Анализ современных систем позиционирования

Московский Государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

Кафедра информационно - коммуникационных технологий

 

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

«Системы позиционирования»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ "

 

ВЫПОЛНИЛ:

СТУДЕНТ ГРУППЫ С-34

Степуро Алексей Анатольевич

 

 

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: доцент

Мартиросян Сашик Торгомович

 

 

Москва, 2009г.

Оглавление

Вступление………………………………………………………………………3

Постановка задачи………………………………………………………………3

Анализ современных систем позиционирования……………………………..4

Спутниковая система  NAVSTAR GPS…………………………………………..5

Спутниковая система  Galileo.......……………………………………………...6

Спутниковая система ГЛОНАСС……………………………………………....7

Сравнительный анализ и проверка заявленных хаарктеристик спутниковых систем………….........................…………………………………………………6

Наземная радионавигационная система.………………………………...…….10

Wi-Fi Positioning System......................................………………………………11

Перспективы систем позиционирования............................................................12

Заключение………………………………………………………………………13

Список литературы………………………………………………………………14

 

                  

Вступление

Цифоровая электроника активно проникает во все сферы человеческой деятельности,и навигация не являеться здесь исключением. Однако до последнего времени у большинства людей было иное видение данной ситуации. Многие из нас представляют себе задачи навигации очень абстрактно, и тем не менее мы сталкиваемся с ними на каждом шагу:когда нужно найти дом по определённому адресу, не заблудиться в лесу или просто выяснить своё местонахождение, очутившись в незнакмом месте. Ознакомившись с данной курсовой работой, вы узнаете о современной индустрии систем позиционирования, так же вашему вниманию будут представлены системы позиционирования будущего.

Постановка задачи:

 

Целью моей исследовательской работы является анализ существующих систем позиционирования и анализ перспектив данной области.

       В процессе исследования нужно решить несколько задач:

· Проанализировать особенности (физические принципы) каждого вида позиционирования представленных на сегодняшний день пользователю.

· Убедиться на практике соответствует ли заявленным харктеристикам точности каждой из систем позиционирования.

· Рассмотреть перспективные проекты систем позиционирования.

 

Анализ современных систем позиционирования

 

На данный момент на рынке представлено два типа навигационных систем: наземная радионавигационная система и спутниковая радионавигационная система. наземная радионавигационная система подразделяеться на такие технологиях как :Wi-Fi(Wireless Fidelity— «беспроводная точность»),GSM(Global System for Mobile Communications) , 3G(отангл.third generation— «третье поколение»)и 4 G («четвёртое поколение»), существуют и иные виды наземных радионавигационных систем но либо они слишком узко специализированы либо используются в военных целях и точные характеристики по данным системам недоступны. В данной работе расмотрены только общедоступные виды навигации. Спутниковые радионавигационные системы состоят из трёх основных систем:

NAVSTAR GPS(англ.NAVigation Satellites providing Time And Range; Global Positioning System , ГЛОНАСС( Глобальная навигационная спутниковая система) ,Галилео (Galileo)

 

рис1. Схематичное представление работы систем навигации

 

 

Спутниковая система  NAVSTAR GPS

 

Спутники в системе GPS движутся в шести орбитальных плоскостях, сдвинутых друг относительно друга по прямому восхождению узла на 60 гр. Наклонение плоскостей орбит к плоскости экватора 55 гр. Орбиты близкие к круговым. Средняя высота орбит 20189 км. В каждой орбитальной плоскости располагается 4 спутника. Период обращения спутников 11 часов 57 минут 59.2 сек (половина звёздных суток). В системе используется кодовое разделение каналов (СDMA). Это означает, что все на одних и тех же частотах:            L1 = 1575.42 МГц и L2 = 1224.60 МГц. В случае кодового разделения каждому спутнику присваивается свой уникальный код. На земле приёмник может различать сигналы от разных спутников только благодаря этому коду, уникальному для каждого спутника. Эти коды получили название кодов Голда (Gold code).

 

Для описания движения спутников используется модель в оскулирующих элементах. В этой модели движение каждой точки траектории аппроксимируется кеплеровской моделью, параметры которой меняются во времени. Спутники в составе навигационной информации сообщают параметры своей модели движения потребителю. Параметрами являются коэффициенты степенных и тригонометрических полиномов, которые описывают изменение кенлеровских элементов орбиты данного спутника. Зная эти параметры, приёмник может рассчитать координаты на спутника на заданный момент времени.

 

                                        

 

рис2. Схема спутниковой системы NAVSTAR GPS

 

 

Спутниковая система  Galileo

 

 

Галилео(Galileo)- европейский  проект спутниковой системы навигации.  Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Ныне существующие GPS-приёмники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео, хотя достигнута договорённость о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Так как финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников, следует так же ожидать, что цена на последние будет несколько выше сегодняшних.

Помимо стран Европейского союза  достигнуты договорённости на участие в проекте с государствами — Китая,Израиля,ЮЖной Кореи,Украины и России. Ожидается, что «Галилео» войдёт в строй в 2013 году, когда на орбиту  будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Компания Arianspace заключила договор на 10 ракет-носителей «Союз» для запуска спутников начиная с 2010 года. Космический сегмент будет дополнен наземной инфраструктурой, включающей в себя два центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций.

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС , система Галилео не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями. Разработку осуществляет EKA. Общие затраты на создание системы оцениваются в 3,8 млрд евро.

 

 

                                   Рис3. Спутник навигационной системы Galileo

 

Спутниковая система ГЛОНАСС

 

Глобальнаянавигационнаяспутниковаясистема(ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система навигации , разработана по заказу Министерства Обороны СССР.

Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклонением 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS

В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстаёт от аналогичных показателей для GPS.

На 12 мая 2009 года  точность определения координат российской системой составляла около 10 метров, а американской — от 15 до 5 метров. На территории Северной Америки может быть использована система WAAS , повышающая точность до 3 метров.

Однако, по заявляениям главы Роскосмоса Анатолия Перминова, принимаются меры по увеличению точности. Уже к 2010 году точность системы ГЛОНАСС должна возрасти до 5,5 метров, а к 2011 году до 2,8 метров.Среди мер по повышению точности российской системы обычно называются пополнение орбитальной группировки, улучшение потребительских устройств и постепенная замена спутников на более совершенные Глонасс-М и Глонасс-К

При этом использование обеих навигационных систем уже сейчас даёт существенный прирост точности. Европейский проект EGNOS, использующий сигналы обеих систем, даёт точность определения координат на территории Европы на уровне 1-3 метров.

Рис4. Спутниковая система ГЛОНАСС