2015-06-24
4080
Зона уверенного приема УКВ определяется расстоянием прямой видимости от передающей антенны до приемной. В связи с тем, что поверхность Земли шарообразна (радиус 6370км), можно использовать приблизительную формулу для определения максимальной дальности, соответствующей прямой видимости:
где:
D - максимальная дальность прямой видимости
h1 и h2 высоты антенн
Из формулы видно, что чем выше подняты антенны, тем дальше прием.
РЕЛЬЕФ МЕСТНОСТИ
Формула не учитывает рельефа местности и предполагает, что антенны установлены на идеально гладкой поверхности. Кроме того, при распространении радиоволн УКВ диапазона все-таки имеет место и дифракция и рефракция радиоволн. Область, в пределах которой оказывается возможным уверенный прием радиосигнала, можно разбить на 2 зоны: прямой видимости и полутени.
ВЫВОД
Таким образом, получаем, что на распространение радиосигнал УКВ диапазона влияет в большей степени высота подвеса антенн. Для увеличения дальности распространения УКВ диапазона в области полутени необходимо применять высокоэффективные направленные антенны, высокочувствительное приемопередающее оборудование, кабели с низкими потерями.
|
|
|
| Транкинговые сети связи (публикация посетителя сайта) |
| 1. Введение. Одной из основных тенденций развития систем связи является поиск наиболее эффективных путей использования частотного диапазона. Это положительно скажется как на удобстве пользования, так и на положении дел с возможностью выделения частот. Слово "транк" происходит от английского trunk – пучок, символ, в телефонии этот термин означает "магистраль". Транкинг – это совокупность каналов связи, автоматически распределяемых между пользователями. В обычной системе за группой пользователей "А" закреплен канал А, за группой "В" – канал В и т.д. Если пользователь из группы "А" обнаруживает, что канал А занят, то с этим ничего гельзя поделать, даже если канал В свободен. В результате этого пожарная машина или скорая помощь, оснащенная такой системой, приезжает на сорок минут позже, а милицейская не приезжает вообще, потому что ловить преступника уже поздно. В транкинговых системах вместо одного канала, к которому обращается несколько пользователей, содержится группа каналов (символ), доступных всем пользователям данной системы. Когда кто-либо из них захочет провести сеанс связи, он автоматически получает доступ к любому свободному каналу. По окончании соединения канал может быть автоматически предоставлен другому. 2. Разновидности транкинговых систем. Существует несколько базовых разновидностей транкинговых систем. Без канала управления. В этом случае свободный канал “помечается” специальным сигналом – маркером. Центральая станция такой системы периодицески передает определенную последовательность, автоматически распознаваемую станцией абоненты. В случае вызова радиостанция занимает любой из свободных каналов. Все это происходит незаметно для пользователя – не нужно беспорядочно нажимать клавиши и прислушиваться к шумам эфира. К таким системам относятся SmarTrunk II фирмы "SmarTrunk System inc." и Larcer фирмы "CES". Достоинства таких систем – это дешевое базовое и периферийное оборудование, простота установки и эксплуатации. Недостатки этих систем: при увеличении количества каналов и загрузки системы существенно увеличивается время поиска свободного радиоканала для установления связи; время установления связи больше, чем у других систем; невозможность создания многозоновых систем; сокращенный набор функций и сервиса. 2. Вторая разновидность транкинговых систем имеет канал управления. Присутствие его сводит к минимуму время ожидания соединения. В этом случае система сама определяет наличие незанятых каналов и переключает на них станцию абонента. А. Система с выделенным каналом. Многие крупнейшие компании используют при построении сети управление на основе выделенного канала. Микропроцессорный блок управления контролирует все базовые станции в зоне обслуживания. Один из каналов выделяется для использования исключительно в целях правления и представляет собой своеобразное "руководящее звено" данной системы. Его основная функция – установления соединения между двумя абонентами сети. Работа этой системы осуществляется так: Предположим, что диспетчер хочет выйти на связь со всеми пользователями какой то группы, например, транспортного отдела. Он нажимает кнопку, после чего передатчик центральной станции посылает короткую последовательность цифровых данных. Эти данные однозначно определяют вызывающее устройство и вводят в центральный системный контроллер заявку на использование канала. По ее получении определяется свободный канал и посылает всем пользователям интересующей диспетчера группы соответствующее сообщение. Пользователи автоматически переключаются на выбранный контроллером канал. Пользователи других групп при этом продолжают сканирование выделенного контрольного канала. К системам с выделенным каналом управления относятся SmartNet, SmartZone фирмы Motorola и все системы, построенные на основе протокола MPT 1327 – ACCESSNET, ActioNet, TaitNet. У таких систем наличие выделенного канала управления увеличивает общее количество радиоканалов системы. При использовании выделенного канала управления все запросы на доступ к системе осуществляются через этот канал. При этом максимальное использование ресурсов, обеспечиваемое методом ALOHA, применяемом в системах с выделенным каналом управления, составляет около 37%. В результате ресурсы системы ограничены даже при передаче по управляющему каналу копотких пакетов. Система обрабатывает все поступающие запросы только последовательно. При увеличении загрузки и уменьшении числа свободных каналов время ожидания увеличивается экспоненциально. Б. Транкинговые системы без выделенного контрольного канала. В системах такого рода в место специально выделенного канала используется один из приемопередатчиков центральной станции. За той или иной группой нажестко закрепляется один из каналов, который он не занял. В противном случае блок управления (контроллер), распределяющий каналы системы, переключает пользователя на любой свободный. Если заняты все каналы, аппарат сообщает об этом при попытке начать сеанс связи. Постоянное обновление информации достигается посредством того, что не занятый в сеансу связи приемопередатчик и определенной частотой передает короткие пакеты данных закрепленным за ним лобильным устройствам и центральным станциям. Таким образом постоянно имеется информация о свободных на данный момент канала. Эти данные используются при атоматическом переключении устройств. 3. Построение транкинговых систем. При построении крупных межрегиональных систем в транкинговых сетях может быть предусмотрена возможность роуминга, т.е. использование радиостанций в других пунктах. Если вы приехали из Москвы в Сибирь, пожалуйста, используйте свою родную радиостанию для связи с региональным отделением где-нибудь в Минусинске. Однозоновая система Первоначально транкинговые системы строились по однозоновому принципу, когда весь канальный ресурс закреплялся за одной центральной станцией. Антенна такой станции обычно располагалась по принципу маяка – в наиболее высокой точке предполагаемой зоны обслуживания. Построения однозоновой системы: Приемопередатчик каждого канала контролируется специальным блоком управления – контроллером. Максимальное число каналов на центральной станции – 24, причем один из них управляющий. Для приведения сеанса связи он предоставляет любой из свободных каналов системы. Общее взаимодействие системы осуществляется через блок сопряжения. По общей шине передачи данных он соединен с контроллерами каналов, обеспечивая функциональное управление, учет и тарификацию соединений, а так же контроль ее состояния и конфигурацию через терминал управления SYSCON. Терминал может подключаться непосредственно через порт RS 232 или, если вы хотите заслужить репутацию прогрессивного молодого специалиста, по модему. Несмотря на сравнительную простоту однозоновых систем как при установке, так и в эксплуатации, они имеют два существенных недостатка: А. Единственным способом увеличения числа обслуживаемых абонентов является увеличение число рабочих каналов. При ограниченной зоне обслуживания это приводит к увеличению числа радиостанций, работающий со значительной мощностью, что, в свою очередь, делает эфир похожим на рыночную площадь, т.е. ведет к сильным помехам. Но даже если решится увеличить число каналов, следует иметь в виду, что их число все равно не бесконечно. Б. Другой недостаток – это невозможность расширения зоны обслуживания. Построение однозоновой системы практически не зависит от рабочего диапазона частот и определяется требованиями к числу каналов, минимально возможным разносом частот приема и передачи, а также шагом сетки приемных и передающих частот. Также важно назначение системы, т.е. какой стандарт, выбран для работы в системе (SmarTrunk, MPT-1327, LTR и т.п.) будет ли организовано подключение к телефонной сети общего пользования (ТфОП) и предполагается ли дальнейшее расширение системы по числу каналов или зоне обслуживания. Для упрощения систему можно разделить на две части: антенно-фидерные устройства и базовое приемопередающее и коммутационное оборудование. Возможные варианты построения антенно-фидерного тракта. А. Наиболее простой и дешевой станции (БС) системы, в которой каждый передатчик и каждый приемник имеет свою антенну. Он относительно дешев, по этому получил распространение на заре развития транкинговых систем. Приемлем только для малоканальных (на 1-2 канала) систем с малым радиусом обслуживания, поскольку трудно установить рядом много антенн. Поскольку разнести антенны в пространстве на необходимое расстояние довольно сложно, приходится использовать малоэффективные, уменьшающие радиусы действия, антенны и включать на выходе передатчиков дополнительные устройства, для устранения интермодуляционных помех. Обычно это полосовые фильтры на основе объемных резонаторов. Если шаг сетки частот достаточно мал (<200 – 300 Кгц), приходится дополнять фильтры изоляторами или использовать специализированные полосовые фильтры с изоляторами. Фильтрующие устройства (преселекторы) необходимы и на входах приемников, чтобы они не "забились" сигналами передатчиков. Если применять качественные фильтрующие устройства, стоимость такого варианта построения резко возрастает, т.е. теряется единственное его преимущество. К тому же развивать систему можно, только устанавливая дополнительные антенны. Поэтому в настоящиее время этот вариант не используется. Б. Технически значительно лучший способ, позволяющий оптимизировать число антенн и оптимальный по соотношению цена / качество для систем имеющих четыре – шесть каналов. В этом варианте каждый передатчик работает на свою антенну, а приемники работают на одну антенну через распределительную панель с преселектором и предварительным усилителем (для компенсации затухания в антенном кабеле и преселекторе). В результате появляется возможность применять высокоэффективные многоэлементные вибраторные антенны или фазированные антенные решетки и устанавливать предварительный усилитель непосредственно у антенны с дистанционным питанием по коаксиальному кабелю, что позволяет получить наилучшее соотношение сигнал / шум. Применение только одного селектора минимизирует стоимость системы при достаточно высоких параметрах. В этом случае, как и в первом варианте нужны дополнительные фильтрующие устройства на выходе передатчиков для устранения интермодуляционных помех. Требования к ним аналогичны описанным выше. Так как каждый передатчик работает на свою антенну, снижаются требования к подбору их частот, т.е. шаг сетки частот передачи может быть большим или нерегулярным. Но при шаге менее 200 – 300 Кгц могут потребоваться изоляторы в тракте передатчика. Они обеспечат необходимую степень развязки и устранят интермодуляцию, но это может сильно повысить стоимость системы. Из недостатков можно отметить необходимость размещения достаточно большого числа антенн, то может оказаться затруднительным при необходимости установки их на мачте и работе в диапазоне VHF. Тем не менее, это один из самых популярных вариантов для систем емкостью до 4 каналов и работе в диапазонах VHF и UHF. Многозоновая система. Предположим, что появилась большая группа пользователей, желающих воспользоваться услугами такой системы, но находящимся на расстоянии, как минимум в два раза превышающим радиус действия системы. Для решения этой проблемы было предложено разделить предполагаемую территорию обслуживание на несколько зон большого или малого радиуса действия. Эта связь получила наименование сотовой. Далее речь пойдет не о системах сотовой связи, а лишь о способе организации системы. Среди построенных по такому принципу систем наибольшее распространение получили системы на основе спецификации MPT-1327. Этот стандарт хорош тем, что: А. Как открытый стандарт, он позволяет снизить цены на продукцию за счет конкуренции большого числа производителей. Б. Модульный принцип построения позволяет плавно улучшать систему от простой однозоновой до многозоговой с большой обслуживаемой территорией. Добавление и закрытие каналов и центральных станций не требуют внесения изменений в программное обеспечение или выключения питания существующего оборудования. В. Гибкость системы, обуславливающая легкость конфигурирования – в том числе с помощью обычной или портативной ЭВМ через встроенный порт обмена данными. Вы берете свой ноутбук… и все. Больше для изменения конфигурации ничего не нужно. Г. Возможность полного учета и, если необходимо, тарификации всех соединений. Д. Технические параметры управления могут быть заданы для каждой конкретной центральной станции. Они могут автоматически изменятся, в зависимости от времени суток или для недели, оптимизируя тем самым функционирование системы. Построение многозоновой системы: Строится путем объединения центральных станций. Ее сердце – центральный узел, на который возложены все функции управления. В состав узла входят центральный процессор и коммутатор разговорных каналов. При этом центральный процессор может управлять до 10 центральными станциями по обычным проводным линиям через порты RS 232. Коммутатор осуществляет соединение разговорных каналов в соответствии с командами, поступившими из центрального процессора. Многозоновые системы могут иметь либо радиальную, либо линейную структуру. Линейные многозоновые системы. Изначально имеют ярко выраженный производственно – технологический характер, поэтому выполняются в малоканальном варианте (обычно не более 4-х каналов). Так как протяженность подобных систем составляет до нескольких сотен километров, в них применяется чередование частот (как правило, трех). Для построения многозоновых систем используется кабельная или радиорелейная линия связи со сквозным телефонным каналом. Причем зоновое приемопередающие оборудование располагается в месте установки регенераторов в кабельных линиях связи или в местах переприема в случае радиорелейных линий связи. Построение многозоновых линейных систем возможно в двух вариантах. Первых предназначен для одно-, двухканальных систем с небольшой нагрузкой. Его отличительной особенность является использование одного контроллера для все линии связи. В результате получается одноканальная система большой протяженности, в которой абоненты могут связаться друг с другом независимо от местоположения и имеют возможность для выхода на АТС или диспетчера. По сигналу с контроллера включаются передатчики по всей линии связи, аналогично НЧ сигналу с контроллера подается одновременно на все передатчики. Сигнал, появляющийся на любом из базовых приемником, подается на вход контроллера. Как дополнительное достоинство данного варианта можно отметить возможность контроля разговоров диспетчером, что необходимо в аварийных ситуациях. Применение данной системы оптимально при обеспечении связью аварийных бригад на нефтепроводах или линиях электропередачи. Второй вариант технически более совершенен и позволяет стоить системы большей емкости. Здесь линия связи используется только для можзогового обмена, что позволяет объединить зоны с произвольной конфигурацией и числом каналов. Число каналов в каждой зоне выбирается по числу работающих в ней абонентов, а число межзоговых линий связи – по числу абонентов, которым требуется связь между зонами. В такой системе может существовать деление на две группы абонентов – с правом роуминга и работающих только в своей зоне. В качестве достоинства можно отметить возможность организации выхода абонентов на АТС каждой зоны. Третий вариант аналогичен построению линейной системы с одним контроллером на несколько зон, но в отличии от него имеет не линейную, а звездообразную структуру с сохранением той же идеологии построения. Здесь также как и в первом варианте, существует возможность автоматического роуминга с использованием только зонового оборудования, но при переезде из зоны в зону связь прерывается. Так же в соседствующих зонах необходимо использовать разные частоты. Можно объединить достаточно удаленные друг от друга зоны, которые нельзя перекрыть одним передатчиком. Построение крупных межрегиональных систем. Можно объединить через межрегиональный процессор до 16 систем MPT-1327, осуществляя коммуникацию разговорных каналов через дополнительный коммутатор. Стандарт MPT-1327 удовлетворяет всем основным требованием, предъявленным к стандартам подобного рода: он обеспечивает вам возможность широкого выбора аппаратного обеспечения различных производителей и объединение разразненых сетей в единую. Кроме того, системы, основанные на данном стандарте, не просто эффективны, но и выгодны экономически. Во многих системах предусмотрена проверка каждой радиостанций на право пользование связью при каждом вызове, что обеспечивает достаточно эффективную защиту информации. 4. Заключение. Для российских условий наиболее пригодным являются LTRt + SMRlink системы. По совокупности технико – эксплуотационых и ценовых параметров, эти системы превосходят аналоговые транкинговые системы. Развертывание LTRt + SMRlink систем позволит не только устанавливать многофункциональные недорогие транкинговые системы, но и с их помощью объединять уже существующие системы других протоколов. Все системы, использующие открытый протокол LTRt по определению обеспечивают работу обычных LTRt радиостанций любого изготовителя, а их отличие между собой заключается в основном методами объединения базовых станций в многозоновых системах, общим управлением системами, методами поиска и регистрации абонентов в зонах и вариантами связи с сетями общего пользования. Системы на базе протокола LTRt + SMRlink, по сравнению с системами на базе протокола MPT-1327 обеспечивают: Возможность построения мультипротокольных систем, позволяющих любой базовой станции в многозоновой системе обеспечивать связью с радиостанциями стандарта LTRt, ARCnet, а так же с обычными не транкинговыми радиостанциями. Это позволяет абонентам, имеющим радиостанции различных протоколов, работающие в разных диапазонах частот связывается между собой, как будто они работают в одной системе с единым протоколом. Возможность построения мультичастотных систем, когда часть каналов работает в одном частотном диапазоне (например, 800 Мгц), другая часть во втором (900 Мгц, 400 Мгц, 300 Мгы, 147-174 Мгц) и т.д. Возможна так же организация связи с радиостанциями КВ диапазона (3-30 Мгц) при установки дополнительного оборудования. Для связи с телефонной сетью общего пользования абонент системы может по своему желанию выйти в любую зону и соответственно на любую зоновую АТС, используя только межзоновые линии связи. Транкинговые системы стандарта MPT-1327 – и многозоновые предназначены для организации оперативной и радиотелефонной связи в городах и населенных пунктах с возможностью практически неограниченного наращивания количества абонентов и охватываемой территории |
| МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ |
| Петров Николай Николаевич, кандидат технических наук МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ Источник: журнал "Специальная Техника" Данная статья продолжает серию статей, посвященных системам местоопределения и использования их для обеспечения безопасности подвижных объектов. В статье рассматриваются системы местоопределения, использующие методы спутниковой радионавигации. Материал для статьи получен на основе информационных материалов фирм–производителей (технических описаний, рекламных проспектов и т.п.), поэтому глубина и степень подробности напрямую зависят от того, насколько подробны были представленные материалы. Автор заранее приносит извинения тем юридическим и физическим лицам, которые сочтут описание их продуктов не вполне точным, и готов к любым формам сотрудничества с ними для восстановления истины. Автор также далек от мысли, что в данной статье рассмотрены все системы, представленные в настоящее время на рынке. Как было отмечено в первой статье настоящего цикла, оборудование спутниковых навигационных систем является высокотехнологичным, легко интегрируется с другими видами технического и программного обеспечения. Это позволяет даже небольшим фирмам, имеющим опыт работы с оборудованием подвижной связи и геоинформационным программным обеспечением для персональных компьютеров, браться за создание систем диспетчерского наблюдения за автомашинами, добиваясь определенной степени коммерческого успеха. В простейшем случае структура подобной системы выглядит так: на автомашине устанавливается навигационный приемник, работающий по сигналам СРНС GPS NAVSTAR (в виде OEM–оборудования этот приемник стоит 150–300 долларов), который через интерфейс RS232 подключается к модему любительской пакетной радиосвязи стандарта TNC-2 (до 200 долларов). Через аудиоинтерфейс модем подключается к произвольной автомобильной радиостанции УКВ диапазона (до 400 долларов), работающей в режиме Conventional Radio; в диспетчерском центре работает персональный компьютер, на котором установлены ГИС–пакет MapInfo, отсканированная растровая карта и приложение, написанное на MapBasic, обеспечивающее визуализацию текущего местоположения подвижного объекта на фоне карты; к диспетчерскому компьютеру подключается радиомодем (аналогичный тому, что установлен на борту) и радиостанция с антенной. Несмотря на кажущуюся простоту, подобные системы в ряде случаев могут достаточно эффективно выполнять свои функции. Вместе с тем, для подобной системы свойственны некоторые существенные ограничения, не позволяющие использовать ее для серьезных применений. Во–первых, это неэффективное использование радиочастотного спектра (режим Conventional Radio на выделенных частотах, “перегруженность” протокола АХ25, применяемого в пакетных радиомодемах, реализация защиты от ошибок только путем переспроса, низкая скорость передачи данных за счет использования полосы речевого канала и как следствие всего этого — низкая пропускная способность системы). Во–вторых, сложность организации радиопокрытия большой территории. Предусмотренный протоколом АХ25 режим передачи через ретрансляторы с повтором (диджипитеры) может эффективно работать только вдоль протяженных трасс. В–третьих, полная незащищенность системы от постороннего проникновения — как с целью перехвата данных, так и с целью несанкционированного использования инфраструктуры сети передачи данных. Реально подобная система может обеспечить контроль местоположения 10–20 автомашин с периодом обновления информации 1–5 минут для каждой автомашины. Представленные ниже проекты, выполненные на профессиональном уровне, как правило, предусматривают возможность работы в разнообразных сетях передачи данных и позволяют реализовать реально работающие системы различных уровней сложности как для небольших парков машин (несколько десятков), так и для нескольких тысяч подвижных объектов. Фирма ПРИН, одна из старейших фирм в секторе систем местоопределения на базе спутниковых навигационных технологий, предлагает широкий спектр оборудования и программного обеспечения. Оборудование в основном производится фирмой Trimble Navigation, являющейся лидером мирового рынка навигационного оборудования коммерческого применения. Программное обеспечение разработано также фирмой Trimble, но предлагаются и собственные разработки фирмы ПРИН. Бортовое оборудование фирмы Trimble позволяет конфигурировать системы различной сложности. В простейшем случае на автомашину устанавливается терминал Placer-400, включающий в себя навигационный приемник и простой радиомодем для подключения к радиостанции. Более сложный блок PSC-200 включает в себя микроконтроллер, обеспечивающий подключение ряда бортовых датчиков (датчик состояния зажигания, дискретные входные линии, параллельный интерфейс), а также дополнительных датчиков движения, позволяющих определять местоположение автомашины на основе методов счисления пути при отсутствии видимости навигационных спутников. К контроллеру PSC-200 может подключаться информационный терминал Echo XL, обеспечивающий наглядный интерфейс водителя с диспетчерской системой. С помощью функциональных клавиш обеспечивается передача нескольких типовых сообщений. Большой экран с крупными четкими символами и регулируемой подсветкой позволяет водителю прочитать информацию, переданную из диспетчерского центра, при любом освещении. Нажатие клавиш, поступление информационных сообщений сопровождаются звуковыми сигналами. Для программного обеспечения систем в центре наблюдения также предлагается ряд приложений разного уровня сложности. Для небольших транспортных парков (до 35 подвижных объектов) может использоваться пакет PC Vtrak. Пакет AVL Manager содержит полный набор программных средств для построения системы слежения и оперативного контроля за большим транспортным парком (до 1000 машин). Система на базе этого пакета обеспечивает регистрацию транспортных средств, осуществляет контроль доступа в систему. Для каждой транспортной единицы устанавливается до 30 различных типов сообщений, автоматически выдаваемых при изменении состояния транспортного средства. Информационные сообщения от бортового оборудования распределяются по различным категориям, отдельно группируются сообщения, содержащие информацию о чрезвычайных происшествиях на борту. Для отображения информации на фоне электронной карты города и обеспечения непрерывного слежения за подвижными объектами используется система StarView, реализованная на UNIX-ориентированных рабочих станциях или Х–терминалах. Станции могут объединяться в сеть и подключаться к системе на базе AVL Manager. Система Logiq Dispatch предназначена для диспетчеризации дальних грузовых перевозок. Она реализуется на базе терминалов спутниковой связи системы “ИНМАРСАТ”, устанавливаемых на автомашинах. Оригинальная разработка фирмы ПРИН – программный пакет “ПРИН ИДС”, позволяющий в короткий срок развернуть многофункциональную систему слежения и оперативного контроля за небольшим транспортным парком. Данная система позволит осуществлять непрерывный контроль за транспортными средствами, отображать на электронной карте диспетчера координаты точек маршрута транспортного средства, выполнять оптимизацию маршрутов и графиков движения, оперативно реагировать на внештатные ситуации. Фирма “Транснетсервис” (ТНС) длительное время присутствует на рынке систем местоопределения, имеет значительный опыт разработки и внедрения систем. Предлагает широкий спектр оборудования и программного обеспечения, в том числе диспетчерские системы контроля подвижных объектов, морские навигационные системы, автономные навигаторы и аппаратуру накопления параметров маршрута транспортного средства. Основу системы составляет программное обеспечение “Магеллан-М” для обработки картографической и навигационной информации оригинальной разработки, отличающееся высокими эксплуатационными характеристиками. Программное обеспечение разработано по модульному принципу и может легко адаптироваться под применяемые виды аппаратуры, системы связи, изменять состав задач в соответствии с техническим заданием Заказчика. В качестве бортовой аппаратуры в диспетчерских системах рекомендуется применение навигационной и связной аппаратуры фирмы KENWOOD: модуля GPS Модем, включающего 6–канальный навигационный приемник и радиомодем, и автомобильных радиостанций. Устройство GPS Modem специально разработано с учетом использования в диспетчерских системах. В нем реализованы такие важные функции, как помехоустойчивое кодирование и сжатие информации, возможность подключения бортовых датчиков и исполнительных устройств, групповое кодирование подвижных объектов, синхронный режим передачи информации в группе. Это позволяет эффективно использовать радиочастотный ресурс и при этом обеспечивать высокую частоту обновления информации о подвижных объектах. GPS Modem адаптирован для работы с радиостанциями ф. KENWOOD, работающими как в режиме Conventional Radio, так и в транкинговых системах (LTR и MPT1327). Однако могут использоваться и радиостанции других фирм (за счет некоторого снижения функциональных возможностей). Интересные возможности предоставляет аппаратура накопления параметров движения транспортного средства “БНП–Транс”. Аппаратура устанавливается на подвижный объект (в том числе допускается скрытная от обслуживающего персонала установка) и в автономном режиме производит накопление координат точек маршрута, полученных по сигналам СРНС GPS. Дополнительно могут фиксироваться показания бортовых датчиков (факты открытия/закрытия дверей салона или контейнера, расходомер топлива, измеритель температуры рефрижератора). Емкость энергонезависимой памяти позволяет фиксировать до 20.000 путевых точек, что достаточно для хранения маршрута автомашины за несколько недель. При обработке накопленных данных определяются места отклонения от маршрутного задания (по времени или по месту), попытки несанкционированного воздействия на груз, попытки преднамеренного воздействия на аппаратуру (путем отключения бортового питания) или навигационную антенну. Накапливаемая информация позволит провести оптимизацию маршрутов, повысить безопасность и экономичность перевозок. Данная аппаратура может оказаться полезной и для служб безопасности автотранспортных предприятий, осуществляющих дальние перевозки, и для логистики. Фирма “Термотех” одна из немногих, кто предлагает практически полный спектр оборудования и программного обеспечения для систем местоопределения собственной разработки. Отличительной особенностью является богатый опыт, накопленный фирмой по работе с отечественной СРНС ГЛОНАСС. Основой системы является навигационно–связной контроллер. Он используется как в составе бортовой аппаратуры, так и на диспетчерских центрах. Навигационно–связной контроллер обеспечивает управление всеми режимами работы радиосредств, обработку всей информации на борту. Бортовая аппаратура обеспечивает круглосуточный непрерывный режим работы, непрерывное определение координат местоположения транспортного средства, автоматическое управление режимами работы бортовой радиостанции, голосовую связь с диспетчером, прием дифференциальных поправок. В составе навигационно–связных контроллеров могут использоваться навигационные приемники СРНС GPS, ГЛОНАСС и совмещенные. Предусматривается возможность работы с автономными каналами связи (УКВ, СиБи), транкинговыми системами, сотовыми и спутниковыми каналами связи. К контроллеру может подключаться терминал с дисплеем и клавиатурой для отображения команд из центра и ввода оператором информационных сообщений. Программное обеспечение диспетчерского центра обеспечивает отображение местоположения подвижных объектов на фоне электронной карты, вызов экипажа на голосовую связь, прием и запись всей информации о событиях, происходящих в системе, сигнализацию оператору об отклонениях в заданных маршрутах движения транспортных средств, формирование дифпоправок. Фирма “ГеоСпектрум” предлагает оборудование, интегрируемое в широкий спектр систем радиосвязи: сети пакетной радиосвязи, транкинговые системы LTR, MPT1327, Edacs, сети спутниковой связи. Программное обеспечение диспетчерского центра позволяет функционально включать новые виды систем связи. Картографический департамент фирмы “ГеоСпектрум” предлагает широкую номенклатуру электронных карт различных регионов России. Программное обеспечение диспетчерского центра реализуется как с помощью средств собственной ГИС “Панорама”, так и с помощью других ГИС. Разработанный модуль бортового компьютера может также использоваться в качестве автонавигатора: при подключении к нему стандартного автомобильного телевизора (фирм Alpine, Clarion) на экран выдается электронная карта, на которой отображается текущее положение автомашины, даются рекомендации по прокладке оптимального маршрута. К бортовому компьютеру могут подключаться аналоговые или контактные датчики, малогабаритная видеокамера. Фирма “КОРД” разрабатывает бортовое оборудование и средства передачи данных совместно с фирмой TESLA. Навигационное оборудование, модем и радиостанция интегрированы в единый конструктивный блок. Имеется возможность подключения бортового терминала с дисплеем и клавиатурой. Собственный протокол передачи данных позволяет эффективно использовать радиочастотный спектр. Программное обеспечение диспетчерского центра работает как с векторными, так и с растровыми электронными картами. Фирма “Юником” представляет систему “Юником–AVL” на основе бортового навигационного комплекса собственной разработки, подключаемого к стандартной УКВ радиостанции. Программное обеспечение диспетчерского центра позволяет отображать местоположение подвижного объекта на фоне электронной карты. Количество подвижных объектов в системе — до 255. Искушенный читатель может заметить, что при описании бортовой аппаратуры автор нигде не указал такого параметра, как габаритные размеры аппаратуры. Это сделано сознательно, т.к. габариты бортового комплекса в целом зависят от габаритов применяемого оборудования связи. Непосредственно устройство, включающее в себя навигационный приемник, контроллер и модем, в зависимости от выполняемых дополнительных функций (работа с дисплеем, клавиатурой, другими внешними устройствами) может иметь габаритные размеры от 0,5 куб. дм до 2-5 куб. дм. Габариты стандартной автомобильной УКВ радиостанции составляют не менее 1 куб. дм. Рассмотрим ряд проектов, которые представляют фирмы, являющиеся операторами систем связи общего пользования. Для этих фирм системы оперативного контроля подвижных объектов являются дополнительной услугой, расширяющей возможности сетей связи. Фирма “Морсвязьспутник” представляет в России интересы спутниковой системы связи “Инмарсат”. Предлагаемая система основана на терминалах спутниковой связи “Инмарсат” Стандарт–С со встроенным приемником GPS. Программное обеспечение диспетчерского центра обеспечивает слежение за 256 объектами, находящимися в любой точке Земного шара от 80 градусов северной широты до 80 градусов южной широты. Период опроса объектов слежения 15 минут и более. Время получения информации на диспетчерском пункте (например, сигнала тревоги) — 3–5 минут с момента передачи. Данное программное обеспечение может использоваться и в системе с использованием обычных каналов УКВ радиосвязи. Центральный телеграф внедрил на территории г. Москвы радиопакетную сеть передачи данных общего пользования РАДИОТЕЛ на базе технологий фирм Racal и Sprint. Средства сети РАДИОТЕЛ представляют широкие возможности по созданию распределенных систем быстрого и надежного обмена данными в закрепленной и мобильной средах. Система диспетчеризации транспортных средств (СДТС) обеспечивает оперативное отслеживание маршрута движения транспортного средства, оснащенного терминалом сети с приемником GPS. С помощью радиосети возможен обмен данными между бортовым оборудованием и центральным компьютером, доступ к центральным базам данных, взаимодействие с аварийными службами и службами безопасности. Сеть РАДИОТЕЛ обеспечивает быстрое установление соединения (около 5 сек), имеет встроенные механизмы защиты данных, исправления ошибок. Центр коммутации пакетов сети обеспечивает поддержку протоколов Х.25, Х.75, Х.3/Х.28/Х.29, SNA/SDLC. Группа компаний “Грант–Вымпел” совместно с федеральной сетью “СОТЕЛ” предлагает систему навигации и мониторинга автомобилей GrantGuard на основе сотовых телефонов стандарта NMT–450 “Московской сотовой связи”. Бортовой навигационный комплекс поставляется в нескольких вариантах комплектации. В минимальной комплектации используется специализированный навигационный вычислитель с модемом, подключаемый к сотовому телефону. Бортовой комплекс обеспечивает передачу в диспетчерский центр данных о местоположении автомобиля и его состояния (в зависимости от состава подключаемых датчиков), передачу сообщений о нештатных ситуациях (путем нажатия тревожной кнопки). Время коммутации канала с компьютером диспетчерского центра может достигать нескольких минут, но само время передачи данных не превышает 20 сек, благодаря чему вызов не тарифицируется в телефонной сети. При этом сохраняется возможность использования телефона для ведения речевых переговоров. В расширенной комплектации к навигационному вычислителю подключается портативный компьютер. Компьютер может работать в режиме “мобильный офис”, выполнять функции автонавигатора, обеспечивать доступ в информационные базы центра. Компания “Мобильные телесистемы” (МТС) является крупнейшим в России оператором сотовых систем стандарта GSM. Данным стандартом предусматриваются широкие возможности передачи данных — как по обычным трафиковым каналам, так и в режиме передачи коротких сообщений (SMS Service). Малые габариты абонентского оборудования GSM и высокая степень интегрированности его с современными цифровыми системами позволяют реализовать бортовой навигационный комплекс с высокими эксплуатационными характеристиками. Компания предлагает бортовое оборудование производства зарубежных фирм (система DUO фирмы GPP, оборудование фирмы Falcon), а также бортовой контроллер собственной разработки. Для передачи данных используется как трафиковый канал (при этом встроенный модем работает также как обычный телефонный модем со скоростью 9600), так и канал коротких сообщений. Время коммутации трафикового канала для передачи данных составляет 30-90 сек., время передачи короткого сообщения (до 160 байт) от одного абонента сети до другого (в том числе от мобильного к мобильному) составляет 5-10 сек. Использование сотовых систем связи оправдано в случаях, когда необходимо снизить габариты бортовой аппаратуры, уровень собственных электромагнитных излучений (и соответственно потребляемую аппаратурой мощность от бортсети или автономного источника электропитания), а также когда нужно обеспечить большую площадь действия системы. С этой точки зрения сотовые системы перекрывают область действия систем ближнего действия (городские, региональные) и систем глобального действия (благодаря национальному и межнациональному роумингу). В то же время благодаря небольшим размерам и большой площади действия аппаратура на базе сотовых систем может успешно применяться в системах комплексной охраны автомашин VIP–класса как альтернатива системам, работающим на зоновых принципах (радиомаяковые системы типа Lo Jack и КОРЗ). В заключение несколько слов о стоимости систем. Следует отметить, что относительно дешевой может быть только система с ограниченными возможностями: для оперативного слежения за ограниченным парком машин (до 30) на ограниченной территории (определяемой зоной действия радиостанции диспетчерского центра). Для такой системы можно сказать, что ее стоимость является простой суммой стоимости абонентского и центрового оборудования или линейно зависит от стоимости своих составных частей. Для более сложных систем зависимость стоимости системы от стоимости ее составляющих в течение полного цикла ее эксплуатации является нелинейной. Более дешевое бортовое оборудование и оборудование системы связи может впоследствии обернуться необходимостью вложить большие средства в получение или аренду ресурсов радиочастотного спектра, создание собственной инфраструктуры связи (сети базовых станций, ретрансляторов, каналов связи между базовыми станциями). В ряде случаев может оказаться выгодно оплачивать тарифы транкинговых или сотовых систем общего пользования, несмотря на кажущуюся их дороговизну. Маркетинговые исследования некоторых зарубежных фирм в отношении стоимости оборудования и оплаты услуг пользователей систем (например, владельцев дорогих автомобилей или перевозчиков грузов) показывают, что общие расходы абонентов систем не должны превышать 4-5% от стоимости их имущества. Российские производители систем местоопределения оценивают стоимость бортового оборудования для диспетчерских систем и систем обеспечения безопасности автомобиля в диапазоне от 1000 до 2000 долларов. При этом стоимость программного обеспечения диспетчерского центра с электронной картой может варьироваться в пределах от 2000 до 50000 долларов (в зависимости от выполняемых функций, числа объектов контроля, используемой системы связи). Стоимость оплаты аренды каналов связи или оплаты услуг сетей связи общего пользования составляет от $50 до 200 в месяц для одного транспортного средства. |
| Основа GPS |
| Пять идей, лежащих в основе GPS Во всех сегментах и элементах GPS используется оборудование, построенное на самых современных "высоких технологиях", но идеи в ее основе удивительно просты. Давайте рассмотрим из них пять наиболее важных. Местоопределение по расстояниям до спутников Измерение расстояний до спутников Обеспечение точной привязки по времени Определение положения спутника в пространстве Компенсация погрешностей Идея первая:Местоопределение по расстояниям до спутников. GPS основана на определении координат местоположения по расстояниям до спутников. Это означает, что наши координаты на земле вычисляются на основе измеренных системой расстояний до группы спутников в космосе. Спутники выполняют роль точно координированных точек отсчета. Например, если мы знаем, что от нас до спутника А, скажем, 11000 км, то это значит, что мы находимся где-то на воображаемой сфере радиусом в 11000 км с центром, совпадающим со спутником А. Если одновременно расстояние до спутника В составляет 12000 км, то это еще больше сократит пространство, где мы можем находиться. Так как единственная область, где мы будем на расстоянии 11000 км от спутника А и 12000 км от спутника В, есть линия пересечения двух сфер, т.е. окружность. Затем, если мы произведем измерение дальности еще и до третьего спутника, то сможем свести возможное местоположение до двух точек. Эти две точки находятся там, где сфера радиусом в 13000 км пересекается с окружностью, получившейся от пересечения сфер с радиусами 11000 км и 12000 км. Обычно, одна из двух точек - это неправдоподобное решение. Вычислители GPS-приемников снабжены различными устройствами, автоматически определяющими истинное местоположение из двух возможных. Вместе с тем, если Вы точно знаете свою высоту, как например моряки, находящиеся на уровне моря, Вы можете исключить одно из спутниковых измерений. Одна из сфер на рисунках может быть заменена на сферу с центром в центре Земли и радиусом, равным радиусу Земли плюс высота. ТАКИМ ОБРАЗОМ: Координаты местоположения вычисляются на основе измеренных дальностей до спутников. Для определения местоположения необходимо провести четыре измерения. Трех измерений достаточно, если исключить неправдоподобные решения. Еще одно измерение требуется по техническим причинам, которые будут рассмотрены ниже. Идея вторая: Измерение расстояния до спутника. Удивительно, но идея, лежащая в основе измерения расстояния до спутника, есть всего-навсего старое равенство, c которым все мы встречались в школе: "расстояние есть скорость, умноженная на время движения". GPS работает, измеряя время, за которое радиосигнал доходит от спутника до нас, а затем по этому времени вычисляет расстояние. Радиоволны распространяются со скоростью света: 300 000 км в секунду. Если мы сможем точно определить момент времени, в который спутник начал посылать свой радиосигнал, и момент, когда мы получили его, мы будем знать, как долго он шел до нас. И тогда, умножая скорость распространения сигнала на время в секундах, получим расстояние до спутника. Естественно, что наши часы должны быть весьма точны, так как свет распространяется непостижимо быстро. Если бы спутник находился прямо над головой, потребовалось бы всего около 0,06 секунды для прохождения радиосигнала от спутника до нас. GPS строится с применением совершенного способа измерения времени, основанного на атомном стандарте частоты, который обеспечивает ход бортовых часов спутника с наносекундной точностью. А это 0,000000001 секунды! Главной трудностью при измерении времени прохождения радиосигнала является точное выделение момента времени, в который сигнал передан со спутника. Для этого разработчики GPS обратились к разумной идее: синхронизировать спутники и приемники так, чтобы они генерировали один и тот же код точно в одно и то же время. А далее, все, что нам остается сделать, так это принять код от спутника и посмотреть, как давно наш приемник сгенерировал тот же код. Выявленный таким образом сдвиг одного кода по отношению к другому будет соответствовать времени прохождения сигналом расстояния от спутника до приемника. Преимуществом использования кодовых посылок (кодовых последовательностей) является то, что измерения временного сдвига могут быть проведены в любой момент времени. Как спутники, так и приемники генерируют очень сложные цифровые кодовые последовательности. Коды усложняются специально, чтобы их можно было бы надежно и однозначно сравнивать, а также по некоторым другим причинам. Так или иначе, коды настолько сложны, что они выглядят как длинный ряд случайных импульсов. В действительности они являются тщательно отобранными "псевдослучайными последовательностями", которые повторяются каждую миллисекунду. ТАКИМ ОБРАЗОМ: Расстояние до спутника определяется путем измерения промежутка времени, который требуется радиосигналу, чтобы дойти от спутника до нас. Мы считаем, что как спутник, так и приемник генерируют один и тот же псевдослучайный код строго одновременно в общей шкале времени. Мы определяем, сколько времени потребовалось сигналу со спутника, чтобы дойти до нас, путем сравнения запаздывания его псевдослучайного кода по отношению коду приемника. Идея третья: Обеспечение совершенной временной привязки. Если спутник и приемник имеют расхождение шкал времени (выходят из синхронизации) даже на 0,01 с, измерение расстояния будет произведено с ошибкой в 2993 км! По крайней мере одну сторону проблемы синхронизации часов обеспечить достаточно просто. На борту спутников установлены атомные часы. Они исключительно точные и дорогие. Они стоят около 100000 долларов, и каждый спутник имеет их 4 штуки, чтобы можно было бы гарантировать, что во всяком случае хотя бы одни работают обязательно. К счастью, существует способ обойтись в наших приемниках часами умеренной точности - секрет в том, чтобы произвести измерение дальности еще до одного спутника. Он состоит в том, что если три точных измерения определяют положение точки в трехмерном пространстве, то четыре неточных позволят исключить относительное смещение шкалы времени приемника. Конечно, GPS - трехмерная система, но принцип, который мы обсуждаем, для простоты изложения мы рассмотрим на плоскости, т.е. в двух измерениях. Вот как это происходит. Предположим, часы приемника не так совершенны, как атомные. Их ход соответствует кварцевым часам, но они не вполне сверены с единым временем системы. Скажем, они отстают на одну секунду. Давайте посмотрим, как это скажется на вычислении нашего местоположения. Предположим, что мы находимся в четырех секундах от спутника А, и в шести секундах от спутника В. На плоскости этих двух измерений было бы достаточно для привязки нашего местоположения к какой-либо одной точке фактического местоположения. Если бы мы использовали приемник с часами, отстающими на секунду, он определил бы, что расстояние до спутника А составляет пять секунд, а до спутника В - семь секунд. В результате появятся две новые окружности, пресекающиеся уже в другой точке. Давайте добавим еще одно измерение. В двухмерном варианте это означает использование третьего спутника. Предположим, (если у нас совершенные часы) спутник С находится в восьми секундах от нашего истинного положения и все три окружности пересекаются в одной точке, так как они соответствуют истинным дальностям до трех спутников. Если добавить одну секунду отставания ко всем трем измерениям, то новые окружности, соответствующие уже не истинным дальностям, а так называемым "псевдодальностям", не пересекутся в одной точке, а образуют некоторый треугольник, и вероятное местоположение окажется где-то внутри него. Таким образом, не существует точки, которая может быть одновременно в 5, 7 и 9 секундах соответственно от точек А, В и С. Это физически невозможно. При обработке ошибочных сигналов компьютер приемника начинает вычитание (или прибавление) некоторого (одного и того же для всех измерений) интервала времени, к измеренным им псевдодальностям. Он продолжает корректировать время во всех измерениях до тех пор, пока не найдет решение, которое "проводит" все окружности через одну точку. Из сказанного следует, что при трехмерном местоопределении (т.е. при одновременном определении трех координат - долготы, широты и высоты точки над принятым в расчетах земным эллипсоидом) необходимо выполнить четыре измерения, чтобы исключить погрешность временной привязки часов приемника к единому системному времени. Необходимость в 4-х измерениях самым существенным образом сказывается на проектировании GPS-приемников. Если необходимо выполнять непрерывное местоопределение в реальном масштабе времени, то следует использовать приемник, имеющий по крайней мере четыре канала измерений. То есть такой, у которого с каждым из четырех спутников постоянно работает отдельный канал приема и первичной обработки сигналов. ТАКИМ ОБРАЗОМ: Точная временная привязка - ключ к измерению расстояний до спутников. Спутники точны по времени, поскольку на борту у них - атомные часы. Часы приемника могут и не быть совершенными, так как их уход можно исключить при помощи тригонометрических вычислений. Для получения этой возможности необходимо произвести измерение расстояния до четвертого спутника. Необходимость в проведении четырех измерений определяет устройство приемника. Идея четвертая: Определение положения спутника в космическом пространстве. До сих пор во всех наших рассуждениях мы принимали, что знаем точно, где в космическом пространстве находятся спутники и, исходя из этого, можем вычислить наше местоположение по их координатам и расстояниям до них. Но как узнать, где в космическом пространстве располагается нечто, двигающееся с большой скоростью и удаленное от нас на расстояние в 18000 км? Англичане говорят: "Кому на месте не сидится, тот добра не наживает". Для высоколетящего спутника 18000-километровая высота является настоящим приобретением. Все на такой высоте находится полностью вне земной атмосферы. А это означает, что полет по орбите вокруг Земли будет описываться очень простой математикой. Подобно Луне, которая надежно вращается вокруг нашей старой планеты миллионы лет без каких-либо значительных изменений в периоде обращения, спутники GPS совершают такое же очень предсказуемое орбитальное движение вокруг Земли. Орбиты известны заранее, а приемники имеют "альманах", размещаемый в памяти их компьютеров, из которого известно, где будет находиться каждый спутник в любой момент времени. Чтобы сделать систему более совершенной движение спутников GPS находится под постоянным контролем специальных наземных станций слежения. Обращаясь вокруг планеты один раз за 12 часов, спутники GPS проходят над контрольными станциями дважды в сутки. Это дает возможность точно измерять их высоту, положение и скорость. После того, как станции определили параметры движения спутника, они передают эту информацию обратно на спутник, заменяя ею в памяти бортового компьютера прежнюю. Далее эти небольшие поправки вместе с дальномерными кодовыми сигналами будут непрерывно передаваться спутником на Землю. Спутники GPS передают не только псевдослучайный дальномерный код, но также и информационные сообщения о своем точном положении на орбите и о состоянии своих бортовых систем. Все виды приемников GPS используют эту информацию вместе с информацией, заключенной в альманахе, для того, чтобы установить точное положение каждого спутника в космическом пространстве. ТАКИМ ОБРАЗОМ: Для вычисления своих координат нам необходимо знать как расстояния до спутников, так и местонахождение каждого в космическом пространстве. Спутники GPS движутся настолько высоко, что их орбиты очень стабильны и их можно прогнозировать с большой точностью. Станции слежения постоянно измеряют незначительные изменения в орбитах, и данные об этих изменениях передаются со спутников. Идея пятая: Ионосферные и атмосферные задержки сигналов. Но как бы совершенна ни была система, существуют два источника погрешностей, которые очень трудно избежать. Наиболее существенные из этих погрешностей возникают при прохождении радиосигналом ионосферы Земли - слоя заряженных частиц на высоте от 120 до 200 км. Эти частицы существенным образом влияют на скорость распространения света, а следовательно, и на скорость распространения радиосигналов GPS. А это делает невозможными наши вычисления расстояний до спутников, поскольку они построены на предположении о том, что скорость распространения радиоволн строго постоянна. Существуют два метода, которые можно использовать, чтобы сделать ошибку минимальной. Во-первых, мы можем предсказать, каково будет типичное изменение скорости в обычный день, при средних ионосферных условиях, а затем ввести поправку во все наши измерения. Но, к сожалению, не каждый день является обычным. Другой способ состоит в сравнении скоростей распространения двух сигналов, имеющих разные частоты несущих колебаний. Таким образом, если мы сравним время распространения двух разночастотных компонент сигнала GPS, то сможем выяснить, какое замедление имело место. Этот метод корректировки достаточно сложен и используется только в наиболее совершенных, так называемых "двухчастотных" приемниках GPS. После того, как сигналы GPS пересекли ионосферу, расположенную очень высоко, они входят в атмосферу, в которой происходят все погодные явления. Водяные пары в атмосфере также могут влиять на радиосигналы. Ошибки по величине схожи с ошибками, вызываемыми ионосферой, но их почти невозможно скорректировать. К счастью, их суммарный вклад в погрешность местоположения значительно меньше, чем ширина обычной улицы. Другие виды погрешностей. Как бы точны ни были атомные часы на спутниках, все же и у них имеются источники небольших погрешностей. Специальные станции следят за этими часами и могут выверить их, если выявиться хотя бы незначительный уход. Наши приемники на Земле также иногда ошибаются. Компьютер приемника может округлить математическую операцию, или электрические помехи могут привести к ошибочной обработке псевдослучайных кодов. Еще один тип погрешностей - это ошибки "многолучевости". Они возникают, когда сигналы, передаваемые со спутника, многократно переотражаются от окружающих предметов и поверхностей до того, как попадают в приемник. Все источники погрешностей, которые мы до сих пор обсуждали, суммируются и придают каждому измерению GPS некоторую неопределенность. Геометрия - некоторые углы лучше других. Для достижения наибольшей точности в хорошем приемнике GPS учитывается некоторый своеобразный геометрический принцип, названный "Geometric Dilution of Precision - GDOP" (геометрический фактор снижения точности). Суть в том, что в зависимости от взаимного расположения спутников на небосводе геометрические соотношения, которыми характеризуется это расположение, могут многократно увеличивать или уменьшать все неопределенности, о которых мы только что говорили. Мы представляли наше местоположение относительно спутников в виде окружностей, центры которых совмещены со спутниками. Ну а теперь, когда мы знаем, что каждое измерение содержит в себе и небольшую неопределенность, нам следует эти четкие окружности вообразить размытыми. Наличие областей неопределенности означает, что мы не можем больше считать, что находимся в четко определенной точке. Можно сказать лишь, что мы где-то внутри этой суммарной области неопределенности... Вот что такое "Геометрический фактор уменьшения точности". В зависимости от угла между направлениями на спутники область пересечения размытых окружностей (область неопределенности местоположения) может быть либо аккуратным небольшим квадратиком, либо сильно растянутым и неправильным четырехугольником. Проще говоря, чем больше угол между направлениями на спутники, тем точнее местоопределение. Исходя из этого, хорошие приемники снабжают вычислительными процедурами, которые анализируют относительные положения всех доступных для наблюдения спутников и выбирают из них четырех кандидатов, т.е. наилучшим образом расположенные четыре спутника. Точность GPS Результирующая погрешность GPS определяется суммой погрешностей от различных источников. Вклад каждого из них варьируется в зависимости от атмосферных условий и качества оборудования. Кроме того, точность может быть целенаправленно снижена Министерством обороны США в результате установки на спутниках GPS так называемого режима S/A ("Selective Availability"- ограниченный доступ). Этот режим разработан для того, чтобы не дать возможному противнику тактического преимущества в определении местоположения с помощью GPS. Когда и если этот режим установлен, он создает наиболее существенную компоненту суммарной погрешности GPS. ТАКИМ ОБРАЗОМ: Ионосфера и атмосфера Земли вызывают задержки сигнала GPS, которые можно пересчитать в ошибки местоопределения. Некоторые из этих ошибок могут быть устранены математически и путем моделирования. Другие источники ошибок - это часы спутников, приемники, и многолучевость. Не наилучшее взаимное расположение спутников в небе приводит к увеличению всех компонент суммарной погрешности местоопределения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
