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