Система глонасс что такое: назначение, устройство, как работает, сфера применения

Содержание

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)

В 1976 году вышло постановление правительства СССР о ее разработке.

На основе проведенных многосторонних исследований отечественными специалистами была выбрана штатная орбитальная группировка из 24 спутников, находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями высоты — 19100 километров.

Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты 12 октября 1982 года с запуском первого космического аппарата серии «Глонасс» («Космос-1413»). 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию в интересах министерства обороны РФ с орбитальной группировкой ограниченного состава из 12 спутников. В декабре 1995 года орбитальная группировка была развернута до штатного состава (24 спутника), который необходим для полного охвата территории всего земного шара.

Сокращение финансирования космической отрасли в 1990-х годах привело к деградации орбитальной группировки ГЛОНАСС. К 2002 году она насчитывала только семь космических аппаратов, что не могло обеспечить территорию России навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы с умеренной доступностью. Точностные характеристики уступали более чем на порядок американской системе навигации GPS.

В целях сохранения и развития системы президентом и правительством РФ был утвержден ряд директивных документов, основным из которых являлась федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система» на период 2002-2012 годы.

В результате ее реализации орбитальная группировка была полностью восстановлена. С 2012 года система развивается в рамках новой федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы» для обеспечения эффективности решения задач координатно-временного и навигационного обеспечения в интересах обороны, безопасности и развития социально-экономической сферы страны в ближайшей и отдаленной перспективе.

Система ГЛОНАСС состоит из подсистемы космических аппаратов, подсистемы контроля и управления и навигационной аппаратуры потребителей.

Основой системы ГЛОНАСС являются 24 спутника, которые движутся в трех орбитальных плоскостях по восемь аппаратов в каждой плоскости, наклоненных к экватору под углом 64,8°, с высотой орбит 19100 километров и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Выбранная структура орбитальной группировки обеспечивает движение всех космических аппаратов по единой трассе на поверхности Земли с ее повторяемостью через восемь суток. Такие характеристики обеспечивают высокую устойчивость орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что практически позволяет обходиться без коррекции орбит космических аппаратов в течение всего срока их активного существования.

По состоянию на 10 октября 2017 года в составе орбитальной группировки ГЛОНАСС находилось 25 космических аппаратов, из них 23 использовались по целевому назначению.

Космические спутники для ГЛОНАСС были спроектированы в конструкторском бюро НПО прикладной механики (ныне — АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева») в городе Красноярск-26 (Железногорск).

С 1982 года по 2009 год в эксплуатации находились космические аппараты «Глонасс», со сроком активного гарантийного существования три года. В настоящее время основу орбитальной группировки составляют спутники модифицированной серии «Глонасс-М», первый из которых был запущен в декабре 2003 года. От спутников первого поколения они отличаются гарантийным сроком активного существования (семь лет) и использованием импортных комплектующих. Планируется замена «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет. Первый космический аппарат этого типа был выведен на орбиту в 2011 году, второй — 2014 году.

В настоящее время в АО «ИСС» также ведется создание усовершенствованных навигационных спутников — «Глонасс-К» второго этапа.

Подсистема контроля и управления (ПКУ) состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования космических аппаратов, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.

Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC (SU).

Система ГЛОНАСС позволяет обеспечить непрерывную глобальную навигацию всех типов потребителей с различным уровнем требований к качеству навигационного обеспечения путем использования сигналов стандартной (L1) и высокой точности (L2) с вероятностью 0,95 при 18 спутниках и 0,997 при 24 спутниках в группировке. Она отнесена к космической технике двойного назначения.

В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Государственная корпорация «Роскосмос» и министерства и ведомства России: Минобороны, МВД, Ростехнадзор, Минтранс, Росреестр, Минпромторг, Росстандарт, Росавиация, Росморречфлот, Федеральное агентство научных организаций (ФАНО).

Летом 2017 года руководитель Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Алексей Абрамов заявил, что российские ученые работают над увеличением точности навигаторов ГЛОНАСС до нескольких сантиметров. По его словам, пока достигнут метровый диапазон (при благоприятных условиях можно определять место нахождения того или иного объекта с точностью до 3-5 метров).

В сентябре 2017 года вице-премьер Дмитрий Рогозин отметил, что российская система ГЛОНАСС в два раза уступает американской GPS. Президент РФ Владимир Путин на заседании комиссии военно-промышленного комплекса поставил задачу сравнять эффективность GPS и ГЛОНАСС и к 2020 году выйти на конкурентные показатели. По словам Рогозина, это удастся сделать, благодаря запуску новых аппаратов.

В соответствии с указом президента РФ доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

С 1996 года по предложению правительства РФ ГЛОНАСС наряду с американской GPS используется Международной морской организацией и Международной организацией гражданской авиации.

Современные средства спутниковой навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической сферы и позволяют выполнять навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды; геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве; синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике; решение фундаментальных геофизических задач; персональную навигацию индивидуальных потребителей.

Спутниковая навигация уже применяется и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных угодий комбайнами, и в горнодобывающей промышленности. Круг применения технологий спутниковой навигации постоянно расширяется.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

 

Что такое система ГЛОНАСС и для чего она предназначена? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

Последнее обновление: 10.10.2014

Первые испытания системы «ГЛОНАСС» начались 12 октября 1982 года запуском на орбиту спутника «Ураган».

Что такое система ГЛОНАСС?

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Разработка ГЛОНАСС началась в СССР в 1976 году.

Изначально система создавалась для военных нужд, но затем нашла гражданское применение. Её используют для управления транспортными потоками на всех видах транспорта, для контроля перевозок ценных и опасных грузов, для контроля рыболовства в территориальных водах, во время поисково-спасательных операций, для проведения геодезических съёмок, при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве и т. д.

Где используют приёмники ГЛОНАСС?

ГЛОНАСС оснащают гражданские и военные суда и самолёты, а также баллистические ракеты. Система в обязательном порядке устанавливается на общественном транспорте и в автомобилях экстренных служб, а в скором времени может быть принят закон, обязывающий оснащать ей все автомобили в стране. С 1 января 2013 года коммерческий и грузовой автотранспорт, эксплуатируемый на территории России, должен быть оснащён системами ГЛОНАСС.

Для чего предназначена система ГЛОНАСС?

Основная цель ГЛОНАСС — определение местоположения (координат), скорости движения (составляющих вектора скорости), а также определение местоположения воздушных, наземных, морских объектов с точностью до одного метра.

То есть любой объект (корабль, самолёт, автомобиль или просто пешеход) в любом месте в любой момент времени способен всего за несколько секунд определить параметры своего движения.

Сигналы ГЛОНАСС принимают не только GPS-приёмники, бортовые навигаторы, но и мобильные телефоны. Информация о положении, скорости и направлении движения через сеть GSM-оператора отправляется на сервер сбора данных.

Данная система обеспечивает глобальное и непрерывное навигационное обслуживание всех категорий потребителей круглогодично, в любое время суток, вне зависимости от метеорологических условий. В любой точке земного шара потребители имеют доступ к сигналам ГЛОНАСС на безвозмездной основе и без ограничений.

Сколько спутников имеет ГЛОНАСС?

Гражданское применение системы ГЛОНАСС началось в 1993 году, к 1995 году на орбиту было запущено 24 спутника.

К 2001 году число спутников из-за недостатка финансирования и выхода части из них из строя сократилось до шести.

В 2010 году число спутников ГЛОНАСС увеличили до 26, основными являются 24, остальные резервные.

В настоящий момент в системе ГЛОНАСС насчитывается 29 космических аппаратов, из которых 24 используются по целевому назначению, один — на этапе лётных испытаний, один — на этапе ввода в систему, три — в орбитальном резерве.

Какое количество спутниковых навигационных систем существует в мире?

Командный пункт управления глобальной навигационной спутниковой системой (ГЛОНАСС) в главном испытательном космическом центре имени Г.С.Титова в городе Краснознаменск Московской области.

На сегодняшний день существует две системы глобальной спутниковой навигации. Кроме российской, есть ещё американская система навигации NAVSTAR GPS.

Отличие двух систем в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют синхронности с вращением Земли. Благодаря этому они более стабильны, и, соответственно, им не требуется дополнительной корректировки, но при этом срок их службы заметно короче.

Спутники ГЛОНАСС вращаются на высоте 19 100 километров над Землёй. Приёмники ГЛОНАСС позволяют определить:

 

  • горизонтальные координаты с точностью 50–70 м (вероятность 99,7 %),
  • вертикальные координаты с точностью 70 м (вероятность 99,7 %),
  • вектор скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7 %),
  • точное время с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7 %).

Каждый спутник передаёт сигналы двух видов: открытые с обычной точностью и защищённые с повышенной точностью. Первый вид сигнала доступен любому приёмнику ГЛОНАСС, второй — только авторизованной аппаратуре Вооружённых сил РФ.

Кто курирует проект ГЛОНАСС?

Развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» («Российские космические системы»).

Смотрите также:

это… Глобальные навигационные спутниковые системы. Что такое ГЛОНАСС и чем он отличается от GPS

Система ГЛОНАСС является крупнейшим навигационным комплексом, который позволяет отслеживать местоположение различных объектов. Проект, запущенный в 1982 г., по сей день активно развивается и совершенствуется. Причем работа ведется как над техническим обеспечением ГЛОНАСС, так и над инфраструктурой, позволяющей использовать систему все большему количеству людей. Так, если первые годы существования комплекса навигация посредством спутников использовалась преимущественно в решении военных задач, то сегодня ГЛОНАСС – это технологичный инструмент позиционирования, который стал обязательным в жизнедеятельности миллионов гражданских пользователей.

Глобальные системы спутниковой навигации

глонасс это

Ввиду технологической сложности реализации проектов глобального спутникового позиционирования на сегодняшний день полностью соответствовать этому названию могут лишь две системы – ГЛОНАСС и GPS. Первая является российской, а вторая – плодом американских разработчиков. С технической точки зрения ГЛОНАСС – это комплекс специализированного аппаратного оснащения, расположенного и на орбите, и на земле.

Для связи со спутниками используются специальные датчики и приемники, считывающие сигналы и формирующие на их основе данные о местоположении. Для расчета временных параметров применяются специальные атомные часы. Они служат для определения положения объекта с учетом трансляции и обработки радиоволн. Сокращение погрешностей позволяет обеспечивать более достоверный расчет параметров позиционирования.

Функции спутниковой навигации

глонасс gps

В спектр задач глобальных систем спутниковой навигации входит определение точного местоположения наземных объектов. Помимо географического положения, глобальные навигационные спутниковые системы позволяют учитывать время, путь следования, скорость и другие параметры. Реализуются эти задачи посредством спутников, находящихся в разных точках над земной поверхностью.

Применение глобальной навигации используется не только в транспортной отрасли. Спутники помогают в поисково-спасательных операциях, выполнении геодезических и строительных работ, а также без них не обходится координация и обслуживание других космических станций и аппаратов. Военная отрасль также не остается без поддержки системы GPS. ГЛОНАСС-навигатор для подобных целей обеспечивает защищенный сигнал, предназначенный специально для авторизованной аппаратуры Министерства обороны.

Система ГЛОНАСС

Полноценную работу система начала лишь в 2010 г., хотя попытки ввести комплекс в активную работу предпринимались с 1995 г. Во многом проблемы были связаны с низкой долговечностью используемых спутников.

На данный момент ГЛОНАСС — это 24 спутника, которые работают в разных точках орбиты. В целом навигационную инфраструктуру можно представить тремя компонентами: космические аппараты, управляющий комплекс (обеспечивает контроль группировки на орбите), а также навигационные технические средства пользователей.

 gps глонасс навигатор

24 спутника, каждый из которых имеет свою постоянную высоту, распределены на несколько категорий. На каждое полушарие приходится по 12 спутников. Посредством спутниковых орбит над поверхностью земли формируется сетка, за счет сигналов которой определяются точные координаты. Помимо этого, спутниковый ГЛОНАСС имеет и несколько резервных объектов. Они также находятся каждый на своей орбите и не бездействуют. В круг их задач входит расширение покрытия над конкретным регионом и замена выходящих из строя спутников.

Система GPS

Американский аналог ГЛОНАСС – это система GPS, которая начинала свою работу также в 1980-е, но только с 2000 года точность определения координат сделал возможным ее широкое распространение среди потребителей. На сегодняшний день спутники gps гарантируют точность до 2-3 м. Задержка в развитии возможностей навигации долгое время была обусловлена ограничениями позиционирования искусственного характера. Тем не менее их снятие позволило с максимальной точностью определять координаты. Даже при условии синхронизации с миниатюрными приемниками достигается результат, соответствующий ГЛОНАСС.

Отличия между ГЛОНАСС и GPS

программа глонасс

Между навигационными системами выделяется несколько отличий. В частности, есть разница в характере расстановки и движении спутников на орбитах. В комплексе ГЛОНАСС они движутся по трем плоскостям (по восемь спутников на каждую), а в системе GPS предусматривается работа в шести плоскостях (примерно по четыре на плоскость). Таким образом, российская система обеспечивает более широкий охват наземной территории, что отражается и в более высокой точности. Однако на практике краткосрочная «жизнь» отечественных спутников не позволяет использовать весь потенциал системы ГЛОНАСС. GPS, в свою очередь, поддерживает высокую точность за счет избыточного количества спутников. Тем не менее российский комплекс регулярно вводит новые спутники, как для целевого использования так и в качестве резервной поддержки.

Также применяются разные методы кодирования сигнала – американцы используют код CDMA, а в ГЛОНАСС – FDMA. При расчете приемниками данных для позиционирования российская спутниковая система предусматривает более сложную модель. В результате для использования ГЛОНАСС необходимо высокое потребление энергии, что отражается в габаритах устройств.

Что позволяют возможности ГЛОНАСС?

глобальные навигационные спутниковые системы

Среди базовых задач системы — определение координат объекта, способного взаимодействовать со спутниками ГЛОНАСС. GPS в этом смысле выполняет схожие задачи. В частности, рассчитываются параметры движения наземных, морских и воздушных объектов. За несколько секунд транспортное средство, обеспеченное соответствующим навигатором может вычислить характеристики собственного движения.

При этом использование глобальной навигации уже стало обязательным для отдельных категорий транспорта. Если в 2000-х распространение спутникового позиционирования относилось к контролю определенных стратегических объектов, то сегодня приемниками снабжаются морские и авиационные суда, общественный транспорт и т. д. В скором будущем не исключено и обязательное обеспечение ГЛОНАСС-навигаторами всех частных автомобилей.

Какие устройства работают с ГЛОНАСС

Система способна обеспечивать непрерывное глобальное обслуживание всех без исключения категорий потребителей независимо от климатических, территориальных и временных условий. Как и услуги системы GPS, ГЛОНАСС навигатор предоставляется бесплатно и в любой точке планеты.

Среди устройств, которые имеют возможность приема спутниковых сигналов, значатся не только бортовые навигационные средства и GPS-приемники, но также и сотовые телефоны. Данные о местоположении, направлении и скорости движения отправляются на специальный сервер по сетям GSM-операторов. В использовании возможностей спутниковой навигации помогает специальная программа ГЛОНАСС и различные приложения, которые занимаются обработкой карт.

Комбинированные приемники

спутниковый глонасс

Территориальное расширение спутниковой навигации обусловило сращивание двух систем с точки зрения потребителя. На практике устройства ГЛОНАСС нередко дополняются GPS и наоборот, что повышает точность позиционирования и временных параметров. Технически это реализуется посредством двух датчиков, интегрированных в один навигатор. На основе этой идеи и производятся совмещенные приемники, работающие одновременно с системами ГЛОНАСС, GPS и сопутствующей аппаратурой.

Кроме повышения точности определения географических координат такой симбиоз делает возможным отслеживание местоположения, когда спутники одной из систем не улавливаются. Минимальное количество орбитальных объектов, «видимость» которых требуется для работы навигатора, составляет три единицы. Так, если, например, программа ГЛОНАСС становится недоступной, то на помощь придут спутники gps.

Другие системы спутниковой навигации

системы глонасс gps

Разработкой проектов, схожих по масштабам с ГЛОНАСС и GPS, занимается Европейский союз, а также Индия и Китай. Европейское космическое агентство планирует реализовать систему Galileo, состоящую из 30 спутников, что позволит добиться непревзойденной точности. В Индии планируется запуск системы IRNSS, работающей посредством семи спутников. Навигационный комплекс ориентируется на внутригосударственное использование. Система Compass от китайских разработчиков должна состоять из двух сегментов. Первый будет включать 5 спутников, а второй – 30. Соответственно, авторы проекта предполагают два формата обслуживания.

Что такое ГЛОНАСС (GLONASS)? в Москве и Московской области

Это Российская спутниковая система навигации. Изначально при запуске в 1982 году она имела исключительно военные цели, но начиная с 2008 года (именно тогда был принят Федеральный закон «О навигационной деятельности» №22) началось активное развитие гражданских задач. Спутниковая система ГЛОНАСС включает в себя три сегмента:

  • космический сегмент с орбитальной группировкой КА;
  • сегмент управления-наземный комплекс управления(НКУ) орбитальной группировкой КА;
  • сегмент НАП-аппаратуры пользователей.

Основой системы GLONASS являются 24 спутника, которые движутся над поверхностью Земли. Они равномерно распределены в трех орбитальных плоскостях.

Глобальная оперативная навигация наземных подвижных объектов. Любой подвижный объект, оснащенный специальным оборудованием (с навигационным приемником ГЛОНАСС), может в любом месте определить свое местоположение и параметры движения.

Точность (погрешность) ГЛОНАСС.

Сразу необходимо оговорить, что для нормального приёма координат спутниковой системы ГЛОНАСС (как собственно и для всех других), необходимо соблюдение ряда условий:

  1. Видимость небесного пространства.
  2. Отсутствие плотной высокоэтажной застройки рядом.

Для определения корректных координат навигационный приёмник должен получить корректирующую информацию как минимум 4-х спутников (по трём определяются координаты и четвёртый страхующий). Погрешность без дополнительных платных сервисов корректировки составляет 2,8 метров. Точности достаточно, например, для оперативного мониторинга транспортных средств или для проекта ЭРА-ГЛОНАСС, но для систем параллельного и автоматического вождения её недостаточно. Важно дополнить, что все производители навигационных модулей сегодня используют технологии, позволяющие одновременно принимать данные со всех существующих спутниковых систем. Благодаря этому реальная погрешность минимальна, а случаи потери приёма сигнала спутников очень редки.

Какие данные приходят со спутниковой системы ГЛОНАСС?

  1. Географическая широта и долгота.
  2. Высота над уровнем моря.
  3. Направление движения.
  4. Скорость перемещения объекта.

Чем ГЛОНАСС отличается от GPS?

Это две разные спутниковые системы, которые по сути являются конкурентами. По факту для гражданских целей системы идентичные, а с учётом использования мултисистемных модулей (одновременный приём спутников всех систем), они дополняют друг друга и делают сигнал качественнее. ГЛОНАСС — это российская спутниковая система, GPS — американская. Ключевые отличия:

  1. Количество спутников, которые используются по целевому назначению. У GPS их 30, у ГЛОНАСС 24.
  2. Покрытие приёма сигнала. GPS покрывает 100% земной поверхности, ГЛОНАСС её 2/3.
  3. Срок эксплуатации. В GPS он выше.
  4. Погрешность. На территории ЕС, США и других стран, для GPS она 1-2 метра, у ГЛОНАСС по всей территории работы около 2,8 метра.

Основное предназначение ГЛОНАСС для гражданских целей.

Наземный транспорт. Система ГЛОНАСС стала отличным помощником как для физических, так и для юридических лиц. Благодаря развитию технологий спутниковая навигация стала использоваться фактически калым пользователем смартфона, а установленная система мониторинга транспорта, по умолчанию является неоспоримым инструментом для управления корпоративным автопарком.

Узнать подробнее о ГЛОНАСС/GPS мониторинге транспорта

Воздушный транспорт. Навигационная система ГЛОНАСС сегодня — очень важный элемент работы практически любого летательного аппарата. Благодаря данным со спутников стали возможны системы автопилотирования и управления в тяжелых погодных условий.

Узнать подробнее о решении ГЛОНАСС для воздушного транспорта

Персональные устройства. Благодаря данным спутниковых систем стало значительно спокойнее. Вы можете отследить маршрут перемещения Вашего ребёнка, потерявшись, можете найти нужный объект или отправить геометку о своём местонахождении друзьям. В общем, мало кто на сегодняшний день представляет жизнь без навигации.

Узнать подробнее о решении ГЛОНАСС для детей

Водный транспорт. Использование технологий ГЛОНАСС сделало простым и эффективным процесс управления морским и речным флотом. Увидев первые результаты работы, государство выпустило ряд законопроектов и теперь использование оборудования обязательно для ряда категорий морских объектов.

Узнать подробнее о решении ГЛОНАСС для морского и речного транспорта

Сельское хозяйство. Использование спутниковых технологий позволяет увеличить эффективность всех сельскохозяйственных операций. За счёт отсутствия или минимизации перекрытий и огрехов, возможности работы при плохих погодных условиях и ночью экономия можно добиться экономии расходов на СЗР, топливо и оплату труда до 30-40%

Узнать подробнее о решении ГЛОНАСС для сельского хозяйства


Наша компания является экспертом во внедрении технологий ГЛОНАСС во все гражданские сферы. За 9 лет мы накопили огромный опыт, реализовали тысячи проектов по всей России. Свяжитесь с нами и мы поберём оптимальное решение под Ваши задачи!


что это такое в навигаторе, смартфоне, планшете, в авто?

Автомобильный или туристический навигатор уже давно стал привычным делом для многих водителей и любителей путешествовать. О том, какие преимущества получает человек, у которого на переднем стекле установлен навигатор, говорить не нужно — это умное устройство само подберет оптимальный маршрут, подскажет когда начинать перестраиваться и сколько осталось до ближайшего перекрестка. Благодаря такой функции, как «Дорожные пробки», вы всегда будете знать, по каким маршрутам в данный момент лучше не ехать.

Говорить можно еще много обо всех этих умных опциях, однако мало кто задумывается над тем, какой труд прошлось проделать конструкторским бюро, полчищам инженеров и ученых, чтобы вы могли спокойно ездить даже по незнакомым вам маршрутам и городам.

ГЛОНАСС — Глобальная навигационная спутниковая система

На сегодняшний день есть две глобальных навигационных системы — ГЛОНАСС и GPS. Еще можно вспомнить китайскую региональную навигационную систему Бэйдоу, которая покрывает территорию Китая, Монголии, Индии, Кореи и часть Юго-Восточной Азии, также она немного затрагивает Русский Дальний Восток, Японию, Пакистан и Казахстан.

Готовится к запуску еще ряд региональных программ, например более продвинутая китайская «Компасс» или европейская «Галилео».

Уже давно ведется спор о том, какая из этих систем более точная и надежная. Мы уже рассматривали данную тему на нашем портале Vodi.su, когда писали о том, как выбрать достойный навигатор. В принципе, все эти системы геопозиционирования работают по одной схеме, благодаря эффекту допплеровского смещения, а качество приема и точность показаний зависят от количества спутников на орбите.

Мы можем сказать только одно — американская GPS покрывает весь Земной Шар, потому что на орбите на 2013 год был 31 навигационный спутник.

ГЛОНАСС стремится к такому показателю и планируется, что между 2015-2017 годами догонит его и по точности и по площади покрытия. На данный же момент численность спутников составляет 24 штуки, при этом их орбиты ориентированы таким образом, чтобы сигнал лучше всего принимался на территории России.

Планируется также, что ГЛОНАСС и Бэйдоу объединят свои усилия, то есть площадь покрытия и точность увеличатся в разы.

История ГЛОНАСС

Началом создания проекта глобальных систем геопозиционирования можно считать 1957 год, когда был запущен первый советский Спутник. Правда, открытие принадлежит американцам, поскольку они следили за сигналами со Спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Допплера можно определить, приближается ли к вам спутник или отдаляется.

Обычно данный эффект описывают так: достаточно просто определить по звуку свистка поезда, в каком направлении он движется — к вам или от вас.

Эффект Допплера в свое время помог известному астроному Эдвину Хабблу установить, что наша Вселенная состоит из сотен миллиардов галактик, которые разлетаются в разные стороны и Вселенная расширяется.

Понятно, что размышлять о судьбах Вселенной, Большом Взрыве и братьях по разуму очень занимательно, но открытием воспользовались военные желающие создать систему, которая помогла бы определить точное местонахождения любого объекта на поверхности Земли. И американцы и Советы принялись вести исследования в данном направлении. Программа США начала реализоваться в 60-х, в то же время, что и в СССР.

Первый спутник будущей системы ГЛОНАСС был запущен в 1982 году, а к 1991 году это уже была вполне работоспособная система, насчитывающая 12 спутников. Но с падением СССР проект отошел на второй план и на орбите в рабочем состоянии оставалось всего 6 космических аппаратов.

Ну и только с приходом Путина было решено возобновить программу, а в 2007 году уже можно было покупать навигаторы, которые работают как с GPS так и с ГЛОНАСС. В принципе Россия не сильно отстала от США, так как GPS-навигаторы для авто появились только в 2005 году. Хотя военные обеих стран пользовались системами геопозиционирования задолго до того, как они стали доступны широкой общественности.

Следующим шагом в глобальном продвижении ГЛОНАСС стало появление смартфонов, работающих с этой системой. Начиная с iPhone 4S Apple сделала доступной ГЛОНАСС для покупателей. Поддерживают ГЛОНАСС Samsung Galaxy, HTC One, Nokia (а потом и Microsoft Lumia), Sony Xperia, LG, Huawei, Xiaomi, Garmin eTrex и десятки других.

Что точнее GPS или ГЛОНАСС?

Если речь идет о сверх точном определении координат, то обе системы не являются идеальными. Результаты многочисленных испытаний в разных уголках Планеты, показывают, что ГЛОНАСС все же отстает:

  • ГЛОНАСС — погрешность составляет 3-6 метра;
  • GPS — 2-4 метра.

Однако, для автолюбителей такие ошибки не являются слишком уж важными, к тому же навигаторы, предлагаемые в России и Европе, работают с обеими системами, из-за чего их точность возрастает, поскольку одновременно в зоне видимости приемника находится от 12-ти до 15-ти космических аппаратов.

Точность же во многом зависит от количества каналов приема самого навигатора, которое в идеале должно составлять 60, при этом устройство может одновременно ловить сигнал от 12 спутников, плюс сигналы отражающиеся от различных поверхностей.

То есть говорить о том, какая система точнее, сегодня не так уж и важно. Но не стоит забывать о том, что данными системами пользуются военные, и поэтому и в GPS и в ГЛОНАСС предусмотрено 2 уровня сигналов:

  • общедоступные, рассчитанные на гражданских пользователей;
  • шифрованные — используются для нужд армии.

Еще один важный момент. Благодаря тому, что ГЛОНАСС спутники находятся на более высоких орбитах, более точное местоопределение получается в северных широтах. Данный факт был подтвержден в Швеции: «Из-за высокой орбиты наше оборудование лучше видит ГЛОНАСС, чем GPS».

Ну и кроме всего прочего, правительство Российской Федерации поддерживает свою систему геопозиционирования тем, что требует устанавливать модули ГЛОНАСС на пассажирские транспортные средства.

Планируется, что к 2017 году ГЛОНАСС догонит своего американского конкурента по точности. Количество спутников будет доведено до 32, что сделает данную систему полностью автономной в любой точке Земного шара. Добиться большей точности можно будет за счет запуска спутников на высокоэллиптические и геосинхронные орбиты.

К 2020 году погрешность в определении координат будет составлять всего лишь 80 сантиметров. Понятно, что такая точность водителям абсолютно не нужна, зато военные получат массу преимуществ перед своим воображаемым противником.

Хочется надеяться, что ГЛОНАСС, как GPS и все остальные подобные системы будут использоваться только в мирных целях.

Видео, о том как работают навигационные системы, в том числе и ГЛОНАСС.

Загрузка…

Что такое ГЛОНАСС и для чего он нужен

Использование обычных бумажных автомобильных карт и атласов постепенно уходит в прошлое. Успешной альтернативой такому подходу является спутниковая навигация. В современных условиях отечественные водители должны знать, что такое ГЛОНАСС, и для чего он нужен. Это поможет ориентироваться практически в любых незнакомых условиях на местности.

Как все работает

Российские производители создали крупнейший навигационный комплекс. С его помощью удается отслеживать местоположение объектов на территории страны и вне ее. Стартом запуска системы стал 1982 год, но и по сегодняшний день она активно развивается и доводится до совершенства.

Осуществляются успешные наработки в различных секторах:

  • техническое обеспечение;
  • инфраструктура;
  • программный комплекс.

Такой подход обеспечивает возможности для подключения все большего числа пользователей. В первое время реализации проекта основными заказчиками и пользователями системы были военные. Решались задачи оборонительного и разведывательного характера. В современных условиях проект доступен для многих гражданских систем и миллионов обычных пользователей.

Исходя из актуальной работоспособности, легко понять, как расшифровывается ГЛОНАСС. Обычно принято такую аббревиатуру расшифровывать, как «Глобальная навигационная спутниковая система». В техническом плане структура является специализированным аппаратным оснащением, которое располагается частично на орбите нашей планеты, и частично на поверхности земли.

В процессе связи со спутниками задействованы спецдатчики и всевозможные приемники. Они считывают импульсы и формируют на их основе координаты расположения конкретного объекта. В учете времени используются высокоточные атомные хронометры, применяемые при обработке радиоволн. Минимальный уровень погрешности обеспечивает высокоточное позиционирование объектов.

Американский аналог

Разберемся, чем ГЛОНАСС отличается от GPS. Разработка заокеанской версии стартовала также в 80-х годах прошлого века. Однако, достаточной точностью она стала обладать лишь на рубеже веков. Это позволило широко внедрять ее в различные потребительские сервисы.

В сегодняшних условиях работа американской навигации дает точность до нескольких метров. Слабое развитие таких систем в мире длительный период было связано с препонами искусственного характера.

Определить, что лучше GPS или ГЛОНАСС, для себя можно исходя из данных таблицы, в которой приведено сравнение двух наиболее мощных мировых систем.

ЗначенияГЛОНАССGPS
Количество применяемых спутников2424
Число спутников в одной плоскости86
Сколько орбит у спутников34
Среднестатистическая погрешность, м2…62…4
Объем покрытияВся территория РФ и две трети территории мираБлизко к 100% территории мира

Данные результаты получаются даже при наличии миниатюрных приемников и синхронизации данных в системе.

Между российской и американской системами существуют определенные отличия. Одними из них являются траектории движения спутников и характер расстановки этих аппаратов на орбите. Отечественные конструкторы обеспечили движение в трех плоскостях, где присутствует 8 спутников в каждой. Заокеанские коллеги разнесли свои спутники на 6 плоскостей по 4 шт.

При таком позиционировании у ГЛОНАСС получается более полный охват наземного пространства, что отражается в повышенной точности результата. Недостатком оборудования РФ является его малый срок жизни. Это не позволяет реализовать весь имеющийся технический потенциал в полной мере, но компенсация проводится вводом новой аппаратуры для резерва и повышения ресурсоемкости. Для поддержания высокой точности GPS приходится использовать избыточное число спутников.

В иностранных и местных системах применяются разные сигналы кодирования. В американском сервисе внедрена CDMA кодировка, а российские конкуренты основываются на FDMA. Это реализуется в более сложной модели данных для спутников РФ, что тянет за собой более энергетически «прожорливые» и габаритные аппараты для ГЛОНАСС.

Базовой задачей российской навигации является определение глобальных координат. У американского сервиса – задачи сходные. В течение нескольких секунд вычисляется местонахождение и характер движения наземного, морского или воздушного объекта.

Важно знать, что применение глобального позиционирования внедряется в качестве обязательной опции в определенных категориях транспорта.

Еще в начале этого века применение позиционирования было приоритетным в стратегических целях. Однако, в ближайшем будущем планируется оснащать в обязательном порядке данным типом навигации частный транспорт в полной мере.

Применение комбинированной техники

Практическое расширение и внедрение систем привело к необходимости интеграции действующих навигационных сервисов. Это оказалось важным с потребительской точки зрения. В реальности точки ГЛОНАСС дополняются оборудованием GPS и наоборот. Подобный подход позитивно сказывается на степени точности результата.

Взаимное сотрудничество, кроме улучшения выявления статичных координат, обеспечивает гарантию отслеживания позиции, когда оборудование одной системы не способно обмениваться сигналами с приемниками на земле.

Наименьшее количество аппаратов, расположенных на орбите для работоспособности сервиса, составляет три единицы. Таким образом, когда одна из систем локации оказывается бессильной, то ей на помощь приходит параллельно установленный вариант позиционирования.

Система ГЛОНАСС для контроля транспорта – что это такое?

Многие водители уже успели приобрести автомобили, в которых установлена крупная кнопка в верхней части, рядом с выключателем освещения салона. Ее принято называть Эра-ГЛОНАСС. Удобное расположение позволяет дотянуться к ней из любой позиции при возникновении экстренной ситуации.

Прежде чем разбираться, как работает ГЛОНАСС на автомобиле, стоит знать, что данная система является бесплатной. Монтаж экстренной кнопки является обязательным для автотранспорта нового на территории РФ. Правило действует уже с 2015 года. Это обеспечивает сокращение авто без данной опции.

Важно знать еще одну особенность о ГЛОНАСС, что это такое в машине оборудование необходимо для транспорта Таможенного союза.

После 2019 г. истекает срок действия Одобрения типа транспортных средств, установленного на территории ЕАЭС, полученного в 2016 г. Таким образом транспорт автоматически должен получать допооборудование в виде Эра-ГЛОНАСС, помогающее быстро реагировать в случае угрозы жизни или здоровью участников дорожного движения.

Наличие оперативной кнопки позитивно сказывается на оперативности реагирования спасательных служб. Подход позволяет повысить вероятность благоприятного исхода. Аналогичные сервисы уже используются в других регионах мира. Например, в Европе работает e-Call, которой оснащаются все машины, выпускаемые с 2018 г.

Важные особенности

ГЛОНАСС на автомобиле для качественного функционирования должна быть максимально устойчивой к внешнему воздействию. Высокая прочность позволит выполнить обязанности в любых обстоятельствах.

Необходимо знать, каким образом отслеживать транспорт по системе ГЛОНАСС. Имеются некоторые особенности программы:

  • В салоне монтируется прочный модуль, который представляет собой портативный телефон с кнопкой вызова и несколькими датчиками.
  • Используется вмонтированная антенна, которая предназначена для приема сигнала. Ее характеристики существенно усилены для улучшения сигнала в проблемных зонах приема.
  • Внутри стоит СИМ-карта. Во время вызова службы спасения сигнал с нее отправляется бесплатно.
  • Аппарат оснащен динамиком и довольо чувствительным микрофоном, который помогает поддерживать связь с диспетчерами-спасателями.
  • Внутри предусмотрен модем формата 3G, который передает дополнительные данные службе спасения.
  • Используется качественная навигационная система, позволяющая точно оценить месторасположение происшествия.

Подобная система не нуждается в специальном техобслуживании. Ее работоспособность рассчитана на длительный бесперебойный режим функционирования. Однако, это не мешает в ближайшее время включить пункт ее проверки при техобслуживании авто.

Разработчики системы пытались предвидеть максимальное количество нюансов, связанных с использованием системы, помогающей позиционировать автомобиль. Даже когда после ДТП водитель либо пассажиры не смогут добраться до кнопки, система самостоятельно отправит сигнал о происшествии. При отсылке случайных сигналов, водитель их сможет самостоятельно отменить.

Не все водители позитивно оценивают нововведение, так как предполагают, что встроенный модуль будет постоянно отслеживать перемещение ТС. В некоторых случаях это будет создавать дискомфорт. Однако, в блоке по уверениям разработчиков отсутствует трекинговая опция.

В отсылаемом сообщении на базовую станцию будут указаны следующие сведения:

  • геолокационные координаты места, откуда было отправлено сообщение;
  • число пассажиров, которое определяется по пристегнутым ремням безопасности;
  • фундаментальная информация о транспортном средстве, к которой относится цвет ТС, госномер, модель и марка, даже тип топлива;
  • возможные характеристики, касающиеся параметров ДТП, например, предельная зафиксированная скорость, предположительные перегрузки и пр.

Исходя из этого, стоит отметить, что в большинстве случаев встроенная в автомобиль система ГЛОНАСС несет положительный эффект пользователям. Это, безусловно, радует автолюбителей.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Разница между GPS и ГЛОНАСС

Навигационные устройства и навигационные приложения на смартфонах изменили способ поиска мест. Если место, куда вы собираетесь, нанесено на карту, обычно вы можете довольно легко найти правильный маршрут. Даже если он не указан на карте, которую вы используете, часто бывает достаточно найти ближайшее местоположение, и тогда обычно нетрудно найти дорогу оттуда.

Эта навигация, при которой ваш курс отслеживается относительно карты вашего региона, возможна в значительной степени благодаря GPS / ГЛОНАСС, которые представляют собой 2 различных группировки спутников глобальной навигации.Вы спросите, в чем разница между GPS и ГЛОНАСС? Что ж, это то, к чему мы сейчас приступаем.

Примечание. GPS и ГЛОНАСС — глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS). Они работают с использованием сигналов, отправляемых на земные приемники со спутников в космосе. Путем обработки данных, отправленных с нескольких спутников, и анализа того, как далеко от спутника находится приемник, можно получить точные данные о местоположении.

GPS

Глобальная система позиционирования (GPS) — это спутниковая навигационная система, принадлежащая США.Он предоставляет пользователям следующие услуги:

  • Позиционирование
  • Навигация
  • Время

Он состоит из трех компонентов:

  • Космический сегмент
  • Контрольный сегмент
  • Пользовательский сегмент

ВВС США отвечают за разработку, обслуживание и эксплуатацию космического и контрольного сегментов.

Спутники GPS вращаются вокруг Земли по средней околоземной орбите на высоте 20-200 км, при этом каждый спутник совершает 2 витка в день.

Космический сегмент

Космический сегмент относится к спутникам, которые находятся на орбите и обеспечивают сигнал GPS.

Спутники расположены таким образом, что приемник GPS должен иметь возможность принимать сигнал от 4 спутников в любой момент времени. Спутники упорядочены в 6 равноудаленных орбитальных плоскостях с 4 доступными позициями.

Расширяемая спутниковая группировка на 24 слота, как определено в Стандарте характеристик SPS | GPS.GOV

Примечание: Орбитальная плоскость в этом случае относится к ориентации спутников на орбите относительно Земли.

Это означает, что 24 спутника составляют основу космического сегмента. Всего существует 31 действующий спутник GPS, что гарантирует, что большую часть времени будет работать 24 спутника. В случае если какой-либо из спутников нуждается в обслуживании, один из дополнительных 7 может заполнить пробел.

Сегмент управления

Сегмент управления GPS состоит из наземных объектов, разбросанных по всему миру. Эти средства используются ВВС США, чтобы гарантировать постоянную доступность и точность GPS.

Пользовательский сегмент

Пользовательский сегмент относится к используемому оборудованию, которое обменивается данными со спутниками GPS, предоставляя пользователю данные о местоположении и времени.

ГЛОНАСС

ГЛОНАСС — это аббревиатура от Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, что переводится как Global Navigation Satellite System.

ГЛОНАСС | Информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и хронометража

Использование ГЛОНАСС во многом такое же, как и у GPS, и также состоит из пространственного, контрольного и пользовательского сегментов.Однако ГЛОНАСС принадлежит и эксплуатируется Россией.

Спутники ГЛОНАСС вращаются вокруг Земли на высоте 19–100 км, а также совершают около 2 оборотов вокруг Земли в день.

Отличия

Вы заметите, что я не упомянул количество спутников, входящих в состав ГЛОНАСС. Не паникуйте, я просто хотел сохранить это для этого раздела, потому что это одна из вещей, которые отличает ГЛОНАСС от GPS, помимо страны их происхождения.

Действуют 24 спутника ГЛОНАСС, которые работают в 3-х орбитальных плоскостях.На орбитальную плоскость приходится 8 слотов для спутников.

Помимо этих двух отличий есть еще два, которые можно считать наиболее важными. Во-первых, сигналы со спутников GPS и ГЛОНАСС отличаются друг от друга. Их структуры различны, и в то время как GPS использует разделение каналов с кодовым разделением каналов, ГЛОНАСС использует разделение каналов с частотным разделением каналов.

Примечание: Два вышеупомянутых метода доступа к каналу описывают разные структуры для передачи сигналов через конкретную среду передачи, а также совместное использование емкости между устройствами с использованием рассматриваемого метода.

Другое отличие заключается в математических моделях, описывающих движение двух спутниковых флотилий. Для описания их движения используются две разные модели.

Заключение

Хотя между этими двумя группировками спутников есть различия, они обе предоставляют навигационные услуги как военному персоналу, так и гражданскому населению. Также было показано, что использование обоих созвездий для целей навигации приводит к повышению точности. Некоторые устройства сегодня также включают в себя чипы GPS и ГЛОНАСС.

Более подробную информацию о GPS можно найти здесь, а дополнительную информацию о ГЛОНАСС можно найти здесь.

ТАКЖЕ ПРОЧИТАЙТЕ: Как получить автономные карты и навигацию с помощью Maps.me для Android и iPhone


В указанной выше статье могут содержаться партнерские ссылки, помогающие в поддержке Guiding Tech. Однако это не влияет на нашу редакционную честность. Содержание остается объективным и достоверным.

.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.
На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения,
калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee,
LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

IoT based Fall Detection System architecture

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.
В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей.
Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система чистоты туалетов самолета.
• Система измерения столкновения
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной торговли
• Система мониторинга качества воды
• Система Smart Grid
• Система умного освещения на основе Zigbee
• Система интеллектуальной парковки на основе Zigbee.
• Система интеллектуальной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. ,стандарты.
Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно.
Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP.

Читать дальше➤


5G cell phone architecture

Основы повторителей и типы повторителей :
В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые замирания и т. Д., Которые используются в беспроводной связи.
Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G.
Архитектура сотового телефона.
Читать дальше➤


5G cell phone architecture

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале,
ЭМ-помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д.
5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• 5G NR CORESET
• Форматы DCI 5G NR
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Эталонные сигналы 5G NR
• 5G NR m-последовательность
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• Уровень MAC 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как
сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS,
GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д.
См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G.
Полосы частот
руководство по миллиметровым волнам
Волновая рамка 5G мм
Зондирование волнового канала 5G мм
4G против 5G
Тестовое оборудование 5G
Сетевая архитектура 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
канальное зондирование
Типы каналов
5G FDD против TDD
Разделение сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G TF


Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания,
MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызова и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC).
Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE,
Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE,
Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты радиочастоты на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера
➤Конструкция RF фильтра
➤VSAT Система
➤Типы и основы микрополосковой печати
➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤ Система PXI для T&M.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤Измерения слоя PHY
➤Тест устройства на соответствие WiMAX
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤Тест на соответствие LTE UE
➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в волоконно-оптической связи.
Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤SONET основы
➤SDH Рамочная конструкция
➤SONET против SDH


Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных компонентов, систем и подсистем RF для ярких приложений,
см. ИНДЕКС поставщиков >>.

RF Wireless World Home Page-Passive RF components

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексер, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤RF Циркулятор
➤RF Изолятор
➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL
➤Код MATLAB для дескремблера
➤32-битный код ALU Verilog
➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и
установить систему видеонаблюдения >>
чтобы спасти сотни жизней.
Использование концепции телемедицины стало очень популярным в
таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц.
Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д.
СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤5G NR ARFCN против преобразования частоты
➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤LTE EARFCN для преобразования частоты
➤ Калькулятор антенны Яги
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤THREAD
➤EnOcean
➤Учебник по LoRa
➤Учебник по SIGFOX
➤WHDI
➤6LoWPAN
➤Zigbee RF4CE
➤NFC
➤Lonworks
➤CEBus
➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести

,

GNSS, сигналы и приемники | IntechOpen

1. Введение

Навигационные решения стали частью нашей повседневной жизни благодаря их широкому использованию в ряде приложений, включая сельское хозяйство, навигацию наземным транспортом и пешеходную навигацию. Ключевой технологией навигации, используемой в таких приложениях, являются глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), и несколько таких систем в настоящее время предоставляют эту услугу. Глобальная система позиционирования США (GPS) была первой такой полнофункциональной системой.ГЛОНАСС, российская система, была второй по активности, и она также имеет глобальное покрытие. Аналогичным образом, спутниковая навигационная система Европейского союза Galileo должна быть полностью введена в эксплуатацию в 2018 году.

Хотя каждая из этих систем имеет уникальные характеристики, все они имеют общие основные аспекты. У каждого есть космический сегмент, контрольный сегмент и пользовательский сегмент. Более того, все они основаны на односторонней передаче радиочастотных (РЧ) сигналов от спутников к приемникам на поверхности Земли и вблизи нее.Используя измерения, полученные на основе этих сигналов, приемник GNSS может найти решение для своего местоположения, скорости и времени (PVT). Более того, все системы GNSS используют понятие дальности по времени прибытия (TOA). Это требует измерения времени прохождения сигнала и временного интервала, за который сигнал проходит между спутником и приемником, чтобы рассчитать расстояние между приемником и спутником [1]. Расстояние от передатчика до приемника можно затем получить, умножив время прохождения сигнала на скорость света.

В этой главе представлен обзор глобальной системы позиционирования (GPS) и ГЛОНАСС, а также их сигналов. Во-первых, он описывает архитектуру системы с точки зрения трех основных сегментов: управления, пространства и пользователя. Затем в нем рассматриваются новые характеристики сигналов GPS гражданского и военного назначения, подчеркивая их значение. После этого кратко обсуждаются источники ошибок измерения GPS. В главе также рассматриваются важные аспекты системы ГЛОНАСС, включая характеристики сигнала ГЛОНАСС, программу модернизации ГЛОНАСС, план радиочастот (РЧ) ГЛОНАСС, псевдослучайные (PR) коды дальности и навигационное сообщение о внутрисистемных помехах.Наконец, перечислены преимущества сочетания GPS и ГЛОНАСС, чтобы читатель понял преимущества такой интеграции.

2. Обзор GPS

GPS предоставляет услуги трехмерного позиционирования и навигации как для гражданских, так и для военных пользователей [2]. Приемники GPS используют диапазон TOA для генерации псевдодальности кода для определения местоположения пользователя. Они также отслеживают изменения в частоте сигнала, чтобы определить скорость изменения дальности для определения скорости [3].Измеряется время между передачей сигнала и его прибытием в приемник. Расстояние от передатчика до приемника может быть получено путем масштабирования времени прохождения сигнала по скорости света. Используя концепцию трилатерации, приемник GPS может определять свое положение, используя измеренное время прохождения вместе с местоположениями спутников, которые получены из навигационного сообщения, передаваемого сигналом. Хотя для определения местоположения пользователя можно использовать три спутника, требуется как минимум четыре из-за дополнительной оценки смещения часов приемника.

Рисунок 1 иллюстрирует концепцию определения местоположения с помощью трилатерации с использованием дальности до трех спутников. Использование четырех спутников для определения положения повышает точность решения за счет устранения смещения часов приемника. Первое и второе измерения дальности между пользователем и спутником определяют две сферы на двух разных спутниках, а пересечение этих двух сфер определяет круг возможных положений приемника. Третье измерение диапазона, пересекающееся с первыми двумя, сужает эти положения приемников до неоднозначной пары, в то время как четвертое измерение разрешает эту неоднозначность и определяет смещение часов.Уравнения GPS-позиционирования можно найти в [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Военные сигналы GPS более устойчивы к помехам и спуфингу, чем гражданские сигналы [3]; следовательно, позиция, определяемая по военным сигналам, более точна, чем позиция, определяемая по гражданским сигналам.

Рисунок 1.

Концепция определения местоположения с помощью трилатерации с использованием сигналов от трех спутников. Положение пользователя обозначено красной точкой [4].

3. Структура GPS

Как упоминалось ранее, GPS состоит из трех сегментов [7]: космического сегмента, созвездия спутников, вращающихся вокруг Земли на очень больших высотах; сегмент управления, состоящий из группы наземных постов управления; и пользовательский сегмент, пользовательское оборудование или просто различные военные и гражданские приемники.На рисунке 2 показаны три сегмента, которые более подробно обсуждаются в этом разделе.

Рисунок 2.

Сегменты GPS [8].

3.1. Космический сегмент

Космический сегмент GPS состоит из группы спутников, которые непрерывно транслируют радиочастотные сигналы пользователям. В последние годы ВВС США эксплуатировали 32 спутника GPS, из которых 24 доступны 95% времени [4]. Спутники GPS перемещаются по средней околоземной орбите (MEO) на высоте около 20 200 км, и каждый обращается вокруг Земли дважды в день, что означает, что период обращения вокруг Земли составляет примерно 12 часов [7].Эти спутники распределены между шестью равноотстоящими орбитальными плоскостями, каждая из которых имеет наклон цели 55 ° [6], спутниковое распределение, которое улучшает видимость спутников для пользователей GPS по всему миру, тем самым повышая точность навигации. Спутники GPS транслируют радиочастотные сигналы, содержащие закодированную информацию и навигационные данные, что позволяет приемнику вычислять псевдодальности и доплеровские измерения для оценки положения, скорости и времени.

В июне 2011 года ВВС США успешно расширили свою группировку GPS, известную как конфигурация «Расширяемые 24» [9].Три из 24 слотов были обновлены, а шесть спутников были перемещены; таким образом, к группировке были добавлены три дополнительных спутника. Система GPS, состоящая из 27 слотов, улучшила видимость спутников по всему миру. В таблице 1 обобщены характеристики спутников GPS текущего и будущих поколений, включая Block IIA (второе поколение, «Advanced»), Block IIR («Пополнение»), Block IIR (M) («Модернизированный»), Block IIF (« Follow-on ») и GPS III [10].

Таблица 1.

Особенности спутников GPS текущего и будущих поколений [10].

3.2. Сегмент управления

Состоящий из глобальной сети наземных объектов, которые отслеживают спутники GPS, основными задачами сегмента управления GPS являются управление и обслуживание системы посредством мониторинга и анализа передачи сигналов, а также отправки команд и обновлений данных в созвездие GPS.

Ссылаясь на [7], текущий сегмент оперативного управления включает в себя главную станцию ​​управления (MCS), альтернативную главную станцию ​​управления, 12 антенн управления и контроля и 16 участков мониторинга.Расположение этих средств показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Расположение главной станции управления GPS, альтернативной главной станции управления, 12 антенн управления и контроля и 16 пунктов мониторинга [11].

3.3. Пользовательский сегмент

Пользовательский сегмент представлен широким спектром типов GPS-приемников. Они захватывают и отслеживают спутниковые сигналы и обрабатывают сигналы, передаваемые спутниками GPS, оценивают дальность связи между пользователем и спутником и скорость дальности, а также вычисляют решение PVT [12].Приемник GPS стоил более 100 000 долларов в середине 1980-х; В настоящее время встроенный приемник доступен на рынке менее чем за 20 долларов, и, по оценкам, с 1997 года ежегодно производится более 1 миллиона приемников [1]. Поскольку GPS предоставляется пользователям бесплатно, они могут использовать приемники в любое время и в любом месте по всему земному шару для определения своего местоположения [6].

4. Характеристики сигнала GPS

Спутники GPS выдают центральную частоту L-диапазона 10,23 МГц, используя очень стабильные часы.Затем спутники умножают эту частоту на 154 и 120, чтобы сгенерировать две несущие частоты: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц [13]. Сигналы GPS состоят из несущего сигнала с частотой L1 или L2, уникального кода, присвоенного каждому спутнику, и сообщения данных, передающего информацию о положении спутника, скорости и смещении часов. Две несущие частоты модулируются комбинацией сообщения данных и уникального кода для передачи необходимой информации пользователю. Частота L1 модулируется двумя сигналами кода измерения дальности: грубым кодом / кодом обнаружения (C / A) и точным (P) кодом [2].

Каждый спутник имеет уникальный код C / A PRN, и все эти коды PRN почти ортогональны друг другу, что позволяет приемнику GPS различать спутники, даже если спутники вещают на одних и тех же двух несущих частотах, L1 и L2. [14]. Каждый код C / A повторяется каждую миллисекунду и имеет длину 1023 бита. Продолжительность каждой микросхемы в коде C / A составляет около 1 мс, а скорость кода составляет 1,023 МГц (или мегагипсов в секунду (Mcps)) с длиной волны около 300 м. Продолжительность кода P составляет около 7 дней, и он модулирует как L1, так и L2.Используемый только военными, этот код имеет скорость в 10,23-10 раз больше, чем код C / A. Длина волны кода P составляет около 30 м, что делает его намного короче и, следовательно, намного более точным, чем код C / A [2].

Последняя ключевая часть сигнала GPS — это навигационное сообщение. На получение всего сообщения уходит 12,5 мин, которое загружается со скоростью 50 бит / с [6]. Его наиболее важными частями являются эфемериды, данные альманаха и параметры смещения спутниковых часов.

Чтобы подготовить сигнал GPS для передачи спутником, сначала применяется операция XOR, чтобы объединить двоичное навигационное сообщение с кодом.Если бит сообщения и кодовый элемент совпадают, результат равен 0; если они разные, результатом будет 1. Во-вторых, объединенный сигнал объединяется с несущей с использованием модуляции двоичной фазовой манипуляции (BPSK): бит «0» оставляет сигнал несущей нетронутым, тогда как бит «1» вызывает сигнал умножается на -1 и сдвигает несущую на 180 °. Рисунок 4 иллюстрирует этот процесс.

Рисунок 4.

Структура сигнала GPS [15].

Как упоминалось выше, шаблоны кода PRN почти ортогональны, что является важным свойством, которое значительно упрощает процесс идентификации спутника [2].Два кода ортогональны, когда сумма их временных произведений, произвольно сдвинутых друг относительно друга, почти равна нулю. Функция взаимной корреляции для спутников m и n с кодами PRN Ck и Cl выражается как

∑11023Cki⋅Cli + n≈0, forallk ≠ lE1

Эта ортогональность делает кросс-спутниковую интерференцию небольшой [14].

Еще одним важным свойством кодов PRN является то, что каждый шаблон PRN практически не коррелирован сам с собой:

∑11023Cki⋅Cki + n≈0, foralln≥1E2

Автокорреляция шаблона PRN почти равна нулю для любого сдвига n≥1.Однако, когда n равно нулю, функция достигает пика. Используя эту функцию, приемник сравнивает код PRN принятого сигнала с локально сгенерированной копией того же кода, чтобы определить, какой спутник сгенерировал соответствующий сигнал.

5. Архитектура приемника GPS

На рисунке 5 показана высокоуровневая архитектура приемника GPS. Приемники GPS состоят из антенны, ВЧ-интерфейса, гетеродина и навигационного процессора. Первым элементом архитектуры приемника является антенна, которая должна быть способна принимать сигналы с правой круговой поляризацией (RHCP), потому что это тип сигнала, передаваемого спутниками GPS [1].Также важна диаграмма усиления антенны, которая показывает, насколько хорошо антенна работает на различных центральных частотах, поляризациях и углах места.

Рисунок 5.

Высокоуровневая архитектура приемников GPS [16].

Предварительный усилитель — это первый активный компонент, который идет после антенны. Часто он размещается в том же корпусе, что и антенный элемент. Поскольку антенна может принимать несколько частотных диапазонов, обычно на каждую полосу приходится по одному предусилителю; тем не менее, один предусилитель может охватывать несколько диапазонов.Основная функция предусилителя — усиление сигнала на выходе антенны [3]. Предусилители обычно состоят из трех компонентов: (1) преселекторный фильтр, который удаляет внеполосные помехи и ограничивает полосу шума, (2) защита от перегорания, предотвращающая возможные мощные помехи электронным компонентам приемника, и (3) малошумящий усилитель (МШУ). Сигналы GPS обычно очень слабые, около -160 дБВт или 10–6 Вт; таким образом, LNA усиливает сигналы на 20–35 дБ, чтобы повысить их до уровней, подходящих для обработки [17].

После антенны и МШУ идет ВЧ вход. Этот блок генерирует чистый дискретизированный сигнал для блока обработки сигналов [12]. Действительно, предварительные фильтры предварительной обработки усиливают, преобразуют с понижением частоты и оцифровывают принятый сигнал.

Фильтрация имеет решающее значение по нескольким причинам: она отклоняет внеполосные сигналы, снижает шум в принимаемом сигнале и снижает влияние наложения спектров. Сигналы с широкой полосой пропускания могут обеспечивать измерения с высоким разрешением во временной области, но требуют более высоких частот дискретизации, в результате чего приемник потребляет гораздо больше энергии [18].Фильтр может смягчить это, разрешив более узкополосные сигналы.

Преобразование с понижением частоты — это процесс, выполняемый входной частью для понижения частоты РЧ-сигнала либо до промежуточной частоты, либо непосредственно до основной полосы [3]. Это необходимо для облегчения процессов отбора проб и фильтрации. Преобразование с понижением частоты часто выполняется с помощью смесителя, который умножает полученный сигнал на локально сгенерированную копию, а затем фильтрует выходной сигнал для удаления двухчастотных членов [1], как показано на рисунке 6.Фильтрация и преобразование с понижением частоты частот сигнала обычно достигаются в несколько последовательных этапов из-за сложности реализации стабильного полосового фильтра с высокой центральной частотой.

Рисунок 6.

Блок-схема двухкаскадного понижающего преобразования.

Последним этапом обработки сигнала во внешнем радиочастотном интерфейсе является преобразование аналогового сигнала в цифровой. Полосовая выборка завершает как дискретизацию, так и преобразование с понижением частоты сигнала [12].

Приемники

GPS выполняют свои измерения с использованием оценок TOA сигнала, фазы и частоты принятой несущей. Один местный опорный генератор (см. Рисунок 4) формирует все опорные частоты в приемнике [19]. Поскольку генератор имеет решающее значение для характеристик приемника, особое внимание следует уделять его размеру, потребляемой мощности, стабильности (как краткосрочной, так и долгосрочной), а также его чувствительности к температуре и вибрации [3]. В некоторых случаях приемники GPS имеют несколько эталонных частот для преобразования с понижением частоты.В этих случаях каждому смесителю требуется точная опорная частота. Процесс создания опорных частот в приемнике из гетеродина называется синтезом частоты, который использует комбинацию целочисленного и дробного умножения частоты [20].

На рисунке 4 показано, что последним этапом приемника GPS является навигационный процессор. Это устройство принимает условный сигнал (выход внешнего интерфейса). Этот отфильтрованный и преобразованный с понижением частоты сигнал должен содержать всю необходимую информацию, которую несет сигнал, когда он был принят антенной.На этапе обработки навигации приемник извлекает измерения для псевдодальности и скорости изменения псевдодальности для всех спутников в поле зрения, и, используя их, он оценивает решение PVT для антенны.

Процесс навигации обычно состоит из двух этапов: во-первых, оцениваются псевдодальности и скорости псевдодальности для каждого спутника; во-вторых, с помощью этих измерений оценивается информация о местоположении, скорости и времени пользователя. Обработка сигнала на этом уровне, в свою очередь, может быть разделена на следующие этапы [12]:

  • Получение сигнала: это включает обнаружение сигналов от находящихся в поле зрения спутников и обеспечивает грубую оценку задержки кода и доплеровской частоты. входящего сигнала от каждого спутника.

  • Отслеживание сигнала: это рекурсивный процесс оценки, который непрерывно обновляет оценки изменяющихся во времени параметров сигнала.

  • Контроль сигнала: Это одновременно с отслеживанием и включает оценку нескольких параметров, включая отношение несущей к шуму (C / N 0 ). Приемник использует мониторинг сигнала, чтобы определить, например, когда происходит потеря захвата сигнала.

  • Извлечение навигационных сообщений: этот процесс также происходит параллельно с отслеживанием сигналов.Извлечение навигационного сообщения включает декодирование спутниковых эфемерид.

  • Генерация измерений: использует параметры отслеживания для оценки дальности и скорости изменения дальности для всех видимых спутников.

  • Решение PVT: использует диапазон и оценку скорости изменения диапазона для вычисления желаемого навигационного решения.

6. Измерения GPS

При отслеживании спутникового сигнала приемник GPS отслеживает три параметра: псевдодальности, фазу несущей и доплеровский сдвиг [7, 11].Псевдодальность вычисляется путем измерения времени прохождения сигнала от спутника до приемника и описывается как «псевдодальность», поскольку эти измерения искажаются смещением часов спутника и приемника [6]. Измерения фазы несущей отслеживают разницу между фазами несущей для принятой и локально сгенерированной копии сигнала. Доплеровское измерение отражает скорость изменения фазы несущей [12].

7. Ошибки GPS

Сигналы и измерения GPS подвержены влиянию многих факторов помех, обычно известных как ошибки GP.Первый источник ошибок связан с дрейфом часов спутника и приемника. Несмотря на высокий уровень точности, спутниковые часы все же немного отклоняются от времени GPS. По причинам доступности и размера приемные часы обычно намного дешевле; следовательно, они быстро отклоняются от времени GPS. Этот дрейф приводит к значительным ошибкам дальности в измерениях приемника.

Когда сигнал GPS вылетает из спутниковой антенны, ему необходимо пройти тысячи километров, чтобы достичь антенны приемника, а затем и схемы приемника.Первая и более продолжительная часть этого путешествия — это пространство, где сигнал сохраняет свои характеристики. Однако, когда сигнал попадает в атмосферу, эта среда вызывает некоторые нежелательные эффекты. Два основных слоя атмосферы, а именно ионосфера и тропосфера, соответственно, будут добавлять задержки во время прохождения сигнала и, следовательно, вызывать некоторые ошибки в измерениях.

Когда он приближается к антенне приемника, сигнал обычно испытывает отражения и эхо, то есть часто отражается от объектов рядом с приемником, заставляя его поражать антенну с разных направлений — явление, известное как многолучевое распространение.Многолучевое распространение — один из основных источников ошибок, ухудшающих сигналы GPS [6]. Все вышеупомянутые помехи являются результатом характера сигнала или среды распространения и считаются непреднамеренными. Преднамеренное ухудшение или замена сигнала во многих случаях является более проблематичным источником ошибок GPS. Одним из основных типов преднамеренных ошибок является глушение сигнала. Заглушка сигнала — это преднамеренная помеха, вызванная передачей радиочастотных (РЧ) сигналов в окрестности приемника с целью предотвращения отслеживания истинных сигналов GNSS.

8. Обзор ГЛОНАСС

Как и GPS, ГЛОНАСС предлагает услуги трехмерного позиционирования и навигации как для гражданских, так и для военных пользователей. В этой системе пользователи также определяют свое положение и скорость, используя измерения псевдодальности и фазы несущей. Обе системы используют диапазон времени прибытия (TOA) для определения положения и скорости пользователя [21]. ГЛОНАСС включает в себя три компонента: группировку спутников (эквивалентную космическому сегменту GPS), наземные станции управления (также эквивалентные сегменту управления GPS) и оборудование пользователя (также эквивалентное сегменту пользователя GPS) [22].Наземный сегмент состоит из главной станции управления (MCS). Пользовательский сегмент состоит из всех военных и гражданских приемников.

8.1. Космический сегмент ГЛОНАСС

Полная группировка ГЛОНАСС состоит из 24 спутников [21]. По данным [23], на орбите находится 26 функциональных спутников ГЛОНАСС-М, из них 22 находятся в эксплуатации, еще четыре имеют резервный статус. С запусками нескольких спутников ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К теперь доступна полная группировка из 24 спутников.

Спутники ГЛОНАСС вращаются вокруг Земли в трех орбитальных плоскостях, равномерно разнесенных на 120 °. Каждая плоскость имеет восемь спутников, разделенных аргументом широты 45 °, и эти спутники имеют угол наклона цели 64,8 °, что значительно выше, чем у спутников GPS. Орбиты ГЛОНАСС очень круглые, с эксцентриситетами меньше, чем у GPS, и ближе к нулю [24]. Спутники ГЛОНАСС имеют радиус 25 510 км, что дает высоту 19 130 км [22]. По сравнению с GPS, ГЛОНАСС имеет более короткий орбитальный период (11 ч 15 мин 40 с) из-за меньшей высоты.Сравнение основных различий между ГЛОНАСС и GPS дается в следующих разделах.

8.2. Сегмент управления ГЛОНАСС

Ключевой задачей станции управления ГЛОНАСС является синхронизация часов спутников со временем ГЛОНАСС и вычисление временного сдвига между временем ГЛОНАСС и UTC [3]. Он также загружает поправки часов, предсказанные эфемериды и данные альманаха на спутники ГЛОНАСС. Кроме того, этот сегмент отслеживает состояние текущей группировки ГЛОНАСС и соответствующим образом корректирует параметры орбиты.ГЛОНАСС загружает свои навигационные данные на спутники два раза в день, в то время как это делается один раз в день с помощью GPS [25].

Наземный сегмент управления ГЛОНАСС состоит из двух основных частей: центра управления системой (SCC), расположенного в Москве, и сети командных пунктов слежения (CTS), расположенных на всей территории бывшего Советского Союза (SU). Функции SCC и CTS аналогичны функциям главной станции управления GPS и ее станций мониторинга [22].

8.3. Пользовательский сегмент ГЛОНАСС

Как и в случае GPS, пользовательский сегмент ГЛОНАСС содержит приемное оборудование конечного пользователя, которое отслеживает и принимает спутниковые сигналы.Подобно приемникам GPS, они также обрабатывают сигналы, передаваемые видимыми спутниками, оценивают псевдодальность и скорость изменения псевдодальности по этим сигналам и вычисляют решение положения, скорости и времени (PVT).

9. Модернизация ГЛОНАСС

Конструкция спутника ГЛОНАСС несколько раз улучшалась, в результате чего было создано три поколения спутников: исходный ГЛОНАСС (запущен в 1982 г.), ГЛОНАСС-М (запущен в 2003 г.) и ГЛОНАСС-К (запущен в 2011). В группировку входят два типа космических аппаратов ГЛОНАСС: спутник ГЛОНАСС-М и спутник ГЛОНАСС-К.Ниже приводится краткое описание каждого типа.

9.1. Первое поколение (ГЛОНАСС)

Первое поколение спутников ГЛОНАСС (Ураган) было запущено в 1982 году. Каждый спутник весил приблизительно 1250 кг и был оснащен базовой двигательной установкой, позволяющей перемещаться по орбите [26]. Первоначально основная роль ГЛОНАСС заключалась в контроле формирования навигационного сигнала и получении данных спутниковых эфемерид и альманаха. Это поколение больше не используется.

9.2. Второе поколение (ГЛОНАСС-М)

ГЛОНАСС-М, модернизированная версия бывшей группировки, было запущено в 2003 году, имеет более длительный срок службы, около 7 лет и гражданскую модуляцию в полосе частот L2. Эти изменения улучшили навигационные характеристики, предоставили обновленные навигационные радиосигналы и повысили стабильность этих сигналов [27].

9.3. Третье поколение (ГЛОНАСС-К)

Значительные улучшения произошли в 2011 году с запуском третьего поколения ГЛОНАСС-К.Среди этих изменений — увеличение срока службы спутников до десяти лет и уменьшение их веса вдвое [22]. Также была повышена точность: каждый спутник передает пять навигационных сигналов вместо двух. Эти новые спутники были предназначены для передачи четырех военных сигналов на несущих L1 и L2 и одного гражданского сигнала на частоте L3. Спутники ГЛОНАСС-К передают другие сигналы; два из них совместимы с навигационными сигналами GPS / Galileo. Добавление сигналов CDMA улучшило совместимость и обеспечило возможность взаимодействия с услугами, предоставляемыми другими GNSS, что проложило путь для производства приемников, используемых со всеми GNSS [23].В таблице 2 показано, как система обновлялась за эти годы.

Satellite series Launch Текущее состояние Ошибка часов
ГЛОНАСС 1982
ГЛОНАСС-М 2003 В эксплуатации 1 × 10 −13
ГЛОНАСС-К1 2011 В эксплуатации 5 × 10 −14 ГЛОНАСС -K2 2013 Фаза проектирования 1 × 10 −14

Таблица 2.

Дорожная карта модернизации ГЛОНАСС.

10. Характеристики сигнала ГЛОНАСС

Документ управления интерфейсом ГЛОНАСС (ICD), хранящийся в Российском институте космической техники, содержит подробную информацию о структуре радиосигналов ГЛОНАСС [22]. В отличие от GPS, ГЛОНАСС использует множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA) для модуляции сигнала. Этот метод использует один и тот же код псевдослучайного шума (PRN) для всех спутников для создания сигнала с расширенным спектром.GPS, с другой стороны, использует множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) для идентификации каждого отдельного спутника. FDMA обеспечивает лучшее подавление помех для узкополосных сигналов помех по сравнению с CDMA. В CDMA единственный источник узкополосных помех может нарушить все спутниковые сигналы GPS одновременно, такие помехи влияют только на один сигнал FDMA ГЛОНАСС за раз. Однако недостатком FDMA является то, что он требует большего спектра, чем системы CDMA. ГЛОНАСС использует L1 в диапазоне 1602.0–1615,5 МГц и L2 в диапазоне 1246,0–1256,5 МГц для передачи кода C / A и P кода.

10.1. Частотный план ГЛОНАСС

Номинальные значения несущих частот L1 и L2 выражаются как [22]

fk1 = f01 + KΔf1E3

fk2 = f02 + KΔf2E4

, где K — номер частотного канала сигналов, передаваемых спутниками ГЛОНАСС. в поддиапазонах L1 и L2:

f01 = 1602 МГц; Δf1 = 562,5 кГц для поддиапазона L1

f02 = 1246 МГц; Δf2 = 437,5 кГц для поддиапазона L2

Каждый спутник имеет стандартную номинальную частоту с значение 5.0 МГц, который генерирует несущие частоты L1 и L2. Система использует 12 каналов для переключения между 24 работающими спутниками. Противоположные спутники в одной плоскости орбиты разделены аргументом широты 180 °, как показано на Рисунке 7 [26].

Рисунок 7.

Противоположные спутники ГЛОНАСС [3].

10.2. Структура сигнала ГЛОНАСС

Спутники ГЛОНАСС также передают два кода PRN: код грубого обнаружения (C / A) и точный код (P). Код C / A передается только на частоте L1, а код P передается на частотах L1 и L2.ГЛОНАСС использует двухфазную модуляцию для объединения несущего сигнала с суммированием по модулю 2 кода PRN со скоростью 511 кГц, навигационного сообщения со скоростью 50 бит / с и вспомогательной меандровой последовательностью 100 Гц [21].

Спутники ГЛОНАСС-К также передают новые сигналы CDMA в L3-диапазоне на несущей частоте 1202,025 МГц [23]. Скорость передачи микросхем для кода измерения дальности составляет 10,23 млн. МГц, и он повторяется каждые 1 мс. Новый сигнал, однако, использует метод квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) с синфазным каналом, выделенным для данных, и квадратурным каналом для пилотной информации.Этот спектр сигнала изображен на рисунке 8.

Рисунок 8.

L3 спектр сигнала CDMA [23].

10.3. Код ранжирования стандартной точности (код C / A)

Код C / A — это 511-битная двоичная последовательность, которая модулируется на несущей частоте с частотой дискретизации 0,511 МГц и, таким образом, повторяется каждую миллисекунду [3]. Он получается из седьмого бита девятиразрядного регистра сдвига. Код описывается неприводимым многочленом 1 + x 5 + x 7 .Начальное состояние определяется как каждый бит, содержащий значение «1» [22].

10.4. Код дальности с высокой точностью (P-код)

P-код ГЛОНАСС представляет собой двоичную последовательность длиной 5,11 миллионов бит. Он модулируется несущим сигналом с частотой 5,11 МГц и, следовательно, повторяется каждые 1 с [3].

10,5. Внутрисистемные помехи

Внутрисистемные помехи в ГЛОНАСС возникают из-за свойств взаимной корреляции кодов определения дальности и используемого метода FDMA [22]. Помехи действительно возникают внутри приемника между сигналами, передаваемыми по частотному каналу K = n, и сигналами, передаваемыми по соседним каналам K = n + 1 и K = n — 1.Другими словами, эта интерференция возникает, когда спутники с соседними частотами видны одновременно.

10.6. Навигационное сообщение ГЛОНАСС

Навигационное сообщение содержит немедленные и не немедленные данные. Он транслируется со спутников ГЛОНАСС со скоростью 50 бит / с, чтобы предоставить пользователям необходимые данные для определения местоположения, времени и планирования наблюдений [22].

Непосредственные данные содержат информацию о спутниках ГЛОНАСС. Это трансляция навигационного сигнала, который включает, в основном, счет спутникового времени и разницу между бортовой шкалой времени спутника и временем ГЛОНАСС.Разница между несущей частотой спутникового сигнала и его номинальным значением также включается в эти данные вместе с эфемеридами и другими параметрами.

Непосредственные данные, с другой стороны, содержат информацию об альманахе системы. Данные альманаха предоставляют информацию о состоянии всех спутников в текущем созвездии, грубые корректировки бортовой шкалы времени для каждого спутника относительно времени ГЛОНАСС. Данные альманаха также содержат информацию об орбитальных параметрах всех спутников (орбитальный альманах) и поправку ко времени ГЛОНАСС по отношению к UTC (SU) и некоторым другим параметрам [22].

11. Сравнение GPS и ГЛОНАСС

В этом разделе дается краткое сравнение GPS и ГЛОНАСС. Важно понимать сходства и различия между GPS и ГЛОНАСС, в частности, при объединении их в одну навигационную службу или решение. Основные различия между обеими системами связаны со структурой созвездия, системой отсчета времени, системой координат и техникой модуляции или мультиплексирования сигнала. В следующих подразделах кратко описаны системы координат и времени GPS и ГЛОНАСС.

11.1. Системы отсчета времени

И GPS, и ГЛОНАСС имеют свои собственные системы времени; Таким образом, преобразование времени из времени ГЛОНАСС во время GPS или наоборот непросто. Самый важный фактор, который необходимо учитывать при обработке данных комбинированных GPS и ГЛОНАСС, — это разница между двумя временными шкалами.

11.2. Система времени ГЛОНАСС

Как видно из таблицы 2, суточная стабильность спутниковых часов для ГЛОНАСС, ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К лучше, чем 5 × 10 −13 , 1 × 10 −13 и 5 × 10 −14 соответственно.Временной сдвиг между временем ГЛОНАСС и национальным эталонным временем UTC (SU) составляет 3 часа ICD (2008):

tGLONASS = tUTCSU + 03h00minsE5

Следующее выражение используется для выравнивания эфемерид спутников ГЛОНАСС в одном случае с измерениями, приведенными в UTC. (SU):

tGLONASS = t + τc + τntb − γntbt − tbE6

, где

  1. t время передачи навигационного сигнала по бортовой шкале времени,

  2. τ c поправка шкалы времени ГЛОНАСС к Время UTC (SU),

  3. t b индекс временного интервала в пределах текущего дня,

  4. τ n (t b ) поправка к n-му спутниковому времени относительно времени ГЛОНАСС в момент времени t b ,

  5. γ n (t b ) относительное отклонение прогнозируемого значения несущей частоты n-спутника от номинального значения в момент времени t b .

Спутники ГЛОНАСС-М передают разницу между шкалами времени GPS и ГЛОНАСС (которая никогда не превышает 30 нс) [22].

11.3. Преобразование времени

Время ГЛОНАСС можно преобразовать во время GPS по следующей формуле [27]:

tGPS = tGLONASS + τc + τu + τgE7

, где

τc = τUTCSU − tGLONASSE8

τu =

− 9 tUTC τg = tGPS − tUTCE10

При комбинированной обработке данных GPS / ГЛОНАСС необходимо учитывать различия между этими временными шкалами.В противном случае вносятся систематические ошибки, которые повлияют на комбинированное решение позиционирования.

В таблице 3 приведены основные параметры GPS и ГЛОНАСС, которые необходимо учитывать при объединении обработки данных GPS / ГЛОНАСС.

90 мин. 58 мин

, скорость, ускорение

ГЛОНАСС GPS
Созвездие Количество спутников 24 32
наклон 64.8 ° 55 °
Орбитальный радиус 25,510 км 26,560 км
Высота орбиты 19,130 ​​км 20,200 км
Характеристики сигнала Мультиплексирование FDMA CDMA
Несущие частоты 1602 + k × 0,5625 МГц
1246 + k × 0.4375 МГц
1575,42 МГц
1227,60 МГц
Кодовые частоты Код C / A: 0,511
Код P: 5,11
Код C / A: 1,023
Код P: 10,23
Эфемериды широковещательной передачи Кеплеровы элементы
Система координат PZ-90.02 WGS-84
Система времени Время ГЛОНАСС Время GPS

900 900 Таблица.

Сравнение GPS и ГЛОНАСС.

12. Преимущества комбинированного использования GPS и ГЛОНАСС

Во многих случаях, например, при навигации в городских или горных районах, при высокодинамичном сценарии самолета или под воздействием помех видимость спутника становится проблемой. В таких ситуациях включение в навигационную систему группировок GPS и ГЛОНАСС может значительно повысить точность навигационного решения. Объединение обеих систем в одно навигационное решение дает следующие существенные преимущества:

  • Повышенная наблюдаемость со спутников

  • Заметное увеличенное пространственное распределение видимых спутников

  • Уменьшение факторов снижения точности по горизонтали и вертикали (DOP)

С другой стороны, при объединении ГЛОНАСС и GPS следует учитывать следующие соображения:

  • Различные аспекты навигационных данных ГЛОНАСС и GPS

  • Различия между опорными системами координат, используемыми в ГЛОНАСС и GPS

  • Смещение шкалы времени между ГЛОНАСС и GPS

13.Заключение

Спрос на услуги и приложения GNSS быстро растет. К счастью, у нас есть более доступные GNSS, обеспечивающие лучшую функциональность и более широкий охват. Среди них GPS и ГЛОНАСС на момент написания полностью функциональны. В этой главе мы дали общий обзор обеих систем, обсудили структуру системы и характеристики сигнала, а также представили обзор новых функций ГЛОНАСС, призванных исправить недостатки GPS. В конце главы приводится краткое сравнение ГЛОНАСС и GPS, в котором подчеркиваются преимущества объединения обеих систем вместе.

.

Другие глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS)

На этой странице:

На других страницах:

Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS) — это общий термин, описывающий любую спутниковую группировку, которая предоставляет услуги позиционирования, навигации и синхронизации (PNT) на глобальной или региональной основе.

Хотя GPS является наиболее распространенной GNSS, другие страны используют или уже используют свои собственные системы для обеспечения дополнительных, независимых возможностей PNT.Основные из них описаны ниже.

GNSS также может относиться к системам дополнений, но их слишком много, чтобы перечислять их здесь.

Некоторые ссылки ниже ведут на внешние веб-сайты, которые не контролируются правительством США. Ссылки предоставлены в информационных целях и не означают одобрения правительством США каких-либо иностранных систем, услуг или мнений.

Навигационная спутниковая система BeiDou (BDS)

BeiDou, или BDS, является региональной GNSS, принадлежащей и управляемой Китайской Народной Республикой.Китай в настоящее время расширяет систему, чтобы к 2020 году обеспечить глобальное покрытие с помощью 35 спутников. Ранее BDS называлась Compass.

Подробнее:

Галилео

Galileo — это глобальная GNSS, принадлежащая и управляемая Европейским Союзом. ЕС объявил о запуске Galileo Initial Services в 2016 году и планирует завершить систему из 24+ спутников к 2020 году.

Подробнее:

ГЛОНАСС

ГЛОНАСС ( Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya Sistema , или Глобальная навигационная спутниковая система)
является глобальной GNSS, принадлежащей и эксплуатируемой Российской Федерацией.Полностью работоспособная система состоит из 24+ спутников.

Подробнее:

Индийская региональная навигационная спутниковая система (IRNSS) / навигационная система Indian Constellation (NavIC)

IRNSS — это региональная GNSS, принадлежащая и управляемая правительством Индии. IRNSS — это автономная система, предназначенная для покрытия индийского региона и 1500 км вокруг материковой части Индии. Система состоит из 7 спутников и должна быть объявлена ​​работающей в 2018 году.В 2016 году Индия переименовала IRNSS в Индийское навигационное созвездие (NavIC, что означает «моряк» или «навигатор»).

Подробнее:

Квазизенитная спутниковая система (QZSS)

QZSS — это региональная GNSS, принадлежащая правительству Японии и управляемая QZS System Service Inc. (QSS). QZSS дополняет GPS для улучшения покрытия в Восточной Азии и Океании. Япония планирует к 2018 году иметь действующую группировку из 4 спутников и расширить ее до 7 спутников для автономной работы к 2023 году.

Подробнее:

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о