Sistem global de navigație prin satelit

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Sistemul global de navigație prin satelit (în limba engleză , sistemul global de navigație prin satelit, acronimul GNSS) este un sistem de geo-radiolocație și navigație terestră , maritimă sau aeriană, care folosește o rețea de sateliți pe orbită și pseudoliți .

Un astfel de sistem oferă un serviciu de poziționare geo-spațială cu acoperire globală care permite receptorilor electronici mici și speciali să determine coordonatele lor geografice ( longitudine , latitudine și altitudine ) pe orice punct al suprafeței sau atmosferei pământului cu o eroare de câțiva metri. [1] , procesând semnale de radiofrecvență transmise în linia de vedere de către acești sateliți.

Acestea includ sistemul NAVSTAR Global Positioning System (GPS) al SUA, care este încă pe deplin operațional. Sistemul rus GLONASS , pe deplin operațional din decembrie 2011 [2] . Sistemul european Galileo a intrat în funcțiune la 15 decembrie 2016 . Încă în faza de implementare, se așteaptă să fie pe deplin operațional în 2019 [3] . China dorește să extindă și să globalizeze sistemul de poziționare Beidou deocamdată regional. În cele din urmă, India dezvoltă IRNSS , un sistem GNSS de nouă generație.

Istorie

Sistem DECCA

Predecesorii tehnologiei globale de navigație au fost sistemele care utilizează stații de transmisie la pământ, cum ar fi DECCA , LORAN și OMEGA, care transmit semnale radio în general în banda LF . Aceste sisteme trimit un impuls radio principal de la o stație „master”, urmată de impulsuri de la alte stații „slave”. Întârzierea dintre recepție și transmiterea semnalului la stațiile „slave” este atent controlată, permițând receptoarelor să compare întârzierea dintre semnale, de la care se obține distanța de la fiecare dintre stațiile „slave” și deci un calcul al poziției. .

Primul sistem de satelit a fost Transit , creat de armata SUA în anii 1960 . Operațiunea s-a bazat pe efectul Doppler : sateliții s-au deplasat pe orbite cunoscute și și-au transmis semnalele pe o anumită frecvență. Frecvența recepționată diferă de frecvența nominală din cauza deplasării satelitului față de receptor. Prin monitorizarea acestei variații de frecvență pe o perioadă scurtă de timp, receptorul ar putea determina poziția sa.

O parte din datele transmise de un satelit se referă la parametrii exacți ai orbitei pe care o face. Pentru precizie, Observatorul Naval al SUA (USNO) a monitorizat constant orbita acestor sateliți, „informându-l” dacă s-a abătut de la traiectoria sa, astfel încât să trimită apoi datele actualizate.

Descriere

Principiile teoretice de funcționare

Localizare folosind trei sateliți

Sistemele moderne sunt mai directe. Satelitul transmite un semnal care conține poziția satelitului și timpul de transmitere al semnalului în sine, obținut de la un ceas atomic pentru a menține sincronizarea cu ceilalți sateliți din constelație. Receptorul compară timpul de transmisie cu cel măsurat de propriul ceas intern, obținând astfel timpul necesar pentru ca semnalul să ajungă de la satelit. Se pot efectua mai multe măsurători simultan cu diferiți sateliți, obținând astfel poziționarea în timp real.

Fiecare măsurare a distanței, indiferent de sistemul utilizat, identifică o sferă care are ca satelit un centru; poziționarea se obține de la intersecția acestor sfere. Cu toate acestea, în cazul receptoarelor în mișcare rapidă, poziția receptorului se mișcă pe măsură ce sunt recepționate semnalele. În plus, semnalele radio întârzie ușor când trec prin ionosferă și această întârziere variază în funcție de unghiul dintre receptor și satelit, deoarece aceasta schimbă distanța parcursă prin ionosferă.

Calculul de bază încearcă astfel să găsească cea mai scurtă linie directă tangentă la patru sfere centrate pe patru sateliți. Receptoarele reduc erorile utilizând combinații de semnale de la mai mulți sateliți și diferiți corelați și, din nou, folosind tehnici precum filtrul Kalman pentru a combina date zgomotoase , parțiale și cu variație constantă într-o singură estimare a poziției, timpului și vitezei.

Clasificarea sistemelor GNSS

Satelit GPS

Sistemele GNSS care asigură o bună precizie și control al integrității informațiilor pentru utilizările navigației civile sunt clasificate după cum urmează [4]

  • GNSS-1 este prima generație și combină sistemele existente ( GPS și GLONASS ) cu sistemul de augmentare prin satelit (SBAS) sau sistemul de augmentare la sol (GBAS). În Statele Unite, componenta de satelit este sistemul de extindere a zonei largi ( WAAS ), în Europa este serviciul european de supraveghere a navigației geostaționare ( EGNOS ), iar în Japonia este sistemul de augmentare a satelitului multifuncțional (MSAS). Creșterea preciziei utilizând augmentarea bazată pe sol este dată de sisteme precum sistemul de augmentare a zonei locale (LAAS).
  • GNSS-2 este a doua generație de sisteme care furnizează serviciul civil de navigație prin satelit, dintre care sistemul Galileo este un exemplu. Aceste sisteme utilizează frecvențe L1 și L2 pentru uz civil și L5 pentru integritatea sistemului. În prezent se încearcă furnizarea frecvențelor L2 și L5 către GPS-ul civil, făcându-l astfel un sistem GNSS-2.
  • Sistemele actuale de navigare prin satelit „pure”: GPS, Galileo și GLONASS.
  • Sistemul global de augmentare prin satelit (SBAS): Omnistar, StarFire.
  • SBAS regionale, inclusiv WAAS (SUA), EGNOS (UE), MSAS (Japonia) și GAGAN (India).
  • Sisteme regionale de navigație prin satelit: QZSS (Japonia), IRNSS (India) și Beidou (China).
  • Sistemul de mărire bazat la sol de lățime continentală (GBAS): GRAS (Australia) și GPS diferențial (SUA).
  • GBAS regional: rețea CORS.
  • GBAS local cu stație GPS de referință unică pentru corecții cinematice în timp real (RTK).

Aplicații civile și militare

Aplicațiile militare au dat impulsul inițial cercetării navigației prin satelit. Permite o precizie ridicată la lovirea țintelor și evitând astfel deteriorarea nedorită a altor structuri adiacente. Acesta este motivul pentru care este o țintă a cercetării militare pentru multe țări.

Navigare prin satelit cu laptop și receptor GPS

Sistemele GNSS au multe aplicații:

  • Navigare , atât cu receptoare portabile, de exemplu pentru trekking , cât și cu dispozitive integrate între comenzile mijloacelor de transport precum autoturisme, camioane, nave și aeronave;
  • Sincronizarea orei în dispozitive electronice;
  • Serviciu bazat pe localizare;
  • Monitorizarea;
  • Introducerea datelor într-un sistem informațional teritorial;
  • Serviciu de căutare și salvare;
  • Geofizică ;
  • Aplicații topografice și cadastrale;
  • Aplicații de automatizare a mașinilor ( conducerea automată a mașinilor ) pentru mutarea pământului și agricultură;
  • Crearea de rețele de stații GPS permanente pentru distribuirea de servicii de corecție diferențială și date în format RINEX ;
  • Dispozitive de urmărire a animalelor sălbatice;
  • Antifurt prin satelit ;

Rețineți că posibilitatea de a furniza un serviciu de navigație prin satelit înseamnă, de asemenea, posibilitatea de a nega disponibilitatea sau de a înrăutăți în mod deliberat performanța acestuia.

Sistemele globale de navigație prin satelit actuale

GPS

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Sistem de poziționare globală .

Sistemul de poziționare globală (GPS) al SUA este alcătuit din 32 de sateliți orbitanți MEO pe șase planuri orbitale diferite, dintre care 24 în uz și 8 în rezervă. A funcționat din 1978 și este disponibil în toată lumea din 1994. GPS-ul este cel mai utilizat sistem de navigație prin satelit din lume.

GLONASS

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: GLONASS .
Satelit Glonass

Sistemul sovietic Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema , sau GLONASS , a suferit o scădere accentuată a numărului de sateliți operați, ceea ce și-a redus considerabil capacitatea operațională atunci când, odată cu căderea Uniunii Sovietice , fondurile necesare pentru întreținerea sistemului au fost drastic. a tăia. În decembrie 2011, funcționalitatea sistemului a fost complet restaurată [2] .

India a semnat acorduri cu Rusia pentru dezvoltarea comună a sistemului. [5] [6]

Viitoare sisteme globale de navigație prin satelit

Busolă

China intenționează să își extindă sistemul de navigație regională, numit Beidou sau Big Dipper , pentru a-l face acoperire globală: acesta este proiectul Compass , potrivit agenției de știri oficiale chineze Xinhua. Se așteaptă ca sistemul Compass să utilizeze 27 de sateliți în MEO și 5 geostaționari și 3 pe orbita IGSO. După ce a declarat că dorește să coopereze cu alte țări pentru Compass, nu este clar modul în care China se îndreaptă spre proiectul european Galileo.

Există 9 sateliți pe orbită (informații actualizate până în decembrie 2011) din care 6 sunt operaționali, 2 sunt în întreținere și 1 în faza de testare, la care a fost adăugat un alt satelit lansat la 1 decembrie 2017 [7] .

DORIS

Orbitografia Doppler și poziționarea radio integrată prin satelit (DORIS) este un sistem francez de satelit de precizie. [8]

Galileo

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: sistemul de poziționare Galileo .
Lansarea sateliților GALILEO

Uniunea Europeană șiAgenția Spațială Europeană în martie 2002 și-au prezentat proiectul pentru un sistem alternativ la GPS, numit Galileo, cu un cost estimat la aproximativ 2,4 miliarde de lire sterline . [9]

Intrarea în funcțiune programată pentru sfârșitul anului 2019 a fost avansată la 15 decembrie 2016.

Inițial programat să fie operațional între 2012 și 2013. Primii doi sateliți experimentali au fost lansați la 28 decembrie 2005 și , respectiv, la 27 aprilie 2008 .

La 21 octombrie 2011, au fost lansați primii doi sateliți ai fazei IOV (In Orbit Validation), urmată de alți doi în 2012, doi în 2014 și, în cele din urmă, doi (al șaptelea și al optulea) pe 27 martie 2015.

Cele mai recente receptoare GPS sunt deja compatibile cu Galileo. Vor putea apoi să exploateze ambele constelații pentru a crește precizia.

IRNSS

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Sistemul regional de poziționare prin satelit indian .

Sistemul regional de navigație prin satelit indian (IRNSS) este un proiect autonom de sistem de navigație regională prin satelit care urmează să fie construit și controlat de guvernul Indiei. Ar trebui să garanteze poziționarea cu o eroare maximă de 20 de metri pe teritoriul indian și într-o zonă de aproximativ 1.500-2.000 km în jurul său. S-a anunțat că toate componentele sistemului vor fi construite în India: sateliți, stații de control la sol și receptoare. Guvernul a aprobat proiectul în mai 2006, cu planuri de a-l implementa în 6 sau 7 ani.

QZSS

Pictogramă lupă mgx2.svg Sistem de satelit Quasi-Zenith .

Sistemul de satelit Quasi-Zenith (QZSS) este un proiect de sistem regional cu patru sateliți pentru îmbunătățirea GPS-ului în Japonia. Primul satelit a fost lansat la 11 septembrie 2010.

Augmentare GNSS

Conceptul de GNSS Augmentation se referă la utilizarea informațiilor externe, adesea integrate în procesul de calcul, pentru a îmbunătăți precizia, disponibilitatea și fiabilitatea semnalului satelit. Există mai multe sisteme la locul lor: unele transmit informații suplimentare despre sursele de eroare (cum ar fi întârzierea ceasurilor sau întârzierea datorată propagării în ionosferă), altele furnizează direct măsurători privind acuratețea semnalului, în timp ce un al treilea grup oferă navigație sau informațiile vehiculului să fie integrate în calculul poziționării. Exemple de astfel de sisteme sunt Sistemul de mărire a zonei largi , Serviciul de acoperire a navigației geostationare europene , Sistemul multifuncțional de mărire prin satelit , GPS diferențial și utilizarea sistemelor de navigație inerțială.

Bibliografie

Reviste

Notă

  1. ^(RO)www.gps.gov - Precizie GPS și date statistice GPS standard serviciul de poziționare (SPS) Standard de performanță Filed douăzeci și unu iulie 2011 în Internet Archive . - ediția a patra, septembrie 2008.
  2. ^ a b GNSS-Info .
  3. ^ Galileo: Lansări prin satelit - Navigare prin satelit - Întreprinderi și industrie Arhivat 1 octombrie 2011 la Arhiva Internet ..
  4. ^ http://www.docstoc.com/docs/72835971/A-Beginners-Guide-to-GNSS-in-Europe IFATCA - Un ghid pentru începători pentru GNSS în Europa.
  5. ^ India semnează acordul GLONASS Arhivat 22 august 2006 la Internet Archive.
  6. ^ India, Rusia sunt de acord asupra dezvoltării comune a viitorului sistem de navigație Glonas .
  7. ^ https://gnss-info.blogspot.com/2011/.../primo-sguardo-compassbeidou2.htm [ link rupt ] .
  8. ^ Pagina de informații DORIS Arhivat 22 decembrie 2010 la Internet Archive.
  9. ^ BBC - Galileo .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Informații despre sisteme GNSS specifice

Organizații conexe GNSS

Alte site-uri

Controlul autorității LCCN (EN) sh85008239 · GND (DE) 4202846-2
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=System_satellitare_globale_di_navigation&oldid=117602696 ”