Встановлення устаткування.

Лабораторна робота № 1

Тема: Аналіз траєкторій польоту та робочих зон штучних супутників Землі з використанням програмного забезпечення NOVA.

Мета роботи: ознайомитись з траєкторіями польоту і робочими зонами різних штучних супутників Землі, навчитись визначати тривалість сеансів зв’язку між наземними спостерігачами і штучними супутниками Землі.

1. Загальні відомості

Рух штучних супутників Землі (ШСЗ) здійснюється по еліптичних орбітах з ексцентриситетом, що наближається до 0. В залежності від висоти над поверхнею Землі орбіти поділяються на дуже низькі (< 1 тис. км), низькі (1-10 тис. км.), середні (10-25 тис. км.) і високі (> 25 тис. км). Наряду з висотою орбіти важливою її характеристикою, що визначає експлуатаційно-технічні показники для користувачів, є геостаціонарність. Орбіта називається геостаціонарною, якщо вона є одночасно високою, екваторіальною (співпадає з площиною екватору) та добовою чи синхронною (період обертання супутника по орбіті дорівнює періоду обертання Землі). У решті випадків орбіта та супутник, що по ній рухається, називаються періодичними або асинхронними. На сьогоднішній день існує багато супутників та супутникових систем, що працюють на різних орбітах, мають різне призначення та експлуатаційні характеристики. Наприклад, найбільш відомі геостаціонарні системи Inmarsat, Emsat і Turaya ефективно використовуються для надання телекомунікаційних послуг рухомим споживачам у центральних районах Земної кулі, системи на середньоорбітальних періодичних супутниках (GPS, ГЛОНАСС і в перспективі ГАЛІЛЕО) в основному використовуються для надання навігаційних послуг у глобальних масштабах, а системи на низькоорбітальних періодичних супутниках (на кшталт Iridium, Globalstar і Orbcomm) забезпечують глобальний зв’язок, включаючи полярні райони Земної кулі.

Висота орбіт та періодичність руху по ним супутників визначають розмір робочих зон і доступність супутникових систем (детальний опис див. у [1,2]), що є важливими показниками для споживачів телекомунікаційних та навігаційних послуг. Отже важливою задачею для користувача будь-якої супутникової системи є визначення робочих зон ШСЗ і тривалості сеансів зв’язку між наземними пунктами спостереження і ШСЗ. Для вирішення цієї задачі доцільно скористатися сучасним комп’ютерними імітаторами польоту ШСЗ, які використовують реальні ефемериди (координати та параметри руху) існуючих космічних апаратів, розраховані станціями спостереження. Прикладом такого імітатора є програма NOVA for Windows, розроблена компанією Northern Lights Software Associates (NLSA). Дана програма є безкоштовною демо-версією і тому може бути встановлена студентом самостійно з дистрибутивного файлу (надається викладачем). Порядок встановлення та виконання роботи студентом наведено нижче.

Порядок виконання роботи

2.1. Для установки програми на комп’ютер запустити виконавчий файл. Прийняти умови ліцензійної угоди і натиснути Next. У графі введення серійного номеру першу частину заповнити латинськими літерами ХХХ, другу частину залишити порожньою. Під час установки програми ігнорувати усі повідомлення про неможливість установки файлів, натискаючи Next. Після закінчення установки програми обов’язково перезавантажити комп’ютер.

2.2. Завантажити програму NOVA, два рази клікнувши по ярлику на робочому столі Windows. У вікнах, що з’являтимуться, натиснути спочатку OK, а потім Continue.

2.3. За номером у списку групи обрати два ШСЗ (табл.1.1).

Варіанти завдання до лабораторної роботи №1

Таблиця 1.1

 

№ варіанту за списком групи Назва (номер) супутників
A-1 (ASTERIX), EKRAN 1
ADEOS, INMARSAT 2-F1
QUAKESAT, KOREASAT 5
KOMPASS, FEDSAT
KYOKKO 1 DEB, FALCONSAT 3
EGYPTSAT 1, NAVSTAR 10
GENESIS 2, NADEZHDA 3
BRAZILSAT B2, NATO 2A
OKEAN 1, TELSTAR 1
OLYMPUS 1, KITSAT 3
DNEPR 1 DEB, TRANSIT 5B 3
DYNAMICS EXPLORER 1, MOLNIA 1-29
TOPSAT, LANDGEOS 2
RADUGA 10, INMARSAT 2-F1
METEOR 1-11, EUTELSAT 1-F1
EXPLORER 22, EQUATOR S
OKEAN 1, GALAXY 1
IKONOS 2, EKRAN 20
IRIDIUM 10, EUTELSAT W3
INTERCOSMOS 25, ORBCOMM 7
ITALSAT 1, EXPRESS 4A
GENESIS 2, NATO 3D
NAVSTAR 15, ORBCOMM FM 15
ITALSAT 2, MERIDIAN 1
EUTELSAT W5, OKEAN O
ENVISAT, INMARSAT 4-F2
GLOBALSTAR M025, FALCONSAT 3
VIKING, ARABSAT 2A
XTAR-EUR, COSMOS 2177
ELEKTRON 1, ORBCOMM FM 10
EUTELSAT 1-F5, FOTON M-2 DEB
COSMOS 2205, INMARSAT 3-F5
INTELSAT 4A-F1, MICRO LABSAT
IRIDIUM 80, GALAXY 1R
NATO 2A, OKEAN 4
GEOSAT, INMARSAT 2-F4
ABRIXAS, ANATOLIA 1
AGILE, COSMOS 1687
COBE, E-BIRD
YOGAN 1, OLYMPUS 1

2.4. У правому стовпчику вікна View Creation Wizard (закладка Satellites) позначити курсором Default Sat, а потім його видалити з колонки, натиснувши на Delete. У центральному стовпчику Database знайти назви потрібних супутників і по черзі перетягнути їх у правий стовпчик (рис. 1.1). Для швидкого пошуку потрібних супутників можна відфільтрувати групи супутників за ознакою їх належності до конкретних систем, використавши закладку ліворуч з краю вікна.

2.5. Пропустити закладку Observers і зразу перейти на закладку Display вікна View Creation Wizard. Обрати розмір карти Large і тип View from Space (рис.1.2).

Рис.1.1 Вікно View Creation Wizard із закладками.

Рис.1.2. Налаштування вигляду карти.

 

2.6. У закладці Title ввести англійськими літерами своє прізвище і натиснути Create.

2.7. Для налаштування найбільш повного графічного відображення ШСЗ, включаючи показ орбіт супутників та їх проекцій на Землю, потрібно клікнути правою кнопкою миші на електронній карті Землі і обрати у меню, що з’явиться, пункт Configure View, закладку Map та відмітити галочками усі опції як показано на рис. 1.3. Після вибору усіх опцій карта матиме вигляд як на рис.1.4.

2.8. Провести аналіз траєкторій руху та зон видимості кожного ШСЗ (згідно варіанту завдання). Для цього на панелі прокрутки (праворуч від карти) натиснути значок «STOP» і потім за допомогою клавіш у прискореному режимі декілька разів прокрутити кожний ШСЗ навколо Землі. Подивитись, над якими країнами проходить зона видимості кожного ШСЗ.

Рис.1.3. Вибір опцій відображення карти.

 

Рис.1.4. Вигляд карти після вибору усіх опцій.

 

Для зручності перегляду руху ШСЗ можна обертати Земну кулю на карті, клікаючи лівою кнопкою миші на потрібній території, або взагалі перейти до плоскої розгорнутої карти, викликавши правою кнопкою миші меню та обравши в ньому Map Style та Rectangular map. Налаштування опцій відображення виконати аналогічно п.2.7 (рис.1.3).

2.9. Переглянувши рух зон видимості обох ШСЗ, обрати для одного з двох супутників (низько чи середньоорбітального), що періодично обертається навколо Землі, на шляху проходження його зони видимості (краще безпосередньо під орбітою) пункт спостереження (Observer). Для цього потрібно правою кнопкою миші викликати меню Configure View та у закладці Observers видалити пункт Default (рис.1.5).

 

Рис.1.5. Встановлення пунктів спостереження.

Потім, натиснувши у вікні кнопку Set Up Observers, відкрити базу міст та знайти в ній потрібний пункт спостереження (рис. 1.6).

 

 

Рис.1.6. База даних міст та список пунктів спостереження.

 

Далі за допомогою миші перетягнути пункт з таблиці Main City Database у список Observers list. Якщо не вдається знайти потрібний пункт спостереження за супутником, тоді його можна вручну внести до списку пунктів спостереження. Для цього потрібно закрити усі вікна (окрім карти), визначити на карті координати потрібного місця (навести курсор і записати його координати, які відображаються у нижньому лівому куті вікна з картою), потім зайшовши знову у меню ConfigureView\Observers\SetUpObservers\ \EditLocation відредагувати список (дати назву пункту (Location), встановити його широту (Latitude) і довготу (Longitude), не забувши про напрямок (North\South-East\West), а потім зберегти у списку міст, натиснувши Add to Observers List (рис.1.7).

 

Рис.1.7. Редагування координат пункту спостереження.

Треба зауважити, що при введенні координат у полях Latitude deg. і Longitude deg. вводиться тільки ціла частина градусів, а те що йде після коми множиться на 6 (так як 0,1 deg. = 6 min.) і вводиться у полях Latitude min. і Longitude min. Поля Latitude sec., Longitude sec. та Elevation можна залишити без змін.

Тільки після того як новий пункт з’явився у вікні ObserversListможна натиснути кнопку OK і повернутись до закладки Observers(рис.1.5).

Повернувшись до закладки встановлення пунктів спостереження Observersнеобхідно перетягнути мишею з лівого стовпчика у правий новий пункт спостереження та натиснути Ok. Тепер новий пункт спостереження повинен з’явитися на карті у вигляді жовтого прямокутника з назвою.

 

Рис.1.8. Відображення на карті пункту спостереження.

 

2.10. Провести аналіз тривалості сеансів зв’язку між низько чи середньоорбітальним ШСЗ і новим пунктом спостереження, записати параметри ШСЗ у моменти входження у зону радіовидимості пункту спостереження і у моменти виходу з неї.

Для виконання цього завдання потрібно знати від чого залежить розмір зони радіовидимості (стійкого радіозв’язку) і наскільки вона відрізняється від зони видимості супутника (візуального контакту). На практиці стійкий радіозв’язок між ШСЗ і наземним спостерігачем забезпечується при кутах піднесення (Elevation) ШСЗ, що перевищують деяку мінімально припустиму величину , що перебуває у межах 5-10o в залежності від рельєфу місцевості та атмосферних умов.

Рис. 1.9. До визначення зони радіовидимості ШСЗ

 

Лінійний радіус зони радіовидимості ШСЗ, що відраховується уздовж земної поверхні за формулою АА1=R3,залежить від радіуса Землі (R3) і центрального кута , який у свою чергу також залежить від радіуса Землі (R3), висоти орбіти ШСЗ (Ни), мінімального кута місця та визначається за формулою:

 

 

У програмному середовищі Nova розмір зон видимості визначається без урахування мінімального кута місця , який забезпечує стійкий радіозв’язок між пунктом спостереження і ШСЗ. Тому при визначенні реальної тривалості сеансів зв’язку за допомогою автоматичного розрахунку в програмі Nova необхідно частину підрахунків провести в ручну. Це можна продемонструвати на прикладі спостереження за ШСЗ системи ORBCOMM. Тривалість перебування пункту спостереження у зоні видимості ШСЗ (Duration) визначається як різниця між останнім (LOS time) і першим (AOS time) моментами піднесення супутника на горизонтом пункту спостереження, які відбуваються після кожного повного оберту супутника навколо Землі. Зверніть увагу, що в обидва моменти AOS time і LOS time графічно відображаються у верхньому правому куті вікна програми (стовпчики «параметр-значення» на рис.1.8) і вказують на найближче наступне проходження супутника над пунктом спостереження. Виділення обох стовпчиків зеленим кольором свідчить про поточне перебування спостерігача у зоні видимості супутника (рис.1.10, 1.11). На момент появи ШСЗ над горизонтом спостерігача параметр Until повинно дорівнювати з точністю до секунд значенню Duration, а на момент заходу за обрій повинен мати значення близьке до 00:00:00. Випадок коли значення Until із самого початку дорівнює 00:00:00 означає, щообрано зворотній напрямок руху супутника, який не відповідає дійсності.Якщо під час перебування пункту спостереження в зоні видимості ШСЗ взагалі не спостерігається забарвлення стовпчиків таблиці зеленим кольором, це означає, щоу заголовку стовпчика обраний інший ШСЗ або ж на Землі встановлено більше ніж один пункт спостереження.Для правильного відображення зміни параметрів взаємного переміщення пункту спостереження і ШСЗ потрібно видалити зайві пункти спостереження у меню Configure View\Observers (рис.1.5) та переключити на потрібний ШСЗза допомогою горизонтальних стрілок під таблицею параметрів (рис.1.10, 1.11).

Рис. 1.10. Перший момент (AOS time) піднесення супутника на горизонтом пункту спостереження

 

Рис. 1.11. Останній момент (LOS time) піднесення супутника на горизонтом пункту спостереження

Встановлення стійкого радіозв’язку із супутником можливо лише при куті піднесення 5o<=, тому перший момент стійкого радіозв’язку (T1_st) буде визначатись як (рис.1.10):

 

T1_st = AOS time + Until_1 (при 1=5o).

 

Отже для супутника ORBCOMM T1_st=07:37:23+00:01:26=07:38:49 UTC (при 1=5.4o).

Після входження пункту спостереження в зону стійкого радіозв’язку ШСЗ максимально піднімається над його горизонтом (Elevation може досягати 90o), а потім знову починає наближатись до найнижчої точки радіовидимості (90o>>=5o). Останній момент стійкого радіозв’язку T2_st визначається аналогічно першому (рис.1.11):

 

T2_st = AOS time + Until_2 (при 1=5o).

 

Отже для супутника ORBCOMM T2_st = 07:37:23+00:14:16=07:51:39 UTC (при 1=5.3o).

Після чергового проходження ШСЗ над пунктом спостереження і досягнення параметром Until значення 00:00:00 відбувається його миттєва зміна на інше значення, яке означає період часу до наступного піднесення ШСЗ над горизонтом пункту спостереження (next AOS time), що відбудеться після проходження супутника навколо Землі (рис.1.12).

 

 

Рис. 1.12. До визначення інтервалу часу до наступного піднесення супутника на горизонтом пункту спостереження (next AOS time).

 

Цей період часу відповідає періоду повного обертання ШСЗ навколо Землі, зменшеному на тривалість перебування пункту спостереження у зоні видимості ШСЗ (Duration).

2.11. Виписати з бази даних детальну характеристику по кожному ШСЗ, який вказаний у варіанті завдання. Для цього потрібно зайти у контекстне меню у верхній частині вікна програми (рис.1.4) Setup-Satellites, викликати вікно бази даних супутників (рис.1.7.) і знайти за алфавітом потрібні ШСЗ. З лівої частини вікна виписати у зошит основні кеплерові елементи супутників, їх періоди обертання (Period) і тривалість перебування на орбіті Землі (Satellite age), які можна побачити натиснувши кнопку .

 

Рис.1.7. База даних міст та список пунктів спостереження.

 

У висновках визначити приналежність обраних супутників до класу високо орбітальних геостаціонарних або низькоорбітальних періодичних апаратів. Навести характеристику відповідного класу ШСЗ із зазначенням їх переваг та недоліків.

Зміст звіту:

1. Тема і мета лабораторної роботи;

2. Результати аналізу руху і тривалості сеансів зв’язку між спостерігачами і ШСЗ відповідно обраного варіанту завдання (зробити PrintScreens початкового і кінцевого моментів стійкого радіозв’язку);

3. Детальна характеристика обраних ШСЗ (зробити PrintScreens Кеплерових елементів обох супутників);

4. Висновки.

Контрольні питання:

1. Поясніть, використовуючи лабораторні плакати, які параметри визначають просторово часове положення ШСЗ.

2. Наведіть класифікацію ШСЗ за висотою орбіт.

3. Поясніть що є зоною видимості ШСЗ та спостерігача.

4. Якими основними властивостями володіють супутники на геостаціонарних орбітах?

5. Якими основними властивостями володіють супутники на низьких орбітах?

Лабораторна робота №2

Тема: Визначення місця розташування об'єкта за сигналами глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС) ГЛОНАСС та GPS.

Мета роботи: Вивчити методики визначення місця розташування об'єктів і оцінки точності навігаційних визначень за ГНСС, розглянути структуру апаратно-програмного комплексу для вирішення задач супутникової навігації, вивчити карту розташування навігаційних супутників (НС) і вимірювальну інформацію, що надходить від НС.

1. Загальні відомості

Глобальні системи визначення місця розташування ГЛОНАСС та НАВСТАР (GPS) – супутникові навігаційні системи, складаються з 24 супутників кожна, що забезпечують цілодобово тривимірне визначення місця рухомих об'єктів в усіх точках земної кулі. Хоча спочатку ці ГНСС системи призначалися для військових цілей, вони також знайшли широкий спектр цивільних додатків включаючи морський флот, авіацію, наземний транспорт та інш. ГНСС найбільш точна технологія, доступна для рухомих транспортних засобів, вільна від обмежень наземних систем аналогічного призначення таких як, Loran, що має обмежену зону дії і задовільну точність місцевизначення, яка навіть при ідеальних умовах, не може порівнюватися з точністю ГНСС. Обчислюючи відстань до навігаційних супутників, що рухаються по орбіті Землі, приймач споживача ГНСС може з високою точністю обчислювати власне місцезнаходження. Цей процес називається розв’язанням навігаційної задачі. Двовимірне обчислення позиції споживача вимагає вимірів дальності до трьох навігаційних супутників, а тривимірне, що включає висоту, – до чотирьох супутників.

Окрім визначення координат рухомих об’єктів, приймач ГНСС може також забезпечувати видачу точного часу, швидкості руху та курсу транспортних засобів, що необхідні для вирішення задач управління транспортом. Весь цей набір навігаційної інформації описується повним вектором стану рухомого об’єкту (транспортного засобу)*:

, (2.1)

де - відповідні складові миттєвої швидкості рухомого об’єкту (похідні відповідних координат за часом); - час виміру; - курс рухомого об’єкту.

* Окрім зазначеної навігаційної інформації споживач може додатково отримувати значення азимутів і кутів узвишшя супутників, що знаходяться у зоні радіовидимості, а також мати інформацію про рівень їх сигналів (відношення сигнал/шум).

Координати споживача ГНСС X,Y,Z представляються у географічній системі координат, що характеризується трьома параметрами з відповідними початками відліку –широтою (визначається кутом між екваторіальною площиною і прямою, що сполучає паралель споживача і центр Землі, у південному і північному напрямках), довготою (визначається кутом між нульовим (Гринвіцьким меридіаном) і меридіаном споживача у східному і західному напрямках) і висотою над рівнем моря (визначається відносно рівня Балтійського моря).

Напрямок руху споживача ГНСС у горизонтальній площині характеризується курсом, який визначається як кут між північним напрямком меридіану споживача і його повздовжньою віссю (вектором руху).

Навігаційні визначення проводяться, як правило, у системі всесвітнього корегованого часу (UTC), за яким місцевий час споживача визначається шляхом додавання чи віднімання відповідного поясного виправлення [1].

2. Методика вирішення навігаційної задачі

У результаті прийому сигналів навігаційних супутників (НС) споживач (С) вимірює радіонавігаційний параметр (РНП) – час поширення сигналу від і-го НС до споживача ( ):

(2.2)

де - момент часу випромінювання радіосигналу і-м НС;

- момент часу отримання споживачем радіосигналу від і-го НС.

 

Виміряному РНП відповідає визначена геометрична величина чи її похідна за часом, що називається навігаційним параметром (НП). Отже часу поширення сигналу від НС до С відповідає відстань між ними, тобто вимірювана дальність (псевдодальність).

 

(2.3)

 

де - швидкість поширення радіохвиль у просторі (близька до швидкості світла).

Формули 2.2 і 2.3 спрощено ілюструють І-й етап розв’язку навігаційної задачі, результатом якого є значення псевдодальностей до кожного супутника робочого сузір’я .

Залежність, що зв’язує вимірюваний НП з координатами С називається навігаційною функцією (НФ). На вид НФ впливає тип вимірюваного НП, обрана система координат, закономірності руху С і НС, а також сукупність виправлень на виявлені похибки вимірів.

З урахуванням того, що рух НС і С зручно описувати в геоцентричній екваторіальній прямокутній системі координат X, Y,Z, навігаційна функція дальності між С і НС виразиться як:

 

, (2.4)

 

де: Xнc, Yнc, Zнc і Xс, Yс, Zс – координати відповідно НС і С.

При вимірюванні псевдодальності, коли використовується далекомірний метод зі збереженням початку відліку на борту С, псевдодальність буде відрізнятися від істинної дальності на величину, що залежить від зсуву системного часу відносно тимчасової шкали НС ( ) і тимчасової шкали С ( ). Крім того, при поширенні радіохвиль в атмосфері можлива затримка сигналу ( ) у порівнянні з часом його поширення у вільному просторі. Тому апаратурою споживача вимірюється не дальність (2.4), а псевдодальність ( ), НФ для якої має вигляд:

 

, (2.5)

 

де:

 

Таким чином, вираз (2.5) відрізняється від виразу (2.4) виправними членами. Параметрами, що визначаються є координати Xс, Yс, Zс і виправлення ( – ). Інші п’ять величин повідомляються споживачеві у складі службової інформації, що міститься у сигналі навігаційного супутника ( розраховується апаратурою С згідно 2.2 і 2.3). Отже для визначення усіх невідомих на поточний момент часу необхідно спочатку визначити дальність до чотирьох НС (І-й етап розв’язку навігаційної задачі) і розв’язати систему з чотирьох навігаційних функцій 2.5.(ІІ-й етап).

На ІІІ етапі розв’язку навігаційної задачі здійснюється уточнення результатів ІІ-го етапу шляхом їх подальшої обробки за методом найменших квадратів (МНК) [1,2] або з використанням фільтра Калмана [2]. При цьому в обробку залучається надлишкова кількість навігаційних функцій, отриманих за результатами вимірів по усім видимим НС з урахуванням їх оптимального просторового розташування (див. п. 4). В результаті усіх трьох етапів обробки навігаційна апаратура видає споживачу його уточнений вектор стану (2.1).

Розглянута методика описує розв’язок навігаційної задачі за ГНСС у номінальному режимі, який не забезпечує високої точності навігаційної інформації (похибка складає 15-30 м.). Для підвищення точності навігаційних визначень застосовуються спеціальні методики і алгоритми просторово-часової обробки навігаційної інформації, отриманої у номінальному режимі. До таких методик відноситься диференційний та відносний режими корекції координат споживачів [3,4,5].

 

3. Апаратно-програмний комплекс для вирішення задач супутникової навігації*

У склад апаратно-програмного комплексу для вирішення задач супутникової навігації входять наступні компоненти:

1. Модуль АСЕ ІІ GPS, який встановлюється у ПЕОМ і включає плату приймача та інтерфейсну плату, а також укомплектований:

• антеною з магнітним кріпленням;

• кабелем послідовного інтерфейсу;

• спеціальним програмним забезпеченням.

2. ПЕОМ з процесором класу Pentium 166 MMX, 64 МБ ОЗУ, 2 Гб HD та операційною системою Windows 98.

* Апаратно-програмний комплекс наданий ЦНДІ НУ.

3.1. Короткий опис приймача сигналів навігаційних супутників АСЕ ІІ GPS

АСЕ ІІ GPS - 8 канальний приймач сигналів навігаційних супутників, розроблений у модульному виконанні спеціально для додатків, що вбудовуються.

Антена ASE ІІ GPS приймає сигнали супутника і передає їх на приймач. Оскільки сигнали GPS широкосмугові з частотою 1575 МГЦ, що не проникають через провідні або непрозорі поверхні, то антена приймача повинна бути розташована на вільній місцевості під відритим небом. АСЕ ІІ GPS вимагає активної антени. Прийняті від супутника сигнали мають дуже малу потужність, тому активна антена включає попередній підсилювач, що підсилює і фільтрує сигнали GPS перед видачею на приймач. Компактна антена GPS має вбудований кабель довжиною 5 метрів.

Приймач АСЕ ІІ GPS мас два незалежних послідовних комунікаційних порти введення - виведення з конфігурацією, що налагоджується споживачем.

Порт 1- двунапрямлений порт передачі даних, що використовує Trimble стандартний протокол сполучення (TSІP), чи Trimble протокол інтерфейсу ASCII (TAIP).

Порт 2 - двунапрямлений порт звичайно використовується для прийому диференційного (DGPS) виправлення в промисловому стандарті RTCM формату SC-104, а також для виводу даних у кодах ASCII з використанням промислового стандарту NMEA.

Характеристики портів введення-виведення та інші параметри програмуються користувачем і зберігаються у довготривалій пам'яті.

Модуль приймача розроблений для додатків, що вбудовуються, і вимагає стабілізованої постійної напруги +5.0 В (вхід від +4.75 до +5.25 VDC).

У комплекті, що надається, модуль приймача живиться через роз’їм від джерела живлення ПЕОМ.

Загальна споживана потужність модулем приймача та антени – 200 міліамперів.

Примітка: Червоний дріт підключений до джерела 5 В, чорний – до корпусу, а жовтий не використовується в наданому комплекті.

Встановлення устаткування.

3.2.1. Застереження:

1. Перед роботою по установці модуля переконайтеся, що Ви і Ваш робочий стіл належним чином заземлені для захисту від статичного струму.

2. При від'єднанні плати приймача від інтерфейсної плати ретельно переміщуйте плати одну від одної по прямій, щоб розчепити 8-контактний роз’єм. Не обертайте і не нахиляйте плати при розчіплюванні роз'єму, щоб не пошкодити його чи компоненти плати.

3. При видаленні антенного кабелю міцно схопіть кабельний конектор і переміщуйте його прямо від антенного роз'єму. Не крутіть кабель і не намагайтеся зняти його під кутом. Це може пошкодити роз'єм. Виконайте наступні кроки при установці комплекту, що поставляється.

 

3.2.2. Послідовність дій:

 

1. Відкрийте кришку корпуса ПЕОМ.

2. Встановіть модуль в ПЕОМ. Виведіть 9-контактний кабель назовні ПЕОМ через проріз у монтажній планці. Закріпіть монтажну планку гвинтом.

3. Підключить кінець 9-контактного кабелю до комунікаційного порту СОМ1 чи COM2 ПЕОМ.

4. Підключіть антенний фідер до модуля. Це підключення зроблено на SMB роз'ємі, що вставляється (для видалення антенного фідера просто зніміть антенний роз'єм SMB), Розташуйте антену так, щоб вона мала чисте небо.

5. Приєднайте кабель живлення до роз'єму приймача. При приєднанні конектора живлення не допускайте зайвих зусиль, підтримуйте рукою корпус приймача.

6. Закрийте кришку корпусу, включіть ПЕОМ і переконайтеся в прийомі інформації GPS.

3.3. Склад і структура типових пропозицій інформації СНС по стандарту NMEA (IEC 1162)

Склад і структуру типових пропозицій по стандарту NMEA (IEC 1162) можна переглянути в меню СЛУЖБОВА ІНФОРМАЦІЯ. Основні пропозиції наведені нижче.

3.3.1. Інформація про час і дату.

$GPZDA,085833.2,05,01,2001,,*56

Відповідне повідомлення:

$GPZDA,hhmmss.s,dd,mm,yyyy,shh,mm*сc

де:

Символ Значення

hhmmss.s Поточний (всесвітньокоординований) час в годинах (hh), хвилинах (mm) і секундах (ss.s) (000000.0 -23 5959.9)

dd Поточний день, dd = 00...31

mm Поточний місяць, mm - 00...59

уууу Поточний рік, уууу - 0000...9999

shh Зональний зсув часу UTC, де s= знак і hh = години (00...12)

mm Зональний зсув часу UTC, де mm - хвилини, знак визначається попереднім символом s

сс Байт контрольної суми

3.3.2. Повний набір даних про місце розташування по системі GPS.

$GPGGA,085833.0,5025.699,N,03031.039, Е,1,5,2.11,00145,М,027,М,*64

Відповідне повідомлення:

$GPGGA,hhmmss.s,ddmm.mmm,s,dddmm.mmm,s,n,k,h.hh,ааааа,М,еее,М,sss,ііі*сс

де:

Символ Значення

hhmmss.s поточний (всесвітньо координований) час у годинах (hh), хвилинах (mm) і секундах (ss.s) (000000.0-235959.9)

ddmm.mmm піврота виміру в градусах (dd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s напрямок широти: s = N (північ) чи s = S (південь)

dddmm.mmm довгота виміру в градусах (ddd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s напрямок довготи: s = Е (схід) чи s = W (захід)

n показник якості обсервації: 0- немає обсервацій, 1 - обсервація по GPS, 2 - обсервація по DGPS

k число супутників при обчисленні місця розташування

h.hh HDOP величина горизонтального геометричного фактора

ааааа виміряна висота над рівнем моря (00000... 30000)

М одиниця виміру висоти - метр

еее різниця між геоїдом і еліпсоїдом

М одиниця виміру різниці - метр

sss вік (старіння) диференційних виправлень, секунди

ііі ідентифікатор опорної станції диференціального режиму

сс байт контрольної суми

3.3.3. Інформація про координати місця.

$GPGLL,5025.699,03031.039,E,085833.0,A*3E

Відповідне повідомлення:

$GPGLL,ddmm.mmm,s,dddmm.mmm,s,hhmmss.s,v*cc

де:

Символ Значення

ddmm.mmm широта виміру в градусах (dd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s напрямок широти: s = N (північ) та s = S (південь)

dddmm.mmm довгота виміру в градусах (ddd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s напрямок довготи: s = Е (схід) чи s = W (захід)

hhmmss.s поточний (всесвітньо координований) час у годинах (hh), хвилинах (mm) і секундах (ss.s) (000000.0-235959.9)

v стан вимірів: А - виміри дійсні, V - недійсні

сс байт контрольної суми.

3.3.4. Інформація про курс і швидкість.

$GPVTG, 000.0,T,354.8,M,000.00,N,000.00,K*44

Відповідне повідомлення:

$GPVTG,ttt.t,c,ttt.t,c,ggg.gg,u,ggg.gg,u*cc

де:

Символ Значення

ttt.t справжній напрямок/справжній курс відносно землі в градусах, tttt- 000.0...359.9 град.

с маркер справжнього курсу відносно землі, с = завжди Т (true course)

ttt.t магнітний напрямок/магнітний курс щодо землі в градусах, tttt- 000.0..359.9град

с маркер магнітного курсу відносно землі, с = завжди М (magnetic course)

ggg.gg швидкість відносно землі, ggg.gg = 000.00...999.99 вузлів і одиниця виміру, u = N морських миль за годину

ggg.gg швидкість відносно землі, ggg.gg = 000.00...999.99 кілометрів за годину
u одиниця виміру, u = К кілометрів за годину.

сс байт контрольної суми.

3.3.5. Інформація про супутники, які використовуються для навігації.

$GPGSА,А,3,02,23,26,07,09„„,,,,,3.38,2.11,2.64*01

Відповідне повідомлення:

$GPGSА,u,r,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,nn,р.рр,h.hh,v.vv*cc

де:

Символ Значення

u стан керування супутниками: М - ручне керування, А - автоматичне керування;

r Режими роботи: 1 - обсервація неможлива, 2 - визначаються дві координати, 3 -визначаються три координати;

nn Номера супутників, усього може бути 12 супутників (залежить від числа каналів приймача);

р.рр. Загальний геометричний фактор погіршення точності PDOP - 0.00...9.99

h.hh Горизонтальний геометричний фактор погіршення точності HDOP = 0.00...9.99

v.vv Вертикальний геометричний фактор погіршенні точності VDOP- 0.00...9.99

сс байт контрольної суми

3.3.6. Інформація про супутники, що знаходяться в зоні радіо видимості *.

$GPGSV,2,1,7,02,68,070,33,08,22,101„23,20,308,35,26,65,245,38*4F
$GPGSV,2,2,7,07,43,138,36,11,06,052,,09,29,288,37,,,,*74

Відповідне повідомлення:

$GPGSV,n,k,mm,nn,hh,vvv,ss,nn,hh,vvv,ss,nn,hh,vvv,ss,nn,hh,vvv,ss,*cc

 

Символ Значення

n Загальне число повідомлень (від 1 до 3)

k Номер повідомлення (від 1 до 3)

mm Загальне число супутників у зоні радіовидимості (від 1 до 12)

nn Номер супутника

hh кут узвишшя супутника, градуси 00...90

wv кут азимута супутника, градуси 000...359

ss відношення сигнал/шум

сс байт контрольної суми

* Для одного циклу передачі максимальне число супутників - 4, додаткові дані про супутники передаються в наступних повідомленнях. Номер повідомлення вказується в перших двох полях даних. Таким чином максимальне число повідомлень для 12 супутників складає 3. Відношення сигнал/шум передається в умовних величинах від 0 до 50. Нульове значення передається при відсутності спостереження за супутником.

3.3.7. Рекомендований мінімум даних по системі GPS.

$GPRMC,085833.0,A,5025.699,N,03031.039,E,000.00,000.0,050101,05.2,*60

Відповідне повідомлення

$GPRMC,hhmmss.s,v,ddmm.mmm,s,dddmm.mmm,s,vvv.vv,aaa.a,ddmmyy,ff.f,s*cc

де:

 

Символ Значення

hhmmss.s Поточний (всесвітньо координований) час у годинах (hh), хвилинах (mm) і

секундах (ss.s) (000000.0 -235959.9)

v Стан вимірів: А - виміри дійсні, V - недійсні

ddmm.mmm Широта виміру в градусах (dd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s Напрямок широти: s = N (північ) чи s - S (південь)

dddmm.mmm Довгота виміру в градусах (ddd), хвилинах і дробовій частині хвилин (mm.mmm)

s Напрямок довготи: s = Е (схід) чи s = W (захід)

vvv.vv Швидкість відносно ґрунту, вузли

ааа.а Справжній курс, градуси

ddmmyy дата: dd - день, mm - місяць, уу - рік

ff.f Магнітне схилення, градуси Е / W

s Напрямок схилення: s = Е (схід) чи s =- W (захід)

Примітка: Східне схилення (Е) віднімається від Справжнього курсу, Західне схилення (W) додається до Справжнього курсу

сс байт контрольної суми

Нижче наведений типовий склад пропозицій для приймача Trimble:

$GPZDA,085834.2,05,01,2001,,*51

$GPGGA,085834.0,5025.699,N,03031.039,E,1,5,2.11,00145,M,027,M,,*63

$GPGLL,5025.699,N,03031.039,E,085834.0,A*39

$GPVTG,000.0,T,354.8,M,000.00,N,000.00,K*44

$GPGSA,A,3,02,23,26,07,09,,,,,,,,3.38,2.11,2.64*01

$GPGSV,2,1,7,02,68,070,32,08,22,101,,23,20,308,35,26,65,245,38*4E

$GPGSV,2,2,7,07,43,138,36,11,06,052,,09,29,288,37,,,,*74

$GPRMC,085834.0,A,5025.699,N,03031.039,E,000.00,000.0,050101,05.2,E*67

$GPZDA,085835.2,05,01,2001,,*50

4. Методика оцінки точності навігаційних визначень за ГНСС

Узагальнену оцінку точності навігаційних визначень дає горизонтальне стандартне (середньоквадратичне) відхилення, що визначається як міра дисперсій відхилення позицій. Якщо були зареєстровані N позицій, то квадрат середнього горизонтального відхилення розраховується як:

(2.6)

де - північне стандартне відхилення; - східне стандартне відхилення.

Коло радіусом двох горизонтальних стандартних відхилень містись приблизно від 95% до 98% розподілу, у залежності від форми розподілу (більш еліптичний => ближче до 95 %, більш округлий => ближче до 98 %).

Північне (по широті) стандартне відхилення . Це міра дисперсії позицій щодо середньої широти. Якщо були зареєстровані N позицій (за даними тимчасового ряду, або по групах НС), тоді квадрат північного стандартного відхилення розраховується по формулі:

 

(2.7)

 

де - випадкове значення широти.

- оцінка для математичного очікування (середнього арифметичного) вимірюваної широти.

(2.8)

N — число вимірів.

Східне (по довготі) стандартне відхилення Це міра дисперсії позицій відносно середньої довготи. Якщо були зареєстровані N позицій, тоді квадрат північною стандартного відхилення розраховується:

(2.9)

де - випадкове значення довготи,

- оцінка для математичного очікування змінюваної довготи (аналогічно )

Вертикальне стандартне відхилення . Це міра дисперсії позиції щодо середньої висоти. Якщо були зареєстровані N позицій, то квадрат стандартного відхилення по вертикалі розраховується:

(2.10)

 

Примітка: Якщо статистична обробка інформації СНС здійснюється за методом найменших квадратів (МНК) на основі N незалежних вимірів зі стандартними відхиленнями, тоді результуюча похибка місцевизначення об'єкта виражається через слід кореляційної матриці похибок вимірів :

(2.11)

Кореляційна матриця дає вичерпну інформацію про точносні характеристики навігаційних визначень. Її діагональні елементи є дисперсії координат об’єкту у трьохвимірному просторі, а інші елементи – відповідні кореляційні моменти складових координат:

 

(2.12)

 

На результуючу точність місцевизначення об’єктів за сигналами СНС впливає велика кількість факторів. Одними з найбільш впливових є геометричні умови вимірів, які визначаються взаємним розташуванням споживача і навігаційних супутників. У зв’язку з цим широко застосовується прийом, який дозволяє похибку місцевизначення представити як добуток двох показників: середньоквадратичної похибки вимірів і деякого коефіцієнту Г, що враховує геометричні умови вимірів, тобто т. зв. геометричного фактору погіршення точності:

 

(2.13)

 

Важливо відмітити, що вирішення навігаційної задачі фактично неможливе, коли осі векторів “споживач-супутник” знаходяться в одній площині (рис.2.1.а). Г при цьому нескінченно зростає.

 

 

 


Рис.2.1. (а) Рис.2.1. (б)

 

Навпаки ж значення Г набагато менше і відповідно менша похибка місцевизначення, коли навігаційні супутники, що використовуються для вирішення навігаційної задачі, розкидані по небу. Якщо розглядати випадок, коли навігаційні визначення здійснюються за 4-ма супутниками і осі векторів “споживач-супутник” утворюють тетраедр, тоді об’єм цієї геометричної фігури обернено пропорційно пов’язаний з величиною Г. Тобто чим більший об’єм тетраедра, тим менше значення Г і навпаки. Тетраедр найбільшого об’єму практично можливий у випадку, коли один із супутників знаходиться у зеніті над споживачем, а решта три розташовані якомога ближче до обрію та з рівними азимутами (по 120 o) один відносно одного (рис.2.1.б). Коефіцієнт Г при цьому досягає свого найменшого значення 1,732.

При розв’язку навігаційної задачі приймач ГНСС автоматично обирає найбільш вигідне сузір’я навігаційних супутників, яке дає можливість досягнути найменшого значення геометричного фактору і відповідно найкращої точності позиціювання об’єкта.

5. Порядок виконання роботи:

 

1. Включіть ПЕОМ, На моніторі знайдіть «іконку» GPS і включіть програму, двічі «клацнувши» лівою кнопкою «миші». У меню, яке з'явиться» послідовно виберіть ІНІЦІАЛІЗАЦІЯ - СОМ Порт - Приймач Trimble та ініціалізуйте СОМ - порт і приймач, натиснувши ліву кнопку «миші». Ініціалізація СОМ порту для роботи з приймачем Trimble забезпечується установкою параметрів:

 

Швидкість обміну
Контроль парності інформації Немає
Число біт
Стоп біт
Швидкість обміну

 

2. Вивчіть інформацію, що надходить від супутників, виділивши інформаційні пропозиції часу, координат, контрольної інформації. Визначте темп надходження інформації. Для перегляду інформації, що надходить від супутника, ввійдіть у головне меню та ініціалізуйте підменю «Служ. Інформація» (рис.2.2.).

 

Рис.2.2. Службова інформація.

 

Після перегляду інформації, що надходить від супутників, закрийте підменю «Служ. Інформація».

Примітка: Допускається затримка в появі інформації від супутників до 30 хвилин при відсутності дійсних даних альманаху (див. міжнародний стандарт ІЕС 61108-1 для GPS і 1ЕС 61108-2 для GLONASS).

3. Відкрийте вікно "Супутники" в основному меню, та ініціалізуйте підміню "Карта супутників" (рис. 2.3.).

Вивчіть інформацію про супутники, що знаходяться в даний моменту зоні видимості, і оцініть візуально їхнє розташування по карті супутників. Визначите азимути і кути узвишшя супутників і замалюйте карту розташування супутників. Закрийте вікно "Супутники".

 

Рис. 2.3. Карта супутників.

4. Відкрийте вікно "Статистика", вибравши в головному меню пункт "Статистика". У вікні, що відкрилося, укажіть метод розрахунку статистичних характеристик "Часове усереднення" (рис.2.4.).

 

Рис. 2.4. Настройка статистичних даних.

 

У цьому випадку забезпечується усереднення вибірки визначених координат (обчислення середніх арифметичних координат: широти, довготи і висоти над рівнем моря по N-му числу вимірів тимчасового ряду НП). Задайте в полях меню, що з'явилося, бажаний радіус кола 1 і кола 2 області припустимого розподілу координат (наприклад, 30 і 50 метрів відповідно) і натисніть кнопку "ОК".

Після появи вікна зробіть спостереження за вимірюваними координатами, що відображаються в колі заданого діаметра (рис.2.5.).

 

Рис. 2.5. Статистична обробка даних.

У цьому режимі можливий перегляд графіків розподілу похибок у горизонтальній площині (по широті і довготі). Виведення графіків на екран здійснюється натисканням відповідної кнопки «Показати графіки» (рис.2.5, 2.6).

 

Рис. 2.6. Графіки горизонтального та вертикального розподілу позицій.

Наберіть необхідну кількість вимірів (1000 – 2000 згідно вказівки викладача), запишіть накопичені середні значення координат і натисніть кнопку «Пауза». Закрийте вікно "Статистика".

Примітка: якщо інформація на екрані не відображається, необхідно почекати якийсь час (5 - 20 хв). Це зв'язано з «холодним стартом» приймача при якому відбувається повільний первинний вибір сузір'я для визначення місця розташування.

5. Відкрийте знову вікно "Статистика", вказавши тип розрахунку "Від точки" (тобто відхилень від місця розташування позиції, знайденого в п.4 «Часове усереднення»), і введіть накопичені середні значення по трьох координатах у полях широта, довгота, висота (рис.2.5.). Зробіть спостереження за параметрами, які виводяться на екран,

Зробити N вимірів, що визначається таким чином: N=100+10x (№ студента у списку групи), і проаналізувати відображення позицій у цьому режимі при введених середніх значеннях широти, довготи і висоти. Зафіксувати одержані результати у звіті та написати висновок стосовно точності координатних визначень і характеру розподілу похибок.

Зміст звіту:

1. Тема і мета лабораторної роботи.

2. Результати навігаційних визначень при оцінці місця розташування об'єкта:

а) Карта розташування супутників СНС у момент проведення лабораторної роботи;

б) Координати місця розташування об'єкта та оцінки похибок місцевизначення у режимах «Часове усереднення» і «Від точки» вікна «Статистика»;

в) Графіки розподілу похибок оцінки місця розташування об'єкта.

3. Висновки.

Контрольні питання:

1. Поясніть принципи дії СНС НАВСТАР і ГЛОНАСС, використовуючи лабораторні плакати.

2. Дайте коротку характеристику методики місцевизначення об'єкту з використанням СНС.

3. Поясніть зміст стандартних пропозицій вимірювальної інформації СНС.

4. Дайте характеристику закону розподілу похибок місцевизначення об’єкту за інформацією СНС.

5. Дайте пояснення використання еліпсу похибок місцевизначення об’єкту .

Лабораторна робота №3

Тема:Використання диференціального режиму роботи СРНС в процесі визначення координат об’єктів.

Мета роботи: ознайомлення з фізичними основами і точносними характеристиками диференціального режиму роботи СРНС, а також визначення його ефективності у різних просторово-часових умовах.

1. Основні теоретичні відомості

На сьогоднішній день приймачі сигналів супутникових навігаційних систем у номінальному режимі роботи дозволяють користувачу визначати свої координати з точністю близько 10-15 м. Через вплив різних факторів (похибок визначення ефемерид супутників, розбіжності шкал часу супутників і споживачів, затримок сигналу в іоносфері тощо) дуже складно забезпечити більш високу точність координатних визначень, яка потрібна для вирішення різних задач у геодезії, будівництві, геодинаміці, а також для підвищення безпеки руху об’єктів при перевезенні особливо цінних та небезпечних вантажів, посадці літаків, маневруванні водних суден у вузькостях та інш. У зв’язку з цим починаючи з 90-х років минулого століття у світі розпочато створення наземних функціональних доповнень супутникових навігаційних систем, що функціонують за принципом диференціальних (різницевих) вимірювань і дозволяють зменшити похибки координатних визначень до одиниць метрів, а при використанні прецензійної апаратури, фазових вимірювань і пост обробки даних гарантують практично сантиметрову точність.

В основі методу диференціальної навігації лежить відносна просторо-часова сталість значної частини (50-80%) похибок визначення координат об’єктів, що одночасно перебувають в однакових умовах поширення радіохвиль і використовують однакові навігаційні супутники для свого місцевизначення.

Диференціальний режим СРНС припускає наявність як мінімум двох супутникових приймачів, один з яких обов’язково має бути стаціонарним з точно (до сантиметрів) визначеними координатами (див. рис. 3.1.).

 
 

 


 

 

Рис. 3.1. До методу диференційної корекції координат об’єктів, визначених за сигналами навігаційних супутників у номінальному режимі.

 

Отже стаціонарний приймач встановлюється на т.зв. опорній станції диференціального режиму (або ККС - контрольно-коригуючій станції), що прив'язана з геодезичною точністю до прийнятої системи координат.

В основному при практичній реалізації диференціального режиму використовується метод корегування координат, який можна спрощено представити наступним чином: навігаційний приймач опорної станції приймає сигнали від оптимального сузір’я навігаційних супутників і визначає власні координати , що містять деяку похибку. Співставляючи відомі високоточні координати з координатами, розрахованими за сигналами навігаційних супутників, апаратура опорної станції визначає похибку власного місцезнаходження :

 

(3.1)

 

Як зазначалося вище, величина цієї похибки є приблизно однаковою для усіх споживачів СНС, які визначають свої координати за одним й тим же оптимальним сузір’ям навігаційних супутників. З цього можна зробити висновок, що усі об’єкти (транспортні засоби), які знаходяться поблизу опорної станції і працюють з її оптимальним сузір’ям, можуть використовувати її похибку для корегування (уточнення) власних координат , які були визначені у номінальному режимі:

 

, (3.2)

 

де - уточнені координати транспортного засобу.

Точність визначення місцезнаходження після введення диференціальних виправлень визначається залишковими похибками визначення псевдодальностей між приймачем і навігаційними супутниками, що обумовлені неточністю ефемерид супутників, впливом іоносфери і тропосфери, похибками селективного доступу GPS (з 01.05.2000 р. ці штучно створювані похибки повністю виключені), а також похибками, зумовленими шумами і перешкодами радіоапаратури. З урахуванням вищезазначеного, похибка визначення i-тої псевдодальності в диференціальному режимі може бути записана у вигляді:

, (3.3)

 

де , - залишкові похибки за рахунок ефемеридних та іоносферних помилок;

, - відповідно шумові похибки обладнання ККС і РО, що включають похибки, обумовлені внутрішніми і зовнішніми шумами, і залишкові помилки, обумовлені особливостями поширення радіохвиль в тропосфері.

Якщо їх вважати чисто випадковими і взаємонезалежними, відповідна дисперсія може бути записана у вигляді:

 

,(3.4)

 

де - дисперсії відповідно .

Припускаючи взаємну незалежність і рівність статистичних характеристик похибок (3.3) для різних дальностей, отримаємо співвідношення відповідно для оцінки точності визначення координат споживача (середньоквадратична сферична похибка, ССП) і часового виправлення (СКП):

, (3.5)

 

, (3.6)

 

де визначається співвідношенням (3.4); - розбіжності між шкалою часу СРНС і шкалами часу ККС та РО відповідно; - геометричні фактори при визначенні місця і часу (PDOP, TDOP) (пояснення наведено у Л.Р.№2, формули 2.11-2.13.)

Зона ефективного застосування диференційної корекції визначається віддаленням об’єктів від опорної станції і має радіус близько 300 км. При чому чим ближче будуть знаходитись транспортні засоби до опорної станції, з тим більшою достовірністю можна буде уточнювати їх координати, визначені у номінальному режимі.

Треба зазначити, що окрім віддалення об’єктів від опорної станції на ефективність застосування диференційної корекції також впливає затримка часу з моменту генеруванням виправлення опорною станцією та моментом його застосування на об’єкті для уточнення координат. Цей проміжок часу (t) повинен включати розбіжність між шкалою часу опорної станції та шкалою часу об’єкту і тривалість передачі виправлення каналами зв’язку.

Таким чином точність застосування диференціальних виправлень може бути апроксимовано лінійною функцією з двома змінними:

, (3.7)

де =2,28 м; =1,32*10-3 м/с; =0,000438 м/км. (значення коефіцієнтів отримані в результаті обробки великого обсягу статистичних даних)

Похибку (СКП) апроксимації точності диференціальних виправлень за допомогою (3.7) для псевдодальностей можна записати наступним співвідношенням:

 

, (3.8)

де =3,66 м; =3847 с; = 122,84 км.

При порівняно низьких , якими можна знехтувати, основними складовими, що впливають на точність визначення місцезнаходження об’єктів в диференціальному режимі роботи СРНС, можуть бути залишкові іоносферні похибки.

У цьому випадку подвоєні середньоквадратичні радіальні похибки визначення місця за системою ГЛОНАСС з імовірністю 95% повинні бути на рівні:

 

, (3.9)

де =0,4 м; =0,00014 м/с/с.

Відповідне співвідношення для GPS:

 

, (3.10)

де =0,4 м; =0,00014 м/с/с, =0,011 м/с/с.

 

Різниця в (3.9) і (3.10) визначається ефектом режиму селективного доступу GPS, який на сьогоднішній день відключений.

 

 

Порядок виконання роботи

Після опрацювання теоретичного матеріалу для проведення розрахунків рекомендовано застосувати математичний програмний пакет Mathсad.

2.1. Слідуючи підказкам на екрані, з табл.3.1 обрати варіант для проведення математичних розрахунків.

Таблиця 3.1

Варіанти завдання до лабораторної роботи №3