Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Выбор и обоснование направления разработки

1.1 Актуальность и проблемы поставленной задачи

1.2 Параметры пространственной ориентации

1.3 Определение ориентации вектора - базы

2. Разработка и исследование динамического алгоритма

2.1 Общий алгоритм динамического метода решения угловой задачи

2.2 Динамический метод, использующий движение источников навигационного поля СРНС

2.3 Блок - схема алгоритма

2.4 Моделирование алгоритма в математической среде Mathcad 14

3. Технико-экономическое обоснование работы

3.1 Смета затрат на НИР

3.2 Расчет материальных затрат

4. Безопасность и экология

4.1 Цветовое оформление производственного интерьера

4.2 Основные характеристики изображения на экране

4.3 Излучения и поля

Введение

В настоящее время большой интерес представляет радионавигационная аппаратура ГЛОНАСС и GPS, измеряющих пространственную ориентацию объектов. Для измерения пространственной ориентации в качестве антенной системы применяются одно - и многобазовые интерферометры. Основной проблемой угловых измерений является фазовая неоднозначность измерения фазовых сдвигов.

Для определения угловой ориентации объектов по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) предлагаются три основных способа. Эти способы основываются на решении геодезических, пеленгационных и навигационных задач, которые являются предметом исследования различных научных школ. Каждый метод решения предполагает свои способы разрешения фазовой неоднозначности.

1. Выбор и обоснование направления разработки

1.1 Актуальность и проблемы поставленной задачи

Определение текущих координат и пространственной ориентации объектов используется в различных областях науки и техники. С развитием новых технологий в области инерциальной навигации, а также спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS навигационные измерения стали доступны практически во всех областях народного хозяйства, вплоть до бытовых приборов. Применение фазовых методов измерения радионавигационных параметров позволяет расширить функциональные возможности радионавигационной аппаратуры, в частности, измерять пространственную ориентацию объектов.

Принцип интерферометрического метода измерения пространственной ориентации для радионавигационных угломерных систем описан еще в 1955г. Однако спутниковые радионавигационные системы ГЛОНАСС и GPS имеют особенности, которые затрудняют их применение в качестве угломерных систем. Основной проблемой при определении пространственной ориентации объектов является наличие фазовой неоднозначности измерения фазовых сдвигов. С целью повышения точности определения пространственной ориентации используют интерферометры с расстоянием между антеннами (длиной базы), достигающим нескольких метров. Неоднозначность измерения фазового сдвига обусловлена тем, что длина волны измеряемых сигналов достаточно мала (около 19 см.), что намного меньше длины базы интерферометра, поэтому в данном случае проблема разрешения фазовой неоднозначности стоит особенно остро. Методы измерения пространственной ориентации тесно связаны с методами разрешения фазовой неоднозначности.

При этом желательно, чтобы алгоритм разрешения фазовой неоднозначности был одномоментным, т.е. разрешение фазовой неоднозначности должно производиться по результатам измерения параметров сигналов навигационных космических аппаратов (НКА) в любой момент времени.

Динамический метод основан на использовании перемещения объекта - потребителя. За время наблюдения при перемещении объекта изменится фазовый сдвиг принимаемых сигналов, а также направляющие косинусы векторов - направлений на НКА. Приращение фазового сдвига за время измерения не содержит неоднозначности, поскольку слежение за фазой непрерывно, что может быть использовано для разрешения неоднозначности измерения фазовых сдвигов принимаемых сигналов.

Существующие методы имеют свои достоинства и недостатки, которые можно свести к тому, что в них не полностью используется априорные данные о конфигурации навигационных космических аппаратов (НКА) и конфигурации антенной системы приемной аппаратуры.

1.2 Параметры пространственной ориентации

Для решения задачи определения пространственной ориентации объектов необходимо осуществлять пересчет направляющих косинусов из одной системы координат в другую. Физические углы заданы в местной топоцентрической системе координат (ТЦСК) углами Эйлера. Угловые скорости задаются в связанной с объектом системе координат. Координаты навигационных космических аппаратов (НКА) СРНС задаются в декартовой геоцентрической системе координат (ГЦСК), координаты объекта - потребителя определяются в геодезической системе координат.

Геоцентрическая гринвичская система координат жестко связана с Землей. В прямоугольной ГЦСК центр находится в центре Земли, ось X направлена на Гринвич, ось Z направлена на север, ось Y - дополняет систему координат до правой (рис. 3.1).

С ГЦСК связан референц - эллипсоид, описывающий форму Земли, относительно которого задаются географические координаты объекта (широта ?, долгота ?, высота h). ГЦСК и географические координаты связаны выражениями:

Рисунок 1.1 Геоцентрическая система координат

(1.1)

(1.2)

(1.3)

где X,Y,Z - координаты объекта в ГЦСК, ? - широта, ? - долгота, H - высота,

(1.4)

где - экваториальный радиус Земли, e - эксцентриситет Земли.

В настоящее время применяются различные ГЦСК. Каждая система включает в себя эллипсоид, описывающий форму Земли. Существуют общеземные системы координат, описывающие Землю в целом, и референцные системы, максимально точно описывающие какой-либо регион. В России распространены референцная система координат 1942 года и общеземная система ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 г.). С июля 2002 г. в России официально введена референцная система координат СК-95. В США и других странах широко распространена общеземная система координат WGS-84 . В международной практике принято использовать для перехода между прямоугольными координатами семь параметров Хельмерта, которые определяют сдвиг начала координат x,y,z, развороты относительно осей , , и масштабный коэффициент :

(1.5)

Такое соотношение справедливо только для почти совпадающих систем координат, так как тригонометрические функции заменены в матрице поворота их приближенными значениями. Кроме того, один масштабный коэффициент предполагает равномерное растяжение-сжатие по всем трем осям, в общем же случае он должен быть заменен метрическим тензором, описывающим неравномерное растяжение.

В вышеприведенных геоцентрических системах координаты объекта могут различаться на десятки и даже сотни метров, однако направления между двумя пунктами различаются на доли угловой секунды, поэтому параметры пространственной ориентации, определенные в одной ГЦСК, будут справедливы и в других ГЦСК.

Преобразование вектора из ТЦСК в ГЦСК осуществляется следующим линейным преобразованием:

, (1.6)

где - вектор, заданный в ГЦСК, - вектор, заданный в ТЦСК, C_тг - матрица линейного преобразования из ТЦСК в ГЦСК.

Рисунок 1.2 К определению углов курса и тангажа

При определении углового положения объекта в пространстве чаще всего используют углы Эйлера: угол курса К, (угол рыскания), угол тангажа (дифферента, килевой качки) и угол крена (бортовой качки).

Угол курса К (Рисунок 1.2) - это угол между проекцией продольной оси объекта на горизонтальную плоскость (плоскость XOZ) и осью OX (направлением на север) в топоцентрической системе координат. Угол курса отсчитывается от истинного меридиана (ось OX_Т) в направлении оси OZ_Т и может принимать значения от 0 до 360.

Угол тангажа - это угол между продольной осью объекта и горизонтальной плоскостью. Значения угла тангажа лежат в пределах 90.

Угол крена - это угол поворота объекта вокруг продольной оси (рис.1.3). Значения угла крена лежат в пределах 180.

Рисунок. 1.3 К определению угла крена

Углы К, y, представляют собой углы Эйлера, описывающие угловое положение объекта, совершившего в ТЦСК последовательно поворот вокруг оси ОХ_т на угол крена , вокруг оси ОZ_т на угол тангажа y и вокруг оси ОY_т на угол курса K из начального положения К = y = = 0.

1.3 Определение ориентации вектора - базы

Угловое положение вектора-базы в пространстве по сигналам СРНС может быть определено на основе измерения разности хода сигналов НКА между антеннами, расположенными на концах вектора-базы. НКА системы ГЛОНАСС расположены на орбитах высотой 20000 км, поэтому при малых базах (порядка нескольких метров) можно считать фронт волны принимаемых сигналов плоским. Фазовый сдвиг сигнала НКА, принимаемого на две разнесенные антенны, и косинус угла между вектором-базой и вектором-направлением на НКА связаны выражением (рис. 3.4):



Рисунок. 1.4 Измерение ориентации вектора базы

(1.7)

где l - длина волны сигнала НКА, - фазовый сдвиг, В - длина базы, a--- угол между вектором-базой и вектором-направлением на НКА.

Выражение (1.7) является уравнением однобазового интерферометра и широко применяется в теории фазовых пеленгаторов и антенных решеток.

Направляющие косинусы вектора-базы могут быть определены из выражения для скалярного произведения векторов:

(1.8)

где b_x,y,z - направляющие косинусы вектора-базы,

, (1.9)

, (1.10)

(1.11)

где - направляющие косинусы вектора-направления на НКА,

x_c,y_c,z_c - координаты НКА,

x₀, y₀, z₀ - координаты объекта,

(1.12)

где R - расстояние между объектом и НКА.

Вычисления можно производить в ГЦСК или в ТЦСК.

Для нахождения положения вектора-базы в пространстве требуется измерить фазовые сдвиги сигналов двух НКА.

Следствием нелинейности является зависимость погрешности вычисления ориентации от пространственной ориентации вектора-базы. При уменьшении угла между вектором-базой и направлением на один из НКА погрешность вычисления ориентации вектора-базы резко возрастает.

Для вычисления ориентации вектора-базы при неизвестной длине базы минимальное созвездие состоит из трех НКА, и погрешность вычисления ориентации зависит только от расположения НКА.

2. Принципы измерения пространственной ориентации динамическими методами

Динамические методы основаны на использовании перемещения источников навигационного поля - НКА и объекта-потребителя. За время наблюдения t при перемещении НКА или объекта изменится фазовый сдвиг принимаемых сигналов, а также направляющие косинусы векторов-направлений на НКА. Приращение фазового сдвига за время измерения не содержит неоднозначности, поскольку слежение за фазой непрерывно, что может быть использовано для разрешения неоднозначности измерения фазовых сдвигов принимаемых сигналов.

Запишем систему уравнений для решения задачи с неизвестной длиной базы в начальный момент времени t₀:

(2.1)

К моменту времени t₁ направляющие косинусы векторов-направлений на НКА, направляющие косинусы вектора-базы, фазовые сдвиги и длина волны навигационных сигналов за счет перемещения НКА и вектора-базы примут значения:

k_x,y,z1i = k_x,y,z0i + k_x,y,z1i, (2.2)

x₁ = x₀ + x₁, y₁ = y₀ +y₁,z₁ = z₀ + z₁,

Ф_1i = Ф_0i + Ф_1i,

_1i = _0i + _1i.

Систему уравнений (2.1) для момента времени t₁ можно записать в виде:

(2.3)

Составим разностную систему уравнений, вычитая из уравнений системы (2.3) соответствующие уравнения системы (2.1):

(2.4)

Приращение разности хода сигналов НКА имеет две составляющие:

приращение разности хода за счет изменения расположения НКА и объекта, равное , и за счет изменения длины волны принимаемых сигналов, равное . Приращение разности хода за счет изменения частоты принимаемых сигналов содержит сомножителем полную разность фаз сигналов Ф_0i. Так как Ф_0i включает в себя неоднозначности измерения фазового сдвига, то составляющую приращения разности хода за счет изменения длины волны трудно учесть, в результате возникает дополнительная погрешность измерения. В то же время длина волны принимаемых сигналов СРНС изменяется на очень малую величину, например, за все время наблюдения частота принимаемых сигналов изменяется на 8 КГц при частоте несущей 1.6 ГГц. При этом приращение фазового сдвига за счет изменения частоты принимаемого сигнала при Ф_0i=20 составит 10^-4 или 1 угловую минуту, поэтому этой составляющей можно пренебречь. В этом случае систему уравнений (2.4) можно переписать в виде:

(2.5)

Можно выделить частный случай измерения пространственной ориентации.

Измерения при неподвижной базе. В этом случае для решения задачи разрешения неоднозначностей используется динамика источников навигационного поля. Такой случай может иметь место, например, при относительных измерениях, когда требуется измерить координаты точки относительно опорной, при этом длина базы может быть от нескольких метров до десятков метров и ограничивается длиной антенных кабелей.

2.2 Динамический метод, использующий движение источников навигационного поля СРНС

При неподвижной базе в системе уравнений (2.5) приращения координат вектора-базы x, y, z равны нулю, и ее можно записать в следующем виде:

 (2.2.1)

В результате получили систему уравнений, аналогичную (2.1). В результате решения непосредственно получим координаты вектора-базы и величину длины базы. Недостатком данного метода является большое время измерения величина порядка нескольких часов. Это обусловлено большой погрешностью измерения при малом времени наблюдения, т.к. при этом коэффициенты при неизвестных (приращения направляющих косинусов векторов-направлений на НКА и приращения фазовых сдвигов сигналов НКА) малы. При увеличении времени измерения величины k_x,y,z1i и Ф_i увеличиваются, соответственно уменьшается погрешность измерения.

Погрешность вычисления координат вектора-базы можно уменьшить, увеличив время наблюдения t. При увеличении t НКА успевают переместиться на большее расстояние, соответственно увеличиваются приращения направляющих косинусов k_x,y,z и приращения фазовых сдвигов Ф_i.

Более целесообразным представляется уменьшение погрешности вычисления путем многократных измерений. Действительно, для моментов времени t₁, t₂, t₃,…t_n можно составить линейные разностные уравнения, аналогичные (3.6). При неподвижной базе неизвестные x₀,y₀,z₀ для всех моментов времени одни и те же, поэтому системы уравнений для всех моментов времени можно объединить в одну систему уравнений.

Полученную систему уравнений нарастающего объема можно решать методом наименьших квадратов. Новые уравнения, полученные при очередном измерении, можно добавлять в матрицу МНК рекуррентно, что значительно сокращает объем вычислений. Можно показать, что рекуррентный метод МНК эквивалентен фильтру Калмана.

Погрешность вычисления координат вектора-базы можно оценить по величине геометрического фактора, равного квадратному корню из следа ковариационной матрицы. На рис.3.1. приведена зависимость геометрического фактора G от времени. На рис.3.2 показана эволюция одного из выходных параметров от времени, полученная из экспериментальных данных.

Рисунок 2.2.1. Эволюция геометрического фактора динамического метода

Из графика Рисунок 2.2.1. видно, что время сходимости алгоритма составляет 500 с (~10 мин). В то же время, в соответствии с Рисунок. 2.2.2, имеется остаточная погрешность порядка 10-20 мм, которая объясняется изменением систематических составляющих погрешности измерения фазовых сдвигов. Эта погрешность имеет период корреляции порядка 1000 с, что затрудняет ее усреднение.

Несомненным достоинством метода является его работоспособность на базах любой длины при малом числе наблюдаемых НКА, и поэтому он широко применяется в аппаратуре большинства зарубежных фирм [105-107]. Хотя фирмы-производители угломерной аппаратуры не публикуют методы разрешения фазовой неоднозначности, о применении именно динамических методов можно судить о времени выдачи данных с момента включения аппаратуры. Если время выдачи координат составляет 1- 1.5 минут, то результаты измерения ориентации выдаются через 4-5 минут [105-107], что совпадает со временем сходимости динамических методов определения пространственной ориентации.

Рисунок 2.2.2 Результаты измерения координаты х вектора-базы

Динамический метод можно применять для получения решения в первом приближении при разрешении фазовой неоднозначности. В этом случае требования к погрешности определения координат вектора-базы ослабляются. Для эффективной реализации переборного метода, достаточно априорных данных о положении вектора-базы с погрешностью порядка 0.5 м, время сходимости динамического метода при этом составляет 2-3 минуты.

2.3 Блок - схема алгоритма

2.4 Моделирование алгоритма в математической среде Mathcad 14

Для моделирования в MathCad файл формата *.xls с измерениями был разбит на 10 (Кс1, ……Кс10) файлов каждый из которых соответствует измерениям с одного спутника.



Рисунок 2.2.2 Результаты измерения координаты х вектора-базы

Рисунок 2.2.3 Результаты измерения координаты y вектора-базы



Рисунок 2.2.4 Результаты измерения координаты z вектора-базы

3. Технико-экономическое обоснование работы

пространственный навигационный алгоритм экран изображение

Любой товар, вынесенный на рынок, фактически проходит там проверку на степень удовлетворения общественных потребностей. При этом каждый покупатель приобретает тот товар, который наиболее удовлетворяет его личные потребности, а масса покупателей - тот, который более полно соответствует общественным потребностям, нежели товары - конкуренты.

Поэтому конкурентоспособность продукта можно определить, лишь сравнивая продукты, - конкуренты между собой. Иными словами, конкурентоспособность - понятие относительное, четкое признанное к рынку и времени продажи. Для обеспечения своей конкурентоспособности, разработчик должен постоянно обеспечивать потребности потребителей, разрабатывать и выводить на рынок более совершенные модели продукта.

Для оценки и выбора наиболее конкурентоспособного продукта среди систем одного и того же класса, могут быть использованы различные методы анализа, применяемые на стадиях НИР и ОКР. Целью данной дипломной работы является выбор наиболее оптимального алгоритма определения угловой ориентации вращающегося объекта на основе ГЛОНАСС (GPS).

В данной работе конкурентоспособность различных методов определения координат определяем бальным методом.

Оценка конкурентоспособности алгоритма определения угловой ориентации неподвижного объекта на основе ГЛОНАСС (GPS).

Для решения поставленной задачи используются следующие два метода определения координат объектов по сигналам СРНС ГЛОНАСС (GPS).

А - метод определения ориентации без разрешения фазовой неоднозначности;

Б - лямбда-метод;

Выбор наиболее конкурентоспособного, осуществлен по системе критериев представленных ниже:

Х1 - сложность реализации;

Х2 - точность результата измерений;

Х3 - объем вычислений;

Х4 - вероятность правильного определения координат объекта.

С учетом сравниваемых параметров составлена матрица смежности, в которой осуществлено по парное сравнение методов определения ориентации, и определено: абсолютная (B) и относительная значимость параметров (B'i).

Таблица 3.1 - Оценка значимости параметров в системе

пар пар	Х1	Х2	Х3	Х4	Вi	B'i
Х1	=1.0	<0.5	=1.0	<0.5	3.0	0.19
Х2	>1.5	=1.0	>1.5	=1.0	5.0	0.31
Х3	=1.0	<0.5	=1.0	<0.5	3.0	0.19
Х4	>1.5	=1.0	>1.5	=1.0	5.0	0.31
B					16.0	1.00

Для дальнейшего анализа и определения наиболее конкурентоспособного метода выполнена бальная оценка параметров характерных каждому методу.

Бальная оценка приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Таблица количественных оценок и параметров показателей

Показатели B'i модель	0,19 X1	0,31 X2	0,19 X3	0,31 X4
A	1	5	1	5
B	3	3	4	3

Показатель конкурентоспособности для каждого метода находится как сумма произведений соответствующих значений B'i на соответствующее бальное значение параметра метода.

Ka = 0.19*1+0.31*5+0.19*1+0.31*5 = 3.48; (3.1)

Kb = 0.19*3+0.31*3+0.19*4+0.31*3= 3.19; (3.2)

Как показали расчеты, наиболее конкурентоспособным методом определения координат объекта является метод без разрешения фазовой неоднозначности, т.к. его показатели конкурентоспособности больше чем лямбда-метода. Более глубокое исследование возможностей исследования методов требует их дальнейшей разработки.

3.1 Смета затрат на НИР

Проведение исследований требует определенных текущих затрат. Величина которых в работе определена в смете затрат на НИР. В плановые затраты на НИР включаются все затраты, связанные с ее выполнением. Смета затрат на НИР, включает следующие основные расходы связанные с проведением работ:

– материальные затраты;

– основная заработная плата;

– дополнительная заработная плата;

– затраты на электроэнергию;

– отчисления на социальные нужды;

– накладные расходы;

– затраты на патентно-информационный поиск.

3.2 Расчет материальных затрат

Затраты на сырьё и материалы включают стоимость основных и вспомогательных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов, идущих на выполнение НИР.

Материалы, расходуемые на данную НИР, и их стоимость приведены в таблице 2

Таблица 2 - Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы

Наименование	Количество шт.	Цена за единицу руб.	Сумма затрат руб.
CD-RW	2	12	24
Шариковая ручка	1	7	7
Картридж для принтера «Hewlett Packard» ч/б	1	2750	2750
Бумага для принтера «SvetoCopy»	500	0.27	150
Бумага писчая	200	0.1	20
Папка	1	9	9
Итого			2960
С учетом транспортно заготовительных расходов			3108

Транспортно - заготовительные расходы на данную НИР составляют 5 % от стоимости материалов

2960·5% = 148 руб; (3.2.1)

Следовательно, затраты на сырьё и материалы с учетом транспортно- заготовительных расходов составят:

2960+148 = 3108 руб; (3.2.2)

В статье "Основная заработная плата" учтены выплаты по заработной плате, начисленные из должностных окладов и тарифных ставок научных сотрудников, специалистов, служащих, рабочих непосредственно занятых выполнением конкретной НИР, а также заработная плата работников нештатного (не списочного) состава, привлекаемых к выполнению НИР, премии, выплаты, обусловленные районным регулированием оплаты труда (по районным коэффициентам) и надбавки к заработной плате за работу в районах крайнего севера и приравненным к ним местностям.

Размер основной заработной платы устанавливается исходя из численности различных категорий исполнителей, трудоемкости, затрачиваемой ими на выполнение отдельных видов работ и средней заработной платы за один рабочий день. Исходными данными для расчета является трудоемкость.

В данной работе трудоемкость определяется затратным методом. По решению научно-технического совета на выполнение НИР установлен срок разработки - 4 месяца, 384 часа (96 часов в месяц). Часовая тарифная ставка руководителя работы составляет - 192 руб/ч., трудоемкость часов руководителя составляет 20 часов.

Основная заработная плата определяется по следующей формуле:

(3.2.3)

где О - стоимость одного часа работы;

Тч - трудоемкость работ;

РК - районный коэффициент;

СН - северная надбавка;

(РК+СН) = 1.5. (3.2.4)

В этом случае заработная плата сотрудников составит:

1) Разработчик:

2) Руководитель:

3) Основная заработная плата составит:

В статье "Дополнительная заработная плата" учтены выплаты, предусмотренные законодательством за не проработанное (не явочное) время:

– оплата очередных и дополнительных отпусков;

– компенсация за неиспользованный отпуск;

– оплата льготных часов подростков;

– оплата времени, связанного с прохождением медицинских осмотров;

– выполнение общественных и государственных обязанностей;

– выплата вознаграждения за выслугу лет.

Размер дополнительной заработной платы определяется по следующей формуле:

(3.2.5)

где ЗП_дп - дополнительная заработная плата, руб.

У_дп - размер дополнительной зарплаты в процентах от основной заработной платы работников.

На основании данных планово-финансового отдела норматив дополнительной заработной платы установлен в размере 12 % от основной заработной платы.

Дополнительная заработная плата для выполнения данной НИР составит:

(3.2.6)

Сумма основной и дополнительной заработной платы составит:

39744+4769.28 = 44513.28 руб; (3.2.7)

Затраты на электроэнергию рассчитываются исходя из стоимости одного кВт/ч электроэнергии, времени работы аппаратуры, потребляемой аппаратурой мощности. Стоимость 1 кВт/ч равна 1.14 руб. Время работы аппаратуры равно 384 ч. Мощность потребляемая аппаратурой равна 0.33 кВт.

Затраты на электроэнергию составили:

З_э = МТЦ_э

где М - потребляемая аппаратурой мощность, кВт;

Т - время работы аппаратуры, часов;

Ц_э - цена одного кВт/ч электроэнергии, руб.

З_э = 0.333841.14 = 144.46 руб; (3.2.8)

В статье «Амортизационные отчисления» учтены отчисления на формирование средств для обновления основных фондов.

(3.2.9)

руб; (3.2.10)

В статье "Отчисления на социальные нужды" учтены обязательные отчисления, по установленным законодательством нормам органам государственного социального страхования, пенсионного фонда, государственного фонда занятости населения и медицинского страхования.

размеры отчислений на социальные нужды устанавливаются ежегодно.

На период 2009 г. установлен следующий размер отчислений - 26.2%,

в том числе - отчисления во внебюджетные фонды - 20%, 14% из них идет на пенсионное страхование;

отчисления в федеральные фонды обязательного медицинского страхования - 4%;

отчисления на социальное страхование - 2%;

отчисления на социальное страхование от несчастных случаев и профессиональных заболеваний - 0,2%;

Размер отчислений на социальные нужды определяется по следующей формуле:

; (3.2.11)

гдеСН - отчисления на социальные нужды, руб.;

У_сн - размер отчислений на социальные нужды в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих НИР.

Отчисления на социальные нужды составят:

руб; (3.2.12)

В статью "Накладные расходы" включаются расходы на управление и хозяйственное обслуживание, которые в равной степени относятся ко всем выполняемым НИР. Затраты на патентно-информационный поиск берутся по величине фактических затрат.

Затраты на патентный поиск составили 96 руб. (стоимость печати одного листа в Красноярской краевой научной библиотеке - 4 руб.). Затраты на изготовление копий научных статей составили 11 руб. (стоимость одной копии - 1 руб.). Следовательно, расходы составили 107 руб.

В статью "Накладные расходы" включены также и расходы, связанные с оплатой труда консультантов и руководителя работы.

Размер накладных расходов составляет 60% от суммы основной и дополнительной заработной платы.

С_н.р. = (39744 + 4769.28) 60/100 = 26707.96 руб; (3.2.13)

Общая величина текущих затрат приведена в таблице 4

Таблица 4 - Смета затрат на НИР

Номер статьи затрат	Наименование статьи затрат	Сумма, руб.
1	Материальные затраты	3108
2	Основная заработная плата	39744
3	Дополнительная заработная плата	4769.28
4	Отчисления на социальные нужды	11662.47
5	Затраты на электроэнергию	144.46
6	Амортизационные отчисления	6720
7	Накладные расходы	26707.96
8	Затраты на патентно-информационный поиск	107
	Итог	92963.17

Таким образом, проведенные исследования, направленные на поиск оптимального варианта определения координат объектов по сигналам СРНС ГЛОНАСС (GPS), потребовали 92963.17 руб. Использование достигнутых результатов в работе, на практике обеспечит повышение показателей деятельности организации и рост ее конкурентоспособности в промышленном секторе экономики РФ.

Существующие на сегодня аналогичные системы гораздо дороже и требуют особых условий для функционирования, например, сравним с гироскопическим методом. Стоимость одного из простейших гироскопов порядка двух миллионов рублей, гироскопы которые устанавливаются на подводных лодках стоят около пятисот тысяч долларов, а к нему необходимы еще два астра корректора стоимость каждого порядка миллиона долларов. К тому же гироскопы не везде можно использовать, например, северный полюс.

4. Безопасность и экология

Одним из наиболее важных элементов повышения эффективности трудовой деятельности человека является совершенствование умений и навыков в результате трудового обучения. Обучение придает законченность и устойчивость всем формам двигательной активности, является важным средством предупреждения утомления.

С психофизиологической точки зрения производственное обучение представляет собой процесс приспособления и соответствующего изменения физиологических функций организма человека для наиболее эффективного выполнения конкретной работы. В результате тренировки (обучения) возрастает мышечная сила и выносливость, повышается точность и скорость рабочих движений, увеличивается скорость восстановления физиологических функций после окончания работы.

Снижение утомления, достижение высокой и длительной работоспособности с наименьшим напряжением физиологических функций человека и сохранение его здоровья достигаются правильной организацией режимов труда и отдыха. Чем эффективнее режим труда и отдыха, тем длительнее период устойчивой работоспособности и короче период вырабатывания и спада работоспособности.

Сохранению высокой и устойчивой работоспособности способствует периодическое чередование работы и отдыха. Существует две формы чередования периодов труда и отдыха на производстве: введение обеденного перерыва в середине рабочего дня и введение кратковременных регламентированных перерывов. Оптимальная длительность обеденного перерыва устанавливается с учетом удаленности от рабочих мест санитарно-бытовых помещений, столовых, организации раздачи пищи. Продолжительность и количество кратковременных перерывов определяется на основании наблюдения за динамикой работоспособности, учета тяжести и напряженности труда.

При выполнении работы, требующей значительных усилий и участия крупных мышц, рекомендуются более редкие, но продолжительные (10-12 мин) перерывы. При выполнении особо тяжелых (металлурги, кузнецы и др.) следует сочетать работу в течение 15...20 мин с отдыхом такой же продолжительности. При работах, требующих большого нервного напряжения и внимания, быстрых и точных движений рук, целесообразно более частые, но короткие (5...10 мин)перерывы.

Кроме регламентированных перерывов, существуют также микропаузы - перерывы в работе, возникающие самопроизвольно между операциями и действиями. Микропаузы обеспечивают поддержание оптимального темпа работы и высокого уровня работоспособности. В зависимости от характера и тяжести работы микропаузы составляют 9... 10 % рабочего времени.

Высокая работоспособность и жизнедеятельность организма поддерживается рациональным чередованием периодов работы, отдыха и сна человека. В течении суток организм человек по разному реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку. В соответствии с суточным циклом организма наивысшая работоспособность человека отмечается в утреннее (с 8 до 12 ч) и дневное (с 14 до 17 ч) время. Днем наименьшая работоспособность, как правило, отмечается в период между 12 и 14 ч, а в ночное время, с З до 4 ч, достигает своего минимума. С учетом этих закономерностей развития суточной периодики работоспособности человека определяют сменность работы предприятий, начало и окончание работы в сменах, перерывы на отдых и сон.

Чередование периодов труда и отдыха в течение недели должно регулироваться с учетом динамики работоспособности. Наивысшая работоспособность приходится на 2-й, 3-й, 4-й дни работы, а в последующие дни недели она понижается, падая до минимума в последний день работы. В понедельник работоспособность относительно понижена вследствие врабатываемости. Элементами рационального режима труда и отдыха являются производственная гимнастика и комплекс мер по психофизиологической разгрузке, в том числе функциональная музыка.

В основе производственной гимнастики лежит феномен активного отдыха (И. М. Сеченов): утомленные мышцы быстрее восстанавливают свою работоспособность не при полном покое, а при работе других мышечных групп. В результате производственной гимнастики увеличивается жизненная емкость легких, улучшается деятельность сердечно-сосудистой системы, повышается функциональная возможность анализаторных систем, увеличивается мышечная сила и выносливость.

Для снятия нервно-психического напряжения, борьбы с утомлением, восстановления работоспособности в последнее время успешно используются кабинеты релаксации или комнаты психологической разгрузки. Они представляют собой специально оборудованные помещения, в которых в отведенное для этого время в течение смены проводят сеансы по снятию усталости и нервно-психологического напряжения.

Эффект психоэмоциональной разгрузки достигается за счет эстетического оформления интерьера, удобной мебели, позволяющей находится в удобной расслабленной позе, трансляции специально подобранных музыкальных произведений, насыщения воздуха благотворно действующими отрицательными ионами, приема тонизирующих напитков, имитация в помещении естественно-природного окружения и воспроизведением звуков леса, морского прибоя и др. Одним из элементов психологической разгрузки является аутогенная тренировка, основанная на комплексе взаимосвязанных приемов психической саморегуляции и несложных физических упражнений со словесным самовнушением. Этот метод позволяет нормализовать психическую деятельность, эмоциональную сферу и вегетативные функции. Как показывает опыт, пребывание рабочих в комнатах психологической разгрузки способствует снижению утомляемости, появлению бодрости, хорошего настроения и улучшенного самочувствия.

4.1 Цветовое оформление производственного интерьера

Рациональное цветовое оформление производственного интерьера является действенным фактором улучшения условий труда и жизнедеятельности человека. Установлено, что цвета могут воздействовать на человека по-разному: одни цвета успокаивают, а другие раздражают. Например, красный цвет - возбуждающий, горячий, вызывает у человека усиленный рефлекс, направленный на самозащиту. Оранжевый воспринимается людьми также как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности. Желтый - теплый, веселый, располагает к хорошему настроению. Зеленый - цвет покоя и свежести, очень успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно действует на настроение. Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс. Черный цвет - мрачный и тяжелый, резко снижает настроение. Белый цвет - холодный, однообразный, способный вызвать апатию.

Разностороннее эмоциональное воздействие цвета на человека позволяет широко использовать его в гигиенических целях. Поэтому при оформлении интерьера производственного помещения цвет используют: как композиционное средство, обеспечивающее гармоническое единство помещения и технологического оборудования; как фактор, создающий оптимальные условия зрительной работы и способствующий повышению работоспособности; как средство информации, ориентации и сигнализации для обеспечения безопасности труда.

Персональные компьютеры используются миллионами людей во всем мире - программистами, операторами и просто пользователями - в процессе повседневной деятельности. Поэтому среди гигиенических проблем современности, проблемы гигиены труда пользователей ПЭВМ относятся к числу наиболее актуальных, так как непрерывно расширяется круг задач, решаемых ПЭВМ, и все большие контингента людей вовлекаются в процесс использования вычислительной техники.

Труд оператора ПЭВМ относится к формам труда с высоким нервно-эмоциональным напряжением. Это обусловлено необходимостью постоянного слежения за динамикой изображения, различения текста рукописных и печатных материалов, выполнением машинописных и графических работ. В процессе работы требуется постоянно поддерживать активное внимание. Труд требует высокой ответственности, поскольку цена ошибки бывает достаточно велика, вплоть до крупных экономических потерь и аварий.

Возросшее применение ПК на рабочих местах различного назначения привлекло внимание к целому ряду фактов отрицательного воздействия на здоровье, которые связаны или считаются связанными именно с работой на компьютере. Основная нагрузка при этом приходится на зрение, поскольку при работе с монитором глаза устают значительно быстрее, чем при любых других видах работы. Поэтому имеет смысл подробнее остановиться на медицинских аспектах воздействия работы за компьютером на зрение оператора, а также на требованиях к мониторам и характеристиках изображения на экране.

4.2 Основные характеристики изображения на экране

Человеческий глаз не может долго работать с мелкими объектами. Вот почему нормируются размеры знаков на экране. Например, угловой размер знака должен быть в пределах от 16 до 60 угловых минут, что составляет от 0,46 до 1,75 см, если пользователь смотрит на экран с расстояния 50 см (минимальное расстояние, рекомендуемое гигиенистами).

Отражательная способность экрана не должна превышать 1%. Для снижения количества бликов и облегчения концентрации внимания корпус монитора должен иметь матовую одноцветную поверхность (светло-серый, светло-бежевый тона) с коэффициентом отражения 0.4-0.6, без блестящих деталей и с минимальным числом органов управления и надписей на лицевой стороне. Антибликовое покрытие уменьшает отражение внешнего света от стеклянной поверхности экрана. Различают несколько типов покрытия: например, специальная, рассеивающая световой поток, гравировка экрана; более эффективное кремниевое покрытие, часто применяемое в стеклянных фильтрах; особые виды устанавливаемых на кинескоп антибликовых панелей. Следует, однако, отметить, что первые два способа уменьшения отражающей способности экрана несколько снижают контрастность и ухудшают цветопередачу, поэтому мониторы с блестящими экранами обычно передают цвета ярче.

Изменение яркости во время одного цикла регенерации может восприниматься как мерцание. Частота, при которой не наблюдается мерцаний -- частота слияния мерцаний. Восприятие мерцания зависит не только от частоты регенерации, но и от ряда других параметров, таких как яркость экрана, освещенность помещения, степень осцилляции, контраст, а также от использования центрального или периферического зрения и от индивидуальной чувствительности. Мерцание отрицательно воздействует на зрительный комфорт оператора и может вызвать симптомы зрительного утомления. Поскольку сетчатка глаза вынуждена постоянно перенастраиваться, видимые мерцания способствуют возникновению адаптационной перегрузки глаз и, кроме того, изменению аккомодации.

Изменение положения символов на экране во времени - дефект, называемый дрожанием изображения. Это явление связано с неправильными колебаниями магнитного поля, используемого для отклонения электронного луча.

Некоторые виды люминофора имеют значительное послесвечение, то есть яркость символов снижается очень медленно, и они воспринимаются на протяжении нескольких периодов регенерации после того, как соответствующие пиксели уже больше не облучаются. Такое явление значительно снижает четкость изображения; на мониторах с быстрыми люминофорами оно не наблюдается.

Основные нормируемые визуальные характеристики мониторов и соответствующие допустимые значения этих характеристик представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Некоторые нормируемые визуальные параметры видеотерминалов

Параметры	Допустимые значения
Яркость знака или фона (измеряется в темноте)	35-120 кд/м2
Контраст	От 3:1 до 1,5:1
Временная нестабильность изображения (мерцания)	Не должна быть зафиксирована более 90% наблюдателей
Угловой размер знака	16-60
Отношение ширины знака к высоте	0.5-1.0
Отражательная способность экрана (блики)	не более 1%
Неравномерность яркости элементов знаков	не более ±25%
Неравномерность яркости рабочего поля экрана	не более ± 20%
Размер минимального элемента отображения (пикселя) для монохромного монитора, мм	0,3
Допустимое горизонтальное смещение однотипных знаков, % от ширины знака	не более 5
Допустимое вертикальное смещение однотипных знаков, % от высоты знака	не более 5

Под неравномерностью яркости понимаются отношения:

U+ = (L_max - L_cp)/L_cp - положительная неравномерность; (4.1)

U - = (L_min - L_cp)/L_cp - отрицательная неравномерность; (4.2)

(4.3)

где n - число измеренных значений яркости;

L_max - максимальное значение яркости;

L_min - минимальное значение яркости.

4.3 Излучения и поля

К числу вредных факторов, с которыми сталкивается человек, работающий за монитором, относятся рентгеновское и электромагнитное излучения, а также электростатическое поле. (Допустимые нормы для этих параметров представлены в таблице 4.3.1)

Таблица 4.3.1 - Допустимые значения параметров излучений, генерируемых видеомониторами

Параметры	Допустиме значения
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0,05 м вокруг видеомонитора	100 мкР/час
Электромагнитное излучение на расстоянии 0,5 м вокруг видеомонитора по электрической составляющей: в диапазоне 5 Гц-2 кГц	25 В/м
в диапазоне 2-400 кГц	2,5 В/м
по магнитной составляющей: в диапазоне 5 Гц-2 кГц	250 нТл
в диапазоне 2-400 кГц	25нТл
Поверхностный электростатический потенциал	не более 500 В

С целью снижения риска для здоровья различными организациями были разработаны рекомендации по параметрам мониторов, следуя которым производители мониторов борются за наше здоровье. Все стандарты безопасности для мониторов регламентируют максимально допустимые значения электрических и магнитных полей, создаваемых монитором при работе. Практически в каждой развитой стране есть собственные стандарты, но особую популярность во всем мире (так сложилось исторически) завоевали стандарты, разработанные в Швеции и известные под именами TCO и MPRII.

Стандарты TCO разработаны с целью гарантировать пользователям компьютеров безопасную работу. Рекомендации TCO используются производителями мониторов для создания более качественных продуктов, которые менее опасны для здоровья пользователей. Суть рекомендаций TCO состоит не только в определении допустимых значений различного типа излучений, но и в определении минимально приемлемых параметров мониторов, например, поддерживаемых разрешений, интенсивности свечения люминофора, запас яркости, энергопотребление, шумность и т.д.

Большинство измерений во время тестирований на соответствие стандартам TCO проводятся на расстоянии 30 см спереди от экрана и на расстоянии 50 см вокруг монитора. Для сравнения: во время тестирования мониторов на соответствие другому стандарту MPRII все измерения производятся на расстоянии 50 см спереди экрана и вокруг монитора. Это объясняет то, что стандарты TCO более жесткие, чем MPRII.

MPRII был разработан SWEDAC (The Swedish Board for Technical Accreditation) и определяет максимально допустимые величины излучения магнитного и электрического полей, а также методы их измерения. MPRII базируется на концепции о том, что люди живут и работают в местах, где уже есть магнитные и электрические поля, поэтому устройства, которые мы используем, такие, как монитор для компьютера, не должны создавать электрические и магнитные поля, большие, чем те, которые уже существуют. Заметим, что стандарты TCO требуют снижения излучений электрических и магнитных полей от устройств настолько, насколько это технически возможно, вне зависимости от электрических и магнитных полей, уже существующих вокруг нас. Впрочем, как уже было отмечено, стандарты TCO жестче, чем MPRII.

Компьютерные технологии, являясь великим достижением человечества, могут иметь отрицательные последствия для здоровья людей. Для снижения ущерба здоровью необходимо соблюдение установленных гигиенических требований к режимам труда и организации рабочих мест. Гигиенистами и физиологами проведено множество экспериментов по изучению работоспособности, выявлению причин утомления и возникновения патологических отклонений у работающих за ПЭВМ. Результаты этих экспериментов используются при разработке оптимальных режимов работы. Выбор режима зависит от таких факторов, как длительность смены, время суток, вид деятельности, тяжесть и напряженность труда, санитарно-гигиенические условия на рабочем месте.

Размещено на Allbest.ru