ГЛОНАСС, Navstar, Galileo
Как уже отмечалось, наиболее перспективными космическими системами, служащими для решения геодезических задач, являются системы глобального определения местоположения ГЛОНАСС (РФ), Navstar (США) и Galileo (европейская система).
Функционирующими на данный момент являются две глобальные спутниковые радионавигационные системы второго поколения:
- российская (ранее советская) система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система)
- американская, называемая «Navstar» (Navigational Satellite Time and Ranging — навигационный спутник измерения времени и координат) или по ее фактическому назначению GPS (Global Positioning System — глобальная система местоопределения).
Система ГЛОНАСС, как Navstar, считается системой двойного назначения, то есть может использоваться как в военных, так и в гражданских целях, и разработана по заказу Министерства обороны. По своему назначению и построению система ГЛОНАСС подобна американской Navstar и по выходным показателям не уступает ей. Система ГЛОНАСС является беззапросной, поэтому количество потребителей системы не имеет значения. Спутниковые системы, помимо навигационных определений, позволяют производить высокоточную взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удаленных наземных объектах и взаимную геодезическую привязку, а также определять ориентацию объекта на основе измерений, производимых от четырех приемников сигналов навигационных спутников.
Основными достоинствами спутникового позиционирования являются всепогодность, глобальность, оперативность, точность и эффективность. Эти качества зависят от баллистического построения системы, высокой стабильности бортовых эталонов частоты, выбора сигнала и способов его обработки, а также от способов устранения и компенсации погрешностей. Параметры систем и их отдельных элементов, а также математическое обеспечение выбираются так, чтобы ошибка навигационных определений по координатам была не более 10 м, а по скорости до 0,05 м/с.
Современные системы спутникового позиционирования состоят из трех частей, получивших название секторов (подсистем) (рис. 4.2):
- космический сектор, включающий в себя набор спутников, который называют «созвездием»;
- сектор управления и контроля, состоящий из центральной (ведущей) станции и нескольких станций слежения, расположенных в разных точках земного шара. Кроме того, имеются средства развертывания и восполнения системы (космодром);
- сектор пользователей, включающий в себя широко распространенную аппаратуру пользователей.
Рис. 4.2. Сектора спутниковой системы навигации
Сектор потребителя
Сектор потребителя представляет собой комплект спутникового оборудования, который позволяет получать координаты пункта наблюдений, точное время, а также скорость и направление перемещения объекта. Во время работы осуществляется прием радиосигналов со спутников, регистрируются определяемые величины, производится предварительная обработка результатов непосредственно в полевых условиях и затем в камеральных условиях выполняется окончательная обработка (так называемая «пост-обработка») материалов, позволяющая получить окончательные значения величин, интересующих потребителя.
Спутниковая аппаратура может быть использована для военных целей и поэтому должна работать оперативно и надежно в условиях проведения военных действий. При этом создаются условия, при которых использование системы позиционирования было недоступно для потенциального противника. Гражданское применение спутниковой аппаратуры ориентировано на ее использование в навигации, а также в геодезии.Спутниковая геодезическая аппаратура состоит из целого набора аксессуаров. В комплект одного спутникового приемника входят: антенна, приемник, контроллер (управляющее устройство), блок питания (для зарядки аккумуляторов и питания от сети), аккумуляторы или батареи, кабели, штатив или вешка, а также устройства крепления или установки антенны на них, рюкзак или кейс, чехлы и пр. оснащение. При работе в режиме реального времени должен быть радиомодем с блоком питания и радиоантенна. Для обработки результатов наблюдений необходим компьютер и программное обеспечение. В настоящее время спутниковые приемники выпускает более 400 фирм, и они характеризуются сравнительно большим разнообразием, но отличительные особенности приемных устройств, выпускаемых различными фирмами, в большинстве случаев, носят непринципиальный характер.
