Amerikanisches Navigationssystem. Nachrichten- und Analyseportal „Electronics Time“. Geschichte der Systementwicklung

Die Bestimmung Ihres Standorts, sowohl an Land als auch auf See, im Wald oder in der Stadt, ist heute eine ebenso aktuelle Frage wie in den vergangenen Jahrhunderten. Die Ära der Entdeckung der Radiowellen vereinfachte die Aufgabe der Navigation erheblich und eröffnete der Menschheit in vielen Lebens- und Tätigkeitsbereichen neue Perspektiven, und mit der Entdeckung der Möglichkeit, den Weltraum zu erobern, gelang ein großer Durchbruch auf diesem Gebiet Bestimmen der Koordinaten des Standorts eines Objekts auf der Erde. Zur Koordinatenbestimmung kommt ein Satellitennavigationssystem zum Einsatz, das die notwendigen Informationen von im Orbit befindlichen Satelliten erhält.

Mittlerweile gibt es auf der Welt zwei globale Koordinatenbestimmungssysteme – das russische GLONASS und das amerikanische NavStar, besser bekannt als GPS (eine Abkürzung für den Namen Global Position System – globales Positionierungssystem).

Das Satellitennavigationssystem GLONASS wurde bereits in den frühen 80er Jahren des letzten Jahrhunderts in der Sowjetunion erfunden und die ersten Tests fanden 1982 statt. Es wurde im Auftrag des Verteidigungsministeriums entwickelt und war auf die operative globale Navigation von Bodenbewegungsobjekten spezialisiert .

Das amerikanische GPS-Navigationssystem ähnelt in Aufbau, Zweck und Funktionalität GLONASS und wurde ebenfalls im Auftrag des US-Verteidigungsministeriums entwickelt. Es ist in der Lage, sowohl die Koordinaten eines Bodenobjekts genau zu bestimmen als auch Zeit- und Geschwindigkeitsreferenzen durchzuführen. NavStar verfügt über 24 Navigationssatelliten im Orbit, die ein kontinuierliches Navigationsfeld über die gesamte Erdoberfläche bereitstellen.

Der Empfängerindikator eines Satellitennavigationssystems (GPS-Navigator oder) empfängt Signale von Satelliten, misst Entfernungen zu ihnen und löst mithilfe der gemessenen Entfernungen das Problem der Bestimmung seiner Koordinaten - Breitengrad, Längengrad und beim Empfang von Signalen von 4 oder mehr Satelliten - Höhe über dem Meeresspiegel, Geschwindigkeit, Richtung (Kurs), zurückgelegte Strecke. Der Navigator umfasst einen Empfänger zum Empfangen von Signalen, einen Computer zur Verarbeitung dieser Signale und Navigationsberechnungen, ein Display zur Anzeige von Navigations- und Serviceinformationen sowie eine Tastatur zur Steuerung des Gerätebetriebs.

Diese Empfänger sind für den dauerhaften Einbau in Steuerkästen und Instrumententafeln konzipiert. Ihre Hauptmerkmale sind: das Vorhandensein einer externen Antenne und die Stromversorgung über eine externe Gleichstromquelle. Sie verfügen in der Regel über große Flüssigkristall-Monochrom-Bildschirme mit alphanumerischer und grafischer Informationsanzeige.

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Kompakter, wasserdichter Hochleistungs-GPS/DGPS/WAAS-Empfänger für kleine Boote. Dieser GPS-Empfänger des Unternehmens ist in der Lage, zusätzliche DGPS/WAAS-Differenzkorrektursignale zu empfangen und zu verarbeiten. Diese Fähigkeit ermöglicht eine Genauigkeit von mehr als 5 Metern beim Empfang von Korrekturen von einem Beacon oder geostationären WAAS-Satelliten.

Neuer (D)GPS-Navigator mit integriertem Differentialkorrekturempfänger. Mit der Path-Laying-Technologie können Sie Routen über große Entfernungen präzise erstellen. Es besteht die Möglichkeit, für kurze Distanzen eine rhoxodromische Strecke (RL) und für lange Distanzen eine orthodrome Strecke (GC) zu wählen.

Mit der Pfadplanungstechnologie können Sie Fernrouten präzise erstellen. Es besteht die Möglichkeit, für kurze Distanzen eine rhoxodromische Strecke (RL) und für lange Distanzen eine orthodrome Strecke (GC) zu wählen.

Feste Empfänger verfügen über eine breite Funktionalität, insbesondere professionelle Geräte für den Einsatz auf See. Sie verfügen über einen großen Speicher, können verschiedene Navigationsprobleme lösen und ihre Schnittstelle ermöglicht die Einbindung in das Navigationssystem des Schiffes.

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Dies ist ein moderner Empfängerindikator für GLONASS/GPS-Satellitennavigationssysteme, der für Schiffe aller Art entwickelt wurde.

Entwickelt von Spezialisten des Unternehmens Radio Complex unter Verwendung der neuesten Errungenschaften auf dem Gebiet der Seenavigation. RK-2006 verfügt über die Fähigkeit, Signale von bereits eingesetzten Satellitenkonstellationen wie GLONASS und GPS, aber auch von vielversprechenden europäischen und asiatischen Positionierungssystemen zu empfangen. Dies ermöglicht bei erhöhter Störfestigkeit und Schutz vor Ausfällen jeglicher Systeme die Bestimmung der Koordinaten des Schiffes sowie dessen Kurs und Geschwindigkeit.

Empfänger der globalen Navigationssatellitensysteme GPS und GLONASS vom südkoreanischen Hersteller von Seefunknavigationsgeräten Samyung ENC Co., Ltd – SGN-500.

Bei der Verwendung von GLONASS und GPS in kombinierten Empfängern (fast alle GLONASS-Empfänger sind kombiniert) ist die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung aufgrund der großen Anzahl sichtbarer Raumfahrzeuge und ihrer guten relativen Position fast immer „ausgezeichnet“.

Navigationsinformationen anzeigen

GLONASS/GPS-Empfänger verwenden zwei Methoden zur Anzeige von Informationen: alphanumerisch und grafisch (manchmal wird der Begriff „pseudographisch“ verwendet).

Die alphanumerische Methode zur Anzeige der empfangenen Informationen verwendet:

• Zahlen (Koordinaten, Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke usw.)
• Buchstabenkombinationen, die digitale Daten erklären – normalerweise Abkürzungen von Phrasen (z. B. MOV – „Man Over Board“ oder auf Russisch „Man Overboard!“
• Wortabkürzungen (zum Beispiel SPD – Geschwindigkeit, TRK – Track), Wegpunktnamen. In der Anfangsphase der Entwicklung der GPS-Technologie wurde die alphanumerische Anzeige von Informationen in reiner Form verwendet.

Die grafische Darstellung erfolgt anhand von auf dem Bildschirm erzeugten Bildern, die die Art der Bewegung des Trägers (Schiff, Auto, Person) darstellen. Die Grafiken in Geräten verschiedener Hersteller sind nahezu gleich und unterscheiden sich in der Regel in Details. Die gängigsten Designs sind:

• elektronischer Kompass (nicht zu verwechseln mit magnetischem!)
• grafische Bewegungsanzeige
• Verkehrsweg, Routen
• Symbole für Wegpunkte
• Schiffskoordinaten
• Richtung zum Wegpunkt
• Geschwindigkeit

Eigenschaften:

Genauigkeit der Standortkoordinaten

Die Genauigkeit der Bestimmung der Koordinaten eines Ortes ist ein grundlegender Indikator jedes Navigationssystems, dessen Wert bestimmt, wie korrekt das Schiff der festgelegten Route folgt und ob es nicht auf nahegelegene Untiefen oder Felsen trifft.

Die Genauigkeit von Instrumenten wird normalerweise anhand des Wertes des quadratischen Mittelfehlers (RMS) beurteilt – dem Intervall, in das 72 % der Messungen fallen, oder anhand des maximalen Fehlers, der 95 % entspricht. Die meisten Hersteller schätzen die Standardabweichung ihrer GPS-Empfänger auf 25 Meter, was einem maximalen Fehler von 50 Metern entspricht.

Navigationseigenschaften

Die Navigationsfähigkeiten von GLONASS/GPS-Empfängern werden durch die Anzahl der darin enthaltenen Wegpunkte, Routen und Wegpunkte charakterisiert, die vom Gerät gespeichert werden. Unter Wegpunkten verstehen wir charakteristische Punkte auf der Oberfläche, die zur Navigation dienen. Moderne Wegpunkte können je nach Modell 500 bis 5000 Wegpunkte und 20–50 Routen mit jeweils 20–30 Punkten erstellen und speichern.

Zusätzlich zu den Wegpunkten verfügt jeder Empfänger über einen Vorrat an Punkten zum Aufzeichnen und Speichern der zurückgelegten Route. Diese Zahl kann bei professionellen Navigatoren zwischen 1000 und mehreren Zehntausend Punkten liegen. Über die aufgezeichnete Route kann zurück navigiert werden.

Anzahl gleichzeitig verfolgter Satelliten

Dieser Indikator charakterisiert die Stabilität des Navigators und seine Fähigkeit, höchste Genauigkeit zu bieten. In Anbetracht der Tatsache, dass Sie zur Bestimmung von zwei Positionskoordinaten – Längen- und Breitengrad – drei Satelliten gleichzeitig verfolgen müssen und zur Bestimmung der Höhe vier. Moderne GLONASS/GPS-Navigationsgeräte, auch tragbare, verfügen über 8- oder 12-Kanal-Empfänger, die Signale von bis zu 8 bzw. 12 Satelliten gleichzeitig empfangen und verfolgen können.

Heute werden wir darüber sprechen, was GPS ist und wie dieses System funktioniert. Lassen Sie uns auf die Entwicklung dieser Technologie und ihrer Funktionsmerkmale achten. Wir werden auch diskutieren, welche Rolle interaktive Karten beim Betrieb des Systems spielen.

Geschichte von GPS

Die Entstehungsgeschichte des globalen Positionierungssystems bzw. der Koordinatenbestimmung begann in den Vereinigten Staaten bereits in den fernen 50er Jahren mit dem Start des ersten sowjetischen Satelliten ins All. Ein Team amerikanischer Wissenschaftler, die den Start überwachten, stellte fest, dass der Satellit mit zunehmender Entfernung seine Signalfrequenz allmählich änderte. Nach einer eingehenden Analyse der Daten kamen sie zu dem Schluss, dass es mit Hilfe eines Satelliten, genauer gesagt seines Standorts und seines ausgesendeten Signals, möglich ist, den Standort und die Bewegungsgeschwindigkeit einer Person auf der Erde genau zu bestimmen sowie umgekehrt die Geschwindigkeit und Position des Satelliten im Orbit bei der Bestimmung der genauen menschlichen Koordinaten. Ende der siebziger Jahre führte das US-Verteidigungsministerium das GPS-System für eigene Zwecke ein und einige Jahre später wurde es für den zivilen Einsatz verfügbar. Wie funktioniert das GPS-System jetzt? Genau so, wie es damals funktionierte, nach den gleichen Prinzipien und Grundlagen.

Satellitennetzwerk

Mehr als vierundzwanzig Satelliten in der Erdumlaufbahn senden Funkbindungssignale. Die Anzahl der Satelliten variiert, aber es befindet sich immer die erforderliche Anzahl im Orbit, um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, und einige von ihnen sind in Reserve, damit sie bei einem Ausfall der ersten Satelliten ihre Funktionen übernehmen können. Da die Lebensdauer jedes einzelnen von ihnen etwa 10 Jahre beträgt, werden neue, modernisierte Versionen auf den Markt gebracht. Die Satelliten drehen sich in sechs Umlaufbahnen um die Erde in einer Höhe von weniger als 20.000 km und bilden ein vernetztes Netzwerk, das von GPS-Stationen gesteuert wird. Letztere befinden sich auf tropischen Inseln und sind mit dem Hauptkoordinierungszentrum in den Vereinigten Staaten verbunden.

Wie funktioniert ein GPS-Navigator?

Dank dieses Netzwerks können Sie Ihren Standort ermitteln, indem Sie die Verzögerung des Signals der Satelliten berechnen und anhand dieser Informationen die Koordinaten bestimmen. Wie funktioniert das GPS-System jetzt? Wie jedes räumliche Navigationsnetzwerk ist es völlig kostenlos. Es arbeitet bei jedem Wetter und zu jeder Tageszeit mit hoher Effizienz. Der einzige Kauf, den Sie tätigen sollten, ist das GPS selbst oder ein Gerät, das die GPS-Funktionalität unterstützt. Tatsächlich basiert das Funktionsprinzip des Navigators auf einem seit langem verwendeten einfachen Navigationsschema: Sie kennen genau den Ort, an dem sich das Markierungsobjekt befindet, das für die Rolle eines Orientierungspunkts am besten geeignet ist, und die Entfernung von diesem zu Ihnen Zeichnen Sie einen Kreis, auf dem Sie Ihren Standort mit einem Punkt angeben. Wenn der Radius des Kreises groß ist, ersetzen Sie ihn durch eine gerade Linie. Zeichnen Sie mehrere solcher Streifen von Ihrem möglichen Standort in Richtung der Markierungen; der Schnittpunkt der Linien zeigt Ihre Koordinaten auf der Karte an. Die oben genannten Satelliten spielen in diesem Fall die Rolle dieser Markierungsobjekte in einer Entfernung von etwa 18.000 km von Ihrem Standort. Obwohl sie mit enormer Geschwindigkeit im Orbit rotieren, wird ihr Standort ständig überwacht. Jeder Navigator verfügt über einen GPS-Empfänger, der auf die gewünschte Frequenz programmiert ist und in direkter Interaktion mit dem Satelliten steht. Jedes Funksignal enthält eine bestimmte Menge verschlüsselter Informationen, darunter Informationen über den technischen Zustand des Satelliten, seinen Standort in der Erdumlaufbahn und die Zeitzone (genaue Zeit). Informationen über die genaue Zeit sind übrigens das Nötigste, um Daten über Ihre Koordinaten zu erhalten: Die laufende Berechnung der Zeitspanne zwischen der Auslösung und dem Empfang des Funksignals wird mit der Geschwindigkeit der Funkwelle selbst multipliziert und mit Bei kurzfristigen Berechnungen wird die Entfernung zwischen Ihrem Navigationsgerät und dem Satelliten im Orbit berechnet.

Synchronisationsschwierigkeiten

Basierend auf diesem Navigationsprinzip kann davon ausgegangen werden, dass Sie zur genauen Bestimmung Ihrer Koordinaten möglicherweise nur zwei Satelliten benötigen, anhand deren Signale Sie den Schnittpunkt und letztendlich den Ort, an dem Sie sich befinden, leicht finden können . Doch leider ist aus technischen Gründen der Einsatz eines weiteren Satelliten als Marker erforderlich. Das Hauptproblem ist die Uhr des GPS-Empfängers, die keine ausreichende Synchronisation mit Satelliten ermöglicht. Der Grund dafür ist die unterschiedliche Zeitanzeige (auf Ihrem Navigator und im Weltraum). Die Satelliten verfügen über teure, hochwertige Atomuhren, die es ihnen ermöglichen, die Zeit mit äußerster Genauigkeit zu zählen, während es einfach unmöglich ist, solche Chronometer auf herkömmlichen Empfängern zu verwenden, da dies aufgrund ihrer Abmessungen, Kosten und Komplexität des Betriebs nicht möglich wäre überall einsetzbar. Schon ein kleiner Fehler von 0,001 Sekunden kann die Koordinaten um mehr als 200 km zur Seite verschieben!

Dritter Marker

Deshalb beschlossen die Entwickler, die übliche Technologie von Quarzuhren in GPS-Navigationsgeräten zu verlassen und einen anderen Weg einzuschlagen, genauer gesagt, anstelle von zwei Satelliten-Landmarken drei bzw. die gleiche Anzahl von Linien für die anschließende Kreuzung zu verwenden. Die Lösung des Problems basiert auf einer genial einfachen Lösung: Wenn sich alle Linien der drei bezeichneten Markierungen schneiden, auch mit möglichen Ungenauigkeiten, entsteht eine Zone in Form eines Dreiecks, dessen Mittelpunkt als Mittelpunkt genommen wird - Ihr Standort. Dadurch können Sie auch den Zeitunterschied zwischen dem Empfänger und allen drei Satelliten (für die der Unterschied gleich sein wird) erkennen und so den Schnittpunkt der Linien genau in der Mitte korrigieren; mit anderen Worten, dieser bestimmt Ihre GPS Koordinaten.

Eine Frequenz

Beachten Sie auch, dass alle Satelliten Informationen auf derselben Frequenz an Ihr Gerät senden, was recht ungewöhnlich ist. Wie funktioniert ein GPS-Navigator und wie nimmt er alle Informationen richtig wahr, wenn alle Satelliten kontinuierlich und gleichzeitig Informationen an ihn senden? Alles ist ganz einfach. Um sich zu identifizieren, senden Sender auf dem Satelliten auch Standardinformationen im Funksignal, die einen verschlüsselten Code enthalten. Es meldet die maximalen Eigenschaften des Satelliten und wird in die Datenbank Ihres Geräts eingegeben, sodass Sie dann die Daten des Satelliten mit der Navigationsdatenbank vergleichen können. Selbst wenn sich viele Satelliten in Reichweite befinden, können diese sehr schnell und einfach identifiziert werden. All dies vereinfacht das gesamte Schema und ermöglicht die Verwendung kleinerer und schwächerer Empfangsantennen in GPS-Navigationsgeräten, was die Kosten senkt und das Design und die Abmessungen der Geräte reduziert.

GPS-Karten

GPS-Karten werden separat auf Ihr Gerät heruntergeladen, sodass Sie das Gelände steuern, durch das Sie navigieren möchten. Das System legt lediglich Ihre Koordinaten auf dem Planeten fest, und die Funktion der Karten besteht darin, auf dem Bildschirm eine grafische Version neu zu erstellen, auf der die Koordinaten aufgetragen werden, sodass Sie durch das Gebiet navigieren können. Wie funktioniert GPS in diesem Fall? Kostenlos, es bleibt weiterhin in diesem Status; Karten in einigen Online-Shops (und nicht nur) sind weiterhin kostenpflichtig. Für ein Gerät mit GPS-Navigator werden häufig separate Anwendungen zum Arbeiten mit Karten erstellt: sowohl kostenpflichtig als auch kostenlos. Die Vielfalt der Karten ist angenehm überraschend und ermöglicht es Ihnen, die Straße von Punkt A nach Punkt B so informativ wie möglich und mit allen Annehmlichkeiten zusammenzustellen: welche Sehenswürdigkeiten Sie passieren, der kürzeste Weg zu Ihrem Ziel, ein Sprachassistent, der die Richtung anzeigt , und andere.

Zusätzliche GPS-Ausrüstung

Das GPS-System dient nicht nur dazu, Ihnen den richtigen Weg zu zeigen. Damit können Sie ein Objekt überwachen, auf dem sich möglicherweise ein sogenannter Beacon oder GPS-Tracker befindet. Es besteht aus einem Signalempfänger selbst und einem Sender auf Basis von GSM, 3GP oder anderen Kommunikationsprotokollen zur Übertragung von Informationen über den Standort eines Objekts an Servicezentren, die die Kontrolle durchführen. Sie werden in vielen Branchen eingesetzt: Sicherheit, Medizin, Versicherungen, Transport und viele andere. Es gibt auch Auto-Tracker, die sich ausschließlich mit dem Auto verbinden.

Reisen Sie ohne Probleme

Jeden Tag geht die Bedeutung der Karte und des permanenten Kompasses weiter in die Vergangenheit zurück. Moderne Technologien ermöglichen es einem Menschen, mit minimalem Zeit-, Arbeits- und Geldverlust den Weg für seine Reise zu ebnen und gleichzeitig die aufregendsten und interessantesten Orte zu sehen. Was vor etwa einem Jahrhundert noch Science-Fiction war, ist heute Realität und fast jeder kann davon profitieren: vom Militär über Matrosen und Flugzeugpiloten bis hin zu Touristen und Kurieren. Mittlerweile erfreut sich der Einsatz dieser Systeme in der Handels-, Unterhaltungs- und Werbebranche großer Beliebtheit, wo sich jeder Unternehmer auf einer globalen Weltkarte eintragen kann und es nicht schwer sein wird, ihn zu finden. Wir hoffen, dass dieser Artikel allen geholfen hat, die sich für GPS interessieren – wie es funktioniert, nach welchem ​​Prinzip Koordinaten bestimmt werden und welche Stärken und Schwächen es hat.

Die Entstehung der Satellitennavigation reicht bis in die 50er Jahre zurück. Als die UdSSR den ersten künstlichen Erdsatelliten startete, beobachteten amerikanische Wissenschaftler unter der Leitung von Richard Kershner das vom sowjetischen Satelliten ausgehende Signal und entdeckten, dass aufgrund des Doppler-Effekts die Frequenz des empfangenen Signals mit der Annäherung des Satelliten zunimmt und abnimmt während es sich entfernt. Der Kern der Entdeckung bestand darin, dass es möglich wird, die Position des Satelliten zu messen, wenn Sie Ihre Koordinaten auf der Erde genau kennen, und umgekehrt, wenn Sie die Position des Satelliten genau kennen, können Sie Ihre eigenen Koordinaten bestimmen.

Diese Idee wurde 20 Jahre später verwirklicht. Der erste Testsatellit wurde am 14. Juli 1974 von den Vereinigten Staaten in die Umlaufbahn gebracht, und der letzte aller 24 Satelliten, die zur vollständigen Abdeckung der Erdoberfläche benötigt wurden, wurde 1993 in die Umlaufbahn gebracht. Damit wurde das Global Positioning System, kurz GPS, geschaffen. in Dienst gestellt. Es wurde möglich, mithilfe von GPS Raketen präzise auf stationäre und dann sich bewegende Objekte in der Luft und am Boden zu richten. Mit Hilfe eines in Satelliten eingebauten Systems wurde es außerdem möglich, mächtige Atomladungen auf der Oberfläche des Planeten zu erkennen.

Ursprünglich wurde GPS, ein globales Positionierungssystem, als rein militärisches Projekt entwickelt. Doch nach dem Abschuss einer Maschine der Korean Airlines mit 269 Passagieren an Bord im Jahr 1983 erlaubte US-Präsident Ronald Reagan die teilweise Nutzung des Navigationssystems für zivile Zwecke. Die Tonhöhe wurde durch einen speziellen Algorithmus reduziert.

Dann tauchten Informationen auf, dass einige Unternehmen den Algorithmus zur Genauigkeitsreduzierung entschlüsselt hatten und diese Fehlerkomponente erfolgreich kompensierten, und im Jahr 2000 wurde diese Genauigkeitsvergröberung per Dekret des US-Präsidenten aufgehoben.

1. Satellitennavigationssystem

Satellitennavigationssystem– ein komplexes elektronisches technisches System, bestehend aus einer Reihe von Boden- und Weltraumgeräten, das dazu dient, den Standort (geografische Koordinaten und Höhe) sowie Bewegungsparameter (Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung usw.) für Boden, Wasser und Luft zu bestimmen Objekte.

1.1 Was ist GPS?

Das GPS-Satellitennavigationssystem wurde ursprünglich von den Vereinigten Staaten für militärische Zwecke entwickelt. Ein anderer bekannter Name für das System ist „NAVSTAR“. Der bereits zu einem gebräuchlichen Begriff gewordene Name „GPS“ ist eine Abkürzung für „Global Positioning System“, was übersetzt „Globales Navigationssystem“ bedeutet. Dieser Name charakterisiert vollständig den Zweck des Systems – die Bereitstellung einer Navigation auf der ganzen Welt. Nicht nur an Land, sondern auch auf See und in der Luft. Mithilfe von GPS-Navigationssignalen kann jeder Benutzer seinen aktuellen Standort mit hoher Genauigkeit bestimmen.

Diese Genauigkeit wurde größtenteils durch die Maßnahmen der amerikanischen Regierung ermöglicht, die das GPS-System im Jahr 2000 für zivile Nutzer zugänglich und zugänglich machte. Erinnern wir uns daran, dass zuvor durch die Verwendung eines speziellen selektiven Zugriffsmodus (SA – Selective Availability) Verzerrungen in das übertragene Signal eingeführt wurden, wodurch die Positionsgenauigkeit auf 70–100 Meter reduziert wurde. Seit dem 1. Mai 2000 ist dieser Modus deaktiviert und die Genauigkeit wurde auf 3–10 Meter erhöht.

Tatsächlich gab dieses Ereignis der Entwicklung von GPS-Navigationsgeräten für den Haushalt einen starken Impuls, senkte deren Kosten und machte sie bei normalen Benutzern aktiv bekannt. Derzeit werden GPS-Empfänger verschiedener Typen in allen Bereichen menschlicher Aktivitäten aktiv eingesetzt, von der gewöhnlichen Navigation über die persönliche Steuerung bis hin zu spannenden Spielen wie „ Geocaching" Den Ergebnissen vieler Studien zufolge hat der Einsatz von GPS-Navigationssystemen große wirtschaftliche Auswirkungen auf die Weltwirtschaft und die Umwelt: Die Verkehrssicherheit steigt, die Straßensituation verbessert sich, der Kraftstoffverbrauch sinkt und die Menge schädlicher Emissionen in die Atmosphäre sinkt .

Die wachsende Abhängigkeit der europäischen Wirtschaft vom GPS-System und infolgedessen von der US-Regierung zwang Europa, mit der Entwicklung seines eigenen Navigationssystems Galilleo zu beginnen. Das neue System ähnelt in vielerlei Hinsicht dem GPS-System.

2. Zusammensetzung des GPS-Systems

2.1 Raumsegment

Das Weltraumsegment des GPS-Systems besteht aus einer orbitalen Konstellation von Satelliten, die Navigationssignale aussenden. Die Satelliten befinden sich in 6 Umlaufbahnen in einer Höhe von etwa 20.000 km. Die Umlaufzeit der Satelliten beträgt 12 Stunden und die Geschwindigkeit beträgt etwa 3 km/s. Somit macht jeder Satellit jeden Tag zwei volle Umdrehungen um die Erde.

Der erste Satellit wurde im Februar 1978 gestartet. Seine Größe mit offenen Solarpaneelen betrug 5 Meter und sein Gewicht betrug mehr als 900 kg. Dies war der Satellit der ersten Modifikation von GPS-I. In den letzten 30 Jahren haben sich mehrere Modifikationen von GPS-Satelliten im Orbit verändert: GPS II-A, GPS II-R, GPS IIR-M. Im Zuge der Modernisierung wurde das Gewicht der Satelliten reduziert, die Stabilität der Borduhren verbessert und die Zuverlässigkeit erhöht.

GPS-Satelliten senden drei Navigationssignale auf zwei Frequenzen L1 und L2. Das „zivile“ C/A-Signal, übertragen auf der L1-Frequenz (1575,42 MHz), steht allen Nutzern zur Verfügung und bietet eine Positionsgenauigkeit von 3–10 Metern. Der hochpräzise „militärische“ P-Code wird auf den Frequenzen L1 und L2 (1227,60 MHz) übertragen und seine Genauigkeit ist um eine Größenordnung höher als die des „zivilen“ Signals. Die Verwendung eines Signals, das mit zwei unterschiedlichen Frequenzen übertragen wird, ermöglicht es auch, ionosphärische Verzögerungen teilweise zu kompensieren.

Die neueste Modifikation der GPS IIR-M-Satelliten implementiert ein neues „ziviles“ L2C-Signal, das die Genauigkeit von GPS-Messungen erhöhen soll.

Die Identifizierung der Navigationssignale erfolgt anhand einer Nummer, die einem „Pseudo-Rauschcode“ entspricht und für jeden Satelliten eindeutig ist. Die technische Spezifikation des GPS-Systems umfasste zunächst 32 Codes. In der Entwicklungsphase des Systems und in der Anfangsphase seines Betriebs war geplant, dass die Anzahl der funktionierenden Satelliten 24 nicht überschreiten würde. Für neue GPS-Satelliten wurden bei der Inbetriebnahme kostenlose Codes vergeben. Und dieser Betrag reichte für das normale Funktionieren des Systems. Doch derzeit befinden sich bereits 32 Satelliten im Orbit, von denen 31 im Betriebsmodus arbeiten und ein Navigationssignal zur Erde senden.

Die „Redundanz“ von Satelliten ermöglicht es dem Benutzer, die Position unter Bedingungen zu berechnen, in denen die „Sicht“ des Himmels durch Hochhäuser, Bäume oder Berge eingeschränkt ist.

2.2 Bodensegment

Das Bodensegment des GPS-Systems besteht aus 5 Kontrollstationen und einer Hauptkontrollstation an US-Militärstützpunkten – auf den Inseln Kwajalein und Hawaii im Pazifischen Ozean, auf Ascension Island, auf Diego Garcia Island im Indischen Ozean und in Colorado Springs, zu dem sie wechselten Abbildung 1 Zu den Aufgaben von Überwachungsstationen gehört der Empfang und die Messung von Navigationssignalen von GPS-Satelliten, die Berechnung verschiedener Fehlerarten und die Übermittlung dieser Daten an die Kontrollstation. Durch die gemeinsame Verarbeitung der empfangenen Daten können Abweichungen von Satellitenflugbahnen von vorgegebenen Umlaufbahnen, Zeitverschiebungen von Borduhren und Fehler in Navigationsmeldungen berechnet werden. Die Überwachung des Status von GPS-Satelliten erfolgt nahezu kontinuierlich. Das „Herunterladen“ von Navigationsdaten, bestehend aus vorhergesagten Umlaufbahnen und Uhrenkorrekturen für jeden Satelliten, erfolgt alle 24 Stunden, sobald er sich in der Zugangszone der Kontrollstation befindet.

Neben bodengestützten GPS-Stationen gibt es mehrere private und staatliche Ortungsnetze, die GPS-Navigationssignale messen, um atmosphärische Bedingungen und Satellitenflugbahnen zu bestimmen.

Bild 1

2.3 Benutzerausrüstung

Unter Benutzergeräten versteht man Navigationsempfänger, die Signale von GPS-Satelliten nutzen, um die aktuelle Position, Geschwindigkeit und Zeit zu berechnen. Benutzergeräte können in „Haushalt“ und „Profi“ unterteilt werden. In vielerlei Hinsicht ist diese Einteilung willkürlich, da es manchmal ziemlich schwierig ist, zu bestimmen, in welche Kategorie ein GPS-Empfänger einzuordnen ist und welche Kriterien zu verwenden sind. Es gibt eine ganze Klasse von GPS-Navigationsgeräten, die zum Wandern, für Autofahrten, zum Angeln usw. verwendet werden. Es gibt Luftfahrt- und Seenavigationssysteme, die häufig Teil komplexer Navigationssysteme sind. GPS-Chips sind in letzter Zeit weit verbreitet und werden in PDAs, Telefone und andere mobile Geräte integriert.

Daher in der Navigation Ö Die Einteilung von GPS-Empfängern in „Code“ und „Phase“ hat sich weiter verbreitet. Im ersten Fall werden in Navigationsnachrichten übermittelte Informationen zur Berechnung der Position verwendet. In diese Kategorie fallen die meisten preiswerten GPS-Navigationsgeräte, die zwischen 100 und 2.000 US-Dollar kosten.

Die zweite Kategorie von GPS-Navigationsempfängern nutzt nicht nur die in Navigationsnachrichten enthaltenen Daten, sondern auch die Phase des Trägersignals. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um teure geodätische Ein- und Zweifrequenzempfänger (L1 und L2), die in der Lage sind, die Position mit einer relativen Genauigkeit von mehreren Zentimetern und sogar Millimetern zu berechnen. Diese Genauigkeit wird im RTK-Modus erreicht, wenn GPS-Empfängermessungen und Basisstationsdaten gemeinsam verarbeitet werden. Die Kosten für solche Geräte können mehrere Zehntausend Dollar betragen.

3. Funktionierendes GPS-Navigationssystem A

Das Grundprinzip des gesamten GPS-Systems ist einfach und wird seit langem zur Navigation und Orientierung genutzt: Man weiß, wo sich etwas genau befindet Anhaltspunkt und die Entfernung dazu, dann können Sie einen Kreis (im dreidimensionalen Fall eine Kugel) zeichnen, auf dem sich der Punkt Ihrer Position befinden soll. Wenn in der Praxis der obige Abstand, d.h. Wenn der Radius groß genug ist, können Sie den Kreisbogen durch ein gerades Liniensegment ersetzen. Wenn Sie mehrere solcher Linien zeichnen, die verschiedenen Referenzpunkten entsprechen, zeigt der Schnittpunkt ihrer Linien Ihren Standort an. Die Rolle solcher Referenzpunkte übernehmen beim GPS zwei Dutzend Satelliten, die sich jeweils auf einer eigenen Umlaufbahn in einer Höhe von ~ 17.000 km über der Erdoberfläche bewegen. Die Geschwindigkeit ihrer Bewegung ist sehr hoch, aber die Umlaufbahnparameter und ihr aktueller Standort sind den Bordcomputern mit hoher Genauigkeit bekannt. Ein wichtiger Bestandteil jedes GPS-Navigators ist ein herkömmlicher Empfänger, der mit einer festen Frequenz arbeitet und ständig „lauscht“. zu den von diesen Satelliten ausgesendeten Signalen. Jeder der Satelliten sendet ständig ein Funksignal aus, das Daten über die Parameter seiner Umlaufbahn, den Zustand der Bordausrüstung und die genaue Uhrzeit enthält. Von all diesen Informationen sind die Daten zur genauen Bordzeit die wichtigste: Der GPS-Empfänger berechnet mithilfe des eingebauten Prozessors das Zeitintervall zwischen dem Senden und Empfangen des Signals und multipliziert es dann mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Funks Wellen usw. Ermittelt die Entfernung zwischen Satellit und Receiver.

Vielleicht gibt es heute keinen einzigen Menschen, der ein aktives Leben führt und nichts von der Existenz von GPS-Navigationsgeräten weiß. In den letzten Jahren haben sich diese Geräte vom teuren Autospielzeug zum zuverlässigen und unverzichtbaren Reisebegleiter entwickelt. Der technologische Fortschritt hat die Märkte mit solchen Systemen in einem solchen Ausmaß überschwemmt, dass jetzt jeder in Aktion testen kann, was ein GPS-Navigator ist, und ein Modell finden kann, das seinen Bedürfnissen und finanziellen Möglichkeiten entspricht.

Zweifellos kennt fast jeder Autofahrer die Situation, in der man unterwegs einfach nicht auf eine Karte verzichten kann. Mittlerweile treten Straßenatlanten in den Hintergrund und es ist sinnvoll, sie nur noch als Reserve bei sich zu haben – für den Fall der Fälle (falls die Elektronik ausfällt).

Warum brauchen Sie einen GPS-Navigator?

Die Hauptfunktion eines GPS-Navigators besteht darin, Ihren genauen Standort zu bestimmen. Auf dem Farbmonitor wird eine detaillierte Karte der Umgebung, Straßen, Adressen von Geschäften, Tankstellen, Sehenswürdigkeiten und anderen für den Autofahrer notwendigen Objekten angezeigt. Darüber hinaus wählt das Gerät die optimale Route aus, führt Sie sogar entlang dieser Route und warnt Sie vor möglichen Hindernissen auf dem Weg. Rechtsabbiegen verpasst? Kein Grund zur Panik! Das Auto-GPS-Navigationssystem berechnet schnell eine alternative Route zu Ihrem Ziel und zeigt diese an. Und damit der Fahrer nicht abgelenkt wird, verfügt fast jede Entwicklung der letzten Jahre über eine Sprachschnittstelle, die auf Russisch vor einer bevorstehenden Abzweigung oder Routenänderung warnt.

Hauptfunktionen

Wenn Ihr GPS-Navigationsgerät mit einer Funktion zur Analyse von Informationen über Verkehrsströme und Verkehrsstaus ausgestattet ist, haben Sie garantiert die Möglichkeit, Straßenhindernissen optimal auszuweichen. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie unbekannte Städte durchqueren.

Der GPS-Navigator erleichtert das Fahren bei Nacht. Es warnt vor jeder bevorstehenden Kurve, Kurve und Steigung und ermöglicht dem Fahrer, rechtzeitig auf Veränderungen im Straßengelände zu reagieren.

Eines der gravierenden Probleme beim Fahren auf einer unbekannten Hochgeschwindigkeitsautobahn ist die vorläufige Auswahl einer Fahrspur für die anschließende Ausfahrt in die richtige Richtung. Ein perfekter GPS-Navigator sagt Ihnen ganz einfach, wo und auf welche Spur Sie wechseln sollten.

Eine weitere einzigartige Fähigkeit eines GPS-Navigators ist die Fähigkeit, Verkehrszeichen zu erkennen und rechtzeitig vor ihrer Anwesenheit zu warnen. So kann ein unangenehmes Treffen mit der Verkehrspolizei vermieden werden, wenn Ihnen versehentlich ein wichtiges Schild unbemerkt bleibt.

Was ist besser?

Viele Menschen stellen sich oft die Frage: „Warum ein Auto-GPS-Navigationsgerät kaufen, wenn mein Mobiltelefon (Kommunikator) bereits über alle Funktionen für die Kommunikation mit einem Satelliten verfügt?“ Die Frage ist durchaus angebracht, wenn man bedenkt, dass sie in der Regel von Leuten gestellt wird, die noch nie Auto gefahren sind.

Der Hauptvorteil eines separaten Autonavigators ist die einfache Bedienung dank des großen Bildschirms. Stimmen Sie zu, dass es nicht ganz angenehm und sogar unsicher ist, mit einem Auge auf die Straße zu schauen und mit dem anderen auf ein Fünf-Zoll-Smartphone zu blicken. Es ist schön, fürsorgliche Aufforderungen von Ihrem Anrufbeantworter zu hören, aber es ist viel besser, sich das Bild des Weges klar vorzustellen, wenn Sie sehen können, wo Sie sind und was vor Ihnen liegt. Mit der Touch-Oberfläche können Sie das Programm steuern, indem Sie mit dem Finger über den Bildschirm streichen, ohne den Blick davon abzuwenden. Natürlich verfügen auch moderne Kommunikatoren und persönliche digitale Assistenten (PDAs) über diese Fähigkeit. Und alles wäre gut, wenn es nicht den kleinen Bildschirm und das schwach empfindliche GPS-Modul gäbe.

Der im Autonavigator integrierte empfindliche GPS-Empfänger mit leistungsstarker Antenne ermöglicht Ihnen einen zuverlässigeren Empfang der Satellitensignale auf der gesamten Strecke.

Das Herzstück des Autonavigators ist ein moderner Prozessor, der speziell für solche Systeme entwickelt wurde (SIRFatlas) und maximal für die Analyse von Satellitennavigationssignalen optimiert ist. Dadurch können Sie wiederum umfangreichere Informationen verarbeiten und so kleine Details des Bereichs auf dem Bildschirm anzeigen, die der Prozessor des Mobiltelefons nicht entziffern kann.

Zusatzfunktionen

Autonavigationsgeräte der neuesten Generation können sowohl als CCTV-Kameramonitor als auch als Fernsehbildschirm zum Ansehen von Satellitenfernsehen fungieren. Der Tonausgang kann an ein Auto-Audiosystem angeschlossen werden, sodass Sie die Navigationsansagen des Anrufbeantworters bei allen Geräuschbedingungen deutlich hören können, indem Sie die Lautstärke und den Ton anpassen.

Wenn wir ein solches Gerät als GPS-Navigationssystem für ein Auto bezeichnen, ist es nicht möglich, seine Fähigkeiten als Gerät mit Prozessor und Monitor vollständig zu beschreiben. Diese Technologie wird täglich modernisiert. Und es wird nicht überraschen, wenn das Autonavigationsgerät bald ein leistungsstarker, an das Auto angepasster Computer mit Fähigkeiten sein wird, über die wir nur raten können.

Wenn Komfort beim Reisen und Vertrauen auf der Straße für Sie ein wichtiger Faktor sind, dann ist ein Satelliten-GPS-Navigationsgerät die erste Wahl für Sie. Schließlich macht die moderne Welt mit einer großen und weitläufigen Straßeninfrastruktur den Fahrern das Leben schwer, da sie gezwungen sind, die Straße ständig zu überwachen und manchmal unter extremer nervöser Anspannung stehen. Kaufen Sie sich einen anständigen elektronischen Reiseführer – und die einstmals angespannte Fahrt auf überfüllten Autobahnen wird zur Entspannung und vielleicht sogar zur angenehmen Unterhaltung.

Navigation ist die Bestimmung der Koordinaten-Zeit-Parameter von Objekten.

Das erste wirksame Navigationsmittel war die Standortbestimmung anhand sichtbarer Himmelskörper (Sonne, Sterne, Mond). Eine weitere einfache Navigationsmethode ist die Georeferenzierung, d.h. Standortbestimmung relativ zu bekannten Orientierungspunkten (Wassertürme, Stromleitungen, Autobahnen und Eisenbahnen usw.).

Navigations- und Positionierungssysteme dienen dazu, den Standort (Zustand) von Objekten ständig zu überwachen. Derzeit gibt es zwei Klassen von Navigations- und Positionierungshilfen: bodengestützte und weltraumgestützte.

Zu den bodengestützten Systemen zählen stationäre, transportable und tragbare Systeme, Komplexe, Bodenaufklärungsstationen und andere Navigations- und Positionierungsmittel. Das Funktionsprinzip besteht darin, die Funkluft über spezielle Antennen zu steuern, die mit scannenden Radiostationen verbunden sind, und Funksignale zu isolieren, die von Funksendern von Tracking-Objekten oder vom Komplex (der Station) selbst ausgestrahlt und vom Tracking-Objekt oder von einem reflektiert werden spezielles Etikett oder codierter On-Board-Sensor (CBD), der sich am Objekt befindet. Mit solchen technischen Mitteln ist es möglich, Informationen über die Standortkoordinaten, Richtung und Bewegungsgeschwindigkeit des kontrollierten Objekts zu erhalten. Wenn sich auf den Tracking-Objekten eine spezielle Markierung bzw. CBD befindet, ermöglichen an die Systeme angeschlossene Identifikationsgeräte nicht nur, den Standort der kontrollierten Objekte auf einer elektronischen Karte zu markieren, sondern diese auch entsprechend zu unterscheiden.

Weltraumnavigations- und Positionierungssysteme werden in zwei Typen unterteilt.

Die erste Art von Weltraumnavigations- und Positionierungssystemen zeichnet sich durch den Einsatz spezieller Sensoren an mobilen Trackingobjekten aus – Empfängern von Satellitennavigationssystemen wie GLONASS (Russland) oder GPS (USA). Navigationsempfänger bewegter Trackingobjekte empfangen vom Navigationssystem ein Funksignal, das die Koordinaten (Ephemeriden) der Satelliten im Orbit und die Zeitreferenz enthält. Der Prozessor des Navigationsempfängers berechnet auf der Grundlage von Daten von Satelliten (mindestens drei) die geografische Breite und Länge seines Standorts (des Empfängers). Diese Informationen (geografische Koordinaten) können sowohl auf dem Navigationsempfänger selbst visualisiert werden, wenn ein Informationsausgabegerät (Display, Monitor) vorhanden ist, als auch am Ortungspunkt, wenn sie vom Navigationsempfänger eines sich bewegenden Objekts per Funk übertragen werden (radial, konventionell, Trunking, Mobilfunk, Satellit).

Die zweite Art von Weltraumnavigations- und -positionierungssystemen zeichnet sich durch den scannenden Empfang (Peilung) von Signalen im Orbit aus, die von Funkfeuern stammen, die am Verfolgungsobjekt installiert sind. Ein Satellit, der Signale von Funkbaken empfängt, sammelt in der Regel zunächst Informationen über die Verfolgung von Objekten und übermittelt sie dann an einem bestimmten Punkt in der Umlaufbahn an ein bodengestütztes Datenverarbeitungszentrum. In diesem Fall erhöht sich die Informationsbereitstellungszeit geringfügig.

Mit Satellitennavigationssystemen können Sie:

• Führen Sie eine kontinuierliche Überwachung und Verfolgung aller sich bewegenden Objekte durch.
• Anzeige der Koordinaten, Route und Bewegungsgeschwindigkeit von Kontroll- und Verfolgungsobjekten auf der elektronischen Karte des Disponenten (mit einer Genauigkeit der Bestimmung von Koordinaten und Höhe über dem Meeresspiegel bis zu 100 m und im Differentialmodus bis zu 2...5 m) ;
• auf Notfallsituationen umgehend reagieren (Änderungen der erwarteten Parameter am Kontroll- und Verfolgungsobjekt oder seiner Route und seines Zeitplans, SOS-Signal usw.);
• Optimieren Sie Routen und Bewegungspläne von Kontroll- und Verfolgungsobjekten.

Derzeit können die Funktionen spezialisierter Navigations- und Positionierungssysteme (automatische Verfolgung des aktuellen Standorts von Teilnehmergeräten, Kommunikationsendgeräten zur Gewährleistung des Roamings und der Bereitstellung von Kommunikationsdiensten) mit relativer Genauigkeit über Satellit und Mobilfunk (sofern die Basisstationen vorhanden sind) ausgeführt werden Standortbestimmungsgeräte) Funkkommunikationssysteme.

Die flächendeckende Einführung von Navigations- und Positionierungssystemen sowie die flächendeckende Installation entsprechender Geräte in russischen Mobilfunknetzen zur Bestimmung und ständigen Überwachung des Standorts funktionierender Sender, Patrouillen, Fahrzeuge und anderer für Strafverfolgungsbehörden interessanter Objekte könnten die Reichweite erheblich erweitern Möglichkeiten der Strafverfolgungsmaßnahmen.

Das Grundprinzip der Standortbestimmung mithilfe von Satellitennavigationssystemen besteht darin, Satelliten als Referenzpunkte zu verwenden.

Um den Breiten- und Längengrad eines bodengestützten Empfängers zu bestimmen, muss der Empfänger Signale von mindestens drei Satelliten empfangen und deren Koordinaten sowie die Entfernung der Satelliten zum Empfänger kennen (Abb. 6.8). Koordinaten werden relativ zum Erdmittelpunkt gemessen, der die Koordinate (0, 0, 0) hat.

Aus der gemessenen Laufzeit des Signals wird die Entfernung vom Satelliten zum Empfänger berechnet. Diese Berechnungen sind nicht schwer durchzuführen, da sich elektromagnetische Wellen bekanntermaßen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Wenn die Koordinaten von drei Satelliten und die Entfernungen von ihnen zum Empfänger bekannt sind, kann der Empfänger einen von zwei möglichen Standorten im Weltraum berechnen (Punkte 1 und 2 in Abb. 6.8). Normalerweise kann der Empfänger feststellen, welcher dieser beiden Punkte gültig ist, da ein Ortswert eine bedeutungslose Bedeutung hat.

Reis. 6.8. Standortbestimmung anhand der Signale von drei Satelliten

In der Praxis ist es zur Eliminierung des Generatoruhrfehlers, der die Genauigkeit von Zeitdifferenzmessungen beeinträchtigt, erforderlich, den Standort und die Entfernung zum vierten Satelliten zu kennen (Abb. 6.9).

Reis. 6.9. Standortbestimmung anhand der Signale von vier Satelliten

Derzeit gibt es zwei Satellitennavigationssysteme, die aktiv genutzt werden: GLONASS und GPS.

Satellitennavigationssysteme bestehen aus drei Komponenten (Abb. 6.10):

• Weltraumsegment, das die Orbitalkonstellation künstlicher Erdsatelliten (mit anderen Worten Navigationsraumfahrzeuge) umfasst;
• Kontrollsegment, Bodenkontrollkomplex (GCU) für die Orbitalkonstellation von Raumfahrzeugen;
• Systembenutzerausrüstung.

Reis. 6.10. Zusammensetzung von Satellitennavigationssystemen

Das Weltraumsegment des GLONASS-Systems besteht aus 24 Navigationsraumfahrzeugen (NSVs), die sich auf Kreisbahnen mit einer Höhe von 19.100 km, einer Inklination von 64,5° und einer Umlaufdauer von 11 Stunden 15 Minuten in drei Umlaufebenen befinden (Abb. 6.11). Jede Orbitalebene beherbergt 8 Satelliten mit einer einheitlichen Breitenverschiebung von 45°.

Das Weltraumsegment des GPS-Navigationssystems besteht aus 24 Hauptsatelliten und 3 Reservesatelliten. Die Satelliten befinden sich auf sechs kreisförmigen Umlaufbahnen mit einer Höhe von etwa 20.000 km, einer Neigung von 55° und gleichmäßigen Längenabständen alle 60°.

Reis. 6.11. Umlaufbahnen von GLONASS- und GPS-Satelliten

Das Segment des Bodenkontrollkomplexes des GLONASS-Systems führt die folgenden Funktionen aus:

• Ephemeriden- und Zeit-Frequenz-Unterstützung;
• Funknavigationsfeldüberwachung;
• radiotelemetrische Überwachung von Satelliten;
• Befehls- und Programmfunksteuerung des Satelliten.

Um die Zeitskalen verschiedener Satelliten mit der erforderlichen Genauigkeit zu synchronisieren, werden an Bord des Satelliten Cäsium-Frequenznormale mit einer relativen Instabilität in der Größenordnung von 10 -13 s verwendet. Der Bodenkontrollkomplex verwendet einen Wasserstoffstandard mit einer relativen Instabilität von 10 -14 s. Darüber hinaus umfasst die NKU Mittel zur Korrektur der Satellitenzeitskalen relativ zur Referenzskala mit einem Fehler von 3–5 ns.

Das Bodensegment bietet Ephemeridenunterstützung für Satelliten. Das bedeutet, dass die Bewegungsparameter des Satelliten am Boden ermittelt und die Werte dieser Parameter für einen vorgegebenen Zeitraum vorhergesagt werden. Die Parameter und deren Vorhersage werden zusammen mit der Übertragung des Navigationssignals in die vom Satelliten gesendete Navigationsnachricht einbezogen. Dazu gehören auch Zeit-Frequenz-Korrekturen der Bordzeitskala des Satelliten relativ zur Systemzeit. Die Messung und Vorhersage der Bewegungsparameter des Satelliten erfolgt im ballistischen Zentrum des Systems auf der Grundlage der Ergebnisse von Flugbahnmessungen der Entfernung zum Satelliten und seiner Radialgeschwindigkeit.

Systembenutzergeräte sind funktechnische Geräte, die dazu bestimmt sind, Funknavigationssignale von Navigationsraumfahrzeugen zu empfangen und zu verarbeiten, um räumliche Koordinaten, Komponenten des Bewegungsgeschwindigkeitsvektors und Korrektur der Zeitskalen des globalen Navizu bestimmen.

Der Empfänger ermittelt den Standort des Verbrauchers, der aus allen beobachteten Satelliten die im Hinblick auf die Gewährleistung der Navigationsgenauigkeit günstigsten auswählt. Basierend auf den Entfernungen zu den ausgewählten Satelliten bestimmt es den Längen-, Breiten- und Höhengrad des Verbrauchers sowie die Parameter seiner Bewegung: Richtung und Geschwindigkeit. Die empfangenen Daten werden in Form digitaler Koordinaten auf dem Display angezeigt oder auf einer zuvor auf den Empfänger kopierten Karte angezeigt.

Empfänger von Satellitennavigationssystemen sind passiv, d. h. Sie senden keine Signale aus und haben keinen Rückkommunikationskanal. Dies ermöglicht Ihnen eine unbegrenzte Anzahl von Verbrauchern von Navigations- und Kommunikationssystemen.

Systeme zur Überwachung der Bewegung von Objekten auf Basis von Satellitennavigationssystemen haben mittlerweile eine weite Verbreitung gefunden. Der Aufbau eines solchen Systems ist in Abb. dargestellt. 6.12.

Reis. 6.12. Struktur des Überwachungssystems

Auf Trackingobjekten installierte Navigationsempfänger empfangen Signale von Satelliten und berechnen deren Koordinaten. Da es sich bei Navigationsempfängern jedoch um passive Geräte handelt, muss das System über ein System zur Übertragung berechneter Koordinaten an die Überwachungszentrale verfügen. Als Mittel zur Übertragung von Daten über die Koordinaten eines Beobachtungsobjekts können UKW-Funkmodems, GSM/GPRS/EDGE-Modems (2G-Netze), Netze der dritten Generation mit UMTS/HSDPA-Protokollen, CDMA-Modems, Satellitenkommunikationssysteme usw. dienen.

Das Überwachungszentrum eines Satellitennavigations- und Überwachungssystems dient der Überwachung von Objekten, auf denen Navigations- und Kommunikationsgeräte installiert (enthalten) sind, um deren individuelle Parameter (Standort, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung) zu überwachen und Entscheidungen über bestimmte Aktionen zu treffen.

Das Überwachungszentrum enthält Software- und Hardware-Tools zur Informationsverarbeitung, die Folgendes bieten:

• Empfang, Verarbeitung und Speicherung von Informationen aus Überwachungsobjekten;
• Anzeigen von Informationen über den Standort von Beobachtungsobjekten auf einer elektronischen Karte des Gebiets.

Das Navigations- und Überwachungssystem der Organe für innere Angelegenheiten löst folgende Aufgaben:

• Gewährleistung einer automatisierten Kontrolle der Platzierung der Fahrzeugbesatzungen durch das Dienststellenpersonal;
• Bereitstellung von Informationen über den Standort von Fahrzeugen für das Dienststellenpersonal, um Managemententscheidungen bei der Organisation einer schnellen Reaktion auf Vorfälle im Verantwortungsbereich zu treffen;
• Anzeige von Informationen über die Positionierung von Fahrzeugen und anderen Serviceinformationen in grafischer Form auf dem automatisierten Arbeitsplatz des Bedieners;
• Bildung und Speicherung eines Archivs über die Bewegungswege der Fahrzeugbesatzungen während ihres Dienstes;
• Erstellung statistischer Berichte über die Erfüllung von Normen für den obligatorischen Einsatz von Kräften und Mitteln während der Dienstschicht, zusammenfassende Parameter der Wirksamkeit des Einsatzes von Kräften und Mitteln, Indikatoren für die Kontrolle über Verantwortungsbereiche.

Um eine hohe Zuverlässigkeit und Zuverlässigkeit der Übertragung von Überwachungsinformationen von der Bordausrüstung von Fahrzeugen der Einheiten des russischen Innenministeriums an die Dienststellen im Rahmen des Systems zu gewährleisten, ist die Verwendung eines Backup-Datenübertragungskanals erforderlich, der kann verwendet werden als