--PAGE_BREAK--
4. Сравнение ГЛОНАСС и
GPS
Рассмотрим некоторые особенности основных систем спутниковой навигации (NAVSTAR и ГЛОНАСС): Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (~100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (~10-15 м и точнее) для военного применения. Спутники NAVSTAR располагаются в шести плоскостях на высоте примерно 20 180 км. Спутники ГЛОНАСС (шифр «Ураган») находятся в трёх плоскостях на высоте примерно 19 100 км. Номинальное количество спутников в обеих системах — 24. Группировка NAVSTAR полностью укомплектована в апреле 1994-го и с тех пор поддерживается, группировка ГЛОНАСС была полностью развёрнута в декабре 1995-го, но с тех пор значительно деградировала. В настоящий момент идёт её активное восстановление. Обе системы используют сигналы на основе т.н. «псевдошумовых последовательностей», применение которых придаёт им высокую помехозащищённость и надёжность при невысокой мощности излучения передатчиков. В соответствии с назначением, в каждой системе есть две базовые частоты — L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для NAVSTAR L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОHАСС используется частотное разделение сигналов, т. е. каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53. Сигнал в L1 доступен всем пользователям, сигнал в L2 — только военным (то есть, не может быть расшифрован без специального секретного ключа). Каждый спутник системы, помимо основной информации, передаёт также вспомогательную, необходимую для непрерывной работы приёмного оборудования. В эту категорию входит полный альманах всей спутниковой группировки, передаваемый последовательно в течение нескольких минут. Таким образом, старт приёмного устройства может быть достаточно быстрым, если он содержит актуальный альманах (порядка 1-й минуты) — это называется «тёплый старт», но может занять и до 15-ти минут, если приёмник вынужден получать полный альманах — т. н. «холодный старт». Необходимость в «холодном старте» возникает обычно при первом включении приёмника, либо если он долго не использовался.
4
.1. Дифференциальное измерение
Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить так называемое «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет точность порядка 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются. Кроме того, есть несколько систем, которые посылают уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до десяти сантиметров. Дифференциальная поправка основана на геостационарных объектах (спутниках, наземных базовых станциях), обычно является платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу»). В настоящее время (2006-й год) существует бесплатная европейская система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services), основанная на двух геостационарных спутниках, дающая высокую точность (до 30 см), но работающая с перебоями и ненадёжно. В Северной Америке её аналогом является система WAAS.
4.2. Недостатки
GPS
системы
Несмотря на все преимущества, у GPS-систем есть и недостатки. Например, GPS- приемник может быть отключен в любой момент, скажем, из соображений безопасности США. Кроме того, внедрение GPS- технологии подразумевает наличие подробных электронных карт c масштабом до 100 м, которые есть в свободной продаже не в каждой стране. Нельзя не упомянуть то обстоятельство, что при вычислении координат спутниковая система допускает погрешности. Природа этих ошибок различна. Основными источниками ошибок, влияющими на точность навигационных вычислений в GPS-системе, в частности, являются:
¨ погрешности, обусловленные режимом селективного доступа (Selective availability, S/A). Используя данный режим, Министерство Обороны США намеренно снижает точность определения местонахождения для гражданских лиц. В режиме S/A формируются ошибки искусственного происхождения, вносимые в сигнал на борту GPS-спутников с целью огрубления навигационных измерений. Такими ошибками являются неверные данные об орбите спутника и искажения показаний его часов за счет внесения добавочного псевдослучайного сигнала. Величина среднеквадратического отклонения из-за влияния этого фактора составляет, примерно, 30 м.
¨ погрешности, связанные с распространением радиоволн в ионосфере. Задержки распространения сигналов при их прохождении через верхние слои атмосферы приводят к ошибкам порядка 20-30 м днем и 3-6 м ночью. Несмотря на то, что навигационное сообщение, передаваемое с борта GPS-спутника, содержит параметры модели ионосферы, компенсация фактической задержки, в лучшем случае, составляет 50%.
¨ погрешности, связанные с распространением радиоволн в тропосфере. Возникают при прохождении радиоволн через нижние слои атмосферы. Значения погрешностей этого вида при использовании сигналов с С/А- кодом не превышают 30 м.
¨ эфемеридная погрешность. Ошибки обусловлены расхождением между фактическим положением GPS-спутника и его расчетным положением, которое устанавливается по данным навигационного сигнала, передаваемого с борта спутника. Значение погрешности обычно не более 3м.
¨ погрешность ухода шкалы времени спутника вызвана расхождением шкал времени различных спутников. Устраняется с помощью наземных станций слежения или за счет компенсации ухода шкалы времени в дифференциальном режиме определения местоположения.
¨ погрешность определения расстояния до спутника является статистическим показателем. Он вычисляется для конкретного спутника и заданного интервала времени. Ошибка не коррелированна с другими видами погрешностей. Ее величина обычно не превышает 10 м.
4.3. Недостатки системы ГЛОНАСС
¨ необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии;
¨ при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25-30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м;
¨ при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;
¨ сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат.
5.
VOYAGER
-2
Спутниковая система слежения «Вояджер-2» предназначена для контроля местоположения мобильного объекта (например, автомобиля). Встроенный GPS-приемник определяет координаты автомобиля, а GSM-модем передает их на пульт центрального наблюдения, сотовый телефон или карманный компьютер.
Система «Вояджер-2» включает в себя компактный прибор «Вояджер», устанавливаемый на автотранспортное средство и программу для мониторинга, контроля, управления и охраны автотранспортных средств, оборудованных прибором «Вояджер-2» (грузового, строительного, легкового, морского и различных видов спецтехники).
Возможности «Вояджер-2»:
¨ Отображение положения автомобиля и маршрута его следования на интерактивных картах за любой промежуток времени;
¨ Контроль мест и времени стоянок;
¨ Автоматический контроль отклонения от маршрута следования;
¨ Контроль выезда за пределы строительной площадки;
¨ Контроль выезда за пределы города, области, страны или другого произвольного региона;
¨ Контроль уровня топлива в баке;
¨ Контроль заправок топливом и несанкционированных сливов топлива;
¨ Экспорт данных в программу 1С;
¨ Обеспечение диспетчерской связи;
¨ Встроенный иммобилайзер (опция);
¨ Энергонезависимая память (черный ящик) на 10000 километров пробега.
Спутниковая система «Вояджер-2» подходит для:
¨ Транспортных компаний;
¨ Охранно-мониторинговых компаний;
¨ Владельцев частных автомобилей.
Программа мониторинга автоматически создает отчеты о работе автопарка, что позволяет оценить работу водителей, эффективность использования техники, исключить простои, контролировать расход топлива, перемещение грузов, предотвратить «левые рейсы» и угон, тем самым, сэкономив большое количество времени и денег.
«Вояджер-2» записывает в память или передает данные о своем местонахождении и параметрах автотранспортного средства в режиме реального времени или с периодически требуемой частотой.
Технические характеристики
Значение
Примечание
Количество дискретных входов
6
Количество аналоговых входов
2
Для включения в цепь (например, уровня топлива, давления масла и др.)
Количество дискретных выходов
2
Для управления исполнительными устройствами
Частота канала связи
900/1800/1900 МГц
Тип GPSприемника
SiRF Star III
Встроенная Flash-память
65536 точек фиксации
Запись данных о маршруте
Диапазон рабочих температур
-40..+50°С
Напряжение питания
12V – 24V
Резервное питание
3,6 В 550 мА·ч
Аккумулятор на 5 часов
ГЛОНАСС
есть
GPS/Глонасс приемник
Типовые решения для «Вояджер-2»:
1. Для транспортных компаний и автопредприятий, занимающихся строительными и другими грузоперевозками:
¨ Автоматический контроль отклонения от маршрута следования;
¨ Автоматический контроль прохождения узловых точек маршрута;
¨ Контроль количества разгрузок кузова;
¨ Контроль расхода/слива топлива.
2. Для транспортных компаний и автопредприятий, занимающихся строительными и дорожными работами, используя спецтехнику (бульдозеры, экскаваторы, тракторы, краны и т.д.):
¨ Контроль маршрута следования спецтехники;
¨ Выезды за пределы строительной площадки или места дорожных работ;
¨ Время работы на холостом ходу;
¨ Время работы двигателя в «рабочем режиме»;
¨ Контроль расхода/слива топлива.
3. Для автобусных парков, занимающихся перевозками пассажиров:
¨ Автоматический контроль прохождения маршрута;
¨ Траектория пути всех маршрутных автобусов;
¨ Количество вошедших и вышедших пассажиров;
¨ Контроль расхода/слива топлива.
4. Для таксопарков, занимающихся перевозками пассажиров:
¨ Маршрут следования такси в режиме реального времени;
¨ Свободна или занята машина такси;
¨ Срабатывание тревожной кнопки;
¨ Контроль расхода/слива топлива.
5. Для охранно-мониторинговых компаний, мы предлагаем возможность мониторинга и охраны автомобилей через пульт центрального наблюдения:
¨ Местонахождения автомобиля;
¨ Срабатывание тревожной кнопки в салоне;
¨ Срабатывание штатной сигнализации;
¨ Возможность удаленного блокирования двигателя;
¨ Возможность дистанционного управления опциями автомобиля.
6. Для самостоятельного мониторинга и охраны автомобилей через компьютер или коммуникатор самим автовладельцем:
¨ Местонахождения автомобиля;
¨ Срабатывание охранных датчиков в салоне;
¨ Срабатывание штатной сигнализации;
¨ Возможность блокирования двигателя с сотового телефона;
¨ Возможность управления опциями автомобиля с сотового телефона.
Пример: использование «Вояджер-2» для наблюдения транспортной компанией за передвижением и работой бульдозеров (или другой спецтехники).
В памяти спутниковой системы записываются:
¨ маршрут следования бульдозеров;
¨ выезды за пределы строительной площадки или места дорожных работ;
¨ включение зажигания;
¨ работа в режиме холостого хода (важно знать — сколько бульдозер стоял с работающим двигателем);
¨ включение рабочего режима двигателя (важно знать — сколько времени бульдозер действительно работал);
¨ количество топлива в бензобаке.
Данные из памяти «Вояджера» анализируются раз в день, раз в два дня или реже менеджерами транспортной компании: где работала машина? когда включалось зажигание? как долго бульдозер работал в режиме холостого хода и в рабочем режиме? не было ли простоев? не сливали ли топливо из бензобака?
Такое применение спутниковой системы наблюдения позволяет контролировать работу всех машин автопарка, а также оценить работу водителей. В результате, при небольших расходах на покупку, установку, настройку и эксплуатацию «Вояджера» эффективность работы транспортной компании (а, следовательно, и доходы) существенно увеличиваются.
Рисунок 4. Вояджер-2
6.
VOYAGER
-3
«Вояджер-3» — миниатюрный GPS-приемник со встроенной функцией тревожной кнопки. Предназначен для определения местоположения людей. Легко помещается в дамскую сумочку. Прост в обращении. Работает от встроенного аккумулятора, как сотовый телефон.
Система «Вояджер-3» включает в себя носимый прибор «Вояджер-3», выдаваемый человеку, находящемуся под наблюдением и программу мониторинга.
Возможности «Вояджер-3»:
¨ Отображение положения человека и маршрута его передвижения на интерактивных картах за любой промежуток времени;
¨ Энергонезависимая память (черный ящик) на 10000 километров;
¨ Встроенная тревожная кнопка;
¨ Прослушивание пространства вокруг прибора;
¨ Персональная носимая тревожная кнопка для обеспечения безопасности VIPперсон;
¨ Позволяет всегда знать точное местоположение близкого человека, например ребенка;
¨ Контроль пеших курьеров: маршруты передвижения и время прибытия в пункты назначения;
¨ Обеспечение безопасности передвижения туристов в незнакомых городах;
¨ Контроль добросовестности работы охранников по обходу охраняемой территории.
Технические характеристики
Значение
Цветные корпуса
Синий/Красный/Черный
Энергонезависимая память (черный ящик)
10000 километров
Тревожная кнопка
Есть
Микрофон есть
Есть
Высокочувствительный GPSприемник
20-канальный SiRF Star III
Элементы питания
Lionбатарея 1800 mAhили 650 mAh
Ресурс питания в зависимости от режима работы
До 35 часов
Вес c АКБ 650mAh
51 г
Вес с АКБ 1800 mAh
78 г
Размер без GPSантенны АКБ 650 mAh
57×43×12
Размер без GPSантенны АКБ 1800 mAh
57×43×18
Рисунок 5. Вояджер-3
продолжение
--PAGE_BREAK--