Предмет: Высшая геодезия. GPS – это спутниковая навигационная система, разработанная компьютера для контроля работоспособности и правильной установки антенны.


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Спутниковые навигационные системы GPS. Принцип работы, структурная схема и режимы наблюдения.Выполнила: Мусабаева А.А. ГК-608Проверила: Мухаметов Е. М. Кафедра: Геодезия и строительствоПредмет: Высшая геодезия GPS – это спутниковая навигационная система, разработанная Министерством обороны США, которая определяет точные координаты и время. Работает в любой точке Земли в любых погодных условиях. GPS состоит из трех частей – спутников, станций на Земле и приемников сигнала. История GPSИстория GPS - Идея создания спутниковой навигационной системы зародилась еще в 50-е годы прошлого столетия. Американская группа ученых, наблюдающая за запуском советских спутников, заметила, что при приближении спутника частота сигнала увеличивается и уменьшается при его отдалении. Это позволило понять, что возможно измерить положение и скорость спутника, зная свои координаты на Земле, и наоборот. Огромную роль в развитии навигационной системы сыграл запуск спутников на низкую околоземную орбиту. А в 1973 году была создана программа «DNSS» («NavStar»), по этой программе спутники запускались на среднюю околоземную орбиту. Название GPS программа получила в том же 1973 году. Система GPS на данный момент используется не только в военной области, но и в гражданских целях. Сфер применения GPS много:Мобильная связь;Тектоника плит – происходит слежение за колебаниями плит;Определение сейсмической активности;Спутниковое отслеживание транспорта – можно проводить мониторинг за положением, скоростью транспорта и контролировать их движение;Геодезия – определение точных границ земельных участков;Картография;Навигация;Игры, геотегинт и прочие развлекательные области.Важнейшим недостатком системы можно считать невозможность получения сигнала при определенных условиях. Рабочие частоты GPS лежат в дециметровом диапазоне волн. Это приводит к тому, что уровень сигнала может снизиться из-за высокой облачности, плотной листвы деревьев. Радиоисточники, глушилки, а в редких случаях даже магнитные бури также могут мешать нормальной передаче сигнала. Точность определения данных будет ухудшаться в приполярных районах, так как спутники невысоко поднимаются над Землей. Навигация без GPSИстория ГЛОНАСС - Основным конкурентом GPS является российская система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Свою полноценную работу система начала с 2010 года, попытки активно использовать ее предпринимались с 1995 года. Существует несколько отличий между двумя системами:Разные кодировки – американцы используют CDMA, для российской системы используется FDMA;Разные габариты устройств – ГЛОНАСС использует более сложную модель, поэтому повышается энергопотребление и размеры устройств;Расстановка и движение спутников на орбите – российская система обеспечивает более широкий охват территории и более точное определение координат и времени.Срок службы спутников – американские спутники делаются более качественными, поэтому они служат дольше.Помимо ГЛОНАСС и GPS существуют и другие менее популярные навигационные системы – европейский Galileo и китайский Beidou. Принцип работы GPSРаботает система GPS следующим образом – приемник сигнала измеряет задержку распространения сигнала от спутника до приемника. Из полученного сигнала приемник получает данные о местонахождении спутника. Для определения расстояния от спутника до приемника задержка сигнала умножается на скорость света. Arduino GPSС точки зрения геометрии работу навигационной системы можно проиллюстрировать так: несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до этого видимого спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Полученные значения можно свести в систему уравнений, из которых можно найти координату пользователя. Таким образом, для получения точного местоположения необходимо провести 4 измерения дальностей до спутника (если исключить неправдоподобные результаты, достаточно трех измерений). Поправки в полученные уравнения вносит расхождение между расчетным и фактическим положением спутника. Погрешность, которая возникает в результате этого, называется эфемеридной и составляет от 1 до 5 метров. Также свой вклад вносят интерференция, атмосферное давление, влажность, температура, влияние ионосферы и атмосферы. Суммарно совокупность всех ошибок может довести погрешность до 100 метров. Некоторые ошибки можно устранить математически. Чтобы уменьшить все погрешности, используют дифференциальный режим GPS. В нем приемник получает по радиоканалу все необходимые поправки к координатам от базовой станции. Итоговая точность измерения достигает 1-5 метров. При дифференциальном режиме существует 2 метода корректировки полученных данных – это коррекция самих координат и коррекция навигационных параметров. Первый метод использовать неудобно, так как все пользователи должны работать по одним и тем же спутникам. Во втором случае значительно увеличивается сложность самой аппаратуры для определения местоположения.Существует новый класс систем, который увеличивает точность измерения до 1 см. Огромное влияние на точность оказывает угол между направлениями на спутники. При большом угле местоположение будет определяться с большей точностью.Точность измерения может быть искусственно снижена Министерством обороны США. Для этого на устройствах навигации устанавливается специальный режим S/A – ограниченный доступ. Режим разработан в военных целях, чтобы не дать противнику преимущества в определении точных координат. С мая 2000 года режим ограниченного доступа был отменен.Все источники ошибок можно разделить на несколько групп:Погрешность в вычислении орбит;Ошибки, связанные с приемником;Ошибки, связанные с многократным отражением сигнала от препятствий;Ионосфера, тропосферные задержки сигнала;Геометрия расположения спутников. Структурная схема GPS-приемника. Основным элементом изделия является модуль Lassen iQ, который содержит двапоследовательных интерфейса для передачи данных времени и координаты. Первыйинтерфейс через драйвер RS232 непосредственно выведен наружу для подключениякомпьютера для контроля работоспособности и правильной установки антенны. Второйинтерфейс модуля подключен к процессору. Каждую секунду модуль выдает время икоординату, которые фиксируются процессором и по запросу могут быть выданы навнешний интерфейс RS485. Существуют следующие режимы работ спутниковых геодезических приемников:-статический режим (Static);-ускоренный статический режим (Rapid Static);-режим измерений с возвращением (Reoccupation);-режим измерений «стоп энд гоу» (Stop & go);-кинематический режим измерений (Kinematic);-кинематический режим измерений в полете (Kinematic 2);-навигационный режим. Статический режим (Static) подразумевает выполнение дифференциальных спутниковых наблюдений, по крайней мере, между двумя неподвижными приемниками. Режим измерений с возвращением (Reoccupation) также является статическим, но при своей реализации требует, чтобы измерения на пункте выполнялись более, чем один сеанс. Режим реокупации оказывается: полезным также в случаях, когда не удается разрешить не однозначность с данными, с ошибками при первом сеансе наблюдений на пункте. Режимы измерений (Stop & go) и кинематический (Kinematic) позволяют быстро наблюдать большое количество точек, но требуют, чтобы приемник удерживал захват спутников в течение всего времени перемещения между точками. Кинематический режим измерений (Kinematic) используется при определении траектории движущегося приемника относительно другого неподвижного сенсора. Список литературы:1 http://www.gps-chel.ru/gps-help/149/2 https://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/sistema-sputnikovoj-navigacii-gps/

Приложенные файлы

  • pptx 41745392
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий