Улучшение качества спутниковых позиций

 

 

25 ноября, 2021

Улучшение качества спутниковых позиций

Положение, заданное спутниковым приемником, может быть улучшено с помощью метода, в котором используются приемники, положение которых известно, для вычисления степени текущей ошибки в спутниковой навигационной системе.

Дифференциальный GPS (DGPS) использует стационарный GPS-приемник с известным положением, для вычисления ошибки и передачи поправочного коэффициента. Для этого требуется специальный длинноволновый приемник.

Система была создана, когда GPS работал с плохими сигналами. Точность GPS в то время составляла около 100 метров. DGPS по-прежнему функционирует и обеспечивает повышенную точность, а также более корректные значения скорости и курса.

Чтобы в полной мере воспользоваться уточнениями местоположения, бортовой приемник должен использовать те же спутники, что и участвуют в вычислении сообщений о коррекции. Система, которая передает сигналы коррекции со спутников, называется спутниковой системой усиления (SAS). Многие спутниковые ресиверы поставляются с уже установленной SAS и предоставляют "исправления SD" без дополнительной инсталляции. Система, охватывающая Америку, называется WAAS, а система, охватывающая Европу, − EGNOS, Европейская служба наложения геостационарной навигации.


Более подробную информацию о GPS можно найти на нескольких домашних страницах в Интернете

EGNOS

EGNOS − это европейская система, которая посылает корректирующие сигналы со спутников. Сигналы EGNOS отправляются с трех геостационарных спутников: двух спутников Inmarsat-3, один из которых находится над восточной частью Атлантики, другой − над Индийским океаном, а спутник ESA Artemis − над Африкой. На земле имеется 34 RIMS (Станции контроля дальности и целостности), четыре основные станции управления и шесть соединительных станций.

RIMS вводит положение каждого спутника EGNOS и ведет очень точные измерения для каждого спутника по результатам анализа спутниковых сигналов. Затем RIMS передает эти данные на главную станцию управления через выделенную сеть.

Затем, главная станция управления вычисляет точность полученных сигналов GPS и Glonass, определяя ухудшение положения, вызванное условиями в ионосфере. Вся информация о снижении качества включена в сигналы, которые передаются по защищенному каналу передачи данных на станции связи, которые распределены по всей Европе. Станции связи посылают сигналы на три спутника EGNOS, которые, в свою очередь, возвращают сигналы для приемников GNSS, оснащенными функцией SD.

WAAS

Система увеличения широкой области разработана на тех же принципах, что и EGNOS. Она использует 25 наземных опорных станций с известными позициями. Они контролируют точность данных GPS и вычисляют ошибку, которая затем передается на две главные станции, где вычисляется корректирующее сообщение и передается через два геостационарных спутника, расположенных над экватором. Положение WAAS получается точным только в том случае, если приемник использует те же спутники, для которых передаются поправки.


eLoran

eLoran − это навигационная система, которая передает импульсы высокой энергии на низкой частоте (100 Гц) от наземных передатчиков. В настоящее время он используется в качестве резервной копии в некоторых регионах. Система представляет двумерную информацию о местоположении, скорости, точном времени и другие данные. Приемник должен получать доступ к сигналам по крайней мере от трех передатчиков. Они посылают импульсы с точными интервалами и приемник измеряет время прохождения сигналов, точно так же, как спутниковая навигационная система.


Приемник, сочетающий в себе eLoran и GPS, два типа антенны и коробку с разъемами. Любезно предоставлено компанией Reelektronika

Подобно спутниковой навигационной системе, eLoran вычисляет широту и долготу. Точность зависит от рельефа местности, по которой проходит сигнал. Отклонения от заранее запрограммированной модели распространения называются Дополнительными вторичными факторами (ASF). За счет сохранения и измерения этих ASF и корректировки измеренного времени прохождения сигнала, возможна точность определения местоположения до 20−25 метров. Это работает, потому что ASF довольно постоянны в течение длительных периодов с небольшими ежедневными и сезонными колебаниями.
Этот результат может быть дополнительно улучшен с помощью дифференциального eLoran с точностью до 10 метров. Сигналы времени корректны с точностью до 50 наносекунд от UTC.
В принципе, информация о местоположении выводится таким же образом, как и для спутниковой системы. Сигналы принимаются, идентифицируются и сохраняются. Приемник вычисляет условную дальность через регулярные промежутки времени, которая затем преобразуется в положение, выраженное широтой и долготой.
Сигнал несколько замедляется атмосферой по сравнению с вакуумом космоса и на него также по-разному влияет прохождение над сушей или морем.

Более подробную информацию об eLoran можно найти по адресу: http://www.accSeas.eu

 Планшет для работы с GPS и электронной картой

Источник местоположения − электронная карта

Навигационная информация может быть отображена на экране вместе с электронной картой, которая обеспечивает понятное местоположение. Навигатор может использовать наземный путь и вектор COG, а также запланированный маршрут.

Навигационную информацию можно отправить на:

  • Картографический плоттер
  • Навигационный компьютер

Картографический плоттер − это надежный инструмент, предназначенный для вывод карт. Существует множество различных моделей, некоторые имеют встроенные спутниковые приемники, другие предназначены для подключения к внешнему. Тип электронной карты, которую можно использовать, зависит от производителя и типа плоттера.
Некоторые из них могут быть загружены только с определенными электронными картами, в то время как другие способны работать с различными их видами.
Эти устройства могут содержать некоторые специальные, дополнительные функции, такие как, автоматическое планирование рейса, текстовая информация о портах и т. д.
Навигационный компьютер может быть любым − от портативного, подключенного к GNSS через USB-порт с загруженного навигационной программой и электронными картами, до ECDIS на более крупных судах. Компьютер ECDIS сертифицирован в соответствии со спецификациями   IMO и предназначен только для навигации. Диапазон электронных карт, которые могут быть использованы в компьютерах, больше, чем у плоттеров. Навигационные программы бывают различных, как платформ, так и размеров. От бесплатных,    до больших профессиональных пакетов.
Появление планшетов для просмотра карт, сформировало определенную долю рынка. Использование компьютера или планшета для работы, особенно привлекательно, если они у вас уже есть.
Символ судна, отображаемый на электронной карте, дает навигатору визуально четкую, однозначную информацию о местоположении, курсе и опасностей к пункту назначения.
Навигационные системы с электронными картами показывают навигатору положение судна по отношению к WP, опасность для навигации, курс и так далее.


Экран с процессором, который подключен к GPS-приемнику, другие приборы, включая радар, создают полноценную навигационную систему.

 Экран навигационного компьютера (Sea-Cross)


 Спутниковый приемник с электронной картой загружаются с этим текстом

Такая настройка облегчает построение маршрутов и проведение измерений курса и расстояний, по сравнению с приемником без электронных карт. В открытом море, где запас прочности перед опасностями обычно больше, эти преимущества не столь очевидны, но тем не менее, они не менее удобны.
Согласно SOLAS, суда, которые намерены осуществлять навигацию с использованием только электронных карт, должны пользоваться двумя независимыми системами ECDIS. Недостаточно пользоваться двумя ECSS, такое решение не будет согласовано.
Навигационная система/плоттер может содержать дополнительную информацию о портах, услугах, навигационной информации и данных о погоде в реальном времени. Различные производители постоянно вводят новые функции.
Однако координация навигационной системы с электронными картами не решает всех проблем. На самом деле это создает новые, такие, как требование к навигатору и его уровню знаний по конкретной системе. Взаимосвязь между меню и клавишами требует большой практики для успешной работы.

Возврат к списку