50
Длительность суперкадра, мин                                                        2,5                        12,5
Число кадров в суперкадре                                                              5                             25
Число строк в кадре                                                                         15                             5

Погрешность определения координат в режиме
ограниченного доступа (частота L2 для военных):
горизонтальных, м                                                                      не указана                      18
вертикальных, м                                                                         не указана                     28
Погрешности определения проекций линейной
скорости, см/с                                                                              15 (СТ-код)        <200 (С/А-код)
                                                                                                                                 20  (P,Y-код)
Погрешность определения времени
Погрешность определения времени
в режиме свободного доступа, нс                                                  1000 (СТ-код)      340 (С/А-код)
в режиме ограниченного доступа, нс                                                       —                180 (P,Y-код)
    
Система отсчета пространственных координат                                  ПЗ-90                   WGS-84

    Рассмотрим первую группу характеристик, касающихся параметров спутников на орбите. Не вдаваясь в подробности принципов построения спутниковых группировок можно сказать следующее, что GPS более приспособлена к средним широтам, а ГЛОНАСС к северным. Скорее всего эта характеристика говорит о том, сколько одновременно мы видим спутников над головой. Над территорией России мы видим ГЛОНАССовских спутников больше, а над США – больше спутников GPS и это логично. Однако по мнению Центра Инженерно Технического Обеспечения ГУФСИН России спутниковой группировки ГЛОНАСС присущи ещё следующие недостатки:
1) при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25-30м, а в дифференциальном режиме - превышают 10 м;
2) при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;
В системе GPS таких проблем не наблюдается.
    Вторая группа характеристик это принцип разделения сигналов. Как было сказано выше – ГЛОНАСС применяет разделение сигналов от спутников по частотам (FDMA), т.е. каждый спутник работает на своей персональной частоте, в диапазоне частот L1 1602,56 — 1615,5  МГц и L2 1246,44 — 1256,5 МГц. А GPS применяет принцип СDMA – кодовое деление сигналов, и все спутники системы работают одной частоте L1 1575,42 МГц и L2 1227,6 МГц. В обоих системах диапазон L1 – предназначен для гражданского применения, диапазон L2 используется для нужд военной навигации.
    Рассмотрим что лучше FDMA или CDMA. Наверное для простых обывателей разницы нет, для них самое главное, чтобы система стабильно работала и давала ожидаемую точность. А вот наверное с точки зрения военных, эти системы разные. Так как в GPS сигнал от спутников идет на одной частоте, то внести помеху в этот сигнал довольно легко. В Англии провели такой эксперимент, взяли приемник GPS с него сняли сигнал, который идёт со спутника и тут же его, без обработки, выдали через передатчик в эфир. Частота передатчика совпадала с частотой на которой работает система GPS,  при этом, нормально работающий прибор GPS, который находился рядом, начинал работать с большими погрешностями. Также американцы жаловались, что в Афганистане их ракеты не смогли точно поразить цель, в виду того, что «кто-то глушил» их сигнал GPS. Все изложенные факты говорят о том, что систему GPS легко вывести из строя, т.е.
заставить работать с большой погрешностью.   
    В виду того что в ГЛОНАСС все спутники работают на различных частотах, то нарушить работоспособность такой системы сложнее, так как помехи придётся вносить сразу в 24-х частотных диапазонах. Но это преимущество ГЛОНАСС является и его недостатком. Все мы знаем, что при передаче сигнала весь сигнал состоит из полезного сигнала который передаётся на несущей частоте и других составляющих сигнала (так называемые гармоники), которые повторяют форму сигнала с меньшей амплитудой но на частотах кратных несущей частоте. В нашем случае гармоники являются паразитным сигналам, так как они вносят помеху в сигнал, для которого основная передающая частота будет совпадать с частотой гармоники. Для этих целей разносят частотный диапазон передающих устройств, таким образом, чтобы они не мешали друг другу. Так вот, вероятность того, что такие «паразитные сигналы» будут влиять на работу системы ГЛОНАСС выше или ГЛОНАСС будет мешать работе других систем. В принципе это и случилось, на сегодняшний день существует необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии.
    Для третей группы характеристик, связанных с точностью двух систем понятно. В России диапазон L2, для военного применения - засекречен, плюс проверить его нет возможности, так как нет доступа к соответствующему наземному оборудованию.
    Следующая группа показателей «Погрешность определения времени» - что это за характеристика? Процесс измерения – это сравнение с эталоном. Современные измерительные системы, или любой прибор, который что либо измеряет, построен таким образом, что ему не надо знать абсолютное значение эталона. Для измерения прибору необходимо такое понятие как стабильность (изменение во времени) этого эталона. Например абсолютное значение эталона времени в США и России расходится на две секунды, но стабильность этого эталона составляет наносекунды. В спутниковых системах измерение расстояния до спутника производится при помощи стабильных атомных часов, которые находятся на борту спутника. От стабильности (точности) этих часов зависит и точность измерения расстояния до спутника, а следовательно и точность расчёта координат. И что мы видим, точность (стабильность) часов на борту спутников GPS, для гражданского диапазона L1, выше в три раза, чем у часов спутников ГЛОНАСС. Следовательно и расчётная точность определения координат в системе GPS будет заведомо выше. Посмотрим диапазон L2, для военного применения, система GPS нормирует погрешность порядка 180 нс, скорее всего это показатель стабильности времени на разных спутниках в системе. Следовательно для ГЛОНАСС следует ожидать погрешность для частоты L2 порядка 500 нс в лучшем случае, естественно, этот показатель засекречен, так как расчёт это одно, а реальные показатели, скорее всего будут не в пользу ГЛОНАСС.
    И последний показатель «Система отсчета пространственных координат», для ГЛОНАСС это - ПЗ-90, для GPS - WGS-84, что это означает для простого обывателя. Земной шар, на котором мы живем, не является идеальной фигурой шара, так вот ученые – математики США и России создали две разные математические модели описывающие неровности нашего шарика, по которым ведётся расчёт координат. Т.е. расстояние до спутников в GPS и ГЛОНАСС мы измеряем по одному принципу, а вот расчёт фактических координат происходит по разным формулам. Если честно, какая математическая модель точней или лучше я не знаю, но существует сложность пересчета данных между системами ГЛОНАСС и GPS, из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат, по некоторым оценкам на сегодня, погрешность пересчёта составляет порядка 20 метров.
    Есть ещё некоторые особенности в административном подчинении и управлении двух систем. Начиная с 1973 года, когда программы военно-воздушных и военно-морских сил США были объединены в общую национальную программу «Навстар»–GPS, ею руководит Пентагон. В декабре 2004 года президент Соединенных Штатов Джордж Буш подписал директиву, определяющую политический курс американского правительства в отношении средств координатно-временного обеспечения. Директивой определено, что основным источником финансирования программы GPS являются фонды Министерства обороны США. В заключительном разделе документа детально определены обязанности министерств и ведомств в плане обеспечения функционирования, применения и усовершенствования средств координационно-временного обеспечения при головной роли Пентагона. Именно по инициативе Минобороны США было рекомендовано использование точных сигналов GPS для гражданских лиц и снято ограничение на использование сигналов повышенной точности. В 2002 году появилось сообщение о возвращении в бюджет Пентагона первых миллиардов долларов вырученных от продажи GPS-аппаратуры и услуг.
    А что в России? В начале 1970-х годов  заказчиком системы ГЛОНАСС являлось Главное управление космических систем (ГУКОС) Минобороны СССР. После выдачи технического задания (ТЗ) разработчику (3-й Главк Минобщемаша), встал вопрос – кто будет куратором программы от военного ведомства? Однако вопрос не был решен и ГЛОНАСС в течение нескольких лет оставался практически без контроля со стороны заказчика. В последующем курирование работ по ГЛОНАСС было возложено на военно-космические силы. Однако в 1989 году Минобороны начало переговоры о передаче управления системой Российскому авиационно-космическому агентству. В Генштабе Вооруженных сил РФ в тот период не нашлось военных специалистов, понимающих значение ГЛОНАСС для армии и флота. Постановление правительства РФ от 29 марта 1999 года № 346 утвердило «Положение о разграничении ответственности федеральных органов исполнительной власти за поддержание, использование и развитие ГЛОНАСС».
    Так, по мнению некоторых специалистов, поскольку система ГЛОНАСС должна в первую очередь стать системой боевого обеспечения всех видов и родов Вооруженных сил России, контроль за выполнение ФЦП «ГЛОНАСС» должен оставаться за Министерством обороны РФ как главным заказчиком этой системы. Следует образовать при Министерстве обороны РФ дирекцию ФЦП развития ГЛОНАСС, которая бы являлась штабом, организующим выполнение и контроль всех необходимых мероприятий во главе с директором, обладающим правом прямого доклада о состоянии ГЛОНАСС высшему руководству страны. Директору должна оказываться помощь в его служебной деятельности со стороны руководителей управлений Генштаба и Минобороны, командующих видами и родами ВС РФ. Необходимо до конца 2008 года провести коррекцию действующей ФЦП «ГЛОНАСС» 2006–2011 годов, в которую должны быть включены целевые задачи с указанием конкретных результатов и сроков их выполнения.
    Во как, а вы говорите точность, точность, при неправильной постановки вопроса и организации дела, ГЛОНАСС может превратиться в очередной пшик, конечно не хотелось бы этого.

16

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

а ГЛОНАСС – это только разворачиваемая система, которая на сегодняшний день не имеет полной космической группировки спутников. Поэтому если мы говорим про GPS – это реальность, если мы говорим про ГЛОНАСС – это или расчёты разработчиков системы, или теория или предположение, проверить которое, на сегодня, у нас нет возможности,

если у кого то нет возможности проверить  работающуу систему ,то как верить этому источнику?

733 пишет:

Так, по мнению некоторых специалистов, поскольку система ГЛОНАСС должна в первую очередь стать системой боевого обеспечения всех видов и родов Вооруженных сил России,

а что этому мешает?и что за специалисты такие если не знают что для этого ГЛОНАСС и создавалась

733 пишет:

ГЛОНАСС может превратиться в очередной пшик

только это пшик уже реально действует и выполняет свои задачи

Отредактировано Falcon (18.12.2010 18:15:40)


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

17

Re: Спутниковые навигационные системы

Falcon пишет:

если у кого то нет возможности проверить  работающуу систему ,то как верить этому источнику?

Да спутники летают, да передают сигналы, да есть приборы, которые фиксируют координаты, но вопрос о дстаточном количестве спутников на орбите, способность потдерживать и обслуживать эту группировку, плюс обеспечить народ приборами и чтобы эти приборы реально показывали, заявленную точность - это ещё нерешенный вопрос.

Falcon пишет:

а что этому мешает?и что за специалисты такие если не знают что для этого ГЛОНАСС и создавалась

Если ГЛОНАСС останется только для нужд военных и ведомств, то мне будет как-то не интересно есть эта система или нет.

18

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Да спутники летают, да передают сигналы, да есть приборы, которые фиксируют координаты, но вопрос о дстаточном количестве спутников на орбите,

согласен.но вопрос в компетентности авторов материала
http://www.sdcm.ru/images/zones/vid/err_glo_101218_19.jpg
http://www.sdcm.ru/images/legenda_preci.jpg

733 пишет:

Если ГЛОНАСС останется только для нужд военных и ведомств, то мне будет как-то не интересно есть эта система или нет.

а кто тебе запрещает пользоваться этой системой?
тут проблема тока в производителях навигаторов и цене на навигаторы
тобиш в настоящее время в китайцах.а раз они досих пор не чешутся тут напрашивается вопрос об экономических и военных интересах китая.
вот тебе лично чьи интересы ближе?
с другой стороны бюджетные органициции активно внедряют систему глонасс для мониторинга муниципального транспорта.и эта система уже реально приносит свои результаты.
пример один из райотделов края.
командир роты ппс приходит к заму по тылу и заявляет что не хватает бензина для его уазов.зам смотрит мониторинг и спрашивает почему уазы летают на скорости 100кмч постоянно .нужно 80кмч.пообещал перерасход вычитать из зарплаты водителей.
все. бензина стало хватать и уазы стали реже ломаться.
в результате экономию бюджетных средств.
этот разговор происходил этим летом со слов моего брата который и занимается мониторингом в этом райотделе.

Отредактировано Falcon (18.12.2010 19:40:46)


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

19

Re: Спутниковые навигационные системы

В догонку  default/sorry http://nvo.ng.ru/armament/2010-12-17/6_glonass.html

Восстановление орбитальной группировки ГЛОНАСС началось в 2001 году с принятием соответствующей ФЦП. В конце 2008 года 18 спутников должны были обеспечить покрытие территории России непрерывным навигационным сигналом. А к концу 2009 года 24 космических аппарата (КА) полностью развернутой группировки ГЛОНАСС охватили бы всю планету.

Ставка делалась на спутники «ГЛОНАСС-М» со сроком жизни семь лет. Однако спутники столько жить не хотели, выживая в среднем три с половиной – пять лет. Поэтому группировку никак не могли завершить, даже удвоив количество запусков. В нынешнем году уже запустили шесть аппаратов, оставалось вывести три последних. Не получилось.

Сейчас официально работает 20 аппаратов. Хотя на 15 декабря подсчитанное на пальцах в таблице ЦУПа ЦНИИМАШ количество работающих спутников равнялось 19. Еще пять были выключены или, как корректно это названо, находились «на исслед. Гл. конструктора». Два резервных спутника № 714 и 722 выводились в точки 14 и 17 для последующего использования по целевому назначению. С 15 декабря КА № 714 должен быть включен. Наверное, поэтому количество действующих КА по-прежнему равнялось 20. Но надо отметить, что этот аппарат был запущен еще в декабре 2005 года и летает почти 60 месяцев. Сколько еще он продержится – большой вопрос.

На данный момент самый «старый» спутник ГЛОНАСС находится в космосе 71,7 месяца. Еще два – 47,4 месяца. На сентябрь 2011 года запланирован запуск трех спутников «ГЛОНАСС-М», чтобы их заменить. Еще три КА на подмену запустят в 2012 году. Это значит, что в ближайшие два года ГЛОНАСС останется недоделанным долгостроем. Если не принять экстренные меры. Кстати, цикл изготовления спутника – один год. В дальнейшем планируется запускать спутники третьего поколения «ГЛОНАСС-К» с расчетным сроком жизни 10 лет за счет более радиационностойких электронных элементов, видимо, импортного происхождения. Но мы пока не знаем, как эти аппараты себя поведут.

Сейчас ГЛОНАСС получает не более 1% от доходов мирового рынка навигационных услуг, оцениваемого в 60–70 млрд. долл. в год. В перспективе Россия могла бы иметь 15% – это порядка 9–10 млрд. долл. ежегодно, что превышает доходы от продажи вооружения. Однако ни о чем подобном пока не может быть и речи.

В 2014 году начнется опытная эксплуатация европейской навигационной системы «Галилео». ГЛОНАСС, если к тому времени все же сумеет заработать в полном объеме, получит очень серьезного конкурента с более высоким коэффициентом надежности. А в 2020 году будет полностью развернут китайский «Компас». При этом американская система GPS уже начала переход на следующую ступень развития – 48 спутников и точность позиционирования до 0,9 м.   default/yikes

Российская космонавтика переживает серьезный кризис. Из высокотехнологичной наукоемкой отрасли она превращается в просто капиталоемкую. Глобальные научные проекты отдают прожектерством, а планы реального исследования космоса и планет регулярно откладываются. Ничего нового почти не создается. На смену одним многомиллиардным проектам приходят другие, вызывающие еще больший энтузиазм у получателей бюджета. Десять лет уже разрабатывается многоразовая «Ангара», то закрывается, то открывается космодром «Свободный». Так что ГЛОНАСС – это всего лишь вершина кризисного айсберга.

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Мне кажется сельхоз предприятиям такая точность нафиг не нужна - тратористу по полям ездить?  default/big_smile

К вопросу о точности... пару лет назад я работал с американской системой навигации для сельского хозяйства. Фирма John Deere имеет свою систему навигации, приемники устанавливаются на технику.
http://salesmanual.deere.com/sales/salesmanual/images/NA/ams/300_receiver/300shroudinstall.jpg  http://salesmanual.deere.com/sales/salesmanual/images/NA/ams/autotrac/field_img4.jpg
Для фермеров предоставляется точность +/-10 десять дюймов в базовом варианте сигнала SF1, программно за деньги активировалась возможность работы с сигналом SF2, точность которого +/- 4 дюйма. Для достижения точности в 1 дюйм использовались базовые станции с радиоканалом
http://salesmanual.deere.com/sales/salesmanual/images/NA/ams/original_greenstar/itc_rtk.jpg

Точность такая нужна для снижения потерь на перехлесты проходов по полю или на "пропуски" между ними. Актуально, когда тащишь за трактором орудие шириной 15-30 м. Механизатор самый опытный делает 0,5 метра перехлест, а тут с базе 0,3м, и контролируется не на глаз, а компьютером. Сам лично настраивал трактор с сеялкой, проехал в одну сторону, развернулся, и на ту же полосу поехал "по приборам" - на картинке ниже это белая линия. Ошибка была 10-15 см...
из кабины это выглядит вот так:
http://www.landwirt.com/ez/ezdiaartikel/admin/diashow/art_JohnDeere_AMS_Bruchsal/thumbPICT0813.jpg 
http://www.technic-energy.com.ua/storage/units/ams/ams2.jpg  http://www.technic-energy.com.ua/storage/units/ams/ams3.jpg
Система работает и окупается, в том числе и за счет снижения расходов на ГСМ и вносимые вещества.

Отредактировано Максим Шмыга (20.12.2010 04:34:32)


всегда готов! 8-918-456-30-62
экипаж БТ-1

21

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Российская космонавтика переживает серьезный кризис.

и нее тока российская.тем не менее летают в основном тока наши союзы и нашимиже носителями выводят на орбиту в том числе американске спутники.

733 пишет:

а планы реального исследования космоса и планет регулярно откладываются

согласен.но исследования планет в нынешнем виде и без принципиально новых двигателей с новым уровнем мощностей и скоростей это самоубийство для экипажей.
более реальная цель это луна.но она почему то стала табу как для роскосмоса так и для наса


Ижевод полнолапый.и Приоровод недоприводный
http://freemaps-kuban.ru/

22

Re: Спутниковые навигационные системы

Максим Шмыга, во, сразу видно нормальный подход к делу... Это вам не ГЛОНАСС на изоленту к плате клеить... default/big_smile


Джиперская карта для навигаторов Garmin. OziExplorer и топографки для PC и автонавигаторов. +79604777774 (WhatsApp)
База GPS-треков: http://tracks.skif4x4.ru/

23

Re: Спутниковые навигационные системы

733 пишет:

Мне кажется сельхоз предприятиям такая точность нафиг не нужна - тратористу по полям ездить?

Максим Шмыга пишет:

К вопросу о точности... пару лет назад я работал с американской системой навигации для сельского хозяйства.

Максим Шмыга пишет:

Система работает и окупается,

-----

Oktan пишет:

Это вам не ГЛОНАСС на изоленту к плате клеить...

Просто людям надо заниматся тем, в чем они компетенты... а не рассуждать о том как космичиские корабли бороздят просторы default/smile сразу отпадет огромная куча глупых вопросов:)


3D печать. Классическая и фотополимерная. Инженерные пластики. +79282013718
https://www.instagram.com/3DtoKRD/

24

Re: Спутниковые навигационные системы

Запуск спутника "Глонасс-К" перенесен на 2011 год

Без комментариев:

Старт был отложен из-за того, что не завершена подготовка наземного комплекса управления спутником. 
Кроме того, источник агентства в ракетно-космической отрасли сообщил, что инженерам необходимо 
дополнительно проверить все технические системы аппарата. 
Также в сообщении Минобороны отмечается, что специалисты Роскосмоса не представили положительные 
заключения о готовности комплекса "Глонасс-К" к летным испытаниям. 

Джиперская карта для навигаторов Garmin. OziExplorer и топографки для PC и автонавигаторов. +79604777774 (WhatsApp)
База GPS-треков: http://tracks.skif4x4.ru/

25

Re: Спутниковые навигационные системы

6. Погрешность или точность системы спутниковой навигации

    Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения. Чем выше точность системы, тем меньше отклонение – погрешность.
Погрешность бывает абсолютная – выражается в единицах измерения и относительная – выражается в процентах. Обычно принято погрешность описывать как плюс/минус половина максимального отклонения величины. Т.е. величины плюс/минус 15 метров или просто тридцать метров равны между собой.
    Анализируя литературу о спутниковых системах погрешность (отклонение) или точность принято указывать в абсолютных величинах, например в метрах. Скорее всего это сделано для лучшего понимания вопроса не профессионалами, но возможно в некоторых источниках понятие плюс/минус по незнанию терялось и это приводило к изменению точности в два раза. Это приводит к большим расхождениям в оценки точности спутниковых систем. Попробуем разобраться сами в этом вопросе.
Рассмотрим основные причины, возникновения погрешности в системах спутниковой навигации.

1. Погрешность математической модели расчёта координат.
    В виду того , что наша земля не идеальный шар, то и существует погрешность математического его описания.
WGS 84 определяет координаты относительно центра масс Земли, с учетом погрешности привязки к ориентирам на земле, эта погрешность составит порядка 1-2 метра.
В ГЛОНАСС используется система координат СК-95 или ПЗ-90, точность отнесения системы координат ПЗ–90 к центру масс Земли составляет то же 1–2 метра.
    Важно понять - сами по себе системы координат ошибку в определение положения точки в пространстве не вносят, так как величина ошибки – это всегда сравнение с эталонным значением, которого просто не существует, если использовать только одну систему координат. Ошибка возникает при переходе от одной системы к другой. Как отмечалось выше официальной таблицы пересчёта координат из одной системы в другую не существует. Поэтому попробуем воспользуемся экспериментальными данными, они показывают, что координаты точек на земле, выраженные в различных системах координат, отличаются реально не больше, чем на 20 метров. Тогда предположим, что обе система координат WGS 84 и ПЗ-90 неверны с одинаковой степенью вероятности, следовательно можно предположить, что погрешность математической модели для обоих систем будет равна 10 метрам.


2. Погрешность связанная с расхождением между фактическим положением GPS-спутника и его расчетным положением.
    Все вы знаете что из за гравитационного поля земли, спутники, которые летают вокруг планеты постоянно изменяют свою орбиту, как бы падают на землю. И эту орбиту приходится постоянно корректировать – возвращать спутник назад, т.е. периодически включать двигатели на спутнике и как бы затаскивать спутник на более высокую орбиту. Для этого существуют станции слежения, которые измеряют эту орбиту и корректируют её для каждого спутника персонально. Так же гравитационное поле земли неравномерно и эта неравномерность отклоняет этот спутник от идеальной- расчётной орбиты. Значение погрешности, связанное с этими факторами обычно не превышает величины 3 метра, для обоих систем.

3. Погрешность определения расстояния до спутников.
    В виду того, что скорость распространения радио-волн постоянна и равна скорости света, то измерение расстояния до спутника сводится к измерению интервала времени за которое радиосигнал проходит от спутника до приемника. Методы измерения интервала времени сводятся к подсчёту импульсов, которыми заполняется этот интервал. В виду того, что цикл измерений, для определения одной координаты, проводится довольно быстро, то нас интересует понятие стабильности часов за цикла измерения этих координат. Соответственно точность измерения расстояния будет зависеть от точности (стабильности)  часов, которые находятся на борту спутника.
    Для GPS погрешность атомных часов будет порядка 180 нс, а для ГЛОНАСС 1000 нс, плюс это величина ещё будет разсогласована для разных спутников, поэтому точность определения координат, при этом составит 1 и 5 метра соответственно.

4. Погрешность связанная с неоднородностью атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в определённых пределах;
Скорость радио-сигнала в вакууме максимальна и равна скорости света, а при прохождении плотных слоёв атмосферы радиосигнал затрачивает больше расчётного времени – это ведёт к неправильному определению расстояния до спутника. Так при прохождении верхних слоёв атмосферы (ионосферы) ошибка определения координат составит порядка 20-30 метров днем и 3-6 метров ночью. Несмотря на то, что навигационное сообщение, передаваемое с борта GPS- спутника на частоте L2, содержит параметры модели ионосферы, компенсация фактической задержки, в лучшем случае, составляет 50%, т.е. 15 метров днём и 3 метра ночью. А при прохождении нижних слоёв атмосферы (тропосферы) значения этой погрешности на частоте L1 составит 30 метров, а с учётом коррекции точность может достигать 5-6 метров
    Вполне очевидно, что ошибки по разным спутникам между собой мало связаны и разные по величине - сигналы от разных спутников идут через разные части небосклона и эфемериды у всех спутников индивидуальные. Поэтому логично иметь- сеть наземных станций. При этом можно, обрабатывая данные от всех станций в сети, создавать модель распределения ошибок по поверхности участка Земли и более точно прогнозировать поправки для любой точки зоны действия сети. Так построена система дифференциальных поправок WAAS.
    Так как атмосфера у земли одна и при работе спутниковых системы параметры её не меняются, то сделаем предположение, что погрешности для GPS и ГЛОНАСС будут одинаковы.

5.1. точность систем GPS и ГЛОНАСС

     Для общей оценки погрешности систем, если известны погрешности отдельных составляющих, используют различные способы оценки этой погрешности. Как мы говорили выше при оценки погрешности используется понятие отклонение от номинального значения, это значение мо
1. Метод наихудшего случая.
    При этом методе  все максимальные величины всех составляющих погрешности просто математически складывают. При этом говорится, что при самом плохом стечении обстоятельств погрешность всей системы не превысит этой величины, поэтому имеем:
для GPS (сигнал L2)      10+3+1+15+6=35 метров
для GPS (сигнал L1)     10+3+1+30+30=74 метра
для ГЛОНАСС        10+3+5+15+6=39 метров

2. Вероятностные методы оценки погрешности.
    В основе вероятностного метода лежит предположение, что отдельные составляющие погрешности, отклонение от номинального значения, могут быть как в одну, так и в другую сторону. Составляющие погрешности могут даже улучшить общий результат - скомпенсировать друг друга, при этом общая погрешность может быть даже меньше, чем погрешность отдельных составляющих. При данном методе, если извлечь квадратный корень из суммы квадратов составляющих погрешности системы, то можно утверждать, что погрешность, с вероятностью 95%, не превысит, рассчитанного значения, поэтому имеем:
для GPS  (сигнал L2)          19 метров
для GPS (сигнал L1)            44 метров
для ГЛОНАСС            20 метров 

Из Интернета имеем сравнительную таблицу:

                                               Горизонтальная ошибка             Ошибка по высоте
                                                             95%                                        95%

GPS (сигнал L2)                                      18                                           34
GPS (сигнал L1)                                      72                                          135
ГЛОНАСС                                                26                                           45
ГЛОНАСС+GPS                                        20                                           38

    Наши расчёты погрешностей, при определении горизонтальных координат, для системы GPS (сигнал L1) практически совпали полностью и это понятно, что вся информация бралась из Интернета, а там рассматривают величины составляющих погрешностей только для GPS системы, т.к. она работает и эта информация не засекречена. Для системы ГЛОНАСС сложнее, так никакой информации нет и мы вынуждены были проводить расчет по аналогии с GPS. Наш расчёт даёт большую точность для ГЛОНАСС, наше предположение, что наверное погрешность под номером 2, для ГЛОНАСС выше, чем для GPS.
    Так же в Интернете есть такие заявления:
«За счет частотного разделения каналов в ГЛОНАСС обеспечивается лучшая, по сравнению с GPS, точность. Согласно статистики, в годы солнечной минимальной активности в ГЛОНАСС по 6 НКА по открытому дальномерному коду СКО ошибок определения широты и долготы составляет 20-28 м, а высоты 40-52 м, что в 2,5 раз меньше, чем для GPS при тех же условиях.». Считаем, что такое заявление не имеет смысла, и сошлёмся на ошибку измерения или на пиарный ход.

5.2. точность системы спутниковой навигации ГЛОНАСС+GPS

    Давайте всё таки разберёмся, что такое совмещённая система ГЛОНАСС+GPS  миф это или реальность. Как мы рассмотрели выше каждая система ГЛОНАСС и GPS имеет свою математическую модель, свои орбиты спутников и принципы передачи сигнала со спутников. Теоретически в одном приборе (приемнике) возможно разместить две системы и они будут работать параллельно ГЛОНАСС будет определять свои координаты, на основе показаний своих спутников, а GPS будет определять свои, на основе своих спутников. В результате мы получим координаты приемника от двух систем каждые со своей погрешностью. Далее можно воспользоваться статистическими методами обработки результатов, т.е. рассчитать среднее арифметическое значение координат, между показаниями двух систем. При этом точность определения результатов повысится. Погрешность результата такого расчёта можно определить путём нахождения среднего-арифметического значения погрешностей для двух систем. На основании таблицы для сигналов GPS и ГЛОНАСС она составит 22 метра. В принципе эта погрешность совпадает со строкой погрешности для системы ГЛОНАСС+GPS (20 метров). Такая система в принципе реализуема и сможет работать.
    Рассмотрим ещё один интернетовский постулат:
«Сила российской и американской навигационных систем – в синергии, то есть, в их совместной работе. Подавляющее большинство приемников ГЛОНАСС сконструировано таким образом, чтобы одновременно принимать сигналы от спутников разных систем и совместно использовать получаемую информацию. Например, если в зоне видимости находится по два спутника систем ГЛОНАСС и GPS (допустим, вы находитесь на узкой улице между высокими домами), используя их сигналы можно определить местоположение. Тогда как по спутникам только одной системы этого сделать было бы нельзя (для этого требуется минимум четыре спутника)». : http://www.gps-info.com.ua/?p=23063
    Ну, во первых, для системы GPS такой проблемы не существует, так как есть приемники на основе чипсета SiRF-III они определяют координаты приемника используя отраженный сигнал, т.е. этот приемник не теряет связь со спутниками при закрытой видимости горизонта, например  в лесу при распустившейся листве или на городских улицах с плотной и высокой застройкой домов. Плюс, в системе GPS уже планируется увеличение числа спутников до 48, что значительно улучшить точность, в случаях описанных выше.
    Во вторых, давайте представим работу такой гипотетической системы. Пусть мы определили расстояние до двух спутников из каждой системы. Далее нам надо высчитать координаты приемника, вопрос - по какой математической модели они будут вычисляться, если два спутника из одной системы а два из другой. На просторах интернета такой математической модели найти не удалось, даже её описание.