Спутниковые системы местоопределения автотранспорта

     Траекторные измерения осуществляются с помощью  радиолокационных станций, которые определяют запросным способом дальность до спутников и радиальную скорость. Дальномерный канал характеризуется максимальной ошибкой около 2...3 м. Процесс измерения дальности до спутника совмещают по времени с процессом закладки массивов служебной информации, временных программ и команд управления, со съемом телеметрических данных со спутника.

     В настоящее время для обеспечения  работ ГЛОНАСС могут использоваться КС, рассредоточенные по всей территории России. Часть КС и других элементов  наземного сегмента ГЛОНАСС осталась вне территории России.

     В случае выхода из строя одной из станций возможна ее равноценная  замена другой, так как сеть КС обладает достаточной избыточностью и  в наихудшей ситуации работу системы  может обеспечивать ЦУС и одна станция, однако интенсивность ее работы будет очень высокой

     В настоящее время в системе  ГЛОНАСС используется запросная  технология эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для  расчета эфемерид служат данные измеренных текущих параметров спутников, поступающие  в ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10...12 сеансов передачи информации по каждому спутнику. При решении задач определения и прогнозирования движения спутника эфемериды рассчитывают путем численного интегрирования дифференциальных уравнений движения комбинированным методом Рунге - Кутта и Адамса в координатной системе, заданной средним экватором и равноденствием эпохи начала бесселева года (в 1975 г). В правых частях дифференциальных уравнений учитываются основные возмущающие силы. Гравитационное поле Земли представлено разложением в ряд по сферическим функциям до гармоник степени и порядка 8 включительно. При моделировании расчетных аналогов измерений учитываются уходы полюса и поправки ко времени за счет неравномерности вращения Земли.

     При выводе спутника из системы требование к точности нахождения параметров движения определяются исходя из необходимости  надежного вхождения в связь  со спутником. В этом случае параметры  движения спутника определяют на мерных интервалах длительностью не менее четырех витков не реже одного раза в месяц. В состав уточняемых параметров при этом включаются только кинематические.

     В соответствии с целевым назначением  система ГЛОНАСС имеет в своем  составе подсистему КА (навигационных спутников), которая представляет собой орбитальную группировку из 24 спутников. Спутники, излучая непрерывные радионавигационные сигналы, формируют в совокупности сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и в околоземном пространстве, которое используется для навигационных определений различными потребителями.

     Спутники  ГЛОНАСС размещаются на трех практически  круговых орбитах. Высота каждой орбиты составляет 18 840... 19 440 км (номинальное  значение составляет 19 100 км), что позволяет отнести ГЛОНАСС к среднеорбитальным СРНС.

     Таким образом, орбитальная группировка  спутников ГЛОНАСС с несинхронными  почти круговыми орбитами более  стабильна по сравнению с группировкой спутников СР5 с синхронными 12-тичасовыми орбитами. 

     4.2 Особенности использования Глонасс на транспорте 

     Проблема  автоматизации управления движением  наземных транспортных средств возникла в начале XX века вместе с развитием железнодорожного и автомобильного транспорта. Наибольшего развития автоматизированные системы управления движением получили на железнодорожном транспорте на основе релейной автоматики УКВ-радиосвязи.

     В 70-х годах вопрос об автоматизации  управления движением автомобильного транспорта в связи с массовым развитием дорожного движения в  промышленно развитых странах встал особенно остро. Поэтому на мировом рынке появились системы управления автотранспортом на основе локальных систем местонахождения объектов и автомобильных УКВ-радиостанций.

     Принципиально новые возможности для создания автоматизированных систем управления транспортными потоками в масштабах городов, регионов и даже континентов появились в 80-х годах в связи с развитием радиосистем дальней навигации и дальней радиосвязи: импульсно-фазовых и фазовых радионавигационных систем, систем метеорной радиосвязи и, в особенности, спутниковых РНС и спутниковых систем радиосвязи.

     Организация движения транспортных средств характеризуется  большими разнообразием, что требует  учета специфики навигационного обеспечения при перевозке грузов и пассажиров.

     Классификацию видов организации движения наземного  транспорта проводят по различным признакам: в локальном регионе или по проложенным магистралям и трассам; в составе группы или одиночное  движение; по установленным или произвольным маршрутам; по расписанию или вне установленного регламента.

     Каждый  из вариантов организации движения принципиально отличается один от другого  тем, что требует разработки для  каждого варианта индивидуальной технологии управления транспортными процессами, основу которых составляет специфическое навигационное обеспечение с соответствующими требованиями.

     Уровень требований к навигационному обеспечению  технических средств транспортно-дорожного  комплекса зависит от того, где  используются результаты определения  параметров движения - непосредственно на борту транспорта или осуществляется дистанционный контроль и управление транспортом, например, на диспетчерском пункте.

     Навигационное обеспечение наземных транспортных средств необходимо для реализации информационно-навигационных технологий, используемых при решении задач контроля в интересах повышения эффективности и безопасности дорожного движения.

     Области применения информационно-навигационных  технологий дифференцированы по различным  группам решаемых задач в транспортно-дорожном комплексе России:

     автоматическое  обнаружение мест дорожно-транспортных происшествий;

     охрана  и контроль состояния перевозимых  грузов и обеспечение безопасности участников дорожного движения;

     управление  муниципальным транспортом (автобусы, троллейбусы, трамваи, транспорт жилищно-коммунальных хозяйств, транспорт доставки продовольственных и промышленных товаров населению, пожарная служба, скорая помощь);

     управление  технологическим транспортом при  строительстве и ремонте автомобильных  дорог;

     мониторинг, идентификацию и управление транспортом на карьерных и терминальных перевозках;

     мониторинг, идентификацию и управление перевозками  крупногабаритных, высокотоннажных  и экологически опасных грузов;

     управление  транспортом ведомственных и  коммерческих организаций (внутригородские и пригородные перевозки);

     управление  транспортом магистральных и  интермодальных (земля-море, земля-река и т.п.) перевозчиков.

     Требования  наземных потребителей к точности местоопределения транспортных средств зависят от предназначения тех или иных технологий контроля и управления транспортными процессами:

     при решении большинства задач, связанных  с обеспечением безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной  деятельности, требования к точности местоопределения транспортных средств с погрешностью не хуже 30 м. (предельная погрешность) в настоящее время удовлетворяют потребности автомобильно-дорожной отрасли;

     при решении специальных задач (слежение за экологически опасными грузами, защита от угона и поиск угнанных средств и т.д.) требования к точности местоопределения являются более высокими - не хуже 5...15 м. (предельная погрешность).

     Требования  наземных потребителей к размерам рабочей  зоны задаются исходя их анализа территориально пространственных условий реализации задач, использующих информационно-навигационные технологии:

     территория  Российской Федерации, территории стран  ближнего и дальнего зарубежья - при  организации внутрироссийских и  межгосударственных перевозок;

     глобальная  зона - при организации интермодальных перевозок, включающих перевозку грузов речным и морским транспортом.

     Требования  к дискретности (темпу) обновления координатной информации задаются на основании анализа  структуры тех или иных технологий:

     при контроле и управлении большими группировками (системами) транспортных средств - не более 1 с (по каждому транспортному средству, входящему в состав группировки;

     при решении специальных задач - не более 1 с;

     при контроле и управлении одиночными транспортными  средствами при их движении в условиях города и по магистрали - 0,5...1 мин.

     При формировании требований к доступности  наземных потребителей к радионавигационным системам исходят из критериев решения (достижения) тех или иных задач, реализуемых при использовании  соответствующих технологий контроля и управления транспортными процессами:

     при контроле и управлении большими группировками  транспортных средств, а также при  решении специальных задач допускается  не более 1% сеансов навигации, в которых  не выполняются требования но точности. Отсюда требования к доступности  данной категории транспортных средств к РНС определяются значением вероятности не менее 0,99;

     при контроле и управлении одиночными транспортными  средствами допускается доля сеансов, в которых требования по точности не выполняются, до 5%, что обуславливает  значение требований к доступности РНС для одиночных транспортных средств на уровне 0,95.

     Требования  потребителей автомобильно-дорожного  комплекса к целостности РНС  задаются исходя из возможностей парирования  в автоматизированных системах контроля и управления транспортными процессами тех временных интервалов, на которых потребителям поступает с РНС недостоверная (ложная) навигационная информация. Противодействовать такой информации системы управления транспортными процессами могут ограниченное время. Именно численное значение возможного времени противодействия ложной информации в системах диспетчерского контроля и управления с заданным уровнем вероятности, по истечении которого должно поступать сообщение о нарушении функционирования РНС, задается в качестве показателя ее целостности.

     В существующих системах диспетчерского контроля и управления транспортными  процессами время, затрачиваемое на обнаружение и доведение до потребителя  сообщений (команд) об исключении из числа  действующих ложных источников навигационных  сигналов не должно превышать 15...30 с при вероятности 0,95.

     ГЛОНАСС online является устройством, которое  позволяет отслеживать все параметры  движения объекта (его координаты, скорость, курс, дату и время, данные датчиков) в режиме "реального времени" и одновременно использовать устройство как "черный ящик". 

 

      Рисунок 1. Приемник ГЛОНАСС online

       

     Решаемые  задачи:

     автономный  оперативный контроль состояния  транспортного средства (текущих  координат, скорости и направления  движения, показаний внешних датчиков с привязкой по времени) и управление бортовыми исполнительными устройствами;

     двусторонний  обмен информацией между диспетчерским  центром (ДЦ) и автомобилем (выдача управляющих  воздействий и сообщений из ДЦ на бортовые исполнительные устройства автомобиля, передача в ДЦ информации о состоянии автомобиля);

     накопление  данных о состоянии автомобиля в  бортовом запоминающем устройстве (БЗУ) с возможностью их последующего дистанционного извлечения (режим Black Box) по командам из ДЦ. 

     Таблица № 1. Основные технические данные приемника ГЛОНАСС online

 

 

      Кроме самих передатчиков оправданной  будет установка специальных  датчиков.