Мак Петр Анатольевич. Gps

Виды сигналов: аналоговые, дискретные.

Спектр сигнала - совокупность простых составляющих сигнала с определенными амплитудами, частотами, начальными фазами.

Модуля?ция (аналоговая, цифровая, импульсная) -- процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).//В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они "не мешали" друг другу.

Демодуляция - обратный модуляции процесс, выделение информационного сигнала из модулированного сигнала несущей частоты.

Виды модуляции: амплитудная, частотная, фазовая.

Взаимно корреляционная функция(ВКФ) - численная мера 2х сигналов. Св-ва: если вычислять Rxy(tau)=Ryx(tau); если функция x(t), y(t) - случайные функции от врем. с 0 средним, то ВКФ практич. равна 0 и носит случайный характер.

Автокорреляционная функция(АКФ) - ВКФ для сигнала и его копии, сдвинутое на время tau. Св-ва: функция четная; для любой формы сигнала своя форма АКФ, но одной форме АКФ могут соотв. разные сигн.; при tau=0 максимальна, иначе стремиться к нолю.

M-последовательность - псевдослучайная последовательность двоичных символов. Формируются с помощью генераторов, котр. строятся на осн. сдвиговых регистров. Описывается порождающим полиномом, например: g(x)=1+x+x^2+x^5. Начальное значение не должно быть нулевым для всей схемы. Св-ва: период (2^k)-1, где k-мах степень в порождающем полиноме; едениц больше на 1; нормированная АКФ близка к АКФ шума.

Краткая история развития РНС

РНС наземного базирования. Лоран (Лоран-С), Чайка

Импульсно-фазовые разностно-дальномерные РНС. Разработаны в середине прошлого столетия и активно использовались до начала этого.

Лоран (Лоран-С) разработана и начала использоваться во вторую мировую войну, Чайка - в конце 50-х годов.

Используют НЧ диапазон волн - 100кГц. РНТ - радиомаяки расположенные на суше.

Достоинства:

- непрерывность измерений в рабочей зоне РНС;

- простота в обслуживании;

Недостатки:

- низкая точность (150м);

- ограниченная рабочая зона;

- необходимость точной синхронизации радиомаячного оборудования.

РНС космического базирования (СРНС):

В середине прошлого столетия РНТ можно было расположить не везде (водная поверхность, территория противника), что не позволяло использовать радиотехнические методы определения местоположения на всей территории земного шара (в морском флоте).

С запуском первого искусственного спутника Земли стало возможно выносить РНТ в космос. Это решало проблемы размещения РНТ. Однако такие РНТ являются подвижными, что ставило задачу точного определения местоположения самих РНТ. Кроме того, в РТС с использованием РНТ космического базирования нельзя было обеспечить двустороннюю связь межу РНТ и множеством потребителей по энергетическим соображениям и ограничениям на пропускную способность каналов связи.

Поэтому задача местоопределения была сформулирована по-новому. Потребитель должен определять свои координаты путем обработки сигналов, полученных со спутников, работая только на прием. В таком случае оказалось невозможным измерить дальность от РНТ до объекта способом активной или вторичной радиолокации.

РНС космического базирования (СРНС):

- низкоорбитальные СРНС (Transit, Цикада), разработаны в начале 60-х в США и в середине 60-х в СССР, работали до середины 90-х. Доплеровский метод местоопределения.

Высота орбиты порядка 1000км.

6 спутников на орбите (1975г.).

Две частоты 150МГц и 400МГц.

Период вращения около 1 часа, спутник в зоне видимости 30-40 мин

Достоинства:

- глобальность рабочей зоны РНС;

- более высокая точность (100м);

- более компактная аппаратура;

- возможность использования для исследования ионосферы;

Недостатки:

- большая дискретность измерений;

- недостаточная точность (100м);

- среднеорбитальные СРНС (GPS, ГЛОНАСС, Galileo)

Дальномерный метод измерения. Разработки начаты в конце 70-х, введены в эксплуатацию в начале 90-х используются в настоящее время

Высота орбиты порядка 20000км.

24-40 спутников на орбитах.

Два частотных диапазона 1,2ГГц и 1,6ГГц.

Период вращения около 12 часов, спутники в зоне видимости практически постоянно.

Достоинства:

- глобальность рабочей зоны РНС;

- более высокая точность (ед. мм - 50м);

- более компактная аппаратура;

- высокорбитальные СРНС (Beidou)

Запущена в эксплуатацию как региональная РНС в 2012г (16 спутников). На полную мощность как глобальная выйдет в 2020г (5 геостационарных спутников, 30 среднеорбитльных спутников).

Области применения и задачи решаемые ГНСС. Технические требования разных потребителей к ГНСС.

Области применения СРНС

Основные области применения СРНС - решение транспортных задач и задач логистики, геодезия и картография, специальные задачи, в том числе военные задачи.

СРНС применяются в:

-- системах морской и аэронавигации;

-- при мониторинге и управлении наземными транспортными средствами;

-- при контроле состояния стационарных объектов;

-- при синхронизации во времени пространственно разнесенных событий;

-- для привязки и координирование масштабных строительных объектов (мосты, электростанции, взлетные полосы, автомобильные шоссе);

-- автоматизации работ по прокладке продуктопроводов, ЛЭП и ВОЛС;

-- высокоточные измерения деформаций несущих элементов сооружений;

-- при определения скорости и направления движения тектонических пластов;

-- при целенаведении крылатых ракет и самолетов на объекты противника.

Назначение и задачи решаемые ГНСС

Спутниковые радионавигационные системы представляют собой всепогодные системы космического базирования, позволяющие в глобальных масштабах решать такие навигационные задачи как:

1. определение текущего местоположения объектов (включая подвижные объекты);

2. определение скорости движения объектов;

3. осуществление точной координации времени.

Технические требования к ГНСС

Технические требования к аппаратуре ГНСС, предъявляемые потребителями, различны, и зависят как от решаемых задач так и от условий, в которых они решаются.

Рассмотрим основные требования потребителей к ГНСС.

Требования к размеру рабочей зоны ГНСС. Рабочая зона -- область пространства земного шара (замкнутая поверхность), в пределах границ которой в любой точке обеспечивается возможность для любого потребителя определять свое местонахождение с требуемыми характеристиками. Нарастающая интенсивность движения, расширение границ перемещения, увеличение скоростей, высот и протяженности маршрутов (трасс) современных транспортных средств предъявляют все более высокие требования к навигационному обеспечению. Это предопределило необходимость удовлетворения требований потребителей по созданию условий стандартного местоопределения в любой точке Земли и околоземного пространства (глобальная рабочая зона).

Требования к точности местоопределения. Точность местоопределения это степень соответствия между оцененным или измеренным положением объекта в данный момент времени и его истинным значением на этот же момент времени. Точность местоопределения характеризуется допустимой величиной отклонения определенных координат от истинных. Количественной мерой точности является абсолютное значение разности между определенными и истинными значениями координат или среднеквадратическое отклонение. Требования к точности местоопределения объектов зависят от характера задач, решаемых потребителями. Численные значения точности местоопределения (среднеквадратическое отклонение) изменяются в широких пределах, от долей метра до нескольких километров.

Требования к доступности ГНСС. Доступность это способность системы или средства выполнять заданную функцию. Она характеризуется вероятностью получения потребителем в рабочей зоне достоверной информации о своем местоположении в определенный период времени и с требуемой точностью. Требования к доступности изменяются в зависимости от используемых транспортных средств и задач, решаемых потребителями. Исходя из обеспечения безопасности полетов самолетов и плавания морских и речных судов, наиболее высокие требования, при которых доступность должна равняться практически единице, предъявляются воздушными потребителями при заходе на посадку и посадке по категориям ИКАО ( ICAO - International Civil Aviation Organization ), морскими и речными потребителями при маневрировании в портах и движении по внутренним водным путям.

Требования к целостности ГНСС. Целостность ГНСС характеризует способность системы обнаруживать свое неправильное функционирование и исключать возможность использования в случае, когда рабочие характеристики системы выходят за допустимые пределы. Числено целостность системы оценивается вероятностью оповещения потребителей при нарушении работы системы в пределах допустимого интервала времени. Требования к целостности РНС морских, речных и наземных потребителей более низкие, чем воздушных потребителей, из-за меньших скоростей движения и больших интервалов обновления информации.

Требования к непрерывности обслуживания (функционирования) ГНСС. Непрерывность это способность системы функционировать без перерывов с заданными рабочими характеристиками в течение заданного периода времени. Непрерывность обслуживания (функционирования) характеризуется вероятностью безотказной работы системы в течение наиболее важных интервалов времени выполнения задачи. Численно она характеризуется пороговым интервалом времени.

Требования к дискретности определения местоположения. Дискретность определения местоположения характеризуется временным интервалом через который возможно новое определение местоположения с помощью одной и той же ГНСС.

Требования к пропускной способности ГНСС. Пропускная способность характеризуется количеством пользователей радионавигационной системы, которые могут обслуживаться одновременно. Учитывая важное значение своевременного получения навигационной информации для обеспечения безопасного плавания и полетов, пропускная способность ГНСС должна быть неограниченной, а непрерывность, т.е. надежность обслуживания, должна соответствовать заданной величине.

Требования некоторых потребителей к ГНСС

На воздушном транспорте определены следующие этапы полета воздушных судов:

-- взлет и выход в исходный пункт маршрута (трассы);

-- полет по маршруту (маршрутный полет);

-- полет в зоне аэродрома (терминальный полет);

-- некатегорированный заход на посадку;

-- заход и посадка по категориям ИКАО (инструментальная посадка).

Требования к навигационному обеспечению на каждом этапе различны.

Требования авиационных потребителей к доступности зависят от этапов полета, интенсивности движения.

Навигация - определение положения подвижных объектов с целью управления их движением.

Главная характ. Антенны - Диаграмма направленности антенны.

РНП - непосредственно измеряемый РНС параметр (дальность, угол, скорость).

Классификация: по измер парам: угломерные, дальномерные, сумарно дальномерные, разностнодальномерные, Доплеровские; по парам ЭМВ, используемой для опр РНП: амплитудные, частотные, фазовые, временные; по частотному диапаз.:НЧ, ОВЧ, УВЧ; по местоположению радионавигационной точки: наземого, космического размещения.

Методы определения местополож: классический: угломерно-дальномерный, дальномерно-дальномерный, суммарно-, разностно.

Структура СРНС: космич сегм, наземн упр сегм, сегм космич функциональных дополнений, сегм наземных функц дополн, пользовательский сегм.

Параметры орбиты: наклонение, апогей, перигей, узлы (нисх., восх.), угол долготы восх. Узла.

Шкалы времени: Звездное, земное, динамическое, атомное.

Оставить комментарий © Copyright Мак Петр Анатольевич Размещен: 28/02/2017, изменен: 28/02/2017. 15k. Статистика. Глава: Проза Скачать FB2		Ваша оценка:

Мак Петр Анатольевич : другие произведения.

Gps