AWANS INFORMACJE Dla nauczyciela Dla ucznia LOGOWANIE


Katalog

Janusz Kosicki, 2022-08-12
Wolsztyn

Zawodowe, Artykuły

Charakterystyka globalnych systemów nawigacji satelitarnej

- n +

Nazwa GNSS jako Globalny System Nawigacji Satelitarnej zawiera w swoim składzie następujące konstelacje systemów satelitarnych:
GPS (ang. Global Positioning System) amerykański system satelitarny
GLONASS (ros. Globalnaia Navigacionnaia Sputnikova Sistema) rosyjski system satelitarny
GALILEO europejski system satelitarny
BeiDou lub COMPASS chiński system satelitarny
QZSS (Quasi Zenit Satellite System) japoński system satelitarny.
Za początek jego budowy należy uznać 15 października 1993 roku, gdy 68 delegatów z 11 państw (w tym Polski) zawarło wstępne porozumienie w sprawie uruchomienia GNSS. W pierwszym etapie budowy system ochrzczony jako GNSS-1 miał się składać z: GPS, GLONASS, WADGPS oraz EGNOS, WAAS i MSAS. Segment kosmiczny takiego rozwiązania miał liczyć ponad 50 satelitów.
Rozwiązaniem docelowym ma być jednak GNSS-2, czyli całkowicie cywilny system zarządzany przez jedną organizację międzynarodową. W literaturze jest on utożsamiany z w pełni operacyjnym systemem Galileo wspieranym przez EGNOS. W ostatnich latach w kierunku koncepcji GNSS-2 zmierza jednak także amerykański GPS, czego przykładem jest m.in. wprowadzenie nowych cywilnych sygnałów: L2C, L5 i L1C.

System pozycjonowania globalnego GPS bierze swoje początki z zastosowań wojskowych, następnie został zaimplementowany do sfery cywilnej głównie geodezji i innych dziedzin, na przykład rolnictwa, w szczególności rolnictwa precyzyjnego. Globalny system pozycjonowania umożliwia ustalenie pozycji każdego obiektu z dużą precyzją na kuli ziemskiej. System ten umożliwia pozycjonowanie obiektów bez względu na porę dnia czy też warunki pogodowe. Został zbudowany na podstawie decyzji rządu amerykańskiego już w 1973 roku. Początkowo wykorzystywany był tylko przez wojsko amerykańskie. Nim osiągnął pełną gotowość w 1993 r. zdecydowano się na udostępnianie sygnału dla celów cywilnych, jednak z pewnymi obostrzeniami np. dotyczącymi precyzji pomiaru. W rzeczywistości wykorzystanie sygnału satelitarnego rozpoczęło się od 2000 roku, kiedy udostępniany sygnał umożliwiał uzyskanie dokładności położenia od 3 do 12 metrów, co pozwalało na nawigowanie na lądzie i na morzu. O realnym wykorzystywaniu sygnałów satelitarnych w rolnictwie możemy mówić dopiero od momentu kiedy dokładność pomiaru położenia wyniosła ok 1m. Od tego czasu można było zacząć mapować plon i robić mapy cech glebowych. Natomiast sterowanie maszynami rolniczymi wymaga jeszcze większych dokładności w określaniu położenia.
W systemie GPS możemy wyróżnić trzy elementy składowe są to: element kosmiczny, łączności i nadzoru oraz trzeci odbiorca czyli użytkownik końcowy. Element kosmiczny składa się w przypadku GPS-u z 28 satelitów, które poruszają się po kołowych orbitach nachylonych w stosunku do równika pod kątem 55 ̊, po cztery na jednej orbicie na wysokości ok. 20 000 km nad Ziemią. Czas przejścia całej orbity to 12 godzin, a widoczność dla odbiorników jednego satelity to ok. 5 godzin, gdyż tak długo widać go nad horyzontem. Efektem takiego rozmieszczenia satelit jest to, że przynajmniej cztery z nich są widoczne o dowolnej porze z każdego punktu na Ziemi. Dodatkowo umieszczono jeszcze satelity rezerwowe, które można włączyć w system w sytuacji awarii któregoś z satelitów. Bardzo ważne jest wzajemne położenie satelit względem siebie, szczególnie przy określaniu dokładnego położenia obiektów będących w ruchu. Składową kontrolną stanowi stacja w Colorado Springs, pięć stacji monitorujących rozmieszczonych na całej Ziemi oraz trzy stacje kontroli. Ich zadanie to monitorowanie i zarządzanie ruchem satelit, a także przechowywanie i uaktualnianie danych nawigacyjnych, ustalanie rzeczywistych parametrów orbit i czasu zegarów na poszczególnych satelitach. Użytkownicy końcowi na podstawie dostarczanych danych do swoich urządzeń mogą precyzyjnie wyznaczyć swoje położenie.
GPS- NAVSTAR, który omawiamy pracuje w sposób globalny. Część innych budowanych systemów działa przynajmniej na razie w zakresie ograniczonym tzn. lokalnie.

System nawigacyjny Galileo
System Galileo to inicjatywa Unii Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Pracę rozpoczęto już w 1999 roku, natomiast uruchomienie nastąpiło w roku 2013. System Galileo składa się także z trzech segmentów: kosmicznego, naziemnego i użytkownika. Element kosmiczny składa się z 30 satelitów rozmieszczonych na trzech orbitach nachylonych w stosunku do równika pod kątem 56̊. Układ 27 satelitów rozmieszczono co 40 ̊ (plus jeden zapasowy na każda orbitę). Satelity poruszają się na wysokości 23500 m npm. Pełnego okrążenia Ziemi dokonują w ciąg 14 godzin i 21 minut. W przeciwieństwie do GPS satelity nadają dziesięć sygnałów na trzech różnych częstotliwościach. System jest tak pomyślany, że utrata sygnału z jednego satelity nie powinna zakłócić funkcjonowania całego systemu. Segment naziemny składa się z dwóch podsegmentów: kontroli satelitów GCS oraz kontroli całości emisji systemu MCS. Podsystem GCS zajmuje się utrzymaniem konstelacji oraz kontrolowaniem całości stanu technicznego satelitów, ich naprawami i utrzymaniem całości systemu w poprawności działania. Podsystem MCS zajmuje się analizą emitowanych przez satelity sygnałów oraz rozpowszechnianiem tych danych, monitorowaniem funkcjonowania systemu. Wspólnie oba podsystemy zajmują sie bezpieczeństwem systemu i kontrolą stacji naziemnych. Segment trzeci to cała gama odbiorców, dla których będą konstruowane odbiorniki w zależności od ich potrzeb i realizowanych przedsięwzięć.

System nawigacyjny Glonass
System nawigacyjny Glonass docelowo ma posiadać na orbitach 30 satelitów, obecnie (grudzień 2017) na orbicie znajduje się 28 satelitów, z czego 24 z nich ma pełną zdolność działania. Kąt inklinacji ich orbit wynosi 64,8°, co umożliwia pokrycie zasięgiem wyższych niż GPS szerokości geograficznych - w zamyśle miało to zapewnić zasięg dla radzieckiej floty morskiej, możliwie jak najbliżej bieguna. Satelity poruszają się po orbitach prawie kołowych na wysokości 19100 km. Czas pełnego obiegu Ziemi wynosi 11,25 godz. Żywotność obecnie znajdujących się na orbicie satelitów szacuje się na 10 lat. W przeciwieństwie do GPS, wszystkie satelity używają tego samego kodu do transmisji, ale na różnych częstotliwościach. Każdy satelita wysyła sygnały na dwóch częstotliwościach.
System składa się z trzech komponentów są to:
- segment kosmiczny czyli konstelacja satelitów;
- segment naziemny czyli kontrolny;
- segment użytkownika czyli odbiorniki;
Satelity umieszczone są w trzech płaszczyznach orbitalnych w odległości 19100 km od Ziemi. System kontroli naziemnej umieszczony jest na terenie WNP. Centralny zegar znajduje się w miejscowości Golicyno pod Moskwą. Ponadto występują jeszcze cztery stacje kontrolne.

System nawigacyjny Beidou
Idea budowy systemu Beidu pojawiła się już w latach 80 XX w. Jednak właściwe prace rozpoczęły się dopiero w roku 2000. Początkowo budowano regionalny system nawigacji Beidou (co w języku mandaryńskim oznacza gwiazdozbiór Wielkiej Niedźwiedzicy). Jego segment kosmiczny składał się z czterech satelitów geostacjonarnych. Pierwszy został wystrzelony 31 października 2000 roku, a ostatni – 3 lutego 2003 r. Swoim zasięgiem system obejmuje całe Chiny oraz sporą część Azji Południowo-Wschodniej.
Około roku 2007 został wystrzelony satelita, który zapoczątkował drugi etap rozwoju systemu satelitarnego Beidou-2 (Compass), którego pełną gotowość do działania ogłoszono w 2012 roku. Jednocześnie ogłoszono nową nazwę systemu BeiDou. System składa się początkowo z 10 satelitów. Docelowo ma posiadać ich 35 i mają one objąć swoim zasięgiem cały glob, tym samym system stanie się systemem globalnym.
W dniu 31 marca 2015 r. z powodzeniem wystrzelono pierwszego satelitę BeiDou III generacji. Najważniejszą zmianą są nowe parametry nadawania podstawowego cywilnego sygnału, co ma zwiększy
jego kompatybilność z analogicznymi sygnałami systemów GPS oraz Galileo. Początkowo twierdzono, że cały system zacznie funkcjonować globalnie ok. 2020 r. Teraz coraz częściej słychać zapowiedzi o funkcjonowaniu globalnym wcześniej. BeiDou ma oferować dwie usługi pozycjonowania – otwartą i autoryzowaną. Ta pierwsza ma być bezpłatna i umożliwiać wyznaczanie położenia z dokładnością do 10 m, natomiast druga z dokładnością do 0,1 m. BeiDou ma oferować ponadto poprawki różnicowe oraz umożliwiać przesyłanie krótkich wiadomości tekstowych. Cały system składający się z 35 satelit będzie znajdować się na średniej orbicie okołoziemskiej (MEA), 5 na orbicie geostacjonarnej (GEO), a 3 na orbicie geosynchronicznej (IGSO). Dla satelitów MEA i IGSO inklinacja będzie wynosić 55°. Satelity będą orbitować na wysokości 21 500 km (MEA) oraz 35 786 km (IGSO). Segment kontrolny tego systemu to różnego rodzaju stacje naziemne, których zadaniem jest czuwanie nad prawidłowym funkcjonowaniem systemu. Najważniejsze elementy segmentu kontroli to: Główna Stacja kontroli (Master Control Station) - odpowiedzialna za utrzymanie prawidłowej konstelacji satelitów, analizuje także dane otrzymane ze Stacji Monitorujących i na tej podstawie generuje tzw. depeszę nawigacyjną (almanach, efemerydy, poprawki), Stacje Przesyłające (Upload Stations) oraz Stacje Monitorujące (Monitor Stations) - rozmieszczone w różnych miejscach na Ziemi. Ich zadaniem jest ciągły odbiór sygnału z satelitów. Zebrane dane przekazywane są do MCS. Ostatnim elementem jest segment użytkownika.

System nawigacyjny IRNSS
Projekt IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System) składa się z siedmiu satelitów – trzech na orbicie geostacjonarnej (nad południkami 34°E, 83°E, 132°E) i czterech na orbicie geosynchronicznej (maks. pułap: 24 tys. km, inklinacja: 29°). Swoim zasięgiem obejmuje Indie oraz obszar w promieniu 1500 km od granic tego kraju. Dokładność wyznaczania pozycji z wykorzystaniem samego IRNSS wynosi 5 metrów w Indiach oraz 10 metrów na pozostałym obszarze.
IRNSS to niezależny regionalny system nawigacji satelitarnej opracowywany przez Indie. Został zaprojektowany w celu zapewnienia dokładnej usługi informacji o pozycji użytkownikom w Indiach, a także w regionie rozciągającym się do 1500 km od granicy, która jest jej głównym obszarem usług. Rozszerzony obszar usługowy znajduje się pomiędzy obszarem usług podstawowych, a obszarem zamkniętym przez prostokąt od 30 stopni szerokości geograficznej południowej do 50 stopni szerokości geograficznej północnej, 30 stopni długości geograficznej wschodniej do 130 stopni długości geograficznej wschodniej.
IRNSS zapewni dwa rodzaje usług, mianowicie standardową usługę pozycjonowania (SPS), która jest dostępna dla wszystkich użytkowników i usługi ograniczonej (RS), która jest usługą szyfrowaną dostarczaną wyłącznie upoważnionym użytkownikom.
Zgłoś błąd    Wyświetleń: 0


Uwaga! Wszystkie materiały opublikowane na stronach Profesor.pl są chronione prawem autorskim, publikowanie bez pisemnej zgody firmy Edgard zabronione.


BAROMETR


1 2 3 4 5 6  
Oceń artukuł!



Ilość głosów: 0

Serwis internetowy, z którego korzystasz, używa plików cookies. Są to pliki instalowane w urządzeniach końcowych osób korzystających z serwisu, w celu administrowania serwisem, poprawy jakości świadczonych usług w tym dostosowania treści serwisu do preferencji użytkownika, utrzymania sesji użytkownika oraz dla celów statystycznych i targetowania behawioralnego reklamy (dostosowania treści reklamy do Twoich indywidualnych potrzeb). Informujemy, że istnieje możliwość określenia przez użytkownika serwisu warunków przechowywania lub uzyskiwania dostępu do informacji zawartych w plikach cookies za pomocą ustawień przeglądarki lub konfiguracji usługi. Szczegółowe informacje na ten temat dostępne są u producenta przeglądarki, u dostawcy usługi dostępu do Internetu oraz w Polityce prywatności plików cookies.
Dowiedz się więcej.