بسیاری کلماتی مانند GPS، GLONASS، GALILEO را شنیده اند. اکثر مردم می دانند که این مفاهیم به معنای سیستم های ماهواره ای ناوبری (از این پس NSS نامیده می شود).

مخفف GPS به NSS NAVSTAR آمریکایی اشاره دارد. این سیستم برای مقاصد نظامی توسعه یافته است، اما همچنین برای حل مشکلات غیرنظامی - موقعیت یابی برای کاربران هوایی، زمینی و دریایی استفاده شده است.

در اتحاد جماهیر شوروی، توسعه GLONASS NSS خود در پشت پرده ای از راز پنهان بود. پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، کار در این جهت برای مدت طولانی انجام نشد، بنابراین NAVSTAR به تنها سیستم جهانی تبدیل شد که برای تعیین مکان در هر نقطه از این سیاره مورد استفاده قرار گرفت. اما فقط ایالات متحده به هدف دیگری از این سیستم دسترسی دارد - هدایت کشتار جمعی به یک هدف. و یک عامل مهم دیگر - با تصمیم وزارت نظامی ایالات متحده، سیگنال "غیر نظامی" از ماهواره های ناوبری آمریکایی و هواپیماهای مسافربری ممکن است خاموش شود، کشتی ها جهت گیری خود را از دست خواهند داد. این انحصار مدیریت سیستم ماهواره ای توسط ایالات متحده برای بسیاری از کشورها از جمله روسیه مناسب نیست. بنابراین، بسیاری از کشورهای روسیه، هند، ژاپن، کشورهای اروپایی، چین، شروع به توسعه موقعیت NSS خود کردند. همه سیستم ها سیستم های دو منظوره هستند - آنها می توانند دو نوع سیگنال را ارسال کنند: برای اشیاء غیرنظامی و با افزایش دقت برای مصرف کنندگان نظامی. اصل عملیاتی اساسی سیستم ناوبری، استقلال کامل است: سیستم هیچ سیگنالی از کاربران دریافت نمی کند (ناخواسته) و دارای درجه بالایی از ایمنی و قابلیت اطمینان نویز است.

ایجاد و بهره برداری از هر NSS یک فرآیند بسیار پیچیده و پرهزینه است که به دلیل ماهیت نظامی آن، باید فقط متعلق به کشور در حال توسعه باشد، زیرا یک نوع سلاح استراتژیک است. در صورت درگیری مسلحانه، از فناوری ناوبری ماهواره‌ای می‌توان نه تنها برای هدف‌گیری سلاح‌ها، بلکه برای فرود محموله، پشتیبانی از حرکت واحدهای نظامی، انجام عملیات خرابکاری و شناسایی استفاده کرد که مزیت قابل توجهی را برای کشوری به ارمغان می‌آورد. دارای فناوری موقعیت یابی ماهواره ای خاص خود است.

سیستم گلوناس روسی از همان اصل تعیین موقعیت سیستم آمریکایی استفاده می کند. در اکتبر 1982، اولین ماهواره GLONASS وارد مدار زمین شد، اما این سیستم تنها در سال 1993 به بهره برداری رسید. ماهواره ها سیستم روسیبه طور مداوم سیگنال هایی با دقت استاندارد (ST) - در محدوده 1.6 گیگاهرتز و دقت بالا (HT) - در محدوده 1.2 گیگاهرتز منتشر می کنند. دریافت سیگنال CT برای هر کاربر از سیستم در دسترس است و تعیین مختصات افقی و عمودی، بردار سرعت و زمان را فراهم می کند. به عنوان مثال، برای نشان دادن دقیق مختصات و زمان، دریافت و پردازش اطلاعات حداقل از چهار ماهواره سیستم گلوناس ضروری است. کل سیستم گلوناس شامل بیست و چهار ماهواره است که در مدارهای دایره ای در ارتفاع حدود 19100 کیلومتری قرار دارند. دوره انقلاب هر یک از آنها 11 ساعت و 15 دقیقه است. همه ماهواره ها در سه صفحه مداری قرار دارند - هر کدام دارای 8 دستگاه. پیکربندی قرارگیری آنها پوشش میدان ناوبری جهانی را نه تنها از سطح زمین، بلکه همچنین فضای نزدیک به زمین را فراهم می کند. سیستم GLONASS شامل یک مرکز کنترل و شبکه ای از ایستگاه های اندازه گیری و کنترل است که در سراسر روسیه قرار دارند. هر مصرف کننده ای که سیگنال ناوبری را از ماهواره های GLOGASS دریافت می کند، باید یک گیرنده ناوبری و تجهیزات پردازشی داشته باشد که به او اجازه می دهد مختصات، زمان و سرعت خود را محاسبه کند.

در حال حاضر سیستم GLONASS دسترسی 100 درصدی به خدمات خود را برای کاربران فراهم نمی کند، اما وجود سه ماهواره در افق مرئی روسیه را فرض می کند که به گفته کارشناسان امکان محاسبه موقعیت مکانی خود را برای کاربران فراهم می کند. در حال حاضر ماهواره های GLONASS-M در مدار زمین وجود دارد، اما پس از سال 2015 برنامه ریزی شده است که آنها را با نسل جدیدی از دستگاه ها - GLONASS-K جایگزین کنند. ماهواره جدید عملکرد بهتری خواهد داشت (افزایش یافته است دوره تضمین، فرکانس سوم برای مصرف کنندگان غیرنظامی و غیره ظاهر می شود)، دستگاه دو برابر سبک تر خواهد بود - 850 کیلوگرم به جای 1415 کیلوگرم. همچنین، برای حفظ عملکرد کل سیستم، تنها یک راه اندازی گروهی GLONASS-K در سال مورد نیاز است که هزینه های کلی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. برای پیاده سازی سیستم GLONASS و اطمینان از تامین مالی آن، تجهیزات این سیستم ناوبری بر روی تمام وسایل نقلیه مورد بهره برداری نصب شده است: هواپیما، کشتی، ترابری زمینیو غیره. یکی دیگر از اهداف اصلی سیستم گلوناس تضمین امنیت ملی کشور است. با این حال، به گفته کارشناسان، آینده سیستم ناوبری روسیه بدون ابر نیست.

سیستم گالیله با هدف ارائه یک سیستم ناوبری مستقل به مصرف کنندگان اروپایی - قبل از هر چیز مستقل از ایالات متحده - ایجاد می شود. منبع مالی این برنامه حدود 10 میلیارد یورو در سال است و یک سوم از بودجه و دو سوم از شرکت های خصوصی تامین می شود. سیستم گالیله شامل 30 ماهواره و بخش زمینی است. در ابتدا، چین به همراه 28 ایالت دیگر به برنامه GALILEO پیوستند. روسیه مذاکراتی را در مورد تعامل سیستم ناوبری روسیه با GALILEO اروپایی انجام داد. علاوه بر کشورهای اروپایی، آرژانتین، مالزی، استرالیا، ژاپن و مکزیک به برنامه GALILEO پیوسته اند. برنامه ریزی شده است که GALILEO ده نوع سیگنال را برای ارائه خدمات زیر ارسال کند: تعیین مکان با دقت 1 تا 9 متر، ارائه اطلاعات برای خدمات امداد و نجات انواع حمل و نقل، ارائه خدمات به خدمات دولتی، آمبولانس ها، آتش نشانان. ، پلیس، متخصصان و خدمات نظامی، تامین معیشت مردم. یکی دیگر از جزئیات مهم این است که برنامه GALILEO حدود 150 هزار شغل ایجاد می کند.

در سال 2006، هند نیز تصمیم گرفت تا سیستم ناوبری خود را به نام IRNSS ایجاد کند. بودجه برنامه حدود 15 میلیارد روپیه است. قرار است هفت ماهواره به مدارهای ژئوسنکرون پرتاب شود. کار بر روی استقرار سیستم هند توسط شرکت دولتی ISRO در حال انجام است. تمامی سخت افزارهای سیستم تنها توسط شرکت های هندی توسعه خواهند یافت.

چین که می خواهد در نقشه ژئوپلیتیکی جهان جایگاهی پیشرو داشته باشد، سیستم ناوبری ماهواره ای Beidou خود را توسعه داده است. در سپتامبر 2012، دو ماهواره موجود در این سامانه با موفقیت از کیهان سیچان پرتاب شدند. آنها به فهرست 15 فضاپیمایی که توسط متخصصان چینی به عنوان بخشی از ایجاد یک سیستم ناوبری ماهواره‌ای تمام عیار به مدار پایین زمین پرتاب شده‌اند، پیوستند.

اجرای این برنامه توسط توسعه دهندگان چینی در سال 2000 با پرتاب دو ماهواره آغاز شد. قبلاً در سال 2011، 11 ماهواره در مدار قرار داشتند و این سیستم وارد مرحله عملیات آزمایشی شد.

استقرار سیستم ماهواره ای ناوبری خود به چین این امکان را می دهد که به بزرگترین سیستم های جهان، آمریکا (GPS) و روسیه (GLONASS) وابسته نباشد. این امر باعث افزایش کارایی صنایع چین به ویژه صنایع مرتبط با مخابرات خواهد شد.

برنامه ریزی شده است که تا سال 2020، NSS چین از حدود 35 ماهواره استفاده کند و سپس سیستم Beidou قادر به کنترل کل کره زمین باشد. NSS چین انواع خدمات زیر را ارائه می دهد: تعیین مکان با دقت تا 10 متر، سرعت تا 0.2 متر بر ثانیه و زمان تا 50 ns. دایره خاصی از کاربران به پارامترهای اندازه گیری دقیق تری دسترسی خواهند داشت. چین آماده همکاری با سایر کشورها در توسعه و بهره برداری از ناوبری ماهواره ای است. سیستم Beidou چینی کاملاً با گالیله اروپایی، گلوناس روسی و GPS آمریکایی سازگار است.

Beidou به طور موثر در پیش بینی آب و هوا، پیشگیری از بلایا، حمل و نقل زمینی، هوایی و دریایی و همچنین اکتشافات زمین شناسی استفاده می شود.

چین قصد دارد به طور مستمر سیستم ناوبری ماهواره ای خود را بهبود بخشد. افزایش تعداد ماهواره ها باعث گسترش منطقه خدمات در کل منطقه آسیا و اقیانوسیه خواهد شد.

مواد استفاده شده:
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

امروز در مورد GPS چیست و چگونه این سیستم کار می کند صحبت خواهیم کرد. اجازه دهید به توسعه این فناوری توجه کنیم ویژگی های کاربردی. همچنین در مورد نقش نقشه های تعاملی در عملکرد سیستم بحث خواهیم کرد.

تاریخچه GPS

تاریخچه ظهور سیستم موقعیت یاب جهانی یا تعیین مختصات در ایالات متحده در دهه 50 دور با پرتاب اولین ماهواره شوروی به فضا آغاز شد. تیمی از دانشمندان آمریکایی که پرتاب را زیر نظر داشتند متوجه شدند که با دور شدن ماهواره، فرکانس سیگنال آن به تدریج تغییر می کند. پس از تجزیه و تحلیل عمیق داده ها، آنها به این نتیجه رسیدند که با کمک یک ماهواره، با جزئیات بیشتر، مکان و سیگنال ساطع شده آن، می توان مکان و سرعت حرکت یک فرد بر روی زمین را به طور دقیق تعیین کرد. و همچنین بالعکس، سرعت و موقعیت ماهواره در مدار هنگام تعیین مختصات دقیق انسان. در اواخر دهه هفتاد، وزارت دفاع ایالات متحده سیستم GPS را برای اهداف خود راه اندازی کرد و چند سال بعد برای استفاده غیرنظامی در دسترس قرار گرفت. اکنون سیستم GPS چگونه کار می کند؟ دقیقاً همان طور که در آن زمان کار می کرد، بر اساس همان اصول و مبانی.

شبکه ماهواره ای

بیش از بیست و چهار ماهواره در مدار زمین سیگنال های اتصال رادیویی را ارسال می کنند. تعداد ماهواره ها متفاوت است، اما همیشه تعداد مورد نیاز در مدار برای اطمینان از عملکرد بدون وقفه وجود دارد، به علاوه برخی از آنها در ذخیره هستند تا در صورت خرابی اولین ها، وظایف خود را بر عهده بگیرند. از آنجایی که عمر مفید هر یک از آنها تقریباً 10 سال است، نسخه های جدید و مدرن در حال عرضه هستند. این ماهواره ها در شش مدار به دور زمین در ارتفاع کمتر از 20 هزار کیلومتر می چرخند و یک شبکه به هم پیوسته را تشکیل می دهند که توسط ایستگاه های GPS کنترل می شود. دومی در جزایر گرمسیری واقع شده و به مرکز اصلی هماهنگی در ایالات متحده متصل است.

ناوبر GPS چگونه کار می کند؟

به لطف این شبکه می توانید با محاسبه تاخیر سیگنال ماهواره ها به موقعیت مکانی خود پی ببرید و با استفاده از این اطلاعات مختصات را تعیین کنید. اکنون سیستم GPS چگونه کار می کند؟ مانند هر شبکه ناوبری فضایی، کاملا رایگان است. در هر شرایط آب و هوایی و در هر زمانی از روز با راندمان بالا کار می کند. تنها خریدی که باید داشته باشید خود GPS یا دستگاهی است که از عملکرد GPS پشتیبانی می کند. در واقع، اصل عملکرد ناوبر مبتنی بر یک طرح ناوبری ساده طولانی مدت است: اگر دقیقاً مکانی را می دانید که شی نشانگر که برای نقش یک نقطه عطف مناسب است، و فاصله آن تا شما را دقیقاً می دانید. ، دایره ای بکشید که روی آن مکان خود را با نقطه نشان می دهید. اگر شعاع دایره بزرگ است، آن را با یک خط مستقیم جایگزین کنید. چندین نوار از این قبیل را از محل احتمالی خود به سمت نشانگرها بکشید؛ نقطه تلاقی خطوط مختصات شما را روی نقشه نشان می دهد. ماهواره های فوق در این مورد نقش این اشیاء نشانگر را با فاصله حدود 18 هزار کیلومتری از محل شما بازی می کنند. اگرچه آنها با سرعت بسیار زیادی در مدار می چرخند، مکان آنها به طور مداوم تحت نظارت است. هر ناوبری یک گیرنده GPS دارد که با فرکانس مورد نظر برنامه ریزی شده و در تعامل مستقیم با ماهواره است. هر سیگنال رادیویی حاوی مقدار معینی از اطلاعات رمزگذاری شده است که شامل اطلاعاتی در مورد وضعیت فنی ماهواره، موقعیت آن در مدار زمین و منطقه زمانی (زمان دقیق) است. به هر حال، اطلاعات مربوط به زمان دقیق برای به دست آوردن اطلاعات در مورد مختصات شما ضروری ترین است: محاسبه مداوم مدت زمان بین انتشار و دریافت سیگنال رادیویی در سرعت خود موج رادیویی ضرب می شود و در محاسبات کوتاه مدت فاصله بین دستگاه ناوبری شما و ماهواره در مدار محاسبه می شود.

مشکلات همگام سازی

بر اساس این اصل ناوبری، می توان فرض کرد که برای تعیین دقیق مختصات خود، ممکن است تنها به دو ماهواره نیاز داشته باشید که بر اساس سیگنال های آنها، یافتن نقطه تقاطع و در نهایت، مکانی که در آن هستید آسان خواهد بود. . اما متاسفانه دلایل فنی نیاز به استفاده از ماهواره دیگری به عنوان نشانگر دارد. مشکل اصلی ساعت گیرنده GPS است که امکان همگام سازی کافی با ماهواره ها را نمی دهد. دلیل این امر تفاوت در نمایش زمان (در ناوبر و در فضا) است. ماهواره ها دارای ساعت های اتمی گران قیمت و باکیفیت هستند که به آنها اجازه می دهد زمان را با دقت فوق العاده بشمارند، در حالی که استفاده از چنین زمان سنج هایی در گیرنده های معمولی غیرممکن است، زیرا ابعاد، هزینه و پیچیدگی عملکرد آنها اجازه نمی دهد. برای استفاده در همه جا حتی یک خطای کوچک 0.001 ثانیه می تواند مختصات را بیش از 200 کیلومتر به سمت کناری تغییر دهد!

نشانگر سوم

بنابراین توسعه دهندگان تصمیم گرفتند فن آوری معمول ساعت های کوارتز را در ناوبرهای GPS رها کنند و مسیر متفاوتی را انتخاب کنند، به عبارت دقیق تر - به جای دو نقطه عطف ماهواره ای - به ترتیب از سه، به همان تعداد خط برای تقاطع بعدی استفاده کنند. راه حل مشکل بر اساس نبوغ است راه آسان: هنگام عبور از تمام خطوط از سه نشانگر تعیین شده، حتی با عدم دقت احتمالی، یک منطقه مثلثی شکل ایجاد می شود که مرکز آن به عنوان وسط آن - محل شما در نظر گرفته می شود. این همچنین به شما امکان می دهد تفاوت زمان بین گیرنده و هر سه ماهواره را شناسایی کنید (که تفاوت برای آنها یکسان خواهد بود) که به شما امکان می دهد تقاطع خطوط را دقیقاً در مرکز تصحیح کنید؛ به عبارت دیگر، این کار شما را تعیین می کند. مختصات GPS.

یک فرکانس

همچنین لازم به ذکر است که همه ماهواره ها اطلاعات را با فرکانس یکسان به دستگاه شما ارسال می کنند که کاملا غیر معمول است. رهیاب GPS چگونه کار می کند و اگر همه ماهواره ها به طور مداوم و همزمان اطلاعاتی را به آن ارسال کنند چگونه همه اطلاعات را به درستی درک می کند؟ همه چیز کاملا ساده است. فرستنده های ماهواره برای شناسایی خود، اطلاعات استانداردی را در سیگنال رادیویی ارسال می کنند که حاوی یک کد رمزگذاری شده است. حداکثر ویژگی های ماهواره را گزارش می کند و در پایگاه داده دستگاه شما وارد می شود، که سپس به شما امکان می دهد داده های ماهواره را با پایگاه داده ناوبر مقایسه کنید. حتی با وجود تعداد زیادی ماهواره در برد، می توان آنها را خیلی سریع و آسان شناسایی کرد. همه اینها کل طرح را ساده می کند و امکان استفاده از آنتن های دریافت کوچکتر و ضعیف تر در ناوبری های GPS را فراهم می کند که باعث کاهش هزینه و کاهش طراحی و ابعاد دستگاه ها می شود.

نقشه های GPS

نقشه های GPS به طور جداگانه در دستگاه شما دانلود می شوند، بنابراین شما زمینی را که می خواهید پیمایش کنید کنترل می کنید. این سیستم فقط مختصات شما را روی سیاره تنظیم می کند و عملکرد نقشه ها بازسازی یک نسخه گرافیکی روی صفحه است که مختصات روی آن ترسیم شده است که به شما امکان می دهد منطقه را پیمایش کنید. GPS در این مورد چگونه کار می کند؟ رایگان، همچنان در این وضعیت باقی می ماند؛ کارت ها در برخی از فروشگاه های آنلاین (و نه تنها) هنوز پولی هستند. اغلب، برنامه های جداگانه برای کار با نقشه ها برای دستگاهی با ناوبر GPS ایجاد می شود: پولی و رایگان. تنوع نقشه ها به طرز خوشایندی غافلگیر کننده است و به شما امکان می دهد جاده را از نقطه A تا نقطه B تا حد امکان آموزنده و با تمام امکانات تنظیم کنید: از چه مناظری عبور خواهید کرد، کوتاه ترین مسیر به مقصد، دستیار صوتی، نشان دهنده جهت و دیگران است.

تجهیزات GPS اضافی

سیستم GPS نه تنها برای نشان دادن مسیر درست به شما استفاده می شود. این امکان را به شما می دهد تا شیئی را که ممکن است به اصطلاح یک چراغ یا ردیاب GPS روی آن داشته باشد، نظارت کنید. این شامل خود گیرنده سیگنال و فرستنده روشن است بر اساس gsm، 3gp یا سایر پروتکل های ارتباطی برای انتقال اطلاعات در مورد مکان یک شی در مراکز خدماتیاعمال کنترل آنها در بسیاری از صنایع استفاده می شوند: امنیت، پزشکی، بیمه، حمل و نقل و بسیاری دیگر. ردیاب های خودرو نیز وجود دارند که منحصراً به خودرو متصل می شوند.

بدون مشکل سفر کنید

هر روز معنای نقشه و قطب نمای دائمی به گذشته می رود. فن آوری های مدرنبه شخص اجازه دهید با کمترین اتلاف وقت، تلاش و پول، راه را برای سفر خود هموار کند، در حالی که هنوز هیجان انگیزترین و جالب ترین مکان ها را می بیند. آنچه حدود یک قرن پیش داستان علمی تخیلی بود امروز به واقعیت تبدیل شده است و تقریباً همه می توانند از آن استفاده کنند: از پرسنل نظامی، ملوانان و خلبانان هواپیما گرفته تا گردشگران و پیک ها. اکنون استفاده از این سیستم ها برای صنایع تجاری، سرگرمی و تبلیغاتی محبوبیت زیادی پیدا می کند، جایی که هر کارآفرینی می تواند خود را در نقشه جهانی جهان نشان دهد و پیدا کردن او کار دشواری نخواهد بود. امیدواریم این مقاله به همه کسانی که به GPS علاقه دارند کمک کرده باشد - چگونه کار می کند، مختصات بر اساس چه اصولی تعیین می شود و نقاط قوت و ضعف آن چیست.

سیستم های ناوبری ماهواره ای (SNS)- مجموعه ای خاص از فضا و زمین وسایل فنینرم افزارها و فن آوری های طراحی شده برای حل طیف گسترده ای از مشکلات فعلی مربوط می شود، اول از همه، به تعیین سریع و دقیق مکان نسبت به کره زمین از یک شخص، وسایل نقلیه، سیستم های فنی و اشیاء در حل ناوبری، دفاعی، ژئودتیک. مهندسی، اکتشافات زمین شناسی، محیط زیست و کارهای دیگر.

سیستم های ناوبری ماهواره ای که برای اولین بار در ایالات متحده - "NAVSTAR" و در اتحاد جماهیر شوروی - "GLONASS" (سیستم ناوبری ماهواره ای جهانی) ایجاد شد، برای حل مسائل نظامی، ناوبری، مهندسی و سایر مشکلات تحت نام "Global" وارد عمل بین المللی شد. سیستم موقعیت یابی" ("GPS") یا به معنای واقعی کلمه - سیستم موقعیت یابی جهانی (موقعیت). بنابراین، در آینده به سیستم های ناوبری ماهواره ای (SNS) با استفاده از مخفف بین المللی ("GPS") اشاره خواهیم کرد.

توانایی تعیین سریع مختصات مکان آنقدر در زندگی بشر مدرن ضروری است که سیستم های GPS به عنوان "میراث جدید تمدن" در نظر گرفته می شوند. ظهور سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای که قبلاً در دسترس کاربران عادی قرار گرفته‌اند، مطمئناً در آینده نزدیک تغییر کیفی در محتوا و روش‌های تولید اکثر انواع کارهای مهندسی و ژئودتیکی را از پیش تعیین خواهد کرد.

اصول عملکرد GPS بر اساس تعیین مکان بر اساس فاصله تا گروهی از ماهواره های مصنوعی زمین ناوبری در مدار بالا است که به عنوان نقاط مرجع دقیقاً هماهنگ شده (نقاط متحرک یک شبکه ژئودتیک) عمل می کنند.

هر سیستم ناوبری ماهواره ای از سه زیرسیستم مستقل تشکیل شده است: آ , که در و با .

آ- یک زیر سیستم از مجموعه مداری، متشکل از ماهواره های زمین مصنوعی در مدار بالا (ART - شکل 8.1) و وسایل پرتاب آنها به مدار. هر ماهواره دارای چندین ساعت اتمی با دقت بالا است - استانداردهای فرکانس. ماهواره ها به طور مداوم سیگنال های رادیویی مختصات و پیام های ناوبری را پخش می کنند و در نتیجه یک میدان ناوبری جهانی ایجاد می کنند.

ساخت مجموعه مداری گلوناس در کشور ما متشکل از 24 ماهواره ناوبری در اکتبر 1982 آغاز شد و در دسامبر 1995 به پایان رسید. ماهواره های مصنوعی گلوناس به طور مساوی در سه صفحه مداری با فاصله 120 درجه نسبت به یکدیگر توزیع شده اند. 8.2 ب). به هواپیماها به ترتیب اعداد 1، 2 و 3 اختصاص داده می شود که در جهت چرخش زمین افزایش می یابد، در حالی که مقادیر اسمی طول مطلق صفحات ایده آل ثابت است:

215°15"00" + 120°(i-1)، (8.1)

جایی که من- شماره صفحه مداری

فاصله اسمی بین ماهواره های همسایه گلوناس از نظر عرض جغرافیایی 45 درجه است. به ماهواره های هواپیمای مدار اول اعداد از 1 تا 8، ماهواره های صفحه مداری 2 - از 9 تا 16 و ماهواره های صفحه مداری 3 - از 17 به 24 اختصاص داده شده است. صفحات مداری نسبت به هر یک جابجا می شوند. دیگر در آرگومان عرض جغرافیایی 15 درجه.

آ). ماهواره NAVSTAR.

ب) ماهواره گلوناس.

برنج. 8.1. ماهواره های ناوبری

آ) ب)

برنج. 8.2. سیستم های ناوبری ماهواره ای

آ) – NAVSTAR; ب) – گلوناس.

ماهواره های ناوبری سیستم NAVSTAR در شش صفحه مداری با چهار ماهواره در هر یک قرار دارند (شکل 8.2). ب).

ارتفاع مداری ماهواره های ناوبری GLONASS 19-100 کیلومتر، سیستم NAVSTAR 20-180 کیلومتر است.

دوره مداری ماهواره های سیستم گلوناس 11 ساعت و 15 دقیقه و 44 ثانیه و سیستم NAVSTAR 12 ساعت است.

شیب مداری سیستم گلوناس 64.8 درجه و سیستم NAVSTAR 55.0 درجه است.

این پیکربندی ساختار مداری سیستم های ناوبری ماهواره ای پوشش جهانی و پیوسته سیستم و همچنین هندسه بهینه موقعیت نسبی ماهواره ها را برای بهبود دقت تعیین مختصات تضمین می کند.

ماهواره های ناوبری سیستم های GPS به طور مداوم سیگنال های رادیویی را با دقت متفاوت منتشر می کنند. بنابراین، سیستم GLONASS دو نوع سیگنال ناوبری را ارائه می دهد:

دقت بالا (HT) - منحصراً برای حل مشکلات وزارت دفاع فدراسیون روسیه در نظر گرفته شده است.

دقت استاندارد (ST) - در دسترس همه مصرف کنندگان است.

سیستم NAVSTAR سه نوع سیگنال ناوبری را ارائه می دهد:

محافظت شده (P-code) - محافظت شده، در درجه اول برای نیازهای وزارت دفاع ایالات متحده در نظر گرفته شده است.

دسترس پذیری انتخابی (S/A) - ایجاد حرکت عمدی و غیرقابل پیش بینی ساعت های ماهواره ای، خطاهای مکان یابی قابل توجهی را برای عموم مردم ایجاد می کند.

Clear Acquisition (C/A) - به راحتی قابل تشخیص است، یعنی یک کد مدنی عمومی است.

ب- زیرسیستم نظارت و کنترل زمینی متشکل از گروهی از ایستگاه های ردیابی، چندین ایستگاه بارگیری در ماهواره و یک ایستگاه اصلی است. این زیرسیستم یکپارچگی سیستم را کنترل می کند و منبع اصلی اطلاعات ارائه شده به کاربران است. وظایف اصلی آن عبارتند از:

نظارت بر عملکرد ماهواره های ناوبری؛

جمع آوری اطلاعات برای تعیین و پیش بینی مدارها (ephemeris)؛

تشکیل یک سیستم زمانی یکپارچه از کل مجموعه مداری و همگام سازی آن نسبت به زمان جهانی و صادرات داده به حافظه کامپیوترهای روی بردماهواره های ناوبری

اطلاعات مداری-زمانی دو بار در روز در حافظه ماهواره ذخیره می شود که دقت بالایی در تعیین ناوبری را تضمین می کند.

که در- زیرسیستم کاربر شامل مجموعه ای از سخت افزار و نرم افزار است که هدف اصلی "GPS" - تعیین مختصات برای استفاده ژئودتیکی را اجرا می کند.

عوامل اصلی برای استفاده گسترده از تجهیزات کاربر GPS عبارتند از:

همه آب و هوا؛

کارایی اولین تعیین مختصات (کمتر از 3 دقیقه از روشن شدن گیرنده)؛

تداوم تعیین مختصات (هر 0.5 ثانیه)؛

ابعاد کوچک و وزن گیرنده ها.

شدت انرژی کم؛

سهولت کار؛

دقت بالا؛

هزینه نسبتا کم

داده های موقعیت یابی به هر شکل دیجیتالی مناسب برای کاربر ارائه می شود: در انواع مختلف سیستم های جغرافیاییمختصات و یا در هر سیستم مختصات مستطیلی با قابلیت توصیف و سیستم بندی اشیاء موقعیت یابی.

در حال حاضر، سیستم های ناوبری ماهواره ای در حال حاضر کاربرد گسترده ای در زمینه های زیر پیدا کرده اند: نظامی. در فضا، هوا، دریا، رودخانه، جاده، راه آهن و سایر انواع حمل و نقل؛ در ژئودزی، نقشه برداری، اقیانوس شناسی؛ در طول کار اکتشاف ژئوفیزیک و زمین شناسی؛ در جنگلداری و مدیریت زمین؛ شیلات؛ در پایش محیط زیست؛ در تحقیقات علمی، از جمله زمینه های اساسی و سایر زمینه های فعالیت انسانی.

از نظر ژئودزی و مهندسی مهندسی، این مطمئناً یک پیشرفت انقلابی در آینده است که مستلزم تغییر اساسی در ناوگان تجهیزات مهندسی و ژئودزیکی و همچنین فناوری ها و روش های کار است.

یاتسنکوف V.S. مبانی Sat Nav
اطلاعات مربوط به سیستم های ناوبری ماهواره ای GPS NAVSTAR و GLONASS سیستماتیک شده است. تاریخچه توسعه و ایجاد سیستم ها ترسیم شده است، اصول اساسی عملکرد آنها در نظر گرفته شده است. ویژگی ها و ساختار سیگنال های ناوبری، داده ها در قابلیت های فنیو پارامترهای سیستم های موجود، تعاریف مفاهیم و اصطلاحات اساسی آورده شده و بیشترین منابع آموزشی اینترنتی فهرست شده است.
برای توسعه دهندگان و کاربران سیستم های ناوبری در سطوح مختلف آموزشی، از آماتورهایی که از گیرنده های GPS در خانه استفاده می کنند تا متخصصانی که از کمک های ناوبری در کارهای روزمره استفاده می کنند. ممکن است برای دانشجویان مهندسی رادیو و دانشجویان کارشناسی ارشد مفید باشد.

اسکرین شات ها: فهرست مطالب

اضافه کردن. اطلاعات: ---

توزیع ادبیات من در زمینه علوم جغرافیایی (ژئودزی، نقشه برداری، مدیریت زمین، GIS، سنجش از دور، و غیره)
ژئودزی و سیستم های موقعیت یاب ماهواره ای

• ژئودزی مهندسی: آموزش در 2 قسمت. / E. S. Bogomolova، M. Ya. Bryn، V. A. Kougiya، و غیره؛ ویرایش شده توسط V. A. Kougiya. - سن پترزبورگ: دانشگاه حمل و نقل ایالتی سن پترزبورگ، 2006-2008. - 179 ص.


• سلیخانوویچ V.G.، Kozlov V.P.، Loginova G.P. کارگاه ژئودزی: کتاب درسی / ویرایش. سلیخانوویچ وی.جی. ویرایش دوم، کلیشه ای. - M.: LLC Publishing House "Alliance"، 2006. - 382 p.


• Genike A.A.، Pobedinsky G.G. سیستم های موقعیت یاب ماهواره ای جهانی و کاربردهای آنها در ژئودزی. اد. دوم، تجدید نظر شده و اضافی - M.: Kartgeotsentr, 2004. - 355 p.: ill.


• راهنمای کاربر برای انجام کار در سیستم مختصات 1995 (SK-95). GKINP (GNTA)-06-278-04. - M: TsNIIGAiK، 2004. - 89 ص.


• دستورالعمل های سطح بندی کلاس های I، II، III و IV. GKINP (GNTA)-03-010-02. - M.: TsNIIGAiK، 2003. - 135 ص.


• خامتوف T.I. پشتیبانی ژئودتیک برای طراحی، ساخت و بهره برداری از ساختمان ها و سازه ها: کتاب درسی. کمک هزینه - M.: Publishing House ASV, 2002. - 200 p.


• ژئودزی: کتاب درسی برای مدارس فنی / Glinsky S.P.، Grechaninova G.I.، Danilevich V.M.، Gvozdeva V.A.، Koshcheev A.I.، Morozov B.N. - م.: Kartgeotsentr - Geodezizdat, 1995. - 483 p.: ill.


• لوکیانوف V.F.، Novak V.E. و غیره. کارگاه آزمایشگاهی ژئودزی مهندسی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: "ندرا"، 1990. - 336 ص.


• نواک وی.ای.، لوکیانوف وی.اف. و غیره. دوره ژئودزی مهندسی: کتاب درسی دانشگاه ها، ویرایش. پروفسور نواک وی.ای. - م.: "ندرا"، 1989. - 432 ص.


• لوکیانوف V.F.، Novak V.E.، Ladonnikov V.G. و غیره. کتاب درسی تمرین ژئودزی. - م.: «ندرا»، 1986 - 236 ص.، بدل.


• غروب خورشید P.S. دوره ژئودزی عالی. - اد. 4، بازنگری شده است و اضافی - م.: "ندرا"، 1976. - 511 ص.


• Bolshakov V.D.، Vasyutinsky I.Yu.، Klyushin E.B. و غیره. روش ها و ابزار اندازه گیری های ژئودزیکی با دقت بالا در ساخت و ساز. / اد. بولشاکووا V.D. - م.: "ندرا"، 1976، - 335 ص.


• کتاب راهنمای نقشه بردار (در دو کتاب)/ Bolshakov V.D.، Levchuk G.P.، ​​Bagratuni G.V. و غیره.؛ ویرایش شده توسط Bolshakova V.D., Levchuka G.P. اد. 2، بازنگری شده است و اضافی - م: «ندرا»، 1975. - 1056 ص.


• Golubeva Z.S.، Kaloshina O.V.، Sokolova I.I. کارگاه ژئودزی. اد. 3، تجدید نظر شده - م.: "کولوس"، 1969. - 240 ص. از illus (کتاب های درسی و کمک آموزشی برای مؤسسات آموزش عالی کشاورزی).


• کراسوفسکی F.N. آثار برگزیده: در 4 جلد. - م.: Geodesizdat، 1953-1956. - 2001 ص.


• کراسوفسکی F.N. راهنمای ژئودزی عالی: دوره دانشکده ژئودتیک موسسه نقشه برداری زمین مسکو. قسمت اول - م.: انتشارات اداره زمین شناسی V.S.N.H. اتحاد جماهیر شوروی و موسسه نقشه برداری زمین مسکو، 1926. - 479 ص.

فتوگرامتری، توپوگرافی و کارتوگرافی

• سراپیناس بی.بی. نقشه کشی ریاضی: کتاب درسی برای دانشگاه ها / Balis Balio Serapinas. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1384. - 336 ص.


• Vereshchaka T.V. نقشه های توپوگرافی: مبنای علمی محتوا. - M.: MAIK "Nauka/Interperiodika"، 2002. - 319 p.


• مبانی ریاضی نقشه ها. فصل سوم از کتاب: Berlyant A.M. Cartography: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: نشریه، 1381. - 336 ص.


• دستورالعمل کار فتوگرامتری هنگام ایجاد نقشه ها و نقشه های توپوگرافی دیجیتال. GKINP (GNTA)–02-036-02. - M.: TsNIIGAiK، 2002. - 49 ص.


• یوژانیف V.S. کارتوگرافی با اصول توپوگرافی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: مدرسه عالی، 2001. - 302 ص.


• Tikunov V.S. مدل سازی در کارتوگرافی: کتاب درسی. - M.: انتشارات دانشگاه دولتی مسکو، 1997. - 405 ص.


• اورمایف M.S. فتوگرامتری فضایی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: ندرا، 1989. - 279 ص: بیمار.


• تدوین و استفاده از نقشه خاک(ویرایش A.D. Kashansky، کاندیدای علوم کشاورزی). - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - م.: آگروپرومیزدات، 1366. - 273 ص: بیمار. - (کتب درسی و کمک آموزشی برای دانشجویان مؤسسات آموزش عالی).


• لوسیاکوف N.N.، Skvortsov P.A.، Kamenetsky A.V. و غیره. ترسیم توپوگرافی: کتاب درسی برای دانشگاه ها / ویرایش شده توسط کاندیدای علوم فنی Losyakov N.N. - م.: ندرا، 1986. - 325 ص.، بیمار.


• Bilic Yu. S.، Vasmut A. S. طراحی و نقشه برداری: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: ندرا، 1984. - 364 ص.

مدیریت زمین و کاداستر زمین

• وارلاموف A.A.، Galchenko S.A. کاداستر زمین (در 6 جلد). جلد 6. سیستم های اطلاعات جغرافیایی و زمین. - M.: KolosS, 2006. - 400 p. - (کتب درسی و کمک آموزشی برای دانشجویان مؤسسات آموزش عالی).


• سیستم یکپارچه اسناد فنی کاداستر زمین دولتی فدراسیون روسیه. سیستم طبقه بندی کننده برای اهداف حفظ کاداستر اراضی دولتی. کمیته دولتی فدراسیون روسیه در مورد سیاست زمین. - م.: گوسکومزم روسیه، 2000 - 182 ص.


• سیستم مدیریت کیفیت یکپارچه برای کارهای طراحی و بررسی. استانداردهای سازمانی برای طراحی مواد گرافیکی. - M.: Roszemproekt، 1983 - 86 p. (STP 71.x-82)


• دستورالعمل تفسیر عکس های هوایی و نقشه های عکس در مقیاس های 1:10000 و 1:25000 برای اهداف آمایش سرزمین، ثبت اراضی دولتی و کاداستر زمین. - M.: وزارت کشاورزی اتحاد جماهیر شوروی، دانشگاه دولتی استفاده از زمین و مدیریت زمین، VISKHAGI، 1978. - 143 ص.

سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS)

• پوپوف I.V.، Chikinev M.A. استفاده موثر ArcObjects. کتابچه راهنمای روش. - Novosibirsk: Publishing House SB RAS، 2003 - 160 p.


• ژئوانفورماتیک / ایوانیکوف A.D.، Kulagin V.P.، Tikhonov A.N.، Tsvetkov V.Ya. - م.: چاپ مکس، 2001. - 349 ص.


• Berlyant A.M.، Koshkarev A.V. ژئوانفورماتیک. فرهنگ لغتاصطلاحات اساسی - M.: GIS-Association، 1999. - 204 p.


• دمرز مایکل ن. سیستم های اطلاعات جغرافیایی. مبانی: ترجمه. از انگلیسی - م: داده +، 1999. - 507 ص.


• Zamai S.S., Yakubailik O.E. نرم افزارو تکنولوژی سیستم های اطلاعات جغرافیایی : آموزشی کمک هزینه - کراسنویارسک: کراسنویار. حالت univ., 1998. - 110 p.


• کورولف یو.ک. ژئوانفورماتیک عمومی بخش اول. ژئوانفورماتیک نظری. شماره 1. - M.: SP LLC Data+, 1998. - 118 p.

سنجش از دور زمین (ERS)

• مدودف E.M.، Danilin I.M.، Melnikov S.R. مکان یابی لیزری زمین و جنگل: آموزش. - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - M.: Geolidar، Geoscosmos; کراسنویارسک: موسسه جنگلی به نام. V.N. Sukacheva SB RAS، 2007. - 230 p.


• کشکین V.B.، سوخینین A.I. سنجش از دور زمین از فضا. پردازش تصویر دیجیتال: آموزش. - م.: لوگوس، 2001. - 264 ص: بیمار.


• Garbuk S.V., Gershenzon V.E. سیستم های فضایی برای سنجش از دور زمین. - م.: انتشارات الف و ب، 1376. - 296 ص.، ill.


• وینوگرادوف بی.وی. پایش اکوسیستم هوافضا. - م.: ناوکا، 1984. - 320 ص.


• دیویس اس. ام.، لاندگرب دی. ای.، فیلیپس تی.ال. و غیره. سنجش از دور: یک رویکرد کمی/ اد. F. Swaina و S. Davis. مطابق. از انگلیسی - م.: ندرا، 1983. - 415 ص.


• Vostokova E.A.، Shevchenko L.A.، Sushchenya V.A. و غیره. نقشه برداری از تصاویر ماهواره ای و حفاظت از محیط زیست/ اد. Vostokova E.A.، Zlobina L.I. (ویراستار مسئول)، Kellner Yu.G. - م.: "ندرا"، 1982. - 251 ص.


• بوگومولوف L.A. تفسیر عکس های هوایی. - م.: "ندرا"، 1976. - 145 ص.


• میلر وی.، میلر ک. عکس زمین شناسی هوایی/ مطابق. از انگلیسی Voivode V.M. و Ilyina A.V.، ed. Lungershausen G.F. - M.: MIR، 1964. - 292 p., ill.


• بوگومولوف L.A. تفسیر توپوگرافی مناظر طبیعی بر روی عکس های هوایی. - M.: Gosgeoltekhizdat, 1963. - 198 p.

ناوبری، جهت یابی و موقعیت یابی

• Naiman V.S. ناوبر GPS برای مسافران، رانندگان، قایق سواران = بهترین ناوبری GPS/ ویرایش علمی توسط V.V. Skrylev. - M.: NT Press, 2008. - 400 pp.: ill.


• یاتسنکوف V.S. مبانی Sat Nav. سیستم های GPS NAVSTAR و GLONASS. - M: Hotline-Telecom, 2005. - 272 p.: ill.


• Gromakov Yu.A.، Severin A.V.، Shevtsov V.A. فناوری های مکان یابی در GSM و UMTS: کتاب درسی. کمک هزینه - M.: Eco-Trends, 2005. - 144 p.: ill.


• سولوویف یو.آ. سیستم های ناوبری ماهواره ای. - M.: Eco-Trends، 2000. - 270 p.


• سیستم ناوبری رادیویی ماهواره ای جهانی GLONASS/ اد. Kharisova V.N.، Perova A.I.، Boldina V.A. - م.: IPRZHR، 1998. - 400 p. : مریض


• شبشاویچ V.S.، Dmitriev P.P.، Ivantsevich I.V. و غیره. سیستم های ناوبری رادیویی ماهواره ای شبکه ای/ اد. شبشاویچ V.S. - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - م.: رادیو و ارتباطات، 1372. - 408 ص.،: ill.


• منچوکوف A.E. در دنیای دیدنی ها. اد. 3، اضافه کنید. - م.: "اندیشه"، 1966. - 284 ص.

- "گفتن متشکرم عمر تورنت را افزایش می دهد" (Dark_Ambient )

معرفی

با استفاده از سیستم موقعیت‌یابی جهانی (فرایند GPS که برای تعیین مختصات در هر نقطه از جهان استفاده می‌شود)، دو مقدار زیر یک نقطه روی زمین را تعریف می‌کنند (شکل 1):

1. ابتدا مکان دقیق (مختصات طول، عرض و ارتفاع) در محدوده 20 متر تا تقریباً 1 میلی متر ارائه می شود.

2. زمان دقیق (UTC)، دقت آن از 60 ns تا تقریباً 5 نانوثانیه متغیر است.

سرعت و جهت حرکت را می توان از این مختصات بدست آورد. مختصات و مقادیر زمانی با استفاده از ماهواره های زمین تعیین می شود.

شکل 1 عملکرد اصلی ناوبری ماهواره ای

در سال 2007، سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS)،

توسعه یافته توسط وزارت دفاع ایالات متحده (DoD) تنها کامل بود سیستم کاری GNSS. صنعت ناوبری ماهواره ای که به سرعت در حال رشد است، عمدتاً بر روی سیستم GPS متمرکز است، به همین دلیل است که اصطلاحات GPS و ناوبری ماهواره ای گاهی اوقات به جای یکدیگر استفاده می شوند. این سندسایر سیستم های GNSS را در نظر خواهد گرفت.

GPS (نام کامل: سیستم ناوبری و موقعیت یاب جهانی، NAVSTARGPS) توسط ایالات متحده توسعه یافته است. وزارت دفاع (DoD) و می تواند توسط پرسنل غیرنظامی و نظامی استفاده شود. سیگنال SPS غیرنظامی (موقعیت یابی استاندارد) توسط همه قابل استفاده است، در حالی که سیگنال PPS نظامی (موقعیت یابی دقیق) فقط توسط عوامل خاص قابل استفاده است. اولین ماهواره در 22 فوریه 1978 در مدار قرار گرفت و در حال حاضر 28 ماهواره عملیاتی در ارتفاع 20180 کیلومتری در 6 مدار مختلف وجود دارد. مدار آنها 55 0 به سمت استوا منحرف می شود، در حالی که 4 ماهواره آخر ارتباط رادیویی را با هر نقطه از سیاره فراهم می کنند. مدار هر ماهواره زمین تقریباً 12 ساعت است و دارای 4 ساعت اتمی است

در طول توسعه سیستم های GPSتأکید اصلی بر سه جنبه زیر بود:

1. این باید به مصرف کنندگان امکان تعیین موقعیت، سرعت و زمان را در حین حرکت یا استراحت بدهد.

2. باید مستمر ارائه دهدموقعیت یابی سه بعدی با درجه بالادقت، صرف نظر از آب و هوا.

3. باید بتواند توسط مردم غیرنظامی استفاده شود.

مبانی Sat Nav	معرفی

در پنج یا شش سال دیگر سه سیستم GNSS مستقل در دسترس خواهد بود. ایالات متحده به ارائه GPS به روسیه و اتحادیه اروپا ادامه خواهد داد که سیستم های GLONASS و GLILEO خود را نیز اضافه خواهند کرد. همه این سیستم ها برای بهبود قابلیت اطمینان و

در دسترس بودن برای برنامه های جدید 2.

یک راهنمای سریع اصول اولیه ناوبری ماهواره ای و نحوه اعمال آنها در برنامه ها و فناوری ها را پوشش می دهد. GPS با توجه به استاندارد صنعت و

پیشرفت هایی مانند دیفرانسیل GPS (DGPS)، کمک GPS (AGPS) و

رابط های دستگاه در بخش های مختلف همه اینها با هدف ارائه اطلاعات اساسی در مورد چنین منطقه جذابی به خواننده انجام می شود.

برنج. 2 پرتاب ماهواره GPS

1 ناوبری ماهواره ای آسان شده است

اگر دوست دارید. . .

o درک کنید که چگونه فاصله تا رعد و برق تعیین می شود

o درک نحوه عملکرد توابع اولیه satnav

o بدانید که چند همگام کننده اتمی روی برد ماهواره GPS وجود دارد o بدانید که چگونه موقعیت را روی نقشه تعیین کنید

o درک کنید که چرا 4 ماهواره برای تعیین موقعیت مورد نیاز است، پس این فصل برای شما مناسب است!

1.1 اصل اندازه گیری زمان انتقال سیگنال

برای مدتی در طول یک شب طوفانی، بدون شک سعی کرده اید بفهمید که چقدر از رعد و برق فاصله دارید. فاصله را می توان به راحتی تعیین کرد (شکل 3): فاصله = لحظه رعد و برق (زمان شروع) قبل از ظهور رعد و برق (زمان پایان)، ضرب در سرعت صوت (تقریباً 330 متر بر ثانیه). تفاوت بین زمان شروع و پایان در زمان حمل و نقل است.

چشم تعریف شده است

زمان انتقال

زمان شروع را تعیین می کند

شکل 3 تعیین فاصله توسط رعد و برق

فاصله = زمان عبور * سرعت صدا

سیستم GPS نیز بر اساس همین اصل عمل می کند. برای محاسبه موقعیت دقیق، فقط باید زمان انتقال سیگنال بین نقطه رصد و چهار ماهواره دیگر که موقعیت آنها مشخص است را اندازه گیری کنید.

مبانی Sat Nav

1.1.1 اصول اولیه ناوبری ماهواره ای

تمام سیستم های ناوبری ماهواره ای استفاده می کنند اصول کلیتعاریف مختصات:

ماهواره هایی با موقعیت مشخص سیگنال منظمی را ارسال می کنند.

در اینجا ما اصولی را می بینیم که اغلب در مدل های ساده اعمال می شود. بیایید تصور کنیم که در یک ماشین هستیم و می خواهیم موقعیت خود را در یک خیابان طولانی و مستقیم تعیین کنیم. در انتهای خیابان یک فرستنده رادیویی وجود دارد که در هر ثانیه یک پالس ساعت می فرستد. این خودرو دارای ساعتی است که با ساعت فرستنده رادیویی هماهنگ شده است. با اندازه گیری زمان از فرستنده تا ماشین می توانیم موقعیت خود را در خیابان مشخص کنیم (شکل 4).

در حال گسترش

محاسبه موقعیت

فرستنده سیگنالبا استفاده از خطای زمانی 1 میکرو ثانیه

فاصله

شکل 4 در ساده ترین حالت، فاصله با زمان انتشار تعیین می شود

فاصله D با ضرب زمان انتشار Δτ در سرعت نور c محاسبه می شود. D = ∆τ c

از آنجایی که همگام سازی ساعت ماشین با فرستنده کامل نیست، بین فاصله محاسبه شده و فاصله واقعی تفاوت وجود دارد. در ناوبری، این مقدار نادرست شبیه یک محدوده شبه به نظر می رسد. در مثال ما، خطای زمانی 1 میکروثانیه (1µs) است و یک شبه برد 300 متر را تعریف می کند.

می توانستیم تصمیم بگیریم این مشکل، خودروی خود را به یک ساعت اتمی دقیق مجهز می کنیم، اما این به طور قابل توجهی بر بودجه ما تأثیر می گذارد. راه حل دیگر استفاده از فرستنده ثانویه همزمان است که فاصله آن مشخص است. با اندازه گیری هر دو زمان انتشار، علیرغم عدم دقت ساعت روی برد، می توان فاصله را با دقت تعیین کرد.

فاصله A

شکل 5 با دو فرستنده می توان موقعیت دقیق را با وجود خطاهای زمان بندی محاسبه کرد

همانطور که می بینید، برای محاسبه دقیق موقعیت و زمان در طول یک خط (با فرض اینکه خط فقط در یک جهت امتداد دارد)، به دو فرستنده سیگنال زمان نیاز داریم. از این نتیجه می‌توان به این نتیجه رسید: با ساعت‌های غیرهمگام روی برد که در محاسبات موقعیت استفاده می‌شوند، تعداد فرستنده‌های سیگنال زمانی مورد نیاز بیشتر از تعداد اندازه‌گیری‌های ناشناخته در واحد است.

در یک هواپیما (دو بعدی) به سه فرستنده سیگنال زمان نیاز داریم.

در فضای سه بعدی به چهار فرستنده سیگنال زمان نیاز داریم.

سیستم های ناوبری ماهواره ای از ماهواره ها به عنوان فرستنده سیگنال زمان استفاده می کنند. ارتباط با 4 ماهواره آخر (شکل 6) برای تعیین مختصات سه بعدی (طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی، ارتفاع) در هر زمان ضروری است. در بخش‌های بعدی این موضوع را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد.

شکل 6 4 ماهواره برای تعیین طول، عرض جغرافیایی، ارتفاع و زمان مورد نیاز است

مبانی Sat Nav	ناوبری ماهواره ای آسان شده است

1.1.2 زمان سفر سیگنال

سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای از ماهواره‌هایی در ارتفاع بالا استفاده می‌کنند که به گونه‌ای قرار گرفته‌اند که از هر نقطه n روی زمین می‌توان خطی را به سمت حداقل چهار ماهواره رسم کرد.

هر کدام از این ماهواره ها دارای حداکثر چهار ساعت اتمی روی هواپیما هستند. ساعت‌های اتمی در حال حاضر دقیق‌ترین ابزار هستند که در هر 30000 سال از 1000000 سال حداکثر یک ثانیه از دست می‌دهند. به منظور دقیق تر کردن آنها، تصحیح یا هماهنگ سازی از نقاط کنترل مختلف روی زمین انجام می شود. هر ماهواره موقعیت و زمان دقیق خود را با فرکانس 1575.42 مگاهرتز به زمین مخابره می کند. این سیگنال ها با سرعت نور (300000 کیلومتر بر ثانیه) حرکت می کنند و بنابراین تقریباً 67.3 میلی ثانیه طول می کشد تا مستقیماً زیر ماهواره به سطح زمین برسند. سیگنال برای هر کیلومتر اضافی به 3.33 نیاز دارد. اگر می خواهید موقعیت خود را در خشکی (یا در دریا یا هر جای دیگر) ایجاد کنید، تنها چیزی که نیاز دارید یک ساعت دقیق است. با مقایسه زمان دریافت سیگنال ماهواره ای با زمان ارسال، می توان زمان عبور این سیگنال را تعیین کرد (شکل 7).

شکل 7 تعیین زمان انتقال سیگنال

همانطور که در مثال ماشین، فاصله D تا ماهواره را می توان با استفاده از زمان عبور تعیین کرد: فاصله = زمان سفر * سرعت نور

مبانی Sat Nav	ناوبری ماهواره ای آسان شده است

1.1.3 تعیین موقعیت روی نقشه

تصور کنید که در یک فلات وسیع قدم می زنید و می خواهید بدانید کجا هستید. دو ماهواره که در بالای شما قرار دارند، زمان و موقعیت خود را در هواپیما مخابره می کنند. با استفاده از زمان‌های انتقال سیگنال هر دو ماهواره، می‌توانید دو دایره با شعاع D1 و D2 در اطراف ماهواره‌ها رسم کنید. هر شعاع مربوط به مسافت محاسبه شده توسط ماهواره است. تمام فواصل ممکن تا ماهواره بر روی محیط دایره قرار دارد. اگر موقعیت بالای ماهواره ها حذف شود، موقعیت گیرنده در تقاطع دایره های زیر ماهواره است (شکل 8).

دو ماهواره برای تعیین موقعیت در هواپیمای X/Y کافی است.

شکل 8 موقعیت گیرنده در نقطه تقاطع دو دایره

در واقع، موقعیت باید در فضای سه بعدی تعریف شود، نه در یک صفحه. تفاوت بین صفحه و فضای سه بعدی در بعد اضافی (ارتفاع Z) است، برای تعیین موقعیت واقعی باید ماهواره سوم اضافی در دسترس باشد. اگر فاصله سه ماهواره مشخص باشد، تمام موقعیت های ممکن بر روی سطح سه کره قرار می گیرند که شعاع آنها با فواصل محاسبه شده مطابقت دارد. موقعیت مورد نظر محل تلاقی هر سه کره است (شکل 9).

برنج. 9 موقعیت به عنوان نقطه تلاقی سه کره تعریف می شود

مبانی Sat Nav	ناوبری ماهواره ای آسان شده است

1.1.4 وقوع و تصحیح خطای زمانی

ما تاکنون فرض کرده‌ایم که اندازه‌گیری زمان انتقال سیگنال دقیق بوده است. به هر حال، این چنین نیست. گیرنده برای اندازه گیری دقیق زمان نیاز به همگام سازی دارد. اگر خطای زمان عبور 1 ns باشد، خطای موقعیت 300 متر خواهد بود. ساعتهای روی هر سه ماهواره هماهنگ شده و خطای اندازه گیری زمان عبور جمع می شود. ریاضیات تنها چیزی است که می تواند به ما کمک کند. به یاد بیاورید که اگر N متغیر مجهول وجود داشته باشد، به N معادله مستقل نیاز داریم.

اگر اندازه‌گیری زمان با یک خطای مجهول ثابت همراه باشد، چهار متغیر مجهول در 3 فضای D خواهیم داشت:

طول جغرافیایی (X)

عرض جغرافیایی (Y)

ارتفاع (Z)

خطای زمانی (∆t)

از این نتیجه می شود که در فضای سه بعدی به 4 ماهواره برای تعیین موقعیت دقیق نیاز است.

سیستم های ناوبری ماهواره ای به گونه ای طراحی شده اند که حداقل 4 ماهواره از هر نقطه روی زمین قابل مشاهده باشند (شکل 10). بنابراین، با وجود خطاهای ساعت و زمان گیرنده، موقعیت با دقت تقریباً 5 تا 10 متر محاسبه می شود.

شکل 10 4 ماهواره برای تعیین موقعیت در فضای سه بعدی مورد نیاز است

مبانی Sat Nav	ناوبری ماهواره ای آسان شده است

2 فناوری GNSS: مثال GPS

اگر دوست دارید. . .

o درک کنید که چرا 3 بخش مختلف GPS مورد نیاز است o بدانید که هر بخش عملکردی دارد

o بدانید که چگونه یک ماهواره GPS ساخته می شود

o بدانید چه نوع اطلاعاتی به زمین منتقل می شود o درک کنید که سیگنال ماهواره چگونه تولید می شود

o درک چگونگی تعیین زمان انتقال سیگنال o درک اهمیت همبستگی

o درک کنید که چرا حداقل یک دوره زمانی GPS برای کار آنلاین مورد نیاز است o بدانید فریم ها و فریم های فرعی چیست

پس این فصل برای شماست!

2.1 توضیحات سیستم

به شرح زیر

بخش ها

در نظر گرفتن

مختلف

بخش های فناوری GNSS حامل L1 پالس های ساعت - گذرا - سالنامه - وضعیت - تاریخ، زمان بخش کاربر برنج. 11 سه بخش GNSS گذرنامه های دریافتی - سالنامه محاسبه شده - وضعیت ماهواره - تصحیح زمان از ایستگاه زمینی بخش کنترل همانطور که از شکل 11 مشاهده می شود، یک ارتباط یک طرفه بین بخش فضایی و بخش کاربر وجود دارد. ایستگاه های کنترل روی زمین دارای ارتباطات دو طرفه با ماهواره ها هستند. 2.2 بخش فضایی 2.2.1 حرکت ماهواره بخش فضایی در حال حاضر از 32 ماهواره فعال (شکل 12) با مدار در 6 صفحه مختلف (از چهار تا پنج ماهواره در هر هواپیما) تشکیل شده است. آنها در ارتفاع 20180 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند و 550 شیب به سمت استوا دارند. هر ماهواره در 12 ساعت به دور زمین می چرخد. با توجه به چرخش زمین، ماهواره تقریباً پس از 24 ساعت (به طور دقیق 23 ساعت و 56 دقیقه) در موقعیت اولیه خود قرار می گیرد (شکل 13).