Лекция 3 Навигационные системы

В 1973 году была инициирована программа «DNSS», позже переименованная в «Navstar-GPS», а, затем, в «GPS». Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. Вывод спутника советской системы позиционирования в 1982 году дал повод конгрессу США выделить деньги и ускорить работы. Шла холодная война, гонка вооружений набирала обороты. В 1983 году начались интенсивные работы по созданию GPS, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., и GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

Первоначально глобальная система позиционирования разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 году вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза «Боинг-747» Корейских Авиалиний с 269 пассажирами и членами экипажа на борту был сбит советским истребителем возле острова Сахалин, поскольку причиной была названа дезориентация экипажа в пространстве, президент США Рональд Рейган во избежание в будущем подобных трагедий разрешил использование системы навигации для гражданских целей во всем мире. Во избежание военного применения системы точность была уменьшена специальным алгоритмом.

GPS состоит из трёх основных сегментов: космического, управляющего и пользовательского. Спутники GPS транслируют сигнал из космоса, и все приёмники GPS используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по трём координатам в режиме реального времени.[1]

GPS системы, доступны для потребителей сегодня и используют те же сигналы спутников которые используются для военных целей. Потребительские GPS устройства могут предложить много существенных преимуществ, однако у них есть несколько недостатков: неточность и неполадки

Необходимо носить с собой резервную карту и направления в случае, если GPS навигатор будет недоступен по какой-либо причине. Например, если проезжать по улице города, здания могут блокировать сигнал спутника и мешать получать обновления местоположения. Если совершать поход по пустыне, аккумулятор на портативном GPS приемнике может разрядиться, оставив без возможности навигации. Для походов, хорошей идеей, является захватить с собой компас на всякий случай.

GPS сигналы являются не совсем точными. Препятствия, такие как здания и деревья могут вызвать отклонения сигнала, в результате чего положение на экране GPS может быть искажено на целых 80 метров. Атмосферные условия (например, геомагнитные бури, вызванные солнечной активностью) также могут оказать влияние на точность определения местоположения GPS устройством. При вождении на шоссе, это может заставить пропустить поворот или выход.[2]

Одной из перспективных направлений GPS является система спутникового контроля «Геономика», при которой можно обеспечить передвижение грузов с сокращением сроков доставки и при минимальных издержках.

Рисунок 1- Схема работы «Геономика» мониторинга

Система спутникового контроля грузового транспорта «Геономика» подходит для использования любыми транспортными компаниями, которые занимаются местными, междугородными и международными перевозками. Кроме этого, в некоторых случаях использование GPS мониторинга обязательно: например, для транспортных средств категории N, используемых для перевозки опасных грузов.

Наряду с обеспечением контроля за продвижением груза, важным фактором для грузополучателя, грузоотправителя и перевозчиков является мониторинг за продвижением груза.

Мониторинг необходим для непрерывного процесса наблюдения и регистрации параметров объектов, в сравнении с заданными критериями.

Спутниковый мониторинг транспорта — система мониторинга подвижных объектов, построенная на основе систем спутниковой навигации, оборудования и технологий сотовой и/или радиосвязи, вычислительной техники и цифровых карт.

Спутниковый мониторинг транспорта используется для решения задач транспортной логистики в системах управления перевозками и автоматизированных системах управления автопарком.

Рисунок 2- Расположение датчиков мониторинга в автомобиле

Принцип работы заключается в отслеживании и анализе пространственных и временных координат транспортного средства. Существует два варианта мониторинга: online - с дистанционной передачей координатной информации и offline - информация считывается по прибытию на диспетчерский пункт.

На транспортном средстве устанавливается мобильный модуль, состоящий из следующих частей: приёмник спутниковых сигналов, модули хранения и передачи координатных данных. Программное обеспечение мобильного модуля получает координатные данные от приёмника сигналов, записывает их в модуль хранения и по возможности передаёт посредством модуля передачи.

Важную роль в программном обеспечении для спутникового мониторинга играет картографическая основа. Качественные карты используются в системе, это облегчает работу диспетчерам, чтобы они могли вести мониторинг и следить за местонахождением транспортных средств.

Мониторинг передачи позволяет передавать определенные данные, которые используют беспроводные сети. Полученные данные в итоге анализируются и после, предаются диспетчеру в текстовом виде или с помощью использования картографической информации.

Рисунок 3- Схема работы GPS системы

Использование спутникового мониторинга позволит решить следующие задачи:

q обеспечить охрану, контроль и мониторинг транспорта;

q дает возможность круглосуточного мониторинга транспорта в режиме on-line;

q получать оперативные данные о перемещении транспорта на интерактивной карте;

q получать информацию о пробеге, простое, скорости перемещения, расходе топлива;

q контролировать транспорт во временя работы;

q автоматически прокладывать оптимальный маршрут пути транспорта.[3]

С использованием современных коммуникационных систем появилась возможность осуществлять GPSконтроль. GPS включает в себя определенный комплекс устройств, которые работают на поверхности Земли и орбите. Главная задача – это точное время отправки и получения сигнала со спутника. GPS-навигаторы могут быть снабжены 3D-картами,которые выполняют функцию запоминания маршрута, определяют частоту пульса , делают подсчет количества кругов. [4]

Инновационные разработки позволяют отслеживать перевозку в режиме онлайн. GPSнавигация может быть применима в автомобильных машинах, железнодорожном, воздушном, водных транспортах. С помощью разработки GPS навигации , компания или клиент может получать информацию о грузе в режиме онлайн и в любое время.

GPS навигация предает информацию о местонахождении груза на монитор компании и клиента. С развитием GPS навигации можно контролировать несколько объектов одновременно. Данная система мониторинга будет развиваться и усовершенствоваться в будущем. Транспорт общего и необщего пользования в будущем будет управляться автоматически.

Таким образом, вполне вероятно, что путем совершенствования в будущем могут разработать и другую более технологичную и усовершенствованную систему мониторинга, которая будет передавать сигнал на определенной глубине и при этом не зависеть от внешних факторов воздействия. Данная система обеспечит охрану, контроль и мониторинг транспорта. Даст возможность круглосуточного мониторинга транспорта. Здания не будут блокировать сигнал спутника и мешать получать обновления местоположения. Совершая поход по пустыне, аккумулятор на портативном GPS приемнике не разрядиться, возможность навигации будет присутствовать. Определенно можно утверждать только одно, что с развитием инноваций, мониторинг системы будет только развиваться, и это развитие только впереди.