Спутниковые навигационные системы используются уже 40 лет. Но если еще 10 лет назад они применялись преимущественно на судах, то теперь в качестве опций устанавливаются на многие автомобили. Что же они представляют собой на современном этапе развития?
)
)
)
 | | Спутниковые навигационные системы используются уже 40 лет. Но если еще 10 лет назад они применялись преимущественно на судах, то теперь в качестве опций устанавливаются на многие автомобили. Что же они представляют собой на современном этапе развития? |
В настоящее время только Россия и Соединенные Штаты Америки располагают комплексом средств, обеспечивающих спутниковую навигацию. В России это ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), в США – GPS (Global Positional System – глобальная система позиционирования) Navstar.
Украина относится к тем немногим государствам, научно-технический и производственный потенциал которых позволяет создать спутниковые навигационные системы (СНС). В Украине производятся ракеты-носители, спутники, приемоиндикаторы (аппаратура пользователя). Однако создание СНС – очень дорогостоящий проект. Нашей стране он не под силу, да и необходимости такой нет. В настоящее время Европейский Союз разрабатывает собственную СНС. В ее создании принимает участие и Украина, о чем недавно подписано соответствующее соглашение. На разработку системы, получившей название Galileo, выделено 4,2 миллиарда евро. Планируется, что она начнет действовать в 2008 году.
Следить за всем
Уже сейчас сигналы спутников GPS и ГЛОНАСС можно использовать как по отдельности, так и совместно. Второй режим работы обозначают GNSS. Современная СНС состоит из нескольких компонентов – космического и наземного. Космический сегмент – это спутники, являющиеся опорными навигационными точками. Они движутся на высоте около 20000 километров над Землей по разным орбитам. По сигналам спутников дальномерным методом определяют координаты и путевую скорость подвижного объекта. Кроме этого, можно установить путевой угол (угол между направлением на север и вектором скорости). Возросшая точность измерения теперь уже позволяет измерить углы курса, крена и тангажа (угловое движение относительно поперечной оси) объекта. Погрешность при этом находится в пределах 20 угловых минут (данные российского измерителя МРК-11). Правда, для автомобиля это пока не актуально. Зато в будущем, например при создании систем автопилотирования, это может стать необходимым.
В обычном режиме погрешности определения координат движущегося транспортного средства составляют 10 – 30 метров. Они складываются из погрешностей определения местоположения спутников, помех при прохождении сигналов через атмосферу, погрешностей отсчета времени на спутнике и наземной аппаратуре (приемоиндикаторе), шумов приборов. Влияет на точность и взаимное расположение спутников. Информация о спутниках содержится в передаваемом ими же альманахе. Современные приемоиндикаторы сами выбирают 3 – 5 спутников для работы. Это возможно благодаря тому, что в каждой из систем функционируют одновременно 24 спутника. Для «всепогодной» глобальной системы, действующей на всем земном шаре, определение координат с погрешностью даже 100 метров – совсем неплохо, особенно в лесу или пустыне. Но для автомобильной навигации с привязкой к дорожной сети этого недостаточно. Необходимая в таком случае высокая точность (определение координат с погрешностью порядка 1 метра) достигается при использовании так называемого дифференциального режима работы СНС. Его суть в том, что вычисленные по сигналам спутников данные уточняются с помощью поправок, которые соответствуют погрешностям определения пунктов с точно известными координатами. Этими пунктами могут быть радиомаяки других навигационных систем или специально создаваемые корректирующие станции. Уже сейчас они обеспечивают поправками большую часть Европы и часть Украины, а в недалеком будущем распространятся на всю территорию нашей страны. К названию систем, работающих в дифференциальном режиме, добавляют букву D (DGPS, DGNSS).
Одним из недостатков СНС является пропадание сигнала спутника в условиях затенения в тоннелях, между зданиями, в густой листве. Осложняется это еще и тем, что для восстановления рабочего состояния после этого требуется время, которое может превышать 1 минуту. В таких случаях спутниковая система дублируется автономной, например, бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС). Несмотря на то, что характеристики микромеханических элементов в настоящее время весьма грубые, при интервале в несколько минут такая система может решить требуемую задачу. Объединенную систему БИНС+СНС называют интегрированной.
Разработкой приемоиндикаторов занимается множество западных фирм. Среди них – Garmin, Magellan, Bosch, Philips, Pioneer. Отечественные приборы (например, смелянской компании «Оризон-Навигация») почти ни в чем им не уступают.
Для эффективного использования спутниковой навигационной системы мало знать широту и долготу. Нужна еще хорошая карта с дорогами, знаками, разметкой, бензозаправками, отелями и прочим, с которой может работать компьютер СНС, обозначая положение авто по рассчитанным координатам. Их выпускает ряд украинских и российских фирм – Visicom, Natec.
Ни шагу без СНС
Сфера применения спутниковых систем постоянно расширяется. Их уже активно используют не только на флоте, в авиации, в наземном транспорте, но и для диспетчеризации перевозок, в системах охранной сигнализации, в рыболовстве, в геодезии и картографии. Сегодня обеспеченные люди пользуются СНС на рыбалке, охоте или в путешествиях. Спутниковые системы помогают слепым перемещаться по городу. Недалеко то время, когда пользование спутниковой навигационной системой станет столь же обычным, как и пользование мобильным телефоном.
В Украине внедрением СНС в различные отрасли занимаются на кафедре приборов и систем ориентации и навигации приборостроительного факультета НТУУ «Киевский политехнический институт». Здесь готовят специалистов для разработки и производства как бесплатформенных инерциальных навигационных систем, так и интегрированных систем на базе электронных платформ Texas Instruments. Altera, Atmel и др.
| |||||||
)
| Словарик | |
| |
|