Глобальные навигационные спутниковые системы

Оглавление

 

Введение 3

1 Спутниковый  мониторинг транспорта 4

1.1 Решаемые  задачи 5

1.2 Техническая  реализация 5

1.3 Оборудование 6

1.4 История  развития 7

2 ГЛОНАСС 9

2.1 История  развития системы 9

2.2 Спутники  ГЛОНАСС 11

2.3 Навигация 13

2.4 Модернизация  системы 15

3 GPS 17

3.1 История 17

3.2 Применение GPS 19

4 ГАЛИЛЕО 25

4.1 Этапы проекта 26

4.2 Службы 27

Заключение 30

Список использованных источников 31

 

 

 

Введение

 

На российском рынке услуга GPS-мониторинга существует сравнительно недавно. Однако в мировой практике создание и использование спутниковых  систем навигации с функцией трекера  уже много лет помогает решать различные задачи.  
 
    Особенно широкое распространение GPS-мониторинг получил в корпоративном секторе. Его стали использовать сначала крупные, а затем и мелкие компании для осуществления логистических задач, для контроля над грузовыми и транспортными потоками, оптимизации работы курьерских служб и безопасности грузоперевозок.  
 
   Позднее GPS-мониторинг стал доступен и обычному обывателю. Его стали использовать для дистанционного наблюдения за местоположением личного автотранспорта, перемещениями детей, пожилых людей, для поиска домашних животных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Спутниковый мониторинг транспорта

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.

Принцип работы заключается в отслеживании и анализе пространственных и  временных координат транспортного  средства. Существует два варианта мониторинга:

• online - с дистанционной передачей координатной информации;
• 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.

Модуль  передачи позволяет передавать данные, используя беспроводные сети операторов мобильной связи. Полученные данные анализируются и выдаются диспетчеру в текстовом виде или с использованием картографической информации.

В offline варианте необходимость дистанционной  передачи данных отсутствует. Это позволяет  использовать более дешёвые мобильные  модули и отказаться от услуг операторов мобильной связи.

Мобильный модуль может быть построен на основе приёмников спутникового сигнала, работающих в стандартах NAVSTAR GPS или ГЛОНАСС.

1.1 Решаемые задачи

Системы спутникового мониторинга транспорта решают следующие задачи:

• мониторинг включает определение координат местоположения транспортного средства, его направления, скорости движения и других параметров: расход топлива, температура в рефрижераторе и др. Системы спутникового мониторинга транспорта помогают водителю в навигации при передвижении в незнакомых районах;
• контроль соблюдения графика движения - учёт передвижения транспортных средств, автоматический учёт доставки грузов в заданные точки и др.;
• сбор статистки и оптимизация маршрутов - анализ пройденных маршрутов, скоростного режима, расхода топлива и др. транспортных средств с целью определения лучших маршрутов;
• обеспечение безопасности - возможность определения местоположения помогает обнаружить угнанный автомобиль. В случае аварии система спутникового мониторинга помогает передать сигнал о бедствии в службы спасения. Также на основе спутникового мониторинга транспорта действуют некоторые системы автосигнализации.

1.2 Техническая реализация

Современный GPS-приёмник

Система спутникового мониторинга транспорта включает следующие компоненты:

• транспортное средство, оборудованное GPS или ГЛОНАСС контроллером или трекером, который получает данные от спутников и передаёт их на серверный центр мониторинга посредством GSM, CDMA или реже спутниковой и УКВ связи. Последние два актуальны для мониторинга в местах, где отсутствует полноценное GSM-покрытие, таких как Сибирь или Дальний Восток;
• серверный центр с программным обеспечением для приёма, хранения, обработки и анализа данных;
• компьютер диспетчера, ведущего мониторинг автомобилей.

Использование систем спутникового мониторинга повышает качество и эффективность работы корпоративного транспорта, и в среднем на 20-25% снижают расходы на топливо и содержание автопарка.

1.3 Оборудование

Контроллеры и трекеры

Большинство GPS контроллеров и трекеров имеют  схожие функциональные возможности:

• вычислять собственное местоположение, скорость и направление движения на основании сигналов спутников Систем глобального позиционирования GPS;
• подключать внешние датчики через аналоговые или цифровые входы;
• считывать данные с бортового оборудования, имеющего последовательный порт или более специализированный интерфейс CAN;
• хранить некоторый объём данных во внутренней памяти на период отсутствия связи;
• передавать полученные данные на серверный центр, где происходит их обработка.

 

Датчики

Для получения дополнительной информации на транспортное средство устанавливаются  дополнительные датчики, подключаемые к GPS или ГЛОНАСС контроллеру, например:

• датчик расхода топлива;
• датчик нагрузки на оси ТС;
• датчик уровня топлива в баке;
• датчик температуры в рефрижераторе;
• датчики, фиксирующие факт работы или простоя спецмеханизмов (поворот стрелы крана, работы бетоносмесителя), факт открывания двери или капота, факт наличия пассажира (такси).

1.4 История развития

В зависимости от применяемых технических  решений можно выделить пять поколений  систем спутникового мониторинга транспорта:

• Самые первые системы были оффлайновыми, то есть не позволяли осуществлять мониторинг в реальном времени. GPS-трекер записывал все данные в память и передавал их на сервер по прибытии транспортного средства на базу через проводной или беспроводной интерфейс. Такая схема позволяла контролировать маршрут автомобиля только постфактум и не способна помочь, например, при угоне автомобиля.
• Во втором поколении для организации связи между GPS-терминалами и сервером использовались SMS либо механизм CSD. На сервер устанавливались один или несколько модулей сотовой связи, позволяющие принимать SMS или звонки с данными.
• В третьем поколении в качестве транспортной сети используются GPRS или EV-DO, что позволяет снизить расходы на передачу данных местоположения и строить системы отображения всех объектов в режиме реального времени. В таких системах сервер устанавливается непосредственно у клиента в локальной сети офиса, что обеспечивает лучшую оперативность и защищенность данных, однако требует регулярной поддержки сервера силами клиента.
• Системы четвёртого поколения также используют один из механизмов мобильного интернета в качестве транспортной системы, но отличаются от третьего централизацией серверного обеспечения у поставщика услуги и использованием web-технологий. В этом случае сервер размещается у компании-поставщика, его мощности делятся между многими клиентами, а защищённый доступ к данным осуществляется через веб-приложение с любого компьютера, подключённого к интернету.
• Системы мониторинга пятого поколения представляют собой глобальное развитие и централизацию систем предыдущего поколения в логически единый, распределённый центр мониторинга, работающий по принципу облачных технологий. В таком варианте данные GPS и ГЛОНАСС устройств, собираемые коммуникационными серверами, стекаются в логически объединенный сервер базы данных и далее распределяются между промежуточными серверами, которые обеспечивают взаимодействие с пользователем. При такой архитектуре системы пользователи из разных регионов, стран и даже континентов получают информацию от ближайшего регионального центра с минимальной задержкой, получая от оператора программное обеспечение как услугу.

 

 

 

 

 

2 ГЛОНАСС

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС, GLONASS) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации.

Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS.

ГЛОНАСС предназначена для  оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа  пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования.

Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС  в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с  вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка  ГЛОНАСС не требует  дополнительных корректировок в  течение всего срока активного  существования. Тем не менее, срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче.

2.1 История развития системы

Первый спутник ГЛОНАСС  был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995 года спутниковая группировка была развернута до штатного состава — 24 спутника.

Вследствие недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы, число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6.

В конце марта 2008 года совет  главных конструкторов по российской глобальной навигационной спутниковой  системе (ГЛОНАСС), заседавший в Российском научно-исследовательском институте космического приборостроения, несколько скорректировал сроки развёртывания космического сегмента ГЛОНАСС. Прежние планы предполагали, что на территории России системой станет возможно пользоваться уже к 31 декабря 2007 года; однако для этого требовалось 18 работающих спутников, некоторые из которых успели выработать свой гарантийный ресурс и прекратили работать. Таким образом, хотя в 2007 году план по запускам спутников ГЛОНАСС был выполнен (на орбиту вышли шесть аппаратов), орбитальная группировка по состоянию на 27 марта 2008 года включала лишь шестнадцать работающих спутников. 25 декабря 2008 года количество было доведено до 18 спутников.

29 января 2009 года было  объявлено, что первым городом  страны, где общественный транспорт  в массовом порядке будет оснащён  системой спутникового мониторинга на базе ГЛОНАСС, станет Сочи. На тот момент ГЛОНАСС-оборудование производства компании «M2M телематика» было установлено на 250 сочинских автобусах.

 

К 30 марта 2010 года количество работающих КА было доведено до 21 (плюс 2 резервных КА).

С переходом на спутники «Глонасс-К» точность системы ГЛОНАСС  станет сопоставимой с точностью  американской навигационной системы NAVSTAR GPS — единственной зарубежной развернутой навигационной системой.

 

02 сентября 2010 года группировка спутников пополнена ещё тремя спутниками и общее количество спутников в группировке доведено до 26.

03 октября 2011 года 24-й спутник  ГЛОНАСС был успешно запущен  в космос и выведен на целевую  орбиту.

2.2 Спутники ГЛОНАСС

Разработчик и изготовитель спутников — ОАО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва (до 2008 года «НПО ПМ»), город Железногорск, Красноярский край.

Запуски

 

Байконур, 26 октября 2007 года. Запуск ракеты-носителя «Протон-К», выводящей  на орбиту три спутника «Глонасс-М»

Последние и планируемые  запуски
25 декабря 2005 года	С космодрома «Байконур» на орбиту ракетой-носителем «Протон-К» были запущены ещё один космический аппарат «Глонасс» и два космических аппарата «Глонасс-М» с увеличенным ресурсом эксплуатации для пополнения группировки ГЛОНАСС.
26 декабря 2006 года	Состоялся вывод на орбиту РН «Протон-К» трёх КА «Глонасс-М».
26 октября 2007 года	РН «Протон-К» стартовал  с Байконура и вывел на околоземную  орбиту три модифицированных КА «Глонасс-М».
25 декабря 2007 года	С космодрома «Байконур» стартовал  РН «Протон-М» и вывел на орбиту три  КА «Глонасс-М». Запуск увеличил число  работающих спутников до 16 (одновременно 4 спутника, запущенные в 2001—2003 годах, были выведены из группировки).
25 сентября 2008 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М» в каждом. Запуск увеличил число работающих спутников  до 18 (1 спутник был выведен из состава группировки).
25 декабря 2008 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М».
14 декабря 2009 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М».
2 марта 2010 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М». Запуск увеличил число работающих спутников до 21 КА (плюс 2 КА в орбитальном резерве).
2 сентября 2010 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М». Число работающих спутников 21 КА (плюс 2 КА в орбитальном  резерве и на 06.09.2010 3 КА на этапе  ввода в эксплуатацию).
5 декабря 2010 года	Запуск РН «Протон-М» с  тремя КА «Глонасс-М». В результате выведения разгонного блока с  тремя КА на нерасчетную орбиту потеряны три аппарата «Глонасс-М» .[10]
2011 год	Запуск трех КА серии «Глонасс-М» РН «Протон-М» и одного экспериментального КА «Глонасс-К» при помощи РН «Союз-2-1А».