Глобальні супутникові системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

15

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ТА ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ

Кафедра «Інформаційних систем та технологій»

Контрольна робота

«Глобальні супутникові системи»

Студентки групи УТ-V-2з

Максименко Ірини Ігорівни

Київ 2011

Зміст

Вступ

1. Як організовується пошук та рятування потерпілих з використанням міжнародної системи Коспас-Сарсат?

2. Наведіть основні характеристики європейської супутникової системи Galileo

3. Проаналізуйте структуру та принципи функціонування автоматизованої диспетчерської системи управління пасажирським автомобільним транспортом з використанням ГНСС

Список літератури

Вступ

Супутникові радіонавігаційні системи забезпечують міліметрову точність вимірювань на глобальному рівні і використовуються у фундаментальних дослідженнях, спостереженнях за рухом материків та полюсів Землі, у геодезії та картографії - для побудови кадастрів і цифрових карт. Провідну роль супутникові системи відіграють у навігації, керуванні та контролі авіаційних, морських і наземних транспортних засобів.

Моніторинг навігаційного поля

Штучні навігаційні супутники Землі, що перебувають на висоті близько 20 тисяч кілометрів, генерують і формують у навколоземному просторі навігаційне поле, моніторинг якого має підтвердити точність, цілісність, неперервність і експлуатаційну готовність навігаційної системи.

Розроблена апаратура моніторингу навігаційного поля забезпечує можливість оцінювати у реальному масштабі часу точність, цілісність, неперервність обслуговування і експлуатаційну готовність систем GPS, ГЛОНАСС,GALILEO, SBAS, GBAS.

Дослідження завадостійкості та завадозахищеності глобальних супутникових навігаційних систем

Інтенсивність супутникового навігаційного сигналу на поверхні Землі становить 10-16 Вт і будь-який слабкий сигнал, що перевищує цей рівень, може призвести до неправильної оцінки координат. Антенні решітки забезпечують можливість “видалення” сигналу-завади за допомогою формування діаграми спрямованості спеціальної форми. Адаптивна до завад антенна решітка забезпечує можливість придушувати природні чи навмисні завади приймачам супутникової навігації.

1. Як організовується пошук та рятування потерпілих з використанням міжнародної системи Коспас-Сарсат?

Міжнародна Програма Коспас-Сарсат (Програма) є міжурядовою організацією, заснованою в 1988 р. відповідно до Угоди про Міжнародну Програму Коспас-Сарсат (Угода), підписаним колишнім СРСР, Канадою, Францією і США. У січні 1992 р. Російська Федерація замінила СРСР як СторонуУгоди. Включаючи чотири Сторони Угоди, 41 держави і 2 організації (Учасники) в даний час формально асоціюються з Програмою і активно беруть участь в управлінні і експлуатації Системи Коспас-Сарсат (Система). Місія програми полягає в забезпеченні точних, своєчасних і надійних даних про лихо і його місце розташування, щоб сприяти службам пошуку і рятування (ПС) в наданні допомоги людям, що виявилися в біді. Мета Системи Коспас-Сарсат полягає в тому, щоб зменшити, в максимально можливій мірі, затримки в наданні службам пошуку і рятування даних об лиха і час, потрібний для визначення місцезнаходження людини в лиху на морі або на землі і у результаті забезпечити допомогу що терпить лихо. Кожен з вказаних чинників має пряму дію на вірогідність виживання того, що терпить лихо. Для досягнення цієї мети Участникі Коспас-Сарсат вводять в експлуатацію, підтримують, координують і управляють супутниковою системою, здатною виявляти сигнали лиха від радіобуїв, які соотвествуют специфікаціям і робочим стандартам Коспас-Сарсат, і визначати місце розташування лиха в будь-якому місці на планеті. Дані про лихо і його місце розташування надаються Участникамі Коспас-Сарсат відповідальним службам пошуку і рятування. Система доступна для морських і авіаційних користувачів і просто людям в разі лиха. Доступ до Системи забезпечений всім державам на недискримінаційній основі і безкоштовно для кінцевого користувача в лиху. В середньому приблизно 5 чоловік рятуються щодня за допомогою даних Коспас-Сарсат про лихо і його місце розташування.

Система включає:

радіобуї, що працюють на частоті 406 МГц;

корисні навантаження ПС на супутниках на низькоорбітальній і геостационарной орбітах;

наземні приймальні станції, розташовані в різних частинах світу;

мережа координаційних центрів Системи (КЦС) для напряму даних про лихо і його місце розташування в служби ПС у всьому світі.

Документ Зведення про Системе Коспас-Сарсат включає наступну інформацію:

Статистику про число пошуково-рятувальних операцій і число врятованих з використанням аварійної інформації Коспас-Сарсат

Карти зон покриття системи

Наявність космічного і наземного інструментарію

Перелік схвалених радіобуїв 406 МГц

Оцінку парку радіобуїв 406 МГц

Перелік країн і організацій, що беруть участь в управлінні Програмою і експлуатації Системи

КОСПАС-САРСАТ, будучи глобальною системою виявлення потерпілих, здійснює свої функції через координацію,взаємодію і матеріально-технічне забезпечення на трьох рівнях.

Верхній рівень - це система КОСПАС-САРСАТ, що взаємодіє з регіональними центрами розподілу повідомлень про нещастя і підтримується зацікавленими державами.

На другому (проміжному) рівні здійснюється координатна функція системи і зокрема, маршрутів оповіщення про нещастя відповідно до розробленого ІМО та ІКАО районів ПР.

На третьому рівні, базисному рівні, держави здійснюють матеріально-технічне забезпечення системи,створюючи центри обробки і розподілу повідомлень про нещастя,взаємодіючі з СКЦ і КЦПР персоналом і матеріально-технічними засобами також здійснюється зацікавленими державами.

Оскільки система КОСПАС-САРСАТ при використанні АРБ-406 забезпечує визначення національної приналежності, індивідуальних даних аварійного об'єкта і координат місця нещастя,оповіщення завжди може бути спрямоване відповідній національній адміністрації чи в СКЦ, ближче усього розташоване до місця нещастя. Завдяки цьому досвід практичного використання КОСПАС-САРСАТ буде сприяти вирішенню проблеми координації пошуково-рятувальних операцій у районах міжнародного судноплавства й у зонах міжнародних авіаліній.

коспас супутниковий транспорт потерпілий

2. Наведіть основні характеристики європейської супутникової системи Galileo

Супутникова радіонавігаційна система Galileo розробляється з ініціативи ЄС та Європейського космічного агентства. Передбачається,що система повинна ґрунтуватись на 21 чи більше середньо орбітальному космічному апараті (СКА). Це угруповування може доповнюватись трьома геостаціонарними космічними апаратами (ГКА). Відповідна наземна інфраструктура буде включати глобальну мережу станцій моніторингу, поєднувану з наземними станціями передачі даних на ГКА в єдину систему керування.

Точність визначення навігаційних параметрів Galileo повинна істотно перевищувати точність загальнодоступного каналу GPS. За вимогою проекту система Galileo повинна забезпечувати місце визначення всіх споживачів з точністю в декілька метрів. Похибки (2СКВ) визначення (разом з GPS) планових координат повинні бути не більше 10 м при доступності неменше 0,96 і куті місця (КМ) супутника більше 35 градусів, а похибки (2СКВ) визначення висоти повинні скласти не більше 4 м при доступності 0,99999 і КМ?5 градусів. Такі характеристики повинні задовольнити вимогам посадки повітряних суден по категорії 1. З локальними доповненнями точність місце визначення над суходолом та у прибережних водах повинна бути 0,5 м (2СКВ) при доступності 0,99999 і КМ?15 градусів.

Для Galileo передбачається три рівні керування:

політичний і стратегічний рівень,при якому керівництво здійснюється органами ЄС;

рівень керування програмою створення системи;

рівень керування за допомогою створення приватно-суспільної компанії, відповідальної за освоєння і функціонування системи.

Застосування Galileo в цивільній авіаціїповязується,у першу чергу, з удосконалення керування повітряним рухом, зменшення довжини маршрутів, із прискоренням доступу в аеропорти. Також Galileo підвищить безпеку мореплавання,ефективність керування риболовчими сейнерами так само,як контейнеровозами і рятувальними судами. Передбачається використання Galileo для забезпечення сигналізації і контролю за рухом потягів на залізничному транспорті.

Останнім часом система NAVSTAR все більше інтегрується в безліч споживчих функцій для забезпечення користувачів безкоштовною інформацією про місце розташування. Тому, для розробників системи супутникового позиціювання Galileo поважно було запропонувати своїм користувачам ясно видимі переваги, щоб зробити себе коштовним для виробників і постачальників додаткових послуг, дозволяючи включати сервіс Galileo в їх продукцію або послуги, як це зараз відбувається з NAVSTAR. Очевидно, що розміщення додаткових супутників на орбіті збільшує їх кількість, доступну для приймачів користувачів. Це покращує як точність, так і ефективність системи.

На масовому ринку послуг, Galileo повинна запропонувати пристрої з кращими характеристиками при роботі в умовах перевідображення сигналу, і безперервному використанню всупереч наявності перешкод, що зводяться до розширення функціонування в умовах міських каньйонів і в приміщенні для те щоб показати поліпшення.

Використовуючи результаті моделювання і вимірів в заданих межах для порівняння активності сигналів, перевірили характеристики захвату і стеження приймачів NAVSTAR і Galileo в умовах багаточисельних перевідображень, характерних для міських каньйонів і навколишнього оточення усередині приміщень.

Рис. 1. Можлива область прийому радіохвиль в міському каньйоні (позначена жовтим кольором).

Для вдалого проникнення Galileo на широкий ринок однією з якостей системи має бути його можливість взаємодія з NAVSTAR, і навпаки. Приймач має бути здатний працювати з будь-яким супутником з будь-якого супутникового угрупування, що повинне сприяти достовірному рішенню задачі позиціювання. Це зводить до мінімуму “проблему міського каньйону” (відсутність видимості супутників в області забудови будівлями різної висотності приводить до збоїв у вирішенні завдань або рішення має дуже низьку точність). Проте сумісність двох систем - лише один з принципів розробки структури угрупування Galileo - зокрема, є вимога до системи Galileo - можливість надання певних послуг (наприклад, для авіації), незалежно від NAVSTAR. Це зайвий раз підтверджує необхідність якнайшвидшого запуску всіх 27 оперативних супутників угрупування. Ринок послуг масового сервісу, проте, не зацікавлений в політиці незалежності і ми вимушені враховувати той факт, що NAVSTAR вже існує і формуватиме відправні крапки при побудові подальших супутникових систем навігації. Горизонтальний чинник зниження точності HDOP є функцією від величини і форми сузір'я супутників і параметрів їх орбіт, отже, збільшення кількості супутників в полі зору покращує можливості у виборі оптимального угрупування і приводить до зменшення HDOP (або збільшує доступність заданого HDOP). Якщо поле зору користувача в піднебінні обмежене, наприклад, висотними будівлями центру міста, угрупування великих розмірів покращує мінімально досяжне значення HDOP для даних обмежень по висоті (куту маскування). При аналізі ефективності використання систем NAVSTAR і Galileo в міських умовах використовувалися три кути маскування для визначення HDOP і точність. “Моментальні знімки” були зроблені для різних азимутів азимута і кутів піднесення при різних місцях розташування приймачів з використанням як базова електромагнітна модель для Piccadilly Circus, Лондон. Це було зроблено для визначення обмежень поля зору для різних крапок тестової сітки. Розглянуто три випадки:

в середині широкого перехрестя (середній кут маскування приблизно дорівнює 22 градусам)

на вулиці, відкритій з одного боку, з будівлями заввишки від 4 до 7 поверхів (середній кут маскування приблизно дорівнює 40 градусам)

в оточенні семиповерхових будівель (середній кут маскування приблизно дорівнює 45 градусам)

Ці три випадки узято для опису передмість, малоповерхової і багатоповерхової забудови, відповідно. Першим наближенням зони з рідкою забудовою будівель є житловий район. Сама по собі система Galileo має характеристики краще, ніж система NAVSTAR (завдяки більшому нахилу орбіти), але заслуговує на особливий інтерес функціонування суперугрупування супутників: NAVSTAR + 6 Galileo покращують низькі значення HDOP майже на 15%, з можливістю подальшого поліпшення при збільшенні числа супутників в угрупуванні. Таблиця. 1 показує результати прогнозованої доступності 20-метрової горизонтальної точності (з достовірністю 95%) залежно від числа супутників системи Galileo, що збільшується від 0 (тобто лише супутники NAVSTAR, як зараз) до 27 (супутники NAVSTAR плюс всі супутники Galileo).

Таблиця 1. Доступність горизонтальної точності в 20 метрів (з вірогідністю 95%) як функцію від збільшення числа супутників Galileo.

Аналіз показує, що система NAVSTAR сама не в змозі запропонувати достатній доступ по точності для вирішення більшості завдань в густо заселеній зоні. Galileo відразу ж дасть вигоду багатьом користувачам, обмеженим в даний час комерційно допустимими рівнями вартості, не потребуючи запуску відразу всього угрупування з 27 супутників (плюс три запасних). Використовувалися поточні базові параметри сигналу, порівнюючи C/a коди сигналу NAVSTAR і сигнали передачі даних Galileo в діапазоні L1. Ключові параметри сигналу, використовувані Galileo для передачі даних в діапазоні L1 - швидкість передачі сигналу 2.046 (Mcps/сек), ВОС (binary offset carrier) 1 з типом модуляції (ВОС(2,2)). Кодові послідовності, що періодично повторюються, все ще застосовуються, а значення в 1 мсек або 5 мсек встановлені спочатку. Оскільки все ще немає код, офіційно виділених для Galileo, використовується код Голда завдовжки 2047 елементів, урізаний до 2046 біт. На основі загальних результатів, отриманих при більшому числі імітацій реалізація Galileo ВОС має кращу точність супроводу, чим NAVSTAR C/a BPSK.

Слід зазначити, що запуск проекту Galileo кілька разів відкладався, а вартість його реалізації кілька разів переглядалася. Так, первісна калькуляція реалізації проекту склала € 1,8 млрд, тепер же ця сума збільшилася до € 5 млрд. За заявами розробників, Galileo значно перевершує систему GPS, яка заснована на технологіях 70-х років минулого століття. Для порівняння, точність позиціонування GPS становить 10 м, у той час як для Galileo цей показник становить менше 1 м. Крім того, Galileo зможе надавати і деякі додаткові сервіси, які зараз недоступні в GPS.

Перший супутник системи Галілео був доставлений на Байконур 30 листопада 2005 року. 28 грудня 2005 в 8:19 за допомогою ракети-носія «Союз-ФГ» космічний апарат GIOVE-A (Galileo In-Orbit Validation Element) був виведений на розрахункову орбіту висотою більше 23000 км з нахилом 56°. Маса апарату 700 кг, габаритні розміри: довжина -- 1,2 м, діаметр -- 1,1 м. Термін активного існування складає 2 роки.

3. Проаналізуйте структуру та принципи функціонування автоматизованої диспетчерської системи управління пасажирським автомобільним транспортом з використанням ГНСС

Поява багатьох супутникових систем навігації,наприклад,таких як Глонасс, Коспас-Сарсат, Навстар та ін. призвела до того, що почали створюватись та впроваджуватись автоматизовані системи моніторингу та диспетчерського управління (АСМДУ) транспортними засобами з використанням супутникових технологій.

Сферою застосування АСМДУ ТЗ може бути транспортні засоби різних видів,служба рятування(Коспас-Сарсат), аварійні служби,швидка медична допомога, перевезення цінних та небезпечних вантажів, патрульні служби МВС і ДІБДР. Тобто за допомогою АСМДУ ТЗ можливо здійснювати:

Контроль і координацію роботи муніципального та відомчого транспорту,

Контроль маршруту слідування та графіків руху перевезення цінних вантажів інкасаторськими автомобілями та перевезення небезпечних вантажів,

Контроль транзитних перевезень (з оповіщенням про несанкціоноване вскриття вантажів),

Виявлення спроб викрадення транспортних засобів, визначення координат та блокування двигуна викрадених автомобілів та ін..,

Контроль пересування патрульних транспортних засобів та груп швидкого реагування і рятування на автомобілях, повітряних, морських та річкових судах,

Контроль цільового використання транспортних засобів, що належать компаніям по перевезеннях пасажирів та вантажів.

Статистична інформація, що накопичується в базі даних АСМДУ ТЗ та відповідна оперативна обробка інформації дає можливість підвищити ефективність цільового використання транспортних засобів для вирішення зазначених певних задач, а також підвищення безпеки транспортних перевезень всередині країни та на міжнародних транспортних коридорах.

Створення АСМДУ ТЗ забезпечило розвиток актуального напрямку,а саме створення інтегрованих територіально розподілених систем управління автомобільним транспортом , що об'єднують множину АСМДУ АТ розгорнутих на базі диспетчерських центрів (ДЦ) підприємств транспорту, з системою моніторингу дорожнього руху(СМДР).

СМДР, у свою чергу включає центр обробки дорожньої інформації (ЦОДІ), яка генерується відео терміналами пунктів дорожнього моніторингу (ПДМ) на основі спостережень за фактичним завантаженням доріг та перехресть, а також засоби регулювання дорожнього руху(ЗРДР)- світлофори, керовані знаки, інформаційні табло тощо. ЦОДІ здійснює координацію роботи ПДМ і ЗРДР,а також забезпечує вихідною інформацією кожну АСМДУ.

Інформація про рівень завантаженості шляхів та наявність заторів і перешкод на них у реальному часі передається у ДІД виділеними каналами зв'язку або через комп'ютерну мережу Інтернет. На основі одержаної інформації в ДІД приймаються рішення про вибір оптимальних маршрутів слідування кожної рухомої одиниці, що сприятиме підвищенню продуктивності роботи ТЗ та розвантаженню найбільш проблемних ділянок дорожньої мережі.

Можна об'єднати у дві великі групи усі різноманітні системи,які використовують інформацію від ГНСС на автотранспорті.

Перша-це системи «реального часу».Вони характеризуються тим,що інформація про місцезнаходження транспорту поступає в центр диспетчерського контролю в реальному масштабі часу по одному з доступних каналів зв'язку:УКХ,GSM або супутниковому.

До другої групи відносяться системи ,що використовують режим «чорного ящика». Їх основною особливістю являється відсутність каналу зв'язку між транспортними засобами і пунктом контролю(диспетчерським пунктом). При цьому вся інформація про рух транспортної одиниці зберігається в пам'яті бортового контролера («чорного ящика») до закінчення рейсу. Це - відхилення від розкладу і маршруту, місце, час і об'єми заправок паливом, значення підконтрольних параметрів і багато іншого.

Перевагою систем реального часу є оперативність доставки інформації про місцезнаходження АТЗ на контрольний пункт. Але основною перевагою на користь другого типу систем є їх дешевизна у порівнянні з системами першої групи.

Диспетчерський центр(пункт контролю) (ДЦ) - базова станція, призначення для отримання, обробки і зберігання інформації, що находить від транспортного засобу у реальному або після рейсовому часі і відображення цієї інформації на електронній карті місцевості. Опорна станція диференційного режиму забезпечує підвищення достовірності і надійності інформаційного забезпечення ДЦ.

Практичний досвід доказав, що економічний ефект від використання навігаційних систем на автопідприємствах складається з сукупності позитивних складових:

зменшення експлуатаційних витрат транспортних перевезень за рахунок оптимізації руху маршрутного транспорту, раціонального планування маршрутів і скорочення часу виконання завдань;

сам факт впровадження АСМДУ дисциплінує роботу водіїв, що призводить до зниження втрати палива, в залежності від поточного стану справ і волі керівника та адміністрації підприємства по наведенню порядку на основі отриманої інформації;

контроль місць і часу заправок та виключення випадків «зливу» палива.

Керування суспільним і транспортним засобом дозволить диспетчеру регулювати інтенсивність його руху і планувати необхідні заходи. Системи оповіщення про аварії будуть передавати координати місця аварії для кожного автомобіля цілком стандартними.

Автоматизація процесів формування розкладів і маршрутів руху, підготовки технологічних та звітних документів дає можливість суттєво скоротити час на вирішення технологічних і транспортних задач та підвищити ефективність роботи персоналу. Окрім того, досягається ефект завдяки покращенню якості перевезень, можливості перестановки транспорту з маршруту на маршрут, що забезпечує оптимальне вирішення конфліктних ситуацій.

Список літератури

1. Бєляєвський Л.С., Ткаченко А.М., Левковець П.Р., Топольськов Є.О., Сердюк А.А. Глобальні супутникові системи навігації та зв'язку на транспорті.Навчальний посібник для ВУЗів транспортного профілю.- К.:В-в «ДажБог»,2009. - Іл.,табл..,бібліогр.-216 с.

2. Бєляєвський Л.С., Неділько С.М., Губець М.І.. Глобальні супутникові системи навігації та обслуговування повітряного руху. Навчальний посібник.- Кіровоград:ДЛАУ,2001.-124 с.

Размещено на Allbest.ru