Mnozí slyšeli slova jako GPS, GLONASS, GALILEO. Většina lidí ví, že tyto pojmy znamenají navigační satelitní systémy (dále jen NSS).

Zkratka GPS odkazuje na americkou NSS NAVSTAR. Tento systém byl vyvinut pro vojenské účely, ale byl také použit k řešení civilních problémů - určování polohy pro uživatele ve vzduchu, na zemi a na moři.

V Sovětském svazu byl vývoj vlastního GLONASS NSS skryt za rouškou tajemství. Po rozpadu SSSR se práce v tomto směru dlouho neprováděly, a tak se NAVSTAR stal jediným globálním systémem, který se používal k určování polohy kdekoli na planetě. Ale pouze Spojené státy mají přístup k jinému účelu tohoto systému – nasměrování hromadného ničení na cíl. A ještě jeden důležitý faktor - rozhodnutím amerického vojenského oddělení může být vypnut „civilní“ signál z amerických navigačních satelitů a osobních letadel, lodě ztratí orientaci. Tento monopol na správu satelitního systému Spojenými státy nevyhovuje mnoha zemím včetně Ruska. Proto mnoho zemí Rusko, Indie, Japonsko, evropské země, Čína, začalo vyvíjet své vlastní určování polohy NSS. Všechny systémy jsou systémy dvojího použití – mohou přenášet dva typy signálů: pro civilní objekty a se zvýšenou přesností pro vojenské spotřebitele. Základním principem fungování navigačního systému je naprostá autonomie: systém nepřijímá žádné signály od uživatelů (nevyžádané) a má vysoký stupeň odolnosti proti rušení a spolehlivosti.

Vytvoření a provoz jakékoli NSS je velmi složitý a nákladný proces, který by měl vzhledem ke své vojenské povaze patřit pouze státu rozvojové země, jelikož jde o strategický typ zbraně. V případě ozbrojeného konfliktu lze technologii družicové navigace využít nejen pro zaměřování zbraní, ale také pro přistávání nákladu, podporu pohybu vojenských jednotek, provádění sabotážních a průzkumných operací, což poskytne významnou výhodu zemi, která má vlastní technologii satelitního určování polohy.

Ruský systém GLONASS používá stejný princip určování polohy jako americký systém. V říjnu 1982 vstoupil na oběžnou dráhu Země první satelit GLONASS, ale systém byl uveden do provozu až v roce 1993. Satelity ruský systém nepřetržitě vysílá signály standardní přesnosti (ST) - v rozsahu 1,6 GHz a vysoké přesnosti (HT) - v rozsahu 1,2 GHz. Příjem signálu CT je dostupný každému uživateli systému a poskytuje určení horizontálních a vertikálních souřadnic, vektoru rychlosti a času. Například pro přesné označení souřadnic a času je nutné přijímat a zpracovávat informace alespoň ze čtyř satelitů systému GLONASS. Celý systém GLONASS se skládá z dvaceti čtyř satelitů umístěných na kruhových drahách ve výšce asi 19 100 km. Doba otáčení každého z nich je 11 hodin a 15 minut. Všechny satelity jsou umístěny ve třech orbitálních rovinách - každá s 8 zařízeními. Konfigurace jejich umístění zajišťuje globální pokrytí navigačního pole nejen zemského povrchu, ale také blízkého prostoru Země. Systém GLONASS zahrnuje Řídicí centrum a síť měřicích a řídicích stanic, které jsou rozmístěny po celém Rusku. Každý spotřebitel přijímající navigační signál ze satelitů GLOGASS musí mít navigační přijímač a zařízení pro zpracování, které mu umožní vypočítat jeho vlastní souřadnice, čas a rychlost.

V současné době systém GLONASS neposkytuje uživatelům 100% přístup ke svým službám, ale předpokládá přítomnost tří satelitů na viditelném horizontu Ruska, což podle odborníků umožňuje uživatelům vypočítat jejich polohu. V současné době jsou na oběžné dráze Země satelity GLONASS-M, ale po roce 2015 se plánuje jejich nahrazení novou generací zařízení – GLONASS-K. Nový satelit bude mít lepší výkon (zvýšený záruční doba, objeví se třetí frekvence pro civilní spotřebitele atd.), zařízení bude dvakrát lehčí - 850 kg místo 1415 kg. Také pro zachování funkčnosti celého systému bude zapotřebí pouze jedno skupinové spuštění GLONASS-K ročně, což výrazně sníží celkové náklady. Pro implementaci systému GLONASS a zajištění jeho financování je vybavení tohoto navigačního systému instalováno na všech vozidlech uváděných do provozu: letadla, lodě, pozemní doprava atd. Dalším hlavním účelem systému GLONASS je zajištění národní bezpečnosti země. Budoucnost ruského navigačního systému však podle odborníků není bez mráčků.

Systém Galileo je vytvářen s cílem poskytnout evropským spotřebitelům nezávislý navigační systém – nezávislý především na Spojených státech. Finanční zdroj tohoto programu je asi 10 miliard eur ročně a je financován z jedné třetiny z rozpočtu a ze dvou třetin ze soukromých společností. Systém Galileo zahrnuje 30 satelitů a pozemních segmentů. Zpočátku se Čína spolu s dalšími 28 státy zapojila do programu GALILEO. Rusko vedlo jednání o interakci ruského navigačního systému s evropským GALILEO. Kromě evropských zemí se do programu GALILEO zapojily Argentina, Malajsie, Austrálie, Japonsko a Mexiko. Plánuje se, že GALILEO bude vysílat deset typů signálů pro poskytování následujících typů služeb: určení polohy s přesností 1 až 9 metrů, poskytování informací záchranným složkám všech druhů dopravy, poskytování služeb státním službám, sanitkám, hasičům , policie, vojenští specialisté a služby, zajišťující obživu obyvatel. Dalším důležitým detailem je, že program GALILEO vytvoří zhruba 150 tisíc pracovních míst.

V roce 2006 se Indie také rozhodla vytvořit svůj vlastní navigační systém IRNSS. Rozpočet programu je asi 15 miliard rupií. Plánuje se vypuštění sedmi satelitů na geosynchronní oběžné dráhy. Práce na nasazení indického systému provádí státní společnost ISRO. Veškerý systémový hardware bude vyvíjen pouze indickými společnostmi.

Čína, která chce zaujmout přední místo na geopolitické mapě světa, vyvinula svůj vlastní satelitní navigační systém Beidou. V září 2012 byly z kosmodromu Sichan úspěšně vypuštěny dva satelity zahrnuté do tohoto systému. Připojili se tak na seznam 15 kosmických lodí, které čínští specialisté vypustili na nízkou oběžnou dráhu Země v rámci vytváření plnohodnotného satelitního navigačního systému.

Implementaci programu zahájili čínští vývojáři již v roce 2000 vypuštěním dvou satelitů. Již v roce 2011 bylo na oběžné dráze 11 satelitů a systém vstoupil do fáze experimentálního provozu.

Rozmístění vlastního navigačního satelitního systému umožní Číně nezáviset na největších světových systémech, americkém (GPS) a ruském (GLONASS). To zvýší efektivitu čínského průmyslu, zejména těch, které souvisí s telekomunikacemi.

Plánuje se, že do roku 2020 bude čínská NSS využívat asi 35 satelitů a poté bude systém Beidou schopen ovládat celou zeměkouli. Čínská NSS poskytuje tyto typy služeb: určení polohy s přesností do 10 m, rychlostí do 0,2 m/s a časem do 50 ns. Speciální okruh uživatelů bude mít přístup k přesnějším parametrům měření. Čína je připravena spolupracovat s dalšími zeměmi na vývoji a provozu satelitní navigace. Čínský systém Beidou je plně kompatibilní s evropským Galileo, ruským GLONASS a americkým GPS.

Beidou se efektivně používá při předpovědi počasí, prevenci katastrof, pozemní, letecké a námořní dopravě a také geologickém průzkumu.

Čína plánuje neustále vylepšovat svůj satelitní navigační systém. Zvýšení počtu satelitů rozšíří oblast pokrytí celého asijsko-pacifického regionu.

Použité materiály:
http://www.odnako.org/blogs/show_20803/
http://www.masters.donntu.edu.ua/2004/ggeo/mikhedov/diss/libruary/mark.htm
http://overseer.com.ua/about_glonass.html
http://4pda.ru/2010/03/16/21851/
http://expert.com.ua/57706-galileo-%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B9%D0%B4%D1%91%D1%82%D1%81%D1%8F -%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BE%D1%8E%D0%B7%D1%83-%D0%BD%D0%B0%D0%BC %D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B5.html

Dnes si povíme, co je to GPS a jak tento systém funguje. Věnujme pozornost vývoji této technologie, jeho funkční vlastnosti. Probereme také, jakou roli hrají interaktivní mapy v provozu systému.

Historie GPS

Historie vzniku globálního polohového systému neboli určování souřadnic začala ve Spojených státech již ve vzdálených 50. letech vypuštěním prvního sovětského satelitu do vesmíru. Tým amerických vědců monitorující start si všiml, že jak se satelit vzdaloval, postupně měnil frekvenci svého signálu. Po hluboké analýze dat došli k závěru, že pomocí družice, podrobněji její polohy a vysílaného signálu, je možné přesně určit polohu a rychlost pohybu člověka na zemi, neboť stejně jako naopak rychlost a umístění satelitu na oběžné dráze při určování přesných lidských souřadnic. Koncem sedmdesátých let spustilo americké ministerstvo obrany systém GPS pro své vlastní účely a o několik let později se stal dostupným pro civilní použití. Jak nyní funguje systém GPS? Přesně tak, jak to tehdy fungovalo, na stejných principech a základech.

Satelitní síť

Více než dvacet čtyři satelitů na oběžné dráze Země vysílá rádiové vazebné signály. Počet satelitů je různý, ale vždy je na oběžné dráze potřebný počet, aby byl zajištěn nepřetržitý provoz, plus některé z nich jsou v záloze, aby v případě poruchy prvních převzaly jejich funkce. Vzhledem k tomu, že životnost každého z nich je přibližně 10 let, jsou uváděny na trh nové, modernizované verze. Družice rotují po šesti oběžných drahách kolem Země ve výšce necelých 20 tisíc km, tvoří propojenou síť řízenou stanicemi GPS. Ty se nacházejí na tropických ostrovech a jsou napojeny na hlavní koordinační centrum ve Spojených státech.

Jak funguje GPS navigace?

Díky této síti můžete zjistit svou polohu výpočtem zpoždění signálu ze satelitů a pomocí těchto informací určit souřadnice. Jak nyní funguje systém GPS? Jako každá prostorová navigační síť je zcela zdarma. Pracuje s vysokou účinností za jakýchkoli povětrnostních podmínek a v kteroukoli denní dobu. Jediný nákup, který byste měli mít, je samotná GPS nebo zařízení, které podporuje funkci GPS. Princip fungování navigátoru je ve skutečnosti založen na dlouho používaném jednoduchém navigačním schématu: pokud přesně znáte místo, kde se nachází objekt značky, který je nejvhodnější pro roli orientačního bodu, a vzdálenost od něj k vám , nakreslete kruh, na kterém tečkou označíte svou polohu. Pokud je poloměr kruhu velký, nahraďte jej rovnou čárou. Nakreslete několik takových pruhů ze svého možného umístění směrem ke značkám; průsečík čar bude označovat vaše souřadnice na mapě. Výše zmíněné satelity v tomto případě hrají roli těchto značkovacích objektů se vzdáleností od vaší polohy cca 18 tisíc km. Přestože rotují na oběžné dráze obrovskou rychlostí, jejich poloha je neustále monitorována. Každý navigátor má GPS přijímač, který je naprogramován na požadovanou frekvenci a je v přímé interakci se satelitem. Každý rádiový signál obsahuje určité množství zakódovaných informací, které zahrnují informace o technickém stavu družice, její poloze na oběžné dráze Země a časovém pásmu (přesný čas). Mimochodem, pro získání údajů o vašich souřadnicích je nejnutnější informace o přesném čase: průběžný výpočet doby mezi uvolněním a příjmem rádiového signálu se násobí rychlostí samotné rádiové vlny a krátkodobé výpočty Vypočítá se vzdálenost mezi vaším navigačním zařízením a satelitem na oběžné dráze.

Potíže se synchronizací

Na základě tohoto principu navigace lze předpokládat, že k přesnému určení vašich souřadnic vám mohou stačit pouze dva satelity, na základě jejichž signálů bude snadné najít průsečík a nakonec i místo, kde se nacházíte. . Ale bohužel technické důvody vyžadují použití jiného satelitu jako markeru. Hlavním problémem jsou hodiny GPS přijímače, které neumožňují dostatečnou synchronizaci se satelity. Důvodem je rozdíl v zobrazení času (na vašem navigátoru a v prostoru). Satelity mají drahé, vysoce kvalitní atomové hodiny, které jim umožňují počítat čas s extrémní přesností, zatímco na konvenčních přijímačích je prostě nemožné použít takové chronometry, protože jejich rozměry, cena a složitost provozu by jim to neumožňovaly. k použití všude. I malá chyba 0,001 sekundy může posunout souřadnice o více než 200 km do strany!

Třetí značka

Vývojáři se tedy rozhodli opustit obvyklou technologii quartzových hodinek v GPS navigacích a vydat se jinou cestou, přesněji řečeno - použít místo dvou satelitních orientačních bodů - tři, respektive stejný počet čar pro následné protnutí. Řešení problému je založeno na genialitě snadná cesta ven: při překročení všech čar ze tří určených značek se i s případnými nepřesnostmi vytvoří zóna ve tvaru trojúhelníku, jejíž střed se bere jako její střed - vaše umístění. To vám také umožňuje identifikovat rozdíl v čase mezi přijímačem a všemi třemi satelity (pro které bude rozdíl stejný), což vám umožní opravit průsečík čar přesně ve středu; jinými slovy, to určuje vaši GPS souřadnice.

Jedna frekvence

Je třeba také poznamenat, že všechny satelity posílají informace do vašeho zařízení na stejné frekvenci, což je poměrně neobvyklé. Jak funguje GPS navigátor a jak správně vnímá všechny informace, pokud do něj všechny satelity nepřetržitě a současně posílají informace? Všechno je docela jednoduché. K identifikaci vysílají vysílače na satelitu také standardní informace v rádiovém signálu, který obsahuje zašifrovaný kód. Hlásí maximální charakteristiky družice a zapisuje se do databáze vašeho zařízení, která pak umožňuje porovnávat data z družice s databází navigátoru. I při velkém počtu satelitů v dosahu je lze velmi rychle a snadno identifikovat. To vše zjednodušuje celé schéma a umožňuje použití menších a slabších přijímacích antén v GPS navigacích, což snižuje náklady a snižuje design a rozměry zařízení.

GPS mapy

GPS mapy se do vašeho zařízení stahují samostatně, takže máte pod kontrolou terén, po kterém se chcete pohybovat. Systém pouze nastaví vaše souřadnice na planetě a funkcí map je znovu vytvořit grafickou verzi na obrazovce, na které jsou souřadnice zakresleny, což vám umožní navigovat v oblasti. Jak v tomto případě funguje GPS? Zdarma, v tomto stavu nadále zůstává, karty v některých internetových obchodech (nejen) jsou stále placené. Často se pro zařízení s GPS navigátorem vytvářejí samostatné aplikace pro práci s mapami: placené i bezplatné. Rozmanitost map je příjemně překvapivá a umožňuje nastavit cestu z bodu A do bodu B co nejinformativněji a se všemi vymoženostmi: jaké památky budete míjet, nejkratší cestu do cíle, hlasový asistent, ukazující směr a další.

Doplňkové vybavení GPS

Systém GPS slouží nejen k tomu, aby vám ukázal správnou cestu. Umožňuje sledovat objekt, který na sobě může mít takzvaný maják nebo GPS tracker. Skládá se ze samotného přijímače signálu a zapnutého vysílače na bázi gsm, 3gp nebo jiné komunikační protokoly pro přenos informací o umístění objektu v servisní střediska cvičení kontroly. Používají se v mnoha průmyslových odvětvích: bezpečnost, lékařství, pojišťovnictví, doprava a mnoho dalších. Existují také autotrackery, které se připojují výhradně k autu.

Cestování bez problémů

Každý den jde význam mapy a trvalého kompasu dále do minulosti. Moderní technologie umožnit člověku vydláždit cestu na jeho cestu s minimální ztrátou času, úsilí a peněz a přitom vidět ta nejzajímavější a nejzajímavější místa. To, co bylo před sto lety sci-fi, se dnes stalo realitou a může toho využít téměř každý: od vojenského personálu, námořníků a pilotů letadel až po turisty a kurýry. Nyní získává velkou oblibu využití těchto systémů pro komerční, zábavní a reklamní průmysl, kde se každý podnikatel může vyznačit na globální mapě světa a nebude těžké ho najít. Doufáme, že tento článek pomohl všem, kteří se o GPS zajímají – jak funguje, na jakém principu se určují souřadnice a jaké jsou její silné a slabé stránky.

Satelitní navigační systémy (SNS)- zvláštní komplex vesmíru a země technické prostředky, software a technologie určené k řešení široké škály aktuálních problémů souvisejících především s pohotovým a přesným určením polohy osoby, vozidel, technických systémů a objektů vzhledem ke sféroidu Země při řešení navigace, obrany, geodetiky inženýrské, geologický průzkum, environmentální a další úkoly.

Satelitní navigační systémy, vytvořené poprvé v USA - "NAVSTAR" a v SSSR - "GLONASS" (Global Navigation Satellite System), vstoupily do mezinárodní praxe pro řešení vojenských, navigačních, inženýrských a dalších problémů pod názvem "Global Systém určování polohy" ("GPS") nebo doslova - Global Positioning System (umístění). Proto budeme v budoucnu označovat satelitní navigační systémy (SNS) pomocí mezinárodní zkratky ("GPS").

Schopnost rychle určit souřadnice polohy je v životě moderního lidstva tak zásadní, že systémy GPS jsou považovány za „nové dědictví civilizace“. Vznik družicových navigačních systémů, které se již staly dostupné běžnému uživateli, jistě v blízké budoucnosti předurčí kvalitativní změnu v obsahu a metodách výroby většiny druhů inženýrských a geodetických prací.

Princip fungování GPS je založen na určování polohy podle vzdálenosti ke skupině umělých družic Země pro navigaci na vysoké oběžné dráze, které fungují jako přesně koordinované referenční body (pohyblivé body geodetické sítě).

Každý satelitní navigační systém se skládá ze tří nezávislých subsystémů: A , V A S .

A- subsystém orbitálního komplexu, tvořený umělými družicemi Země na vysoké oběžné dráze (ART – obr. 8.1) a prostředky pro jejich vynášení na oběžnou dráhu. Každý satelit má na palubě několik vysoce přesných atomových hodin - frekvenčních standardů. Satelity neustále vysílají koordinované rádiové signály a navigační zprávy a vytvářejí tak jediné globální navigační pole.

Vytváření orbitálního komplexu GLONASS, skládajícího se z 24 navigačních družic, u nás začalo v říjnu 1982 a bylo dokončeno v prosinci 1995. Umělé družice GLONASS jsou rovnoměrně rozmístěny ve třech orbitálních rovinách, které jsou od sebe vzdáleny 120° (obr. 8.2 b). Rovinám jsou přiřazena čísla 1, 2 a 3, která se zvyšují ve směru rotace Země, zatímco nominální hodnoty absolutních délek ideálních rovin jsou pevné:

215°15"00" + 120°(i-1), (8.1)

Kde i- číslo orbitální roviny.

Nominální vzdálenosti mezi sousedními satelity GLONASS z hlediska zeměpisné šířky jsou 45°. Satelitům 1. orbitální roviny jsou přiřazena čísla od 1 do 8, satelitům 2. orbitální roviny - od 9 do 16 a satelitům 3. orbitální roviny - 17 až 24. Orbitální roviny jsou vůči sobě posunuty. jiné v argumentu zeměpisné šířky o 15°.

A). satelit NAVSTAR.

b) satelit GLONASS.

Rýže. 8.1. Navigační satelity.

A) b)

Rýže. 8.2. Satelitní navigační systémy.

A) – NAVSTAR; b) – GLONASS.

Navigační satelity systému NAVSTAR jsou umístěny v šesti orbitálních rovinách, v každé jsou čtyři satelity (obr. 8.2 b).

Orbitální výška navigačních družic GLONASS je 19-100 km, systém NAVSTAR je 20-180 km.

Oběžná doba satelitů systému GLONASS je 11 hodin 15 minut 44 sekund, systému NAVSTAR je 12 hodin.

Orbitální sklon systému GLONASS je 64,8°, systému NAVSTAR je 55,0°.

Tato konfigurace orbitální struktury družicových navigačních systémů zajišťuje globální a nepřetržité pokrytí systému a také optimální geometrii vzájemné polohy družic pro zlepšení přesnosti určení souřadnic.

Navigační satelity systémů GPS nepřetržitě vysílají rádiové signály s různou přesností. Systém GLONASS tedy poskytuje dva typy navigačních signálů:

Vysoká přesnost (HT) - určená výhradně pro řešení problémů Ministerstva obrany Ruské federace.

Standardní přesnost (ST) – dostupná všem spotřebitelům.

Systém Navstar poskytuje tři typy navigačních signálů:

Protected (P -Code) je chráněný, určený především pro potřeby MO USA.

SELECTIVE AVAILABILITY (S/A) - selektivní přístup, záměrně vytvářející významný a nepředvídatelný odchod satelitních hodinek vytváří značné chyby při určování polohy pro obecný občanský okruh uživatelů.

Clear Acquisition (s/a) - mírné uznání, tj. - jedná se o obecný občanský zákoník.

B- pozemní subsystém řízení a řízení se skládá ze skupiny sledovacích stanic, několika nakládacích stanic na ISS a hlavní stanice. Tento subsystém monitoruje integritu systému a je primárním zdrojem informací dodávaných uživatelům. Jeho hlavní úkoly jsou:

Kontrola nad prací ISC navigace;

Shromažďování informací pro určování a předpovídání oběžné dráhy (efemerid);

Vytvoření jednotného dočasného systému celého orbitálního komplexu a jeho synchronizace vzhledem k univerzálnímu času a export dat do paměti palubní počítače navigace

Orbitální - dočasné informace jsou ukládány do paměti ISS dvakrát denně, což zajišťuje vysokou přesnost navigačních definic.

V- Subsystém uživatelů se skládá z komplexu hardwaru a softwaru, který implementuje hlavní účel „GPS“ - stanovení souřadnic pro geodetické použití.

Hlavní faktory rozšířeného používání uživatelského zařízení GPS jsou:

Všichni - vítejte;

Účinnost prvního určení souřadnic (méně než 3 minuty od zařazení přijímače);

Spojitost určování souřadnic (každých 0,5 C);

Malé rozměry a hmotnost přijímačů;

Malá energetická náročnost;

Jednoduchost ovládání;

Vysoká přesnost;

Relativně nízká cena.

Údaje o poloze jsou prezentovány v jakékoli digitální formě vhodné pro uživatele: v různých geografické systémy souřadnicích nebo v libovolném pravoúhlém souřadnicovém systému s možností popisu a systematizace polohovacích objektů.

V současné době již byly družicové navigační systémy široce používány v následujících oblastech: armáda; na vesmírnou, leteckou, námořní, říční, silniční, železniční a jiné druhy dopravy; v geodézii, kartografii, oceánografii; v produkci geofyzikálního a geologického průzkumu; v lesnictví a hospodaření s půdou; rybářský dům; v monitorování životního prostředí; Ve výzkumné práci včetně základních a dalších oblastí lidské činnosti.

В части инженерной геодезии и инженерного дела, это безусловно, ре­волюционный прорыв в будущее, который влечет за собой как радикаль­ное изменение парка инженерно-геодезического оборудования, так и тех­нологий и методов производства работ.

Яценков В.С. Основы спутниковой навигации
Систематизирована информация о спутниковых навигационных системах GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. Изложена история разработки и создания систем, рассмотрены основные принципы их работы. Приведены характеристики и структура навигационных сигналов, данные о технических возможностяхи параметрах действующих систем, даны определения основных понятий и терминов, перечислены наиболее познавательные ресурсы сети Интернет.
Для разработчиков и пользователей навигационных систем различного уровня подготовки, от любителей, эксплуатирующих приемники GPS в быту, до специалистов, использующих навигационные средства в повседневной работе. To může být užitečné pro studenty radiotechniky a postgraduální studenty.

Snímky obrazovky: Tabulky

Přidat. Informace: ---

Мои раздачи литературы по ГЕО-наукам (Геодезия, Картография, Землеустройство, ГИС, ДЗЗ и др.)
Geodézie a satelitní polohovací systémy

• Inženýrská geodézie: tutorial. Ve 2 dílech. / E. S. Bogomolova, M. Ya. Bryn, V. A. Kougia atd.; upravil V.A. Kougias. - Petrohrad: St. Petersburg State University of Railways, 2006-2008. - 179 str.


• Selikhanovich V.G., Kozlov V.P., Loginova G.P. Workshop z geodézie: Učebnice / Ed. Селиханович В.Г. 2–е изд., стереотипное. - M.: LLC ID "Alliance", 2006. - 382 s.


• Genika A.A., Pobedinský G.G. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. Ed. 2., oblečení. a doplňkové - M.: Kartgeocenter, 2004 .-- 355 s.: Ill.


• Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95). ГКИНП (ГНТА)-06-278-04. - М: ЦНИИГАиК, 2004. - 89 с.


• Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. ГКИНП (ГНТА)-03-010-02. - М.: ЦНИИГАиК, 2003. - 135 с.


• Хаметов Т.И. Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений: Учеб. příspěvek. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 200 с.


• Геодезия : учебное пособие для техникумов / Глинский С.П., Гречанинова Г.И., Данилевич В.М., Гвоздева В.А., Кощеев А.И., Морозов Б.Н. - М.: Картгеоцентр – Геодезиздат, 1995. - 483 с: ил.


• Лукьянов В.Ф., Новак В.Е. atd. Лабораторный практикум по инженерной геодезии: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: «Недра», 1990. - 336 с.


• Новак В.Е., Лукьянов В.Ф. atd. Kurz inženýrské geodézie: Učebnice pro vysoké školy, ed. prof. Novák V.E. - M.: "Nedra", 1989. - 432 s.


• Lukyanov V.F., Novak V.E., Ladonnikov V.G. atd. Učebnice o geodetické praxi. - M.: „Nedra“, 1986 - 236 s., ill.


• Západy slunce P.S. Kurz vyšší geodézie. - Ed. 4, revidovaný a doplňkové - M.: "Nedra", 1976. - 511 s.


• Bolshakov V.D., Vasyutinsky I.Yu., Klyushin E.B. atd. Metody a přístroje pro vysoce přesná geodetická měření ve stavebnictví. / Ed. Bolshakova V.D. - M.: "Nedra", 1976, - 335 s.


• Surveyor's Handbook (ve dvou knihách)/ Bolshakov V.D., Levchuk G.P., Bagratuni G.V. atd.; upravil Bolshakova V.D., Levchuka G.P. Ed. 2, revidovaný a doplňkové - M: "Nedra", 1975. - 1056 s.


• Golubeva Z.S., Kaloshina O.V., Sokolová I.I. Workshop z geodézie. Ed. 3., revidovaný - M.: "Kolos", 1969. - 240 s. od iluze. (Učebnice a učební pomůcky pro vyšší zemědělské vzdělávací instituce).


• Krasovský F.N. Vybraná díla: ve 4 svazcích. - M.: Geodesizdat, 1953-1956. - 2001 s.


• Krasovský F.N. Průvodce vyšší geodézií: Kurz Geodetické fakulty Moskevského zeměměřického institutu. Část I. - M.: Publikace Geodetické správy V.S.N.H. SSSR. a Moskevský zeměměřický ústav, 1926. - 479 s.

Fotogrammetrie, topografie a kartografie

• Serapinas B.B. Matematická kartografie: Učebnice pro vysoké školy / Balis Balio Serapinas. - M.: Ediční středisko "Akademie", 2005. - 336 s.


• Vereshchaka T.V. Topografické mapy: vědecký základ obsahu. - M.: MAIK "Nauka/Interperiodika", 2002. - 319 s.


• Matematické základy map. Kapitola III z knihy: Berlyant A.M. Kartografie: Učebnice pro univerzity. - M.: Aspect Press, 2002. - 336 s.


• Návody pro fotogrammetrické práce při tvorbě digitálních topografických map a plánů. GKINP (GNTA)–02-036-02. - M.: TsNIIGAiK, 2002. - 49 s.


• Yuzhaninov V.S. Kartografie se základy topografie: Učebnice pro vysoké školy. - M.: Vyšší škola, 2001. - 302 s.


• Tikunov V.S. Modelování v kartografii: Učebnice. - M.: Nakladatelství Moskevské státní univerzity, 1997. - 405 s.


• Urmaev M.S. Vesmírná fotogrammetrie: Učebnice pro vysoké školy. - M.: Nedra, 1989. - 279 s.: nemoc.


• Sestavování a používání půdních map(Editoval A.D. Kashansky, kandidát zemědělských věd). - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Agropromizdat, 1987. - 273 s.: ill. - (Učebnice a učební pomůcky pro studenty vysokých škol).


• Losjakov N.N., Skvortsov P.A., Kamenetsky A.V. atd. Místopisná kresba: Učebnice pro vysoké školy / Edited by Candidate of Technical Sciences Losyakov N.N. - M.: Nedra, 1986. - 325 s., ill.


• Bilic Yu.S., Vasmut A.S. Design a mapování: Učebnice pro vysoké školy. - M.: Nedra, 1984. - 364 s.

Pozemkové hospodářství a pozemkový katastr

• Varlamov A.A., Galchenko S.A. Pozemkový katastr (v 6 svazcích). Svazek 6. Geografické a pozemkové informační systémy. - M.: KolosS, 2006. - 400 s. - (Učebnice a učební pomůcky pro studenty vysokých škol).


• Jednotný systém technologické dokumentace státního pozemkového katastru Ruská Federace. Systém klasifikátorů pro účely vedení státního pozemkového katastru. Státní výbor Ruské federace pro pozemkovou politiku. - M.: Goskomzem Ruska, 2000 - 182 s.


• Integrovaný systém managementu kvality pro projekční a průzkumné práce. Podnikové standardy pro návrh grafických materiálů. - M.: Roszemproekt, 1983 - 86 s. (STP 71.x-82)


• Návod k výkladu leteckých snímků a fotoplánů v měřítku 1:10000 a 1:25000 pro účely územního řízení, státní evidence pozemků a pozemkového katastru. - M.: Ministerstvo zemědělství SSSR, Státní univerzita využití půdy a hospodaření s půdou, VISKHAGI, 1978. - 143 s.

Geografické informační systémy (GIS)

• Popov I.V., Chikinev M.A. Efektivní použití ArcObjects. Metodická příručka. - Novosibirsk: Nakladatelství SB RAS, 2003 - 160 s.


• Geoinformatika / Ivannikov A.D., Kulagin V.P., Tikhonov A.N., Tsvetkov V.Ya. - M.: MAKS Press, 2001. - 349 s.


• Berlyant A.M., Koshkarev A.V. a další Geoinformatika. Slovník základní pojmy. - M.: GIS-Association, 1999. - 204 s.


• DeMers Michael N. Geografické informační systémy. Základy: Přel. z angličtiny - M: Data+, 1999. - 507 s.


• Zamai S.S., Yakubailik O.E. Software a technologie geografické informační systémy : Vzdělávací. příspěvek. - Krasnojarsk: Krasnojar. Stát univ., 1998. - 110 s.


• Koroljov Yu.K. Obecná geoinformatika. Část I. Teoretická geoinformatika. Vydání 1. - M.: SP LLC Data+, 1998. - 118 s.

Dálkový průzkum Země (ERS)

• Medveděv E.M., Danilin I.M., Melnikov S.R. Laserová lokalizace pozemků a lesů: Tutorial. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Geolidar, Geoscosmos; Krasnojarsk: Forest Institute pojmenovaný po. V.N. Sukacheva SB RAS, 2007. - 230 s.


• Kashkin V.B., Sukhinin A.I. Dálkový průzkum Země z vesmíru. Digitální zpracování obrazu: Tutorial. - M.: Logos, 2001. - 264 s.: ill.


• Garbuk S.V., Gershenzon V.E. Vesmírné systémy pro dálkový průzkum Země. - M.: Nakladatelství A a B, 1997. - 296 s., il.


• Vinogradov B.V. Monitorování leteckého ekosystému. - M.: Nauka, 1984. - 320 s.


• Davis Sh.M., Landragba D.A., Phillips T.L. atd. Dálkové sondování: kvantitativní přístup/ Ed. F. Svene a Sh. Davis. Za. z angličtiny - M.: Pora, 1983 .-- 415 s.


• Vostokova E.A., Shevchenko L.A., Suscenia V.A. atd. Kosmické snímky a ochrana životního prostředí/ Ed. Vostoková E.A., Zlobina L.I. (ed.), Kelner Yu.G. - M.: "Subra", 1982. - 251 s.


• Bogomolov L.A. Dešifrování leteckých snímků. - M.: "Subra", 1976. - 145 s.


• Miller V., Miller K. Aero -fotogeologie/ Per. z angličtiny Voevodov V.M. a Ilyina A.V., ed. Lungershausen G.F. - M.: Mir, 1964 .-- 292 s., Ill.


• Bogomolov L.A. Topografické dešifrování přírodní krajiny v leteckých metrech. - M.: Gosgeoltechizdat, 1963. - 198 s.

Navigace, orientace a určování polohy

• Naiman V.S. GPS navigace pro cestovatele, motoristy, jachtaře = Nejlepší GPS navigace/ Pod vědeckou redakcí Skryleva V.V. - M.: NT Press, 2008 .-- 400 s.: Il.


• Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Systémy GPS Navstar a GLONASS. - M: Hot Line -Telecom, 2005 .-- 272 s: ill.


• Gromakov Yu.A., Severin A.V., Shevtsov V.A. Technologie určování polohy v GSM a UMTS: Učebnice. příspěvek. - M.: Eco -Trendz, 2005 .-- 144 s: ill.


• Solovjev Yu.A. Satelitní navigační systémy. - M.: Eco -Trendz, 2000. - 270 s.


• Globální satelitní radionavigační systém GLONASS/ Ed. Kharisova V.N., Perova A.I., Boldina V.A. - M.: Iprzhr, 1998 .-- 400 s. : nemocný.


• Shebshaevich V.S., Dmitriev P.P., Ivantsevich I.V. atd. Síťové satelitní radionavigační systémy/ Ed. Shebshaevich V.S. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Rádio a komunikace, 1993 .-- 408 s ,: Ill.


• Menchukov A.E. Ve světě památek. Ed. 3, doplňkové. - M.: "Myšlenka", 1966. - 284 s.

- „Děkuji, obnovujete život torrentu“ (Dark_ambient )

ÚVOD

Pomocí globálního polohovacího systému (proces GPS se používá k určení souřadnic kdekoli na světě) následující dvě hodnoty určují bod na Zemi (obr. 1):

1. Prvním z nich je přesné umístění (souřadnice zeměpisné délky, zeměpisné šířky a výšky) v rozsahu od 20 m do přibližně 1 mm.

2. Přesný čas (UTC), jeho přesnost leží v rozmezí od 60 ns do cca 5 ns.

Z těchto souřadnic lze získat rychlost a směr pohybu. Hodnoty souřadnic a času jsou určeny pomocí družic Země.

Obr. 1 Hlavní funkce satelitní navigace

V roce 2007 byl zaveden globální polohový systém (GPS),

Ministerstvo obrany Spojených států amerických (DOD) bylo jediné plné pracovní systém GNSS. Быстро развивающаяся промышленность спутниковой навигации сосредоточена в основном на GPS системе, вот почему термины GPS и спутниковая навигация иногда подменяют друг друга. Tento dokument Zvažte jiné systémy GNSS.

GPS (celý název: Navigation and Global Positioning System, Navstargps) byl vyvinut společností U.S. Ministerstvo obrany (Dod) a lze je použít jak civilní, tak vojenské. Гражданский сигнал SPS (стандартное позиционирование) может использоваться всеми, тогда как военный сигнал PPS(прецизионное позиционирование) может использоваться только специальными агентами. První družice byla umístěna na oběžnou dráhu 22. února 1978 a v současné době existuje 28 pracovních družic ve výšce 20 180 km na 6 různých drahách. Jejich oběžné dráhy se odchylují o 55 0 k rovníku, zatímco poslední 4 satelity zajišťují rádiovou komunikaci s jakýmkoli bodem na planetě. Oběžná dráha každého satelitu Země je přibližně 12 hodin a na desce jsou 4 atomové synchronizátory

Během vývoje GPS systémy Hlavní důraz byl kladen na následující tři aspekty:

1. Spotřebitelům by měl poskytnout možnost určit polohu, rychlost a čas v pohybu nebo v klidu.

2. Mělo by poskytovat nepřetržité 3rozměrné polohování s vysoký stupeň přesnost bez ohledu na počasí.

3. Mělo by to umět využívat civilní obyvatelstvo.

Základy satelitní navigace	Úvod

Po pěti nebo 6 letech se objeví tři nezávislé systémy GNSS. Spojené státy budou nadále poskytovat GPS Rusko a Evropská unie, která také přidá své systémy Glonass a Glileo. Všechny tyto systémy budou modernizovány za účelem zvýšení spolehlivosti a

přístupnost pro nové aplikace2.

Krátké vedení se zaměří na základní principy družicové navigace a jejich využití v aplikacích a technologiích. GPS bude mít hlavní důraz v souvislosti s průmyslovým standardem, a

Budou zváženy také vývoj jako Differential-GPS (DGPS), Assisted-GPS (AGPS) a AGPS).

Rozhraní zařízení v různých sekcích. To vše proto, abychom čtenáři poskytli základní informace o tak vzrušující oblasti.

Rýže. 2 vypuštění satelitu GPS

1 satelitní navigace je akorát

Pokud máš rád. . .

o pochopit, jak se určuje vzdálenost k blesku

o pochopit, jak fungují hlavní funkce satelitní navigace

o Zjistěte, kolik atomových synchronizátorů stojí na satelitní desce GPS O, abyste věděli, jak určit polohu na mapě

o pochopte, proč jsou k určení polohy potřeba 4 satelity, pak je tato kapitola určena právě vám!

1.1 Princip měření doby průchodu signálu

Už nějakou dobu během bouřlivé noci se nepochybně snažíte zjistit, jak daleko jste od záblesku blesku. Vzdálenost lze určit poměrně snadno (obr. 3): vzdálenost = okamžik záblesku (čas začátku) před výskytem hromu (čas konce), vynásobený rychlostí zvuku (přibližně 330 m/s). Rozdíl mezi časem začátku a konce je čas přepravy.

Oko definované

Doba přepravy

nastaví čas zahájení

Obr.3 Určení vzdálenosti bleskem

Vzdálenost = doba přenosu * rychlost zvuku

Systém GPS funguje na stejném principu. Abyste mohli vypočítat přesnou polohu, stačí změřit dobu průchodu signálu mezi pozorovacím bodem a čtyřmi dalšími družicemi, jejichž poloha je známá.

Základy satelitní navigace

1.1.1 Základní principy družicové navigace

Používají se všechny satelitní navigační systémy obecné zásady definice souřadnic:

Satelity se známou polohou vysílají běžný signál.

Zde vidíme principy nejčastěji uplatňované v jednoduchých modelech. Představme si, že jsme v autě a chceme určit naši polohu na dlouhé a rovné ulici. Na konci ulice je rádiový vysílač, který každou sekundu vysílá hodinový puls. Vůz má hodiny, které jsou synchronizovány s hodinami rádiového vysílače. Měřením času od vysílače k ​​autu můžeme určit naši polohu na ulici (obr. 4).

Šíření

Výpočet polohy

Vysílač signálu pomocí časové chyby 1 µs

Vzdálenost

Obr.4 V nejjednodušším případě je vzdálenost určena dobou šíření

Vzdálenost D se vypočítá vynásobením doby šíření ∆τ rychlostí světla c. D = ∆τ c

Protože synchronizace hodin auta s vysílačem není dokonalá, existuje rozdíl mezi vypočítanou vzdáleností a skutečnou vzdáleností. V navigaci tato nesprávná hodnota zní jako pseudorozsah. V našem příkladu je časová chyba 1 mikrosekunda (1 µs) a definuje pseudo-dosah 300 m.

Mohli jsme se rozhodnout tento problém, vybavit naše auto přesnými atomovými hodinami, což ale výrazně ovlivní náš rozpočet. Dalším řešením by bylo použití druhého synchronizovaného vysílače, jehož vzdálenost je známá. Měřením obou dob šíření lze přesně určit vzdálenost i přes nepřesnost palubních hodin.

Vzdálenost A

Obr.5 Se dvěma vysílači je možné vypočítat přesnou polohu i přes chyby časování

Jak vidíte, abychom přesně vypočítali polohu a čas podél čáry (za předpokladu, že se čára táhne pouze jedním směrem), potřebujeme dva vysílače časového signálu. Z toho můžeme vyvodit následující závěr: s nesynchronizovanými palubními hodinami používanými při výpočtech polohy je počet potřebných vysílačů časového signálu větší než počet neznámých měření na jednotku.

Na rovině (dva rozměry) potřebujeme tři vysílače časového signálu.

v trojrozměrném prostoru potřebujeme čtyři vysílače časového signálu.

Satelitní navigační systémy využívají satelity jako vysílače časového signálu. Komunikace s posledními 4 satelity (obr. 6) je nezbytná pro určení trojrozměrných souřadnic (Longitude, Latitude, Height) po celou dobu. Na to se podíváme podrobněji v následujících částech.

Obr.6 K určení zeměpisné délky, zeměpisné šířky, nadmořské výšky a času jsou potřeba 4 satelity

Základy satelitní navigace	Snadná satelitní navigace

1.1.2 Doba cesty signálu

Satelitní navigační systémy používají vysokohorské satelity, které jsou umístěny tak, že z jakéhokoli bodu n na Zemi lze nakreslit čáru k nejméně čtyřem satelitům.

Každý z těchto satelitů má na palubě až čtyři atomové hodiny. Atomové hodiny jsou v současnosti nejpřesnějším přístrojem, ztrácejí maximálně jednu sekundu každých 30 000 let z 1 000 000 let. Aby byly ještě přesnější, provádí se korekce nebo synchronizace z různých kontrolních bodů na Zemi. Každý satelit vysílá svou přesnou polohu a přesný čas na Zemi s frekvencí 1575,42 MHz. Tyto signály se šíří rychlostí světla (300 000 km/s) a dosáhnou zemského povrchu přímo pod satelitem tedy přibližně 67,3 ms. Signál potřebuje 3,33 na každý další kilometr. Pokud chcete určit svou pozici na souši (nebo na moři nebo kdekoli jinde), potřebujete pouze přesné hodinky. Porovnáním času příjmu satelitního signálu s časem odeslání je možné určit dobu průchodu tohoto signálu (obr. 7).

Obr.7 Stanovení doby průchodu signálu

Stejně jako v příkladu automobilu lze vzdálenost D k satelitu určit pomocí doby přechodu: Vzdálenost = doba jízdy * rychlost světla

Základy satelitní navigace	Snadná satelitní navigace

1.1.3 Určení polohy na mapě

Představte si, že procházíte rozsáhlou náhorní plošinou a chcete vědět, kde jste. Dva satelity umístěné nad vámi předávají své časy na palubě a pozici. Pomocí doby průchodu signálu obou satelitů můžete kolem satelitů nakreslit dvě kružnice s poloměry D1 a D2. Každý poloměr koreluje se vzdáleností vypočítanou satelitem. Všechny možné vzdálenosti k satelitu jsou umístěny na kružnici kruhu. Pokud je pozice nad satelity vyloučena, je pozice přijímače v bodě průsečíku kružnic pod satelity (obr. 8).

K určení polohy v rovině X/Y stačí dva satelity.

Obr. 8 Poloha přijímače v průsečíku dvou kružnic

Ve skutečnosti by poloha měla být určena v trojrozměrném prostoru a ne v rovině. Rozdíl mezi rovinou a trojrozměrným prostorem spočívá v dodatečném měření (výška Z), pro určení skutečné polohy by měl být k dispozici další třetí satelit. Pokud jsou známy vzdálenosti do tří satelitů, pak jsou všechny možné polohy umístěny na povrchu tří koulí, jejichž poloměry odpovídají vypočítaným vzdálenostem. Požadovaná poloha je průsečíkem všech tří koulí (obr. 9).

Rýže. 9 Poloha je definována jako průsečík tří koulí

Základy satelitní navigace	Snadná satelitní navigace

1.1.4 Vznik a oprava časové chyby

Stále jsme akceptovali, že měření doby průchodu signálu bylo přesné. Nicméně tomu tak není. Přijímač pro přesné měření času je potřeba synchronizovat. Pokud má doba přenosu chybu 1 ns, bude polohová chyba na palubě všech tří synchronizovaných satelitů 300 ms, zatímco chyba měření bude složena. Matematika je jediná věc, která nám může pomoci. Připomeňme, že pokud existuje N neznámých proměnných, pak potřebujeme N nezávislých rovnic.

Pokud je měření času doprovázeno konstantní neznámou chybou, budeme mít ve 3-prostoru D čtyři neznámé proměnné:

Zeměpisná délka (x)

Zeměpisná šířka (y)

výška (z)

Časová chyba (∆t)

Z toho vyplývá, že v trojrozměrném prostoru jsou k určení přesné polohy nutné 4 satelity.

Družicové navigační systémy jsou navrženy tak, aby byly z jakéhokoli místa na Zemi viditelné alespoň 4 satelity (obr. 10). Přes chybu přijímače a časové chyby je tedy poloha vypočítána s přesností cca 5 - 10m.

Obr. 10 Pro určení polohy ve 3D prostoru jsou nutné 4 satelity

Základy satelitní navigace	Snadná satelitní navigace

2 Technologie GNSS: příklad GPS

Pokud máš rád. . .

o pochopit, proč jsou potřeba 3 různé segmenty GPS o vědět, že každý segment má svou funkci

o vědět, jak se vyrábí satelit GPS

o vědět, jaké informace jsou přenášeny na Zemi o pochopit, jak je generován satelitní signál

o porozumět tomu, jak se určuje doba přenosu signálu o porozumět důležitosti korelace

o pochopit, proč je pro provoz online vyžadována minimální doba GPS; o vědět, co jsou rámce a podrámce

pak je tato kapitola právě pro vás!

2.1 Popis systému

následující

sekce

zvážit

rozličný

Segmenty technologie GNSS Nosič L1 Hodinové impulsy - efemeris - almanach - stav - datum, čas Uživatelský segment Rýže. 11 Tři segmenty GNSS Přijaté efemeridy - vypočítaný almanach - stav satelitu - korekce času Z pozemní stanice Kontrolní segment Jak je vidět z obrázku 11, existuje jednosměrné spojení mezi prostorovým segmentem a uživatelským segmentem. Řídicí stanice na zemi mají obousměrnou komunikaci se satelity. 2.2 Prostorový segment 2.2.1 Přesun satelitu Prostorový segment v současnosti tvoří 32 aktivních satelitů (obr. 12) s oběžnými drahami v 6 různých rovinách (od čtyř do pěti satelitů na rovinu). Nacházejí se ve výšce 20 180 km nad povrchem Země a mají sklon 550 k rovníku. Každý satelit oběhne za 12 hodin. Díky rotaci Země bude družice ve své výchozí poloze (obr. 13) přibližně po 24 hodinách (přesněji 23 hodinách 56 minutách).