8 C°
Видеонаблюдение

Принцип работы спутниковой системы

1244
ИП 212-79 «Аврора ДА»
Производитель:
Аругс-Спект
Страна:
Россия
716

В современном мире безопасностью можно управлять даже из космоса. Для
осуществления этого и предназначены спутниковые системы. Принцип работы
спутниковой системы является предметом рассмотрения данной статьи.

Считается, что спутниковая навигация появилась 4 октября 1957 года –
тогда был запущен первый искусственный спутник Земли. Первая
спутниковая радионавигационная система, позволяющая определять
координаты объекта при помощи радиосигналов, поступающих со спутника,
была создана лишь в конце 70-х годов. Системы навигации используются
геодезистами, спасателями, работают на баллистических ракетах, для
обеспечения безопасности граждан государства.

Принцип работы навигатора должен соответствовать основному требованию –
точность определения пространственных и временных координат и
возможность получать навигационную информацию в любой момент.

Принцип работы спутниковой системы заключается в следующем: приёмник
навигационных сигналов измеряет задержку распространения сигнала от
каждого из видимых спутников до приемника. Задержка сигнала, умноженная
на скорость света, — это расстояние от спутника в момент излучения до
приемника в момент приема. Из принятого сигнала приемник получает
информацию о положении спутника. Принцип работы спутниковой системы
основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты
которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно
с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется
альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до
начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со
времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно
использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах.
Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с
помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно
вычислить положение объекта в пространстве.

Принцип работы навигатора и всей системы можно передать схематически:
пользователь находится в точке пересечения нескольких сфер, центрами
которых являются видимые спутники. Радиусы сфер равны дальности до
каждого из спутников. Для определения широты и долготы приемнику
необходимо принимать сигналы как минимум от трех спутников; прием
сигнала от четвертого спутника позволяет определить и высоту объекта
над поверхностью. Эти данные позволяют найти координаты пользователя,
решив некоторую систему уравнений. Принцип работы навигатора требует
дополнительной корректировки, поскольку при определении координат
объекта возникают ошибки, связанные с влиянием ионосферы, температуры
воздуха, атмосферного давления и влажности (каждый фактор вносит
погрешность до 30 м). Эфемеридная погрешность (разница между расчетным
и реальным положением спутника) составляет от 1 до 5 м; интерференция
тоже вносит свой вклад. Суммарная ошибка может достигать 100 м. Для
уменьшения погрешностей используется так называемый дифференциальный
режим GPS (кстати, не будем забывать и про отечественный ГЛОНАСС.
В этом режиме приемник пользователя получает поправки к своим
координатам от базовой станции. Обычно поправки передаются в реальном
времени по радиоканалу. В результате точность определения координат
достигает 15 м. Новым классом систем относительной навигации являются
системы, обеспечивающие (в реальном времени) точность местоопределения
порядка 1 см. Принцип работы спутника таков: опорная станция и приемник
пользователя получают сигналы от спутников. Затем опорная станция
посылает результаты измерения фазы и псевдодальности всех видимых
спутников на приемник пользователя. В результате обработки на приемнике
относительные координаты определяются с точностью до 1 см в реальном
времени с надежностью 0,999. При работе спутникового приёмника его часы
синхронизируются с системным временем и при дальнейшем приёме сигналов
вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом
сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией,
навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Для получения
информации о скорости большинство навигационных приёмников используют
эффект Доплера. Принцип работы навигатора позволяет дополнительно
накапливать и обрабатывать эти данные за определённый промежуток
времени, благодаря чему становится возможным вычислить такие параметры
движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный
путь и т. д.

Элементы спутниковой системы

Как и любая другая система, навигация состоит из компонентов,
выполняющих практические функции в рамках основных задач. Элементы
спутниковой системы можно выделить следующие: Орбитальная группировка,
состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные
радиосигналы; Наземная система управления и контроля, включающая блоки
измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной
информации для корректировки информации об орбитах; Приёмное клиентское
оборудование («спутниковых навигаторов»), используемое для определения
координат.