Навигационные системы на базе gps для выполнения АФС.
Спутники позволяют определять линейные координаты (XYZ). Для точного определения координат необходимо не менее 4 спутников. Приемники устанавливаются на летательном аппарате.
Спутниковые навигационные системы ГЛОНАСС и GPS: 1) Принцип действия (определение координат) – пространственная линейная засечка. Три сферы с радиусами ρ1, ρ2, ρ3 (измеренные расстояния до ИСЗ) пересекаются в двух точках, но из двух решений выбирается одно – правдоподобное. 2) Измерение расстояния – в GPS и ГЛОНАСС реализован односторонний (беззапросный) метод измерения расстояния. Электромагнитный сигнал от спутника проходит в одном направлении. ρ=v∙τ, где v=c+ΣПОПРАВОК – скорость; τ – время прохождения электромагнитного сигнала от спутника к приемнику. Время можно измерить, если часы спутника и приемника точно синхронизированы. Синхронизация часов (автоматическая) – в лучшем случае до 10-9 с, она даст погрешность расстояния 30 см. чтобы обеспечить миллиметровый уровень точности измерения ρ, поправка приемника ∆t – в качестве дополнительного неизвестного в системе уравнений связи координат. Вывод: При GPS-измерениях неизвестными являются три пространственных координаты и ∆t – поправка часов приемника. Чтобы определить 4 неизвестных, нужно отнаблюдать как минимум 4 спутника. GPS, и ГЛОНАСС разделяются на 3 подсистемы: а) подсистема космических аппаратов (ПКА): «созвездие» спутников; б) подсистема контроля и управления (ПКУ): следящие станции, контрольная станция и загружающие станции; в) подсистема потребителя (ПП): разнообразные приемники и ПО. Сигналы, посылаемые со спутника: 1) для измерения расстояний; 2) для передачи навигационного сообщения(информация о состоянии спутника; поправка часов; бортовые эфемериды, позволяющие вычислить положение спутника в момент наблюдения; альманах – приближенные сведения обо всех спутниках системы). Сигнал посылается в цифровой форме (0,1 и т.д.). Дальномерный код представляет собой псевдослучайную последовательность 0 и 1. Он формируется на спутниках и приемниках. ρ=τ∙с – расстояние, измеренное по задержке кодовой последовательности – псевдодальность; τ – сдвиг кодовой последовательности. Принцип измерения расстояния используется в кодовых приемниках. Для передачи кодовой последовательности от спутника к приемнику ее накладывают на несущую частоту. Измерение расстояний по сдвигу фазы несущей частоты выполняется в фазовых приемниках. Существует 2 класса измерений: Кодовый метод – определение псевдодальности от спутника до спутникового приемника по времени прохождения этого пути кодовым сигналом. Фазовый метод – определение дальности от спутника до спутникового приемника по изменению на этом пути фазы несущей волны. Фазовым методом выполняются наиболее точные измерения. Кодовый метод используется для навигации и топографии невысокой точности: от нескольких десятков м до дцм. Псевдодальность – искаженная погрешностями дальность от объекта наблюдения до спутника, отличается от истинной дальности на величину, пропорциональную расхождению шкал времени на спутнике и в приемнике пользователя. Классификация по количеству частот: 1) одночастотные (L1); 2) двухчастотные (L1, L2). Наблюдения на двух частотах позволяют исключить ошибку влияния ионосферы. Одночастотные дают хорошую точность только при работе в дифференциальном режиме, на коротких расстояниях (примерно 10 км). По назначению: 1. Навигационные. Точность в лучшем случае 10-15 м, обычно 50-100 м. дифференциальный метод используется при посадке самолетов. 2. Навигационно-топографические. Точность от 10 м до 10 см при расстояниях 50-500 км (дифференциальный режим). 3. Геодезические. Миллиметровая точность для 2 частот при расстояниях несколько тысяч км. Самые дорогие – фазовые двухчастотные. Для получения миллиметровой точности на длинных линиях используется высокоточный приемник, технология наблюдения, ПО и технология обработки, человек.
|
|
|
|
|
|
Абсолютный метод. Работает 1 станция – автономное определение координат из решения пространственной линейной засечки по 4 спутникам. Используется в навигации. Сопровождается большим количеством ошибок. Точность координат 5-10 м в лучшем случае, обычно 100-200 м. Навигационное решение по псевдодальности.
|
|
|
Дифференциальный режим GPS. Работают минимум 2 станции: 1 станция – базовая (координаты базовой станции известны) (В); вторая – мобильная (роверная) станция (несколько), координаты определяются одновременными наблюдениями (r). При обработке одновременных наблюдений существует возможность исключить системные ошибки. Пусть 
- измерения (с ошибками); RB, RR – точные (известные) координаты базовой станции. 
. Если расстояние небольшое, то ∆RB=∆RR: 
, RR – исправленные координаты мобильного приемника, полученные в системе координат базовой станции. Исправленные координаты мобильного приемника – дифференциальная коррекция. Методы дифференциальной коррекции: 1). По времени коррекции: а) постобработка. Мобильные файлы записываются в накопитель, а потом выполняется совместная обработка базового мобильного файла; б) передача поправок в реальном времени; в) инверсный режим реального времени. Измерения с мобильных приемников передаются на базовую станцию и там корректируются. 2). По тому, что корректируется: а) коррекция по навигационному параметру ρ. 
- измерения псевдодальности; RS – геоцентрический вектор спутника; ρBS – точное (вычисленное) значение псевдодальности. ρBS=(RS-RB), RB – точные координаты базовой станции. Для всех спутников над горизонтом рассчитываются точные псевдодальности. 
- поправка псевдодальности. Исправленная псевдодальность: 
. б) дифференциальная коррекция координат. 
.
|
|
|
Относительный метод. Как минимум 2 станции – определяется приращение координат (дифференциальный метод) либо пространственный вектор, соединяющий 2 пункта. Исключаются многие систематические ошибки за счет разности, это метод более точный. Точность определения координат зависит от технологий, приемников и т.д., следовательно, точность субсантиметровая – дециметровая.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!