Основные аспекты функционирования спутниковых

Навигационных систем

В настоящее время в мире действуют две Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) – американская GPS и Российская ГЛОНАСС. Евросоюз, Япония, Индия, Китай взяли курс на создание своих собственных глобальных или региональных спутниковых навигационных систем.

Космические аппараты навигационной спутниковой системы движутся по орбитам с периодом обращения 12 часов и каждую миллисекунду передают на Землю сообщения о своем статусе, текущей дате, времени, а так же точное время отправления всей совокупности информации, используя триангуляцию, то есть разбивку окружающего пространства на смежно расположенные треугольники, вычисляя точное местоположение космического аппарата. По сути, приемник сравнивает время, переданное спутником, со временем, когда эта информация была получена. Разница говорит о том, как далеко находится спутник. Измерив расстояние еще до нескольких спутников, приемник вычисляет свое местоположение в земных координатах и отображает на электронной карте.

Для определения широты и долготы необходимо принять сигналы по крайне мере от трех спутников. Имея в поле зрения четыре космических аппарата, приемник может вычислить еще и высоту над уровнем моря. Как только положение будет определено, система сможет давать и другую информацию: скорость, курс, расстояние от исходного пункта до места назначения, время восхода и захода Солнца, а так же некоторые другие параметры.

Американская глобальная спутниковая система позиционирования GPS (Global Positioning System), известная так же под названием NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging – навигационная спутник измерения времени и координат), появилась в феврале 1978 года. Именно тогда первые четыре спутника были запущены на орбиту. Хотя систему создавали для Министерства обороны США, с самого начала планировали ее широкое применение в гражданской сфере.

С 1998-х годов началась свободная продажа серийных GPS-приемников для гражданских пользователей. Сегодня свыше сотни частных компаний разрабатывают и делают такие приемники, число типов которых превышает две сотни. Рынок пользователей американской системы стремительно расширяется и захватывает все новые и новые страны.

Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения, скорости движения, а также точного времени морских, воздушных, сухопутных и других видов потребителей.

Система разработана по заказу Министерства Обороны РФ (Космические войска), находится под управлением этого ведомства и имеет статус системы двойного (военного и гражданского) назначения.

Основной разработчик системы ГЛОНАСС – ФГУП "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения» (ФГУП "РНИИ КП") – головная организация «Роскосмоса» по развитию и применению этой системы.

Система ГЛОНАСС состоит из трех подсистем:

• подсистемы космических аппаратов (ПКА);

• подсистемы контроля и управления (ПКУ);

• навигационной аппаратуры потребителей (НАП).

Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС должна состоять из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, в плоскостях положение спутников сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°. Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем.

Подсистема контроля и управления 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 ПКА, 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.

ГЛОНАСС представляет собой второе поколение спутниковых систем, созданных в СССР и РФ. Он изначально проектировался свободной от всех недостатков систем-предшественников. Главным требованием для нее стало обеспечение потребитель возможности определение трех пространственных координат (широты, долготы, высоты), векторы скорости и точного времени. Для этого орбитальная группировка должна насчитывать не менее 18 космических аппаратов. В дальнейшем их число решили увеличить до 24, что позволило бы выбирать из числа видимых спутников четверки, обеспечивая наивысшею точность.

Летные испытания ГЛОНАСС начались в октябре 1982 года. К апрелю 1991 система была готова для ограниченного использования (12 аппаратов в двух плоскостях), и в сентябре 1993 года ее приняли на вооружение в составе 18 спутников. В декабре 1995 года систему развернули в штатной конфигурации из 24 спутников. После, отработав свой гарантийный срок космические аппараты начали выходить из строя, из-за отсутствие финансирования были отложены запуски новых. В результате в конце 2001 года в ГЛОНАСС вместо 24 спутников работало всего 6.

С 1996 году по предложению Правительства Российской Федерации Международная организация гражданской авиации и Международная морская организация используют систему ГЛОНАСС вместе с системой GPS в качестве международных.

Возможно ГЛОНАСС совсем умерла бы, но 2001 году Россия договорилась с США о совместном использование национальных навигационных систем. Дополняя одну другую, они могут вместе давать более точную информацию.

В 2002 году была развернута Федеральная Целевая Программа «Глобальная навигационная спутниковая система на 2002-2011».

В настоящее время в составе ГЛОНАСС насчитывается 18 космических аппаратов, последний из которых был запущен в феврале 2008 года.

Отечественный спутник ГЛОНАСС-М.

Рисунок 2.1 - Отечественный спутник ГЛОНАСС – М

Использование навигационных систем в РФ основывается на Постановление Правительства Российской Федерации от 30.08.99 № 896 «Об использование в Российской Федерации глобальных навигационных спутниковых систем на транспорте и в геодезии» и развивающем это Постановление приказе Минтранса РФ от 03.09.99 № 63. Помимо задач управления транспортным процессом использования навигационной системы с точки зрения общегосударственных интересов преследует следующие цели:

- информационное обеспечение безопасности перевозок (в первую очередь опасных грузов) с автоматизированным обнаружения мест ДТП и чрезвычайных ситуаций и оперативным взаимодействием с органами МВД, скорой медицинской помощи и МЧС;

- создание систем с автоматическим определением местонахождения автомобильного транспортного средства, способным в режиме реального времени решать задачи управления транспортными показателями, автоматически принимать бедствия SOS от водителей транспортного средства с информационным взаимодействием с оперативными службами МВД и МЧС;

- обеспечение управления и передислокации автомобильного транспортного средства на линии при выполнение мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Использование навигационных систем транспортными средствами РФ основывается на постановление Правительства Российской Федерации от 09.06.2005 № 365 «Об оснащение космических, транспортных средств, а также средств, предназначенных для выполнения геодезических и кадастровых работ, аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ GPS». А так же указом Президента Российской Федерации от 17.05.2007 № 638 «Об использовании навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации».

Навигационные системы делятся на две группы: навигационные системы водителя и диспетчерские навигационные системы.

Навигационные системы водителя предназначены для указания водителю с помощью дисплея на приборной панели текущего местоположения транспортного средства, прокладки кратчайшего трассы маршрута, контроля установленного графика движения. Все навигационные системы водителя используют для определения местонахождения автомобильного транспортного средства систему GPS. По типу использования навигационной системы водителя могут быть:

- картографические – показывают местоположение и трассу маршрута на карте, отображают на относительно большом графическом дисплее;

- маршрутные – указывают водителю направления движения в соответствие с местоположением транспортного средства и выполняют в виде стандартной магнитолы.

Диспетчерские навигационные системы (ДНС) предназначены для передачи данных о местоположении транспортного средства на диспетчерский пункт (АТО). В этом случае, в ДНС дополнительно появляются блоки передачи координат ТС в АТО и соответствующие программное обеспечение диспетчерского пункта. Передача координат может осуществляется с помощью космической, модемной, транкинговой или сотовой связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В технологической части курсового проекта для городских грузовых перевозок выбирается автомобиль BAW Fenix 1044.

На основе рассчитанных показателей использования подвижного состава было определено, что для ежедневной перевозки суточного объема груза, необходимо 2 автомобиля.

Режим труда и отдыха водителей организован в соответствии с Трудовым законодательством и характером осуществляемых перевозок.

В организационной части курсового проекта была осуществлена организация оперативного планирования перевозок грузов на маршруте и организация диспетчерского руководства перевозками на маршруте.