bahay Mga pagsusuri

American navigation system. Balita at analytical portal "oras ng electronics". Kasaysayan ng pag-unlad ng system

Ang pagtukoy sa iyong lokasyon, kapwa sa lupa at sa dagat, sa isang kagubatan o sa isang lungsod, ay isang tanong na may kaugnayan ngayon gaya ng nangyari sa nakalipas na mga siglo. Ang panahon ng pagtuklas ng mga radio wave ay makabuluhang pinasimple ang gawain ng pag-navigate at nagbukas ng mga bagong prospect para sa sangkatauhan sa maraming mga lugar ng buhay at aktibidad, at sa pagtuklas ng posibilidad ng pagsakop sa kalawakan, isang malaking tagumpay ang ginawa sa larangan ng pagtukoy sa mga coordinate ng lokasyon ng isang bagay sa Earth. Upang matukoy ang mga coordinate, ginagamit ang isang satellite navigation system, na tumatanggap ng kinakailangang impormasyon mula sa mga satellite na matatagpuan sa orbit.

Ngayon ay may dalawang pandaigdigang sistema ng pagpapasiya ng coordinate sa mundo - ang Russian GLONASS at ang American NavStar, na mas kilala bilang GPS (isang pagdadaglat para sa pangalang Global Position System - global positioning system).

Ang GLONASS satellite navigation system ay naimbento sa Unyong Sobyet noong unang bahagi ng 80s ng huling siglo at ang mga unang pagsubok ay naganap noong 1982. Ito ay binuo sa pamamagitan ng utos ng Ministri ng Depensa at dalubhasa para sa pagpapatakbo ng pandaigdigang nabigasyon ng mga bagay na gumagalaw sa lupa. .

Ang American GPS navigation system ay katulad sa istraktura, layunin at functionality sa GLONASS at binuo din sa pamamagitan ng utos ng United States Department of Defense. Ito ay may kakayahang tumpak na matukoy ang parehong mga coordinate ng isang bagay sa lupa at isakatuparan ang oras at bilis ng sanggunian. Ang NavStar ay may 24 na navigation satellite sa orbit, na nagbibigay ng tuloy-tuloy na navigation field sa buong ibabaw ng Earth.

Ang tagapagpahiwatig ng receiver ng isang satellite navigation system (GPS navigator o) ay tumatanggap ng mga signal mula sa mga satellite, sumusukat ng mga distansya sa kanila, at ang paggamit ng mga sinusukat na hanay ay malulutas ang problema sa pagtukoy ng mga coordinate nito - latitude, longitude at, kapag tumatanggap ng mga signal mula sa 4 o higit pang mga satellite - altitude above sea level , bilis, direksyon (course), distansyang nilakbay. Kasama sa navigator ang isang receiver para sa pagtanggap ng mga signal, isang computer para sa pagproseso ng mga ito at mga kalkulasyon ng nabigasyon, isang display para sa pagpapakita ng impormasyon ng nabigasyon at serbisyo, at isang keyboard para sa pagkontrol sa pagpapatakbo ng device.

Ang mga receiver na ito ay idinisenyo para sa permanenteng pag-install sa mga wheelhouse at mga panel ng instrumento. Ang kanilang mga pangunahing tampok ay: ang pagkakaroon ng isang panlabas na antenna at kapangyarihan mula sa isang panlabas na mapagkukunan ng DC. Karaniwang mayroon silang malalaking likidong kristal na monochrome screen na may alphanumeric at graphic na pagpapakita ng impormasyon.

:

Compact, waterproof, high performance na GPS/DGPS/WAAS receiver na idinisenyo para sa maliliit na bangka. Ang GPS receiver na ito mula sa kumpanya ay may kakayahang tumanggap at magproseso ng karagdagang DGPS/WAAS differential correction signal. Ang kakayahang ito ay nagbibigay-daan para sa katumpakan na mas mahusay kaysa sa 5 metro kapag tumatanggap ng mga pagwawasto mula sa isang beacon o WAAS geostationary satellite.

Bagong (D)GPS navigator na may built-in na differential correction receiver. Binibigyang-daan ka ng teknolohiya ng paglalagay ng landas na tumpak na lumikha ng mga rutang pangmatagalan. Posibleng pumili ng rhoxodromic course (RL) para sa maiikling distansya at orthodromic course (GC) para sa malalayong distansya.

Sa pamamagitan ng teknolohiya sa pagpaplano ng landas ay nagbibigay-daan sa iyo na tumpak na lumikha ng mga malalayong ruta. Posibleng pumili ng rhoxodromic course (RL) para sa maiikling distansya at orthodromic course (GC) para sa malalayong distansya.

Ang mga nakapirming receiver ay may malawak na pag-andar, lalo na ang mga propesyonal na aparato para sa paggamit ng dagat. Mayroon silang malaking halaga ng memorya, ang kakayahang malutas ang iba't ibang mga problema sa nabigasyon, at ang kanilang interface ay nagbibigay-daan para sa pagsasama sa sistema ng nabigasyon ng sasakyang-dagat.

:

Ito ay isang modernong tagapagpahiwatig ng receiver ng GLONASS/GPS satellite navigation system na idinisenyo para sa lahat ng uri ng sasakyang-dagat.

Binuo ng mga espesyalista ng kumpanya ng Radio Complex gamit ang pinakabagong mga nagawa sa larangan ng marine navigation. Ang RK-2006 ay may kakayahang makatanggap ng mga signal mula sa mga naka-deploy na satellite constellation, tulad ng GLONASS at GPS, ngunit din mula sa mga promising European at Asian positioning system, ito ay nagbibigay-daan, na may mas mataas na kaligtasan sa ingay at proteksyon mula sa pagkabigo ng anumang sistema, upang matukoy ang mga coordinate ng sisidlan at ang takbo at bilis nito.

Receiver ng global navigation satellite systems GPS at GLONASS, mula sa South Korean na tagagawa ng marine radio navigation equipment Samyung ENC Co., Ltd - SGN-500.

Kapag gumagamit ng GLONASS at GPS sa pinagsamang mga receiver (halos lahat ng GLONASS receiver ay pinagsama), ang katumpakan ng pagtukoy ng mga coordinate ay halos palaging "mahusay" dahil sa malaking bilang ng nakikitang spacecraft at ang kanilang magandang kamag-anak na posisyon.

Ipinapakita ang impormasyon sa nabigasyon

Gumagamit ang mga GLONASS/GPS receiver ng dalawang paraan ng pagpapakita ng impormasyon: alphanumeric at graphic (kung minsan ang terminong "pseudographic" ay ginagamit).

Ang alphanumeric na paraan para sa pagpapakita ng natanggap na impormasyon ay gumagamit ng:

mga numero (coordinate, bilis, distansyang nilakbay, atbp.)
mga kumbinasyon ng titik na nagpapaliwanag ng digital data - karaniwang mga pagdadaglat ng mga parirala (halimbawa, MOV - "Man Over Board" o, sa Russian, "Man Overboard!"
mga pagdadaglat ng salita (halimbawa, SPD - bilis, TRK - Track), mga pangalan ng waypoint. Ang alphanumeric na pagpapakita ng impormasyon sa dalisay nitong anyo ay ginamit sa paunang yugto ng pag-unlad ng teknolohiya ng GPS.

Ang paraan ng pagpapakita ng graphic ay isinasagawa gamit ang mga larawan na nabuo sa screen, na kumakatawan sa likas na katangian ng paggalaw ng carrier (barko, kotse, tao). Ang mga graphics sa mga device mula sa iba't ibang kumpanya ay halos pareho at naiiba, bilang isang panuntunan, sa mga detalye. Ang pinakakaraniwang disenyo ay:

electronic compass (hindi malito sa magnetic!)
graphical na tagapagpahiwatig ng paggalaw
ruta ng trapiko, mga ruta
mga simbolo para sa mga waypoint
mga coordinate ng barko
direksyon sa waypoint
bilis

Mga katangian:

Katumpakan ng mga coordinate ng lokasyon

Ang katumpakan ng pagtukoy ng mga coordinate ng isang lugar ay isang pangunahing tagapagpahiwatig ng anumang sistema ng nabigasyon, ang halaga nito ay tutukoy kung gaano katama ang pag-follow ng barko sa inilatag na ruta at kung hindi ito tatama sa kalapit na mga shoal o bato.

Ang katumpakan ng mga instrumento ay karaniwang tinatasa sa pamamagitan ng halaga ng root mean square error (RMS) - ang pagitan kung saan ang 72% ng mga sukat ay nahuhulog, o sa pamamagitan ng maximum na error na naaayon sa 95%. Tinatantya ng karamihan sa mga tagagawa ang standard deviation ng kanilang mga GPS receiver na 25 metro, na tumutugma sa maximum na error na 50 metro.

Mga katangian ng pag-navigate

Ang mga kakayahan sa pag-navigate ng GLONASS/GPS receiver ay nailalarawan sa bilang ng mga waypoint, ruta at waypoint na nakapaloob sa mga ito na iniimbak ng device. Ang ibig sabihin ng mga waypoint ay mga katangiang punto sa ibabaw na ginagamit para sa pag-navigate. Ang mga makabago ay maaaring gumawa at mag-imbak, depende sa modelo, mula 500 hanggang 5000 waypoint at 20–50 ruta na may 20–30 puntos bawat isa.

Bilang karagdagan sa mga waypoint, ang sinumang receiver ay may supply ng mga puntos para sa pag-record at pag-save ng rutang nilakbay. Maaaring umabot ang bilang na ito mula 1000 hanggang ilang sampu-sampung libong puntos sa mga propesyonal na navigator. Ang naitalang ruta ay maaaring gamitin upang mag-navigate pabalik sa kahabaan nito.

Bilang ng sabay-sabay na sinusubaybayang mga satellite

Ang tagapagpahiwatig na ito ay nagpapakilala sa katatagan ng navigator at ang kakayahang magbigay ng pinakamataas na katumpakan. Isinasaalang-alang ang katotohanan na upang matukoy ang dalawang mga coordinate ng posisyon - longitude at latitude - kailangan mong sabay na subaybayan ang 3 satellite, at upang matukoy ang altitude - apat. Ang mga modernong GLONASS/GPS navigator, kahit na naisusuot, ay may 8 o 12-channel na mga receiver na may kakayahang sabay na tumanggap at sumubaybay ng mga signal mula sa hanggang 8 o 12 satellite, ayon sa pagkakabanggit.

Ngayon ay pag-uusapan natin kung ano ang GPS at kung paano gumagana ang sistemang ito. Bigyang-pansin natin ang pag-unlad ng teknolohiyang ito at ang mga functional na tampok nito. Tatalakayin din natin kung ano ang papel na ginagampanan ng mga interactive na mapa sa pagpapatakbo ng system.

Kasaysayan ng GPS

Ang kasaysayan ng paglitaw ng global positioning system, o pagpapasiya ng mga coordinate, ay nagsimula sa Estados Unidos noong malayong 50s sa paglulunsad ng unang satellite ng Sobyet sa kalawakan. Napansin ng isang pangkat ng mga Amerikanong siyentipiko na sumusubaybay sa paglulunsad na habang lumalayo ang satellite, unti-unti nitong binago ang dalas ng signal nito. Matapos ang isang malalim na pagsusuri ng data, dumating sila sa konklusyon na sa tulong ng isang satellite, nang mas detalyado, ang lokasyon nito at naglalabas ng signal, posible na tumpak na matukoy ang lokasyon at bilis ng paggalaw ng isang tao sa mundo, bilang pati na rin ang kabaligtaran, ang bilis at lokasyon ng satellite sa orbit kapag tinutukoy ang eksaktong mga coordinate ng tao. Sa pagtatapos ng dekada sitenta, inilunsad ng Kagawaran ng Depensa ng US ang GPS system para sa sarili nitong mga layunin, at pagkalipas ng ilang taon naging available ito para sa paggamit ng sibilyan. Paano gumagana ang GPS system ngayon? Eksakto kung paano ito nagtrabaho noong panahong iyon, ayon sa parehong mga prinsipyo at pundasyon.

Satellite network

Mahigit sa dalawampu't apat na satellite sa orbit ng Earth ang nagpapadala ng mga signal na nagbubuklod ng radyo. Ang bilang ng mga satellite ay nag-iiba-iba, ngunit palaging mayroong kinakailangang numero sa orbit upang matiyak ang tuluy-tuloy na operasyon, kasama ang ilan sa mga ito ay nakalaan upang kung masira ang mga nauna, sila ang pumalit sa kanilang mga pag-andar. Dahil ang buhay ng serbisyo ng bawat isa sa kanila ay humigit-kumulang 10 taon, ang mga bago, modernisadong bersyon ay inilulunsad. Ang mga satellite ay umiikot sa anim na orbit sa paligid ng Earth sa taas na mas mababa sa 20 libong km, ito ay bumubuo ng isang magkakaugnay na network na kinokontrol ng mga istasyon ng GPS. Ang huli ay matatagpuan sa mga tropikal na isla at konektado sa pangunahing sentro ng koordinasyon sa Estados Unidos.

Paano gumagana ang isang GPS navigator?

Salamat sa network na ito, maaari mong malaman ang iyong lokasyon sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagkaantala ng signal mula sa mga satellite, at gamit ang impormasyong ito, matukoy ang mga coordinate. Paano gumagana ang GPS system ngayon? Tulad ng anumang spatial navigation network, ito ay ganap na libre. Gumagana ito nang may mataas na kahusayan sa anumang kondisyon ng panahon at anumang oras ng araw. Ang tanging bibilhin mo ay ang GPS mismo o isang device na sumusuporta sa GPS functionality. Sa totoo lang, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng navigator ay batay sa isang matagal nang ginagamit na simpleng pamamaraan ng pag-navigate: kung alam mo nang eksakto ang lugar kung saan matatagpuan ang marker object na pinaka-angkop para sa papel ng isang landmark, at ang distansya mula dito sa iyo. , gumuhit ng bilog kung saan ipinapahiwatig mo ang iyong lokasyon gamit ang isang tuldok. Kung ang radius ng bilog ay malaki, pagkatapos ay palitan ito ng isang tuwid na linya. Gumuhit ng ilang mga guhit mula sa iyong posibleng lokasyon patungo sa mga marker; ang punto ng intersection ng mga linya ay magsasaad ng iyong mga coordinate sa mapa. Ang mga nabanggit na satellite sa kasong ito ay gumaganap ng papel ng mga marker object na ito na may layo mula sa iyong lokasyon na humigit-kumulang 18 libong km. Kahit na umiikot sila sa orbit sa napakalaking bilis, ang kanilang lokasyon ay patuloy na sinusubaybayan. Ang bawat navigator ay may GPS receiver, na naka-program sa nais na dalas at nasa direktang pakikipag-ugnayan sa satellite. Ang bawat signal ng radyo ay naglalaman ng isang tiyak na halaga ng naka-encode na impormasyon, na kinabibilangan ng impormasyon tungkol sa teknikal na kondisyon ng satellite, lokasyon nito sa orbit ng Earth at time zone (eksaktong oras). Sa pamamagitan ng paraan, ang impormasyon tungkol sa eksaktong oras ay ang pinaka kinakailangan para sa pagkuha ng data tungkol sa iyong mga coordinate: ang patuloy na pagkalkula ng haba ng oras sa pagitan ng paglabas at pagtanggap ng signal ng radyo ay pinarami ng bilis ng radio wave mismo, at sa pamamagitan ng mga panandaliang kalkulasyon ang distansya sa pagitan ng iyong navigation device at satellite sa orbit ay kinakalkula.

Mga paghihirap sa pag-synchronize

Batay sa prinsipyong ito ng pag-navigate, maaaring ipagpalagay na upang tumpak na matukoy ang iyong mga coordinate, maaaring kailangan mo lamang ng dalawang satellite, batay sa mga signal kung saan magiging madaling mahanap ang intersection point, at, sa huli, ang lugar kung nasaan ka. . Ngunit, sa kasamaang-palad, ang mga teknikal na dahilan ay nangangailangan ng paggamit ng isa pang satellite bilang isang marker. Ang pangunahing problema ay ang orasan ng GPS receiver, na hindi pinapayagan ang sapat na pag-synchronize sa mga satellite. Ang dahilan nito ay ang pagkakaiba sa pagpapakita ng oras (sa iyong navigator at sa espasyo). Ang mga satellite ay may mahal, mataas na kalidad na atomic-based na mga orasan, na nagbibigay-daan sa kanila na magbilang ng oras nang may matinding katumpakan, samantalang imposibleng gumamit ng gayong mga chronometer sa mga kumbensyonal na receiver, dahil ang kanilang mga sukat, gastos, at pagiging kumplikado ng operasyon ay hindi nagpapahintulot sa kanila. na gagamitin kahit saan. Kahit na ang isang maliit na error na 0.001 segundo ay maaaring ilipat ang mga coordinate ng higit sa 200 km sa gilid!

Pangatlong marker

Kaya't nagpasya ang mga developer na iwanan ang karaniwang teknolohiya ng mga quartz na relo sa mga GPS navigator at kumuha ng ibang landas, upang maging mas tumpak - upang gamitin sa halip na dalawang satellite landmark - tatlo, ayon sa pagkakabanggit, ang parehong bilang ng mga linya para sa kasunod na intersection. Ang solusyon sa problema ay batay sa isang mapanlikhang simpleng solusyon: kapag ang lahat ng mga linya mula sa tatlong itinalagang mga marker ay nagsalubong, kahit na may posibleng mga kamalian, isang zone sa hugis ng isang tatsulok ay nilikha, ang gitna nito ay kinuha bilang gitna nito - iyong lokasyon. Pinapayagan ka nitong tukuyin ang pagkakaiba sa oras sa pagitan ng receiver at lahat ng tatlong satellite (kung saan ang pagkakaiba ay magiging pareho), na nagpapahintulot sa iyo na iwasto ang intersection ng mga linya nang eksakto sa gitna; sa madaling salita, tinutukoy nito ang iyong Mga coordinate ng GPS.

Isang dalas

Dapat ding tandaan na ang lahat ng mga satellite ay nagpapadala ng impormasyon sa iyong device sa parehong dalas, na medyo hindi karaniwan. Paano gumagana ang isang GPS navigator at paano nito nakikita nang tama ang lahat ng impormasyon kung ang lahat ng mga satellite ay patuloy at sabay-sabay na nagpapadala ng impormasyon dito? Ang lahat ay medyo simple. Upang makilala ang kanilang mga sarili, ang mga transmiter sa satellite ay nagpapadala din ng karaniwang impormasyon sa signal ng radyo, na naglalaman ng isang naka-encrypt na code. Iniuulat nito ang pinakamataas na katangian ng satellite at ipinasok sa database ng iyong device, na nagbibigay-daan sa iyong ihambing ang data mula sa satellite sa database ng navigator. Kahit na may malaking bilang ng mga satellite sa hanay, maaari silang makilala nang napakabilis at madali. Pinapasimple ng lahat ng ito ang buong scheme at pinapayagan ang paggamit ng mas maliit at mas mahina na mga antenna ng pagtanggap sa mga navigator ng GPS, na binabawasan ang gastos at binabawasan ang disenyo at mga sukat ng mga device.

Mga mapa ng GPS

Ang mga mapa ng GPS ay hiwalay na dina-download sa iyong device, kaya kinokontrol mo ang terrain na gusto mong i-navigate. Itinatakda lang ng system ang iyong mga coordinate sa planeta, at ang function ng mga mapa ay muling likhain ang isang graphical na bersyon sa screen kung saan naka-plot ang mga coordinate, na nagbibigay-daan sa iyong mag-navigate sa lugar. Paano gumagana ang GPS sa kasong ito? Libre, patuloy itong nananatili sa katayuang ito; binabayaran pa rin ang mga card sa ilang online na tindahan (at hindi lamang). Kadalasan, ang mga hiwalay na application para sa pagtatrabaho sa mga mapa ay nilikha para sa isang device na may GPS navigator: parehong bayad at libre. Ang iba't ibang mga mapa ay nakakagulat at nagbibigay-daan sa iyo na i-set up ang kalsada mula sa punto A hanggang sa punto B nang may kaalaman hangga't maaari at kasama ang lahat ng kaginhawahan: anong mga pasyalan ang madadaanan mo, ang pinakamaikling ruta patungo sa iyong patutunguhan, isang voice assistant na nagpapahiwatig ng direksyon , at iba pa.

Karagdagang kagamitan sa GPS

Ang GPS system ay ginagamit hindi lamang upang ipakita sa iyo ang tamang landas. Pinapayagan ka nitong subaybayan ang isang bagay na maaaring may tinatawag na beacon o GPS tracker dito. Binubuo ito ng isang signal receiver mismo at isang transmitter batay sa gsm, 3gp o iba pang mga protocol ng komunikasyon para sa pagpapadala ng impormasyon tungkol sa lokasyon ng isang bagay sa mga service center na nagsasagawa ng kontrol. Ginagamit ang mga ito sa maraming industriya: seguridad, medikal, seguro, transportasyon at marami pang iba. Mayroon ding mga car tracker na eksklusibong kumokonekta sa kotse.

Maglakbay nang walang problema

Araw-araw ang kahulugan ng mapa at ang permanenteng compass ay napupunta pa sa nakaraan. Ang mga modernong teknolohiya ay nagpapahintulot sa isang tao na maghanda ng daan para sa kanyang paglalakbay na may kaunting pagkawala ng oras, pagsisikap at pera, habang nakikita pa rin ang pinakakapana-panabik at kawili-wiling mga lugar. Ano ang science fiction tungkol sa isang siglo na ang nakalipas ay naging isang katotohanan ngayon, at halos lahat ay maaaring samantalahin ito: mula sa mga tauhan ng militar, mga mandaragat at mga piloto ng eroplano hanggang sa mga turista at mga courier. Ngayon ang paggamit ng mga sistemang ito para sa komersyal, entertainment, at industriya ng advertising ay nakakakuha ng mahusay na katanyagan, kung saan ang bawat negosyante ay maaaring magpahiwatig ng kanyang sarili sa isang pandaigdigang mapa ng mundo, at hindi ito magiging mahirap na hanapin siya. Inaasahan namin na ang artikulong ito ay nakatulong sa lahat na interesado sa GPS - kung paano ito gumagana, sa kung anong mga coordinate ng prinsipyo ang tinutukoy, at kung ano ang mga kalakasan at kahinaan nito.

Ang paglikha ng satellite navigation ay nagsimula noong 50s. Sa sandaling inilunsad ng USSR ang unang artipisyal na satellite ng Earth, ang mga Amerikanong siyentipiko na pinamumunuan ni Richard Kershner ay naobserbahan ang signal na nagmumula sa satellite ng Sobyet at natuklasan na, dahil sa epekto ng Doppler, ang dalas ng natanggap na signal ay tumataas habang lumalapit at bumababa ang satellite. habang lumalayo ito. Ang kakanyahan ng pagtuklas ay kung alam mo nang eksakto ang iyong mga coordinate sa Earth, kung gayon posible na sukatin ang posisyon ng satellite, at kabaliktaran, alam ang eksaktong posisyon ng satellite, maaari mong matukoy ang iyong sariling mga coordinate.

Ang ideyang ito ay natanto pagkalipas ng 20 taon. Ang unang pagsubok na satellite ay inilunsad sa orbit noong Hulyo 14, 1974 ng Estados Unidos, at ang huli sa lahat ng 24 na satellite na kailangan upang ganap na masakop ang ibabaw ng mundo ay inilunsad sa orbit noong 1993, kaya ang Global Positioning System, o GPS para sa maikling salita, dumating sa serbisyo. Naging posible na gumamit ng GPS upang tumpak na ituro ang mga missile sa nakatigil at pagkatapos ay gumagalaw na mga bagay sa hangin at sa lupa. Gayundin, sa tulong ng isang sistema na binuo sa mga satellite, naging posible na makita ang mga makapangyarihang nuclear charge na matatagpuan sa ibabaw ng planeta.

Sa una, ang GPS, isang pandaigdigang sistema ng pagpoposisyon, ay binuo bilang isang purong militar na proyekto. Ngunit matapos ang isang Korean Airlines na eroplano na may 269 na pasahero ay binaril noong 1983, pinahintulutan ni US President Ronald Reagan ang bahagyang paggamit ng sistema ng nabigasyon para sa mga layuning sibilyan. Ang pitch ay nabawasan ng isang espesyal na algorithm.

Pagkatapos ay lumitaw ang impormasyon na ang ilang mga kumpanya ay na-decipher ang algorithm ng pagbabawas ng katumpakan at matagumpay na nabayaran ang bahaging ito ng error, at noong 2000 ang katumpakan na ito ay nakansela sa pamamagitan ng utos ng Pangulo ng US.

1. Satellite navigation system

Satellite navigation system– isang kumplikadong elektronikong teknikal na sistema, na binubuo ng isang hanay ng mga kagamitan sa lupa at espasyo, na idinisenyo upang matukoy ang lokasyon (heograpikal na mga coordinate at altitude), pati na rin ang mga parameter ng paggalaw (bilis at direksyon ng paggalaw, atbp.) para sa lupa, tubig at hangin mga bagay.

1.1 Ano ang GPS?

Ang GPS satellite navigation system ay orihinal na binuo ng Estados Unidos para sa paggamit ng militar. Ang isa pang kilalang pangalan para sa system ay "NAVSTAR". Ang pangalang "GPS," na naging karaniwang pangngalan, ay isang pagdadaglat para sa Global Positioning System, na isinasalin bilang Global Navigation System. Ang pangalang ito ay ganap na nagpapakilala sa layunin ng system - na nagbibigay ng nabigasyon sa buong mundo. Hindi lang sa lupa, pati na rin sa dagat at sa himpapawid. Gamit ang mga signal ng GPS navigation, matukoy ng sinumang user ang kanilang kasalukuyang lokasyon nang may mataas na katumpakan.

Ang katumpakan na ito ay higit na naging posible salamat sa mga hakbang ng gobyerno ng Amerika, na noong 2000 ay ginawang naa-access at bukas ang GPS system sa mga sibilyang gumagamit. Alalahanin natin na dati, gamit ang isang espesyal na selective access mode (SA - Selective Availability), ang mga distortion ay ipinakilala sa ipinadalang signal, na binabawasan ang katumpakan ng pagpoposisyon sa 70-100 metro. Mula noong Mayo 1, 2000, ang mode na ito ay hindi pinagana at ang katumpakan ay tumaas sa 3-10 metro.

Sa katunayan, ang kaganapang ito ay nagbigay ng isang malakas na puwersa sa pagbuo ng mga kagamitan sa pag-navigate sa GPS ng sambahayan, binabawasan ang gastos nito, at aktibong pagpapasikat nito sa mga ordinaryong gumagamit. Sa kasalukuyan, ang mga GPS receiver ng iba't ibang uri ay aktibong ginagamit sa lahat ng lugar ng aktibidad ng tao, mula sa ordinaryong pag-navigate hanggang sa personal na kontrol at kapana-panabik na mga laro tulad ng " Geocaching" Ayon sa mga resulta ng maraming pag-aaral, ang paggamit ng mga GPS navigation system ay nagbibigay ng isang mahusay na pang-ekonomiyang epekto para sa pandaigdigang ekonomiya at sa kapaligiran - ang kaligtasan ng trapiko ay tumataas, ang sitwasyon sa kalsada ay nagpapabuti, ang pagkonsumo ng gasolina ay bumababa, at ang halaga ng mga nakakapinsalang emisyon sa kapaligiran ay bumababa. .

Ang lumalagong pag-asa ng ekonomiya ng Europa sa sistema ng GPS, at, bilang isang resulta, sa administrasyong US, pinilit ang Europa na simulan ang pagbuo ng sarili nitong sistema ng nabigasyon - Galilleo. Ang bagong sistema ay katulad sa maraming paraan sa GPS system.

2. Komposisyon ng GPS system

2.1 Segment ng espasyo

Ang space segment ng GPS system ay binubuo ng isang orbital constellation ng mga satellite na nagpapalabas ng mga signal ng nabigasyon. Ang mga satellite ay matatagpuan sa 6 na orbit sa taas na humigit-kumulang 20,000 km. Ang orbital period ng mga satellite ay 12 oras at ang bilis ay humigit-kumulang 3 km/s. Kaya, araw-araw, ang bawat satellite ay gumagawa ng dalawang buong rebolusyon sa paligid ng Earth.

Ang unang satellite ay inilunsad noong Pebrero 1978. Ang laki nito na may bukas na mga solar panel ay 5 metro, at ang timbang nito ay higit sa 900 kg. Ito ang satellite ng unang pagbabago ng GPS-I. Sa nakalipas na 30 taon, maraming pagbabago ng GPS satellite ang nagbago sa orbit: GPS II-A, GPS II-R, GPS IIR-M. Sa panahon ng proseso ng modernisasyon, ang bigat ng mga satellite ay nabawasan, ang katatagan ng mga on-board na orasan ay napabuti, at ang pagiging maaasahan ay tumaas.

Ang mga GPS satellite ay nagpapadala ng tatlong signal ng nabigasyon sa dalawang frequency na L1 at L2. Ang "civilian" C/A signal, na ipinadala sa L1 frequency (1575.42 MHz), ay available sa lahat ng user at nagbibigay ng katumpakan ng pagpoposisyon na 3–10 metro. Ang high-precision na "militar" na P-code ay ipinapadala sa mga frequency L1 at L2 (1227.60 MHz) at ang katumpakan nito ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa "sibilyan" na signal. Ang paggamit ng signal na ipinadala sa dalawang magkaibang frequency ay ginagawang posible na bahagyang mabayaran ang mga pagkaantala ng ionospheric.

Ang pinakabagong pagbabago ng GPS IIR-M satellite ay nagpapatupad ng bagong "sibilyan" na L2C signal, na idinisenyo upang pataasin ang katumpakan ng mga pagsukat ng GPS.

Ang pagkakakilanlan ng mga signal ng nabigasyon ay isinasagawa ng isang numero na tumutugma sa isang "pseudo-noise code", na natatangi para sa bawat satellite. Ang teknikal na detalye ng GPS system sa una ay naglalaman ng 32 code. Sa yugto ng pag-unlad ng system at sa paunang panahon ng operasyon nito, pinlano na ang bilang ng mga gumaganang satellite ay hindi lalampas sa 24. Ang mga libreng code ay inilaan para sa mga bagong GPS satellite sa yugto ng pagkomisyon. At ang halagang ito ay sapat na para sa normal na paggana ng system. Ngunit sa kasalukuyan, mayroon nang 32 satellite sa orbit, kung saan 31 ang gumagana sa operating mode, na nagpapadala ng signal ng nabigasyon sa Earth.

Ang "redundancy" ng mga satellite ay nagbibigay-daan sa gumagamit na kalkulahin ang posisyon sa mga kondisyon kung saan ang "visibility" ng kalangitan ay nalilimitahan ng matataas na gusali, puno o bundok.

2.2 Ground segment

Ang ground segment ng GPS system ay binubuo ng 5 control station at isang pangunahing control station na matatagpuan sa US military bases - sa mga isla ng Kwajalein at Hawaii sa Pacific Ocean, sa Ascension Island, sa Diego Garcia Island sa Indian Ocean at sa Colorado. Springs, lumipat sila sa Larawan 1.Kabilang sa mga gawain ng mga istasyon ng pagsubaybay ang pagtanggap at pagsukat ng mga signal ng nabigasyon na nagmumula sa mga GPS satellite, pagkalkula ng iba't ibang uri ng mga error at pagpapadala ng data na ito sa control station. Ang pinagsamang pagproseso ng natanggap na data ay ginagawang posible upang makalkula ang paglihis ng mga satellite trajectory mula sa mga ibinigay na orbit, time shift ng mga on-board na orasan at mga error sa mga mensahe ng nabigasyon. Ang pagsubaybay sa katayuan ng mga GPS satellite ay nangyayari halos tuloy-tuloy. Ang "pag-download" ng data ng nabigasyon, na binubuo ng mga hinulaang orbit at pagwawasto ng orasan para sa bawat isa sa mga satellite, ay isinasagawa tuwing 24 na oras, sa sandaling ito ay nasa access zone ng control station.

Bilang karagdagan sa mga istasyon ng GPS na nakabatay sa lupa, mayroong ilang pribado at government tracking network na sumusukat sa mga signal ng GPS navigation upang matukoy ang mga kondisyon ng atmospera at mga satellite trajectory.

Larawan 1

2.3 Kagamitan ng gumagamit

Ang kagamitan ng gumagamit ay tumutukoy sa mga navigation receiver na gumagamit ng mga signal mula sa mga GPS satellite upang kalkulahin ang kasalukuyang posisyon, bilis at oras. Ang mga kagamitan ng gumagamit ay maaaring nahahati sa "bahay" at "propesyonal". Sa maraming paraan, ang dibisyon na ito ay arbitrary, dahil minsan ay medyo mahirap matukoy kung aling kategorya ang isang GPS receiver ay dapat na uriin at kung anong pamantayan ang gagamitin. Mayroong isang buong klase ng mga GPS navigator na ginagamit para sa hiking, paglalakbay sa kotse, pangingisda, atbp. Mayroong aviation at marine navigation system, na kadalasang bahagi ng kumplikadong navigation system. Kamakailan, ang mga GPS chip ay naging laganap at isinama sa mga PDA, telepono at iba pang mga mobile device.

Samakatuwid, sa pag-navigate O Ang paghahati ng mga GPS receiver sa "code" at "phase" ay naging mas laganap. Sa unang kaso, ang impormasyong ipinadala sa mga mensahe ng nabigasyon ay ginagamit upang kalkulahin ang posisyon. Karamihan sa mga murang GPS navigator, na nagkakahalaga ng $100–2000, ay nabibilang sa kategoryang ito.

Ang pangalawang kategorya ng mga GPS navigation receiver ay gumagamit hindi lamang ng data na nilalaman sa mga mensahe ng nabigasyon, kundi pati na rin ang yugto ng signal ng carrier. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga ito ay mahal na single- at dual-frequency (L1 at L2) geodetic receiver na may kakayahang kalkulahin ang posisyon na may relatibong katumpakan ng ilang sentimetro at kahit millimeters. Ang katumpakan na ito ay nakakamit sa RTK mode, kapag magkasamang nagpoproseso ng mga sukat ng GPS receiver at data ng base station. Ang halaga ng naturang mga aparato ay maaaring sampu-sampung libong dolyar.

3. Trabaho ang GPS navigator A

Ang pangunahing prinsipyo na pinagbabatayan ng buong GPS system ay simple at matagal nang ginagamit para sa nabigasyon at oryentasyon: kung alam mo ang eksaktong lokasyon ng isang bagay reference point at ang distansya dito, pagkatapos ay maaari kang gumuhit ng isang bilog (sa 3-dimensional na kaso, isang globo) kung saan ang punto ng iyong posisyon ay dapat na matatagpuan. Sa pagsasagawa, kung ang distansya sa itaas, i.e. Ang radius ay sapat na malaki, pagkatapos ay maaari mong palitan ang arko ng isang bilog na may isang tuwid na segment ng linya. Kung gumuhit ka ng ilang ganoong mga linya na tumutugma sa iba't ibang mga reference point, ang punto ng kanilang intersection ay magsasaad ng iyong lokasyon. Sa GPS, ang papel ng naturang mga reference point ay ginagampanan ng dalawang dosenang satellite, bawat isa ay gumagalaw sa sarili nitong orbit sa taas na ~ 17,000 km sa ibabaw ng Earth. Ang bilis ng kanilang paggalaw ay napakataas, ngunit ang mga parameter ng orbital at ang kanilang kasalukuyang lokasyon ay kilala na may mataas na katumpakan sa mga on-board na computer. Ang isang mahalagang bahagi ng anumang GPS navigator ay isang maginoo na receiver na tumatakbo sa isang nakapirming frequency at patuloy na "nakikinig" sa mga signal na ipinadala ng mga satellite na ito. Ang bawat isa sa mga satellite ay patuloy na naglalabas ng signal ng radyo, na naglalaman ng data tungkol sa mga parameter ng orbit nito, ang estado ng kagamitan sa on-board at ang eksaktong oras. Sa lahat ng impormasyong ito, ang data sa eksaktong oras ng on-board ay ang pinakamahalaga: ang GPS receiver, gamit ang built-in na processor, kinakalkula ang agwat ng oras sa pagitan ng pagpapadala at pagtanggap ng signal, pagkatapos ay pinarami ito sa bilis ng pagpapalaganap ng radyo mga alon, atbp. nalaman ang distansya sa pagitan ng satellite at ng receiver.

Marahil ngayon ay walang isang taong namumuno sa isang aktibong buhay na hindi nakakaalam tungkol sa pagkakaroon ng mga GPS navigator. Sa nakalipas na ilang taon, ang mga device na ito ay nagbago mula sa isang mamahaling laruan ng kotse hanggang sa isang maaasahan at kailangang-kailangan na kasama sa paglalakbay. Ang pag-unlad ng teknolohikal ay bumaha sa mga merkado ng mga ganitong sistema sa isang lawak na ngayon ay masusubok ng sinuman sa aksyon kung ano ang isang GPS navigator, sa paghahanap ng isang modelo na nababagay sa kanilang mga pangangailangan at kakayahan sa pananalapi.

Walang alinlangan, halos lahat ng motorista ay pamilyar sa sitwasyon kung saan hindi mo magagawa nang walang mapa sa kalsada. Ngayon ang mga road atlase ay umuurong sa background, at makatuwirang dalhin ang mga ito sa iyo bilang reserba lamang - kung sakali (kung nabigo ang electronics).

Bakit kailangan mo ng GPS navigator?

Ang pangunahing function ng isang GPS navigator ay upang matukoy ang iyong eksaktong lokasyon. Sa color monitor ay magpapakita ito ng isang detalyadong mapa ng lugar, mga kalye, mga address ng mga tindahan, mga istasyon ng gas, mga atraksyon at iba pang mga bagay na kinakailangan para sa motorista. Bilang karagdagan, pipiliin ng device ang pinakamainam na ruta at gagabayan ka pa nito, na nagbabala sa mga posibleng hadlang sa daan. Naiwan ang right turn? Hindi na kailangang mag-panic! Ang GPS navigator ng kotse ay mabilis na magkalkula at magsasaad ng alternatibong ruta patungo sa iyong patutunguhan. At para maiwasang magambala ang driver, halos lahat ng development nitong mga nakaraang taon ay may voice interface na nagbabala sa Russian tungkol sa paparating na turn o pagbabago ng ruta.

Pangunahing pag-andar

Kung ang iyong GPS navigation device ay nilagyan ng function para sa pagsusuri ng impormasyon tungkol sa mga daloy ng trapiko at pagsisikip ng trapiko, ikaw ay garantisadong pagkakataon na pinakamahusay na maiwasan ang mga hadlang sa kalsada. Ito ay lalong kapaki-pakinabang kapag tumatawid sa hindi pamilyar na mga lungsod.

Pinapadali ng GPS navigator ang pagmamaneho sa gabi. Nagbabala ito nang maaga sa bawat paparating na pagliko, pagliko at paghilig, na nagpapahintulot sa driver na tumugon sa oras sa mga pagbabago sa terrain ng kalsada.

Ang isa sa mga malubhang problema kapag nagmamaneho sa isang high-speed na hindi pamilyar na highway ay ang paunang pagpili ng isang lane para sa kasunod na paglabas sa tamang direksyon. Madaling sasabihin sa iyo ng perpektong GPS navigator kung saan at sa aling lane ka dapat magpalit ng mga lane.

Ang isa pang natatanging kakayahan ng isang GPS navigator ay ang kakayahang makakita ng mga palatandaan sa kalsada at magbabala tungkol sa kanilang presensya sa oras. Kaya't ang isang hindi kasiya-siyang pagpupulong sa pulisya ng trapiko ay maiiwasan kung ang anumang mahalagang palatandaan ay hindi sinasadyang hindi mo napapansin.

Ano ang mas maganda?

Maraming tao ang madalas na nagtatanong: "Bakit bumili ng GPS navigator ng kotse kung ang aking mobile phone (communicator) ay mayroon na ng lahat ng mga function para sa pakikipag-usap sa isang satellite?" Ang tanong ay medyo angkop, kung isasaalang-alang na ito ay tinanong, bilang isang patakaran, ng mga taong hindi kailanman nagmaneho.

Ang pangunahing bentahe ng isang hiwalay na navigator ng kotse ay kadalian ng paggamit salamat sa malaking screen. Sumang-ayon na ang pagtingin sa kalsada gamit ang isang mata at ang pagtingin sa isang limang-pulgada na smartphone kasama ang isa ay hindi lubos na komportable, at kahit na hindi ligtas. Nakakatuwang marinig ang nagmamalasakit na mga senyas mula sa iyong answering machine, ngunit mas mainam na mailarawan nang malinaw ang larawan ng landas, kapag nakikita mo kung nasaan ka at kung ano ang nasa unahan. Binibigyang-daan ka ng touch interface na kontrolin ang program sa pamamagitan ng pag-slide ng iyong daliri sa screen nang hindi inaalis ang iyong mga mata dito. Siyempre, may ganitong kakayahan din ang mga modernong tagapagbalita at mga personal na digital assistant (PDA). At magiging maayos ang lahat kung hindi dahil sa maliit na screen at sa mahinang sensitibong GPS module.

Ang sensitibong GPS receiver na may malakas na antenna na nakapaloob sa car navigator ay nagbibigay-daan sa iyong mas mapagkakatiwalaang makatanggap ng mga signal mula sa satellite sa buong ruta.

Ang puso ng navigator ng kotse ay isang modernong processor na espesyal na idinisenyo para sa mga naturang sistema (SIRFatlas) at pinakamaraming na-optimize para sa pagsusuri ng mga signal ng satellite navigation. At ito, sa turn, ay nagpapahintulot sa iyo na magproseso ng mas malawak na impormasyon, na nagpapakita sa screen ng mga maliliit na detalye ng lugar na hindi matukoy ng processor ng mobile phone.

Mga karagdagang tampok

Ang pinakabagong henerasyon ng mga navigator ng kotse ay maaaring kumilos bilang isang monitor ng CCTV camera, gayundin bilang isang TV screen para sa panonood ng satellite television. Maaaring ikonekta ang sound output sa isang car audio system, na magbibigay-daan sa iyong malinaw na makinig sa mga prompt ng nabigasyon ng answering machine sa anumang mga kundisyon ng ingay sa pamamagitan ng pagsasaayos ng volume at tono.

Kung hinawakan namin ang naturang device bilang isang GPS navigator para sa isang kotse, hindi posible na ganap na ilarawan ang mga kakayahan nito bilang isang device na may processor at monitor. Ang teknolohiyang ito ay ginagawang moderno araw-araw. At hindi nakakagulat kung sa lalong madaling panahon ang navigator ng kotse ay magiging isang malakas na computer na inangkop sa kotse na may mga kakayahan na maaari lamang nating hulaan.

Kung ang kaginhawahan habang naglalakbay at kumpiyansa sa kalsada ay isang mahalagang kadahilanan para sa iyo, kung gayon ang isang satellite GPS navigator ang dapat mong unahin. Pagkatapos ng lahat, ang modernong mundo na may malaki at malawak na imprastraktura ng kalsada ay nagpapahirap sa buhay para sa mga driver na napipilitang patuloy na subaybayan ang kalsada, kung minsan ay nasa ilalim ng matinding nerbiyos na pag-igting. Bumili ng isang disenteng electronic guidebook para sa iyong sarili - at ang minsang nakaka-stress na biyahe sa masikip na mga highway ay magiging relaxation, at marahil ay maging kaaya-ayang entertainment.

Ang nabigasyon ay ang pagtukoy ng mga parameter ng coordinate-time ng mga bagay.

Ang unang epektibong paraan ng pag-navigate ay ang pagtukoy ng lokasyon sa pamamagitan ng mga nakikitang celestial body (araw, bituin, buwan). Ang isa pang simpleng paraan ng nabigasyon ay georeferencing, i.e. pagtukoy ng lokasyon kaugnay ng mga kilalang landmark (mga water tower, linya ng kuryente, highway at riles, atbp.).

Ang mga sistema ng nabigasyon at pagpoposisyon ay idinisenyo upang patuloy na subaybayan ang lokasyon (kondisyon) ng mga bagay. Sa kasalukuyan, mayroong dalawang klase ng navigation at positioning aid: ground-based at space-based.

Kasama sa mga ground-based na system ang mga nakatigil, madadala at portable na sistema, mga complex, ground reconnaissance station, at iba pang paraan ng pag-navigate at pagpoposisyon. Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay upang kontrolin ang hangin ng radyo sa pamamagitan ng mga espesyal na antenna na konektado sa pag-scan ng mga istasyon ng radyo, at upang ihiwalay ang mga signal ng radyo na ibinubuga ng mga radio transmitters ng mga tracking object o ibinubuga ng complex (istasyon) mismo at ipinapakita mula sa tracking object o mula sa isang espesyal na tag o naka-code na on-board sensor (CBD) na matatagpuan sa bagay. Kapag gumagamit ng ganitong uri ng teknikal na paraan, posibleng makakuha ng impormasyon tungkol sa mga coordinate ng lokasyon, direksyon at bilis ng paggalaw ng kinokontrol na bagay. Kung mayroong isang espesyal na marka o CBD sa mga bagay sa pagsubaybay, ang mga aparato ng pagkakakilanlan na konektado sa mga system ay ginagawang posible hindi lamang upang markahan ang lokasyon ng mga kinokontrol na bagay sa isang elektronikong mapa, kundi pati na rin upang makilala ang mga ito nang naaayon.

Ang space navigation at positioning system ay nahahati sa dalawang uri.

Ang unang uri ng space navigation at positioning system ay nakikilala sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na sensor sa mga mobile tracking object - mga receiver ng satellite navigation system tulad ng GLONASS (Russia) o GPS (USA). Ang mga navigation receiver ng mga gumagalaw na bagay sa pagsubaybay ay tumatanggap ng signal ng radyo mula sa navigation system, na naglalaman ng mga coordinate (ephemeris) ng mga satellite sa orbit at ang time reference. Ang processor ng navigation receiver, batay sa data mula sa mga satellite (hindi bababa sa tatlo), ay kinakalkula ang geographic na latitude at longitude ng lokasyon nito (ang receiver). Ang impormasyong ito (mga geographic na coordinate) ay maaaring makita sa parehong nabigasyon receiver, kung mayroong isang impormasyon na output device (display, monitor), at sa tracking point, kapag ito ay ipinadala mula sa navigation receiver ng isang gumagalaw na bagay sa pamamagitan ng komunikasyon sa radyo (radial, conventional, trunking, cellular , satellite).

Ang pangalawang uri ng space navigation at positioning system ay nakikilala sa pamamagitan ng pag-scan sa reception (bearing) sa orbit ng mga signal na nagmumula sa mga radio beacon na naka-install sa tracking object. Ang isang satellite na tumatanggap ng mga signal mula sa mga radio beacon, bilang panuntunan, ay unang nag-iipon at pagkatapos ay sa isang tiyak na punto sa orbit ay nagpapadala ng impormasyon tungkol sa pagsubaybay sa mga bagay sa isang ground-based na data processing center. Sa kasong ito, bahagyang tumataas ang oras ng paghahatid ng impormasyon.

Binibigyang-daan ka ng mga satellite navigation system na:

magsagawa ng patuloy na pagsubaybay at pagsubaybay sa anumang gumagalaw na bagay;
ipakita sa elektronikong mapa ng dispatcher ang mga coordinate, ruta at bilis ng paggalaw ng mga kontrol at pagsubaybay sa mga bagay (na may katumpakan ng pagtukoy ng mga coordinate at altitude sa itaas ng antas ng dagat hanggang sa 100 m, at sa differential mode - hanggang 2...5 m) ;
agad na tumugon sa mga sitwasyong pang-emergency (mga pagbabago sa inaasahang mga parameter sa control at tracking object o sa ruta at iskedyul nito, signal ng SOS, atbp.);
i-optimize ang mga ruta at iskedyul ng paggalaw ng kontrol at pagsubaybay sa mga bagay.

Sa kasalukuyan, ang mga pag-andar ng mga dalubhasang navigation at positioning system (awtomatikong pagsubaybay sa kasalukuyang lokasyon ng mga device ng subscriber, mga terminal ng komunikasyon upang matiyak ang roaming at pagkakaloob ng mga serbisyo sa komunikasyon) ay maaaring maisagawa nang may relatibong katumpakan ng satellite at cellular (kung ang mga base station ay may kagamitan sa pagtukoy ng lokasyon) mga sistema ng komunikasyon sa radyo.

Ang malawakang pagpapakilala ng mga sistema ng nabigasyon at pagpoposisyon, ang malawakang pag-install ng naaangkop na kagamitan sa mga cellular network ng Russia upang matukoy at patuloy na subaybayan ang lokasyon ng mga gumaganang transmitters, patrol, sasakyan, at iba pang mga bagay na interesado sa mga ahensya ng pagpapatupad ng batas, ay maaaring makabuluhang mapalawak ang mga kakayahan ng mga aktibidad sa pagpapatupad ng batas.

Ang pangunahing prinsipyo ng pagtukoy ng lokasyon gamit ang mga satellite navigation system ay ang paggamit ng mga satellite bilang mga reference point.

Upang matukoy ang latitude at longitude ng isang ground-based na receiver, ang receiver ay dapat makatanggap ng mga signal mula sa hindi bababa sa tatlong satellite at alam ang kanilang mga coordinate at ang distansya mula sa mga satellite hanggang sa receiver (Fig. 6.8). Ang mga coordinate ay sinusukat kaugnay sa gitna ng mundo, na mayroong coordinate (0, 0, 0).

Ang distansya mula sa satellite hanggang sa receiver ay kinakalkula mula sa sinusukat na oras ng pagpapalaganap ng signal. Ang mga kalkulasyong ito ay hindi mahirap gawin, dahil alam na ang mga electromagnetic wave ay naglalakbay sa bilis ng liwanag. Kung ang mga coordinate ng tatlong satellite at ang mga distansya mula sa kanila hanggang sa receiver ay kilala, pagkatapos ay maaaring kalkulahin ng receiver ang isa sa dalawang posibleng lokasyon sa espasyo (mga puntos 1 at 2 sa Fig. 6.8). Karaniwang matutukoy ng tatanggap kung alin sa dalawang puntong ito ang wasto, dahil ang isang halaga ng lokasyon ay walang kahulugan.

kanin. 6.8. Pagtukoy ng lokasyon gamit ang mga signal mula sa tatlong satellite

Sa pagsasagawa, upang maalis ang error sa orasan ng generator, na nakakaapekto sa katumpakan ng mga sukat ng pagkakaiba sa oras, kinakailangang malaman ang lokasyon at distansya sa ikaapat na satellite (Larawan 6.9).

kanin. 6.9. Pagtukoy ng lokasyon gamit ang mga signal mula sa apat na satellite

Sa kasalukuyan, dalawang satellite navigation system ang umiiral at aktibong ginagamit - GLONASS at GPS.

Kasama sa mga satellite navigation system ang tatlong bahagi (Fig. 6.10):

space segment, na kinabibilangan ng orbital constellation ng mga artipisyal na Earth satellite (sa madaling salita, navigation spacecraft);
control segment, ground control complex (GCU) para sa orbital constellation ng spacecraft;
kagamitan ng gumagamit ng system.

kanin. 6.10. Komposisyon ng mga satellite navigation system

Ang space segment ng GLONASS system ay binubuo ng 24 navigation spacecraft (NSVs) na matatagpuan sa mga circular orbit na may taas na 19,100 km, isang inclination na 64.5° at isang orbital period na 11 oras 15 minuto sa tatlong orbital planes (Fig. 6.11). Ang bawat orbital plane ay tumatanggap ng 8 satellite na may pare-parehong latitude shift na 45°.

Ang space segment ng GPS navigation system ay binubuo ng 24 pangunahing satellite at 3 reserba. Ang mga satellite ay matatagpuan sa anim na pabilog na orbit na may taas na humigit-kumulang 20,000 km, isang inclination na 55°, pantay-pantay sa longitude bawat 60°.

kanin. 6.11. Mga orbit ng GLONASS at GPS satellite

Ang ground control complex na segment ng GLONASS system ay gumaganap ng mga sumusunod na function:

ephemeris at suporta sa dalas ng oras;
pagsubaybay sa larangan ng nabigasyon sa radyo;
radiotelemetric monitoring ng mga satellite;
command at program radio control ng satellite.

Upang i-synchronize ang mga sukat ng oras ng iba't ibang mga satellite na may kinakailangang katumpakan, ang mga pamantayan ng dalas ng cesium na may kamag-anak na kawalang-tatag ng pagkakasunud-sunod na 10 -13 s ay ginagamit sa board ng satellite. Gumagamit ang ground control complex ng hydrogen standard na may relatibong kawalang-tatag na 10 -14 s. Bilang karagdagan, ang NKU ay may kasamang paraan para sa pagwawasto ng mga kaliskis ng oras ng satellite na may kaugnayan sa sukat ng sanggunian na may error na 3-5 ns.

Ang bahagi ng lupa ay nagbibigay ng suporta sa ephemeris sa mga satellite. Nangangahulugan ito na ang mga parameter ng paggalaw ng satellite ay tinutukoy sa lupa at ang mga halaga ng mga parameter na ito ay hinuhulaan para sa isang paunang natukoy na tagal ng panahon. Ang mga parameter at ang kanilang pagtataya ay kasama sa mensahe ng nabigasyon na ipinadala ng satellite kasama ang pagpapadala ng signal ng nabigasyon. Kasama rin dito ang mga time-frequency correction ng on-board time scale ng satellite na may kaugnayan sa oras ng system. Ang pagsukat at pagtataya ng mga parameter ng paggalaw ng satellite ay isinasagawa sa Ballistic Center ng system batay sa mga resulta ng mga sukat ng tilapon ng distansya sa satellite at ang bilis ng radial nito.

Ang kagamitan ng user ng system ay mga radio engineering device na idinisenyo upang tumanggap at magproseso ng mga signal ng radio navigation mula sa navigation spacecraft upang matukoy ang mga spatial na coordinate, mga bahagi ng vector ng bilis ng paggalaw at pagwawasto ng mga sukat ng oras ng gumagamit ng global navigation satellite system.

Tinutukoy ng receiver ang lokasyon ng consumer, na pumipili ng mga pinaka-kanais-nais mula sa lahat ng naobserbahang satellite sa mga tuntunin ng pagtiyak ng katumpakan ng nabigasyon. Batay sa mga distansya sa mga napiling satellite, tinutukoy nito ang longitude, latitude at altitude ng consumer, pati na rin ang mga parameter ng paggalaw nito: direksyon at bilis. Ang natanggap na data ay ipinapakita sa display sa anyo ng mga digital na coordinate, o ipinapakita sa isang mapa na dati nang kinopya sa receiver.

Ang mga receiver ng satellite navigation system ay passive, i.e. hindi sila naglalabas ng signal at walang return communication channel. Nagbibigay-daan ito sa iyo na magkaroon ng walang limitasyong bilang ng mga mamimili ng mga sistema ng komunikasyon sa nabigasyon.

Ang mga sistema para sa pagsubaybay sa paggalaw ng mga bagay batay sa mga satellite navigation system ay naging laganap na ngayon. Ang istraktura ng naturang sistema ay ipinapakita sa Fig. 6.12.

kanin. 6.12. Istraktura ng sistema ng pagsubaybay

Ang mga receiver ng nabigasyon na naka-install sa mga bagay sa pagsubaybay ay tumatanggap ng mga signal mula sa mga satellite at kinakalkula ang kanilang mga coordinate. Ngunit, dahil ang mga receiver ng nabigasyon ay mga passive device, ang system ay dapat magbigay ng isang sistema para sa pagpapadala ng mga kalkuladong coordinate sa monitoring center. Ang mga VHF radio modem, GSM/GPRS/EDGE modem (2G networks), ikatlong henerasyong network na tumatakbo gamit ang UMTS/HSDPA protocols, CDMA modem, satellite communication system, atbp. ay maaaring magsilbi bilang paraan ng pagpapadala ng data tungkol sa mga coordinate ng isang observation object.

Ang sentro ng pagsubaybay ng isang satellite navigation at monitoring system ay idinisenyo upang subaybayan ang mga bagay kung saan naka-install ang nabigasyon at kagamitan sa komunikasyon (na nilalaman) upang masubaybayan ang mga indibidwal na parameter nito (lokasyon, bilis, direksyon ng paggalaw) at gumawa ng mga desisyon sa ilang mga aksyon.

Ang sentro ng pagsubaybay ay naglalaman ng mga tool sa pagpoproseso ng impormasyon ng software at hardware na nagbibigay ng:

pagtanggap, pagpoproseso at pag-iimbak ng impormasyon na nagmumula sa mga bagay sa pagsubaybay;
pagpapakita ng impormasyon sa lokasyon ng mga bagay sa pagmamasid sa isang elektronikong mapa ng lugar.

Ang sistema ng nabigasyon at pagsubaybay ng mga internal affairs body ay nilulutas ang mga sumusunod na gawain:

pagtiyak ng awtomatikong kontrol ng mga tauhan ng duty station sa paglalagay ng mga crew ng sasakyan;
pagbibigay ng impormasyon sa mga tauhan ng istasyon ng tungkulin tungkol sa lokasyon ng mga sasakyan para sa paggawa ng mga desisyon sa pamamahala kapag nag-aayos ng mabilis na pagtugon sa mga insidente sa lugar ng responsibilidad;
ipakita sa graphic na format ang impormasyon tungkol sa pagpoposisyon ng mga sasakyan at iba pang impormasyon ng serbisyo sa automated workstation ng operator;
pagbuo at pag-iimbak ng isang archive sa mga ruta ng paggalaw ng mga crew ng sasakyan sa panahon ng kanilang serbisyo;
pagpapalabas ng istatistikal na pag-uulat sa katuparan ng mga pamantayan para sa ipinag-uutos na pag-deploy ng mga pwersa at paraan sa panahon ng paglilipat ng tungkulin, mga parameter ng buod ng pagiging epektibo ng paggamit ng mga puwersa at paraan, mga tagapagpahiwatig ng kontrol sa mga lugar ng responsibilidad.

Upang matiyak ang mataas na pagiging maaasahan at pagiging maaasahan ng paghahatid ng impormasyon sa pagsubaybay mula sa on-board na kagamitan ng mga sasakyan ng mga yunit ng Russian Ministry of Internal Affairs sa mga istasyon ng tungkulin bilang bahagi ng system, kinakailangan na gumamit ng isang backup na channel ng paghahatid ng data, na maaaring ginamit bilang