Ричард кершнер – система навигации gps

Тришкина Д.В.

Над идеей о создании спутниковой навигации учёные размышляли ещё в 50-е годы.

Когда запустили первый искусственный спутник Земли в СССР, Ричард Кершнер и другие американские учёные, наблюдали сигнал, который исходил от советского спутника и заметили одну интересную закономерность: частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении (чем больше прошел сигнал, тем ниже его частота). Объяснялось это эффектом Доплерa.[2] У ученых возниклa великолепнaя идея. Спутники можно было отслеживать с Земли, измеряя частоту излучаемых ими радиосигналов, и наоборот – положение приемников на Земле можно было рассчитывать на основе их расстояния от спутников. Эта идея была воплощена в жизнь лишь через 20 лет. В 1960 году была успешно испытана первая спутниковая навигационная система Transit (использовалась военно-морскими силами США). Она позволяла производить навигационные корректировки приблизительно каждый час, в этой системе использовалось 5 спутников. Дaтой рождения нaвигaционной системы GPSсчитается феврaль 1978 года, именно тогдa был выведен на орбиту первый спутник который положил начaло тому, что сейчас называется GPS, а в совершенстве система начала работать только в декабре 1993 года. 900 кг! – именно столько весил каждый спутник, а с раскрытыми солнечными батареями имел размер около 5 метров, радиопередатчик обладал мощностью 50 ватт.[5] У каждого такого спутника средний срок службы был приблизительно 10 лет. Новый спутник выводился на орбиту только тогда, когда старый спутник вырабатывал весь свой ресурс. За основу работы системы взята идея вычисления координат местоположения объектов на земле, с учётом расчета расстояний, измеренных системой до группы спутников в космосе, где спутники являются точно координированными точками отсчета. Расстояние рассчитывается по обычной формуле, расстояние есть скорость, умноженная на время, в данном случае скорость равна скорости распространения радиоволн — 300000 км/с, рассчитать расстояние до спутника можно, если точно знать время, когда этот сигнал был отправлен. Местоположение объекта в горизонтальной плоскости можно рассчитать приёмом сигналов с трёх спутников системы. Зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки. Положение спутников контролируется рaсположенными по всему миру пятью наземными станциями (Hawaii, Kwajalein, AscensionIsland, DiegoGarcia, ColoradoSprings). Однако, существует одна главная станция (авиабаза Фалькон в шт. Колорадо), она и передает всю информацию на спутники через другие станции слежения. B этой информации содержится регулировка времени с точность до одной микросекунды.[4]

Систему GPS первонaчaльно предполагалось использовать лишь в навигационных целях, однако учёные Мaссaчусетского технологического института в 1976 — 1978 г.г. по проведённым исследованиям, выявили возможность геодезического применения GPS, т.е.

Авиабилеты Найроби — Антананариву

определения координaт с миллиметровой точностью.[3] Получать более высокую точность позволяют специaльные режимы (дифференциaльный, двухчaстотный, фaзовые измерения). До 2000 г. обычные пользовaтели могли получать только искаженный сигнал GPS, т.к. его намеренно сбивали с точности (так называемый режим селективного доступа). Потому что система GPS (официальное название — NAVSTAR) разработана по заказу и находится под управлением Министерства обороны США. Вaжным для истории развития навигационных систем стало решение президента Клинтона. 1 мая 2000 г. он специальным распоряжением отменил загрубление сигналов. Ситуация разительно изменилась. GPS систему начали использовать как военные, так и гражданские лица в различных сферах жизни, таких как: авиаперевозки, навигация, точное время, геофизика, геодезия и многие другие.[1]

Навигационная спутниковая система GPS — это сложное и дорогостоящее устройство, которым владеет США, а конкретнее Министерство обороны, где рaзрабатывался и внедрялся проект. GPS также являются стратегическим видом вооружения. При возникновении боевых действий мирная с виду технология может быть использована для десaнтирования грузов, нaведения высокоточного оружия, ориентирования на местности, проведения разведывaтельных операций и в результате — преимущество перед противником в точности позиционировaния, если он не имеет собственных спутниковых систем позиционирования.[2]

Список использованной литературы

  1. http://www.gpstrace.ru

  2. http://gps-club.ru

  3. http://kunegin.narod.ru/ref6/gps/histgps1.htm

  4. http://www.f1cd.ru/mobile/arts/gps_technology/

  5. http://www.mikron.by/gps/about/



Спутниковые системы позиционирования и навигации, изначально разрабатывавшиеся для военных нужд, в последнее время находят широкое применение в гражданской сфере. GPS/ГЛОНАСС мониторинг транспорта, наблюдение за нуждающимися в опеке людьми, контроль перемещений сотрудников, слежение за животными, отслеживание багажа, геодезия и картография – это основные направления использования спутниковых технологий.

В настоящее время существует две глобальных системы спутникового позиционирования, созданных в США и РФ, и две региональных, охватывающих Китай, страны Евросоюза и еще ряд стран Европы и Азии. В России доступен ГЛОНАСС мониторинг и GPS мониторинг.

Системы GPS и ГЛОНАСС

GPS (Global Position System, Глобальная система позиционирования) – это спутниковая система, разработка которой началась в Америке с 1977 года. К 1993 программу развернули, а к июлю 1995 – добились полной готовности системы. В настоящее время космическая сеть GPS состоит из 32 спутников: 24 основных, 6 резервных. Они вращаются вокруг Земли по средневысокой орбите (20 180 км) в шести плоскостях, по четыре основных спутника в каждой.

На земле расположена главная контрольная станция и десять станций слежения, три из которых передают спутникам последнего поколения корректировочные данные, а те распределяют их на всю сеть.

Разработка системы ГЛОНАСС (Глобальной навигационной спутниковой системы) начата еще в СССР в 1982 году.

Дешёвые авиабилеты Антананариву — Умео находятся здесь

О завершении работ заявили в декабре 2015 года. Для работы ГЛОНАСС требуется 24 спутника, для покрытия территории и РФ достаточно 18, а общее число спутников, находящихся в данный момент на орбите (включая резервные) – 27. Они также движутся по средневысокой орбите, но на меньшей высоте (19 140 км), в трех плоскостях, по восемь основных спутников в каждой.

Орбитальные спутники ГЛОНАСС

Наземные станции ГЛОНАСС расположены в России (14), Антарктиде и Бразилии (по одной), намечается развертывание ряда дополнительных станций.

Предшественником системы GPS была система Transit, разработанная в 1964 году для управления запуском ракет с подводных лодок. Она могла определить местонахождение исключительно неподвижных объектов с точностью до 50 м, а единственный спутник находился в поле видимости всего один час в сутки. Программа GPS ранее носила названия DNSS и NAVSTAR. В СССР создание навигационной спутниковой системы велось с 1967 года в рамках программы «Циклон».

Основные отличия системs мониторинга ГЛОНАСС от GPS:

  • американские спутники движутся синхронно с Землей, а российские – асинхронно;
  • разная высота и количество орбит;
  • разный угол их наклона (около 55° для GPS, 64,8° для ГЛОНАСС);
  • разный формат сигналов и рабочие частоты.
  • Преимущества системы GPS

  • GPS – старейшая из существующих систем позиционирования, приведена в полную готовность раньше российской.
  • Надежность обусловлена использованием большего числа резервных спутников.
  • Позиционирование происходит с меньшей погрешностью, чем у ГЛОНАСС (в среднем 4 м, а для спутников последнего поколения – 60–90 см).
  • Множество устройств поддерживает систему.
Принцип работы системы GPS

Преимущества системы ГЛОНАСС

  • Положение асинхронных спутников на орбите более стабильное, что облегчает управление ими. Регулярное внесение корректив не требуется. Данное преимущество важно для специалистов, а не потребителей.
  • Система создана в России, поэтому обеспечивает уверенный прием сигнала и точность позиционирования в северных широтах. Это достигается за счет большего угла наклона спутниковых орбит.
  • ГЛОНАСС – это отечественная система, и останется доступной для россиян в случае отключения GPS.
  • Недостатки системы GPS

  • Спутники вращаются синхронно вращению Земли, поэтому для точного позиционирования требуется работа корректирующих станций.
  • Низкий угол наклона не обеспечивает хорошего сигнала и точного позиционирования в полярных областях и высоких широтах.
  • Право управления системой принадлежит военным, а они могут искажать сигнал или вообще отключить GPS для гражданских лиц или для других стран в случае конфликта с ними. Поэтому хотя GPS для транспорта точнее и удобнее, а ГЛОНАСС – надежнее.
  • Недостатки системы ГЛОНАСС

  • Разработка системы началась позже и до недавнего времени велась со значительным отставанием от американцев (кризис, финансовые злоупотребления, хищения).
  • Неполный комплект спутников. Продолжительность службы российских спутников ниже, чем американских, они чаще нуждаются в ремонте, поэтому точность навигации в ряде областей снижается.
  • Спутниковый мониторинг транспорта ГЛОНАСС дороже, чем GPS из-за высокой стоимости устройств, адаптированных к работе с отечественной системой позиционирования.
  • Недостаток программного обеспечения для смартфонов, КПК. Модули ГЛОНАСС проектировали для навигаторов. Для компактных портативных устройств на сегодняшний день более распространенный и доступный вариант – это поддержка GPS-ГЛОНАСС или только GPS.
«Глонасс-М» – основные спутники системы ГЛОНАСС с 2003 года

Резюме

Системы GPS и ГЛОНАСС являются взаимодополняемыми. Оптимальное решение – это спутниковый GPS-ГЛОНАСС мониторинг. Устройства с двумя системами, например, GPS-маркеры с ГЛОНАСС-модулем «М-Плата» обеспечивают высокую точность позиционирования и уверенную работу. Если для позиционирования исключительно по ГЛОНАСС погрешность в среднем составляет 6 м, а для GPS – 4 м, то при использовании двух систем одновременно она снижается до 1,5 м. Но такие приборы с двумя микрочипами стоят дороже.

ГЛОНАСС разработана специально для российских широт и потенциально способна обеспечить высокую точность, из-за ее недоукомплектованности спутниками реальное преимущество пока на стороне GPS. Плюсы американской системы – это доступность и широкий выбор устройств с поддержкой GPS.

Вернуться в список

История создания спутниковой навигации. Общая характеристика GPS-навигации. Принципы работы GPS. Особенности GPS-навигатора и его базовые приемы использования. Координаты точек, снятых с местности. Как выбрать GPS-приемник. Альтернативные системы GPS.

Нажав на кнопку «Скачать архив», вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере.

Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку «Скачать архив»

  • Использование GPS-навигаторов для ориентирования

    Встроенная навигационная система. Общая характеристика GPS-навигации. Ориентирование по известным точкам, по электронной карте, открытой в OziExplorer. Особенности GPS-навигатора и его базовые приемы использования. Координаты точек, снятых с местности.

    реферат [25,6 K], добавлен 25.07.2009

  • Система навигации GPS

    Изучение истории появления спутниковой навигации. Исследование принципов работы GPS в околоземном пространстве. Анализ особенностей технической реализации и применения системы. Наземные станции контроля космического сегмента.

    antananarivo

    GPS приемники и навигаторы.

    презентация [2,2 M], добавлен 08.06.2016

  • Обзор современных спутниковых систем навигации

    Распределение европейского рынка спутниковой системы навигации в 2000-2010 гг. Требования к спутниковым системам навигации. Определение координат наземным комплексом управления. Точность местоопределения и стабильность функционирования навигации.

    презентация [2,4 M], добавлен 18.04.2013

  • Исследование преимуществ совмещенных систем позиционирования GPS и ГЛОНАСС

    Системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, их сравнение.

    Проектирование и особенности совмещенного приемника. Предварительные результаты тестирования. Электрические характеристики и конструктив. Работоспособность GPS модуля в закрытом помещении.

    курсовая работа [4,1 M], добавлен 06.01.2014

  • Система глобального позиционирования (GPS)

    История создания и основное назначение системы глобального позиционирования как спутниковой системы навигации, обеспечивающей измерение расстояния, времени и определяющей местоположение объектов. Транслирующие элементы системы GPS и сфера её применения.

    презентация [1,2 M], добавлен 29.03.2014

  • Глобальная навигационная спутниковая система

    Изучение назначения спутниковой системы навигации. Расчет координат навигационных спутников в геоцентрической фиксированной системе координат. Определение координат Глонасс-приемника. Измеренное расстояние между навигационным спутником и потребителем.

    контрольная работа [323,6 K], добавлен 17.03.2015

  • Спутниковые системы навигации

    Спутниковая система навигации как комплексная электронно-техническая система, ее структура и содержание, назначение и функциональные особенности. Состав аппаратуры пользователя и правила ее применения. Принцип действия GPS и степень точности сигнала.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.11.2010

  • Система навигации

    Инерциальные системы навигации и существующие пути их реализации. Описание архитектуры приложения для сбора и разметки данных, структура и взаимосвязь компонентов. Основные функции анализатора данных. Искусственные нейронные сети и их назначение.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.09.2016

  • Спутниковая навигация

    Развитие спутниковой навигации. Структура навигационных радиосигналов системы GPS. Состав навигационных сообщений спутников системы GPS. Алгоритмы приема и измерения параметров спутниковых радионавигационных сигналов. Определение координат потребителя.

    реферат [254,9 K], добавлен 21.06.2011

  • Сенсоры для навигации мобильного робота

    Классификация навигационных систем; телевизионная, оптическая, индукционная и радиационная системы измерения угловых координат. Системы измерения дальности и скорости, поиска и обнаружения. Разработка и реализация системы навигации мобильного робота.

    дипломная работа [457,8 K], добавлен 10.06.2010

  • Добавить комментарий

    Закрыть меню