Принципы работы телематического оборудования в спутниковом мониторинге GPS, ГЛОНАСС
Для определения местоположения объекта телематическим оборудованием в спутниковом мониторинге GPS (ГЛОНАСС) необходимо взаимодействие двух компонентов: сети спутников на орбите, которые отправляют сигнал, и устройств, обеспечивающих прием этого сигнала.
Принцип действия
Все существующие навигационные системы спутникового мониторинга GPS (ГЛОНАСС) похожи по принципу работы, который основан на измерении расстояния от объекта до спутников. При этом положение спутников известно заранее и определено с высокой точностью. Для вычисления расстояния используется время задержки от посылки сигнала до его получения. Вместе с тем, для трёхмерного определения координат необходимо получение сигнала не менее чем от 4-х спутников. Точность определения координат в спутниковом мониторинге GPS (ГЛОНАСС) повышается с увеличением количества спутников.
Спутниковый приёмник содержит справочные данные об орбитах всех спутников нужной системы (альманахи), а также данные о каждом конкретном спутнике (эфемериды). Во время работы приёмник должен определить:
· от какого конкретно спутника получен сигнал
· время задержки
· учесть эффект Доплера
На основании этих данных в спутниковом мониторинге GPS (ГЛОНАСС) выполняется расчет координат.
Спутниковые мониторинги GPS и ГЛОНАСС имеют технические различия, а также ориентированы на применение в разных регионах мира, в связи с чем их спутники расположены на разных орбитах. Существуют различия в методах кодировки и обработки сигналов
Все существующие навигационные системы спутникового мониторинга GPS (ГЛОНАСС) похожи по принципу работы, который основан на измерении расстояния от объекта до спутников. При этом положение спутников известно заранее и определено с высокой точностью. Для вычисления расстояния используется время задержки от посылки сигнала до его получения. Вместе с тем, для трёхмерного определения координат необходимо получение сигнала не менее чем от 4-х спутников. Точность определения координат в спутниковом мониторинге GPS (ГЛОНАСС) повышается с увеличением количества спутников.
Спутниковый приёмник содержит справочные данные об орбитах всех спутников нужной системы (альманахи), а также данные о каждом конкретном спутнике (эфемериды). Во время работы приёмник должен определить:
· от какого конкретно спутника получен сигнал
· время задержки
· учесть эффект Доплера
На основании этих данных в спутниковом мониторинге GPS (ГЛОНАСС) выполняется расчет координат.
Спутниковые мониторинги GPS и ГЛОНАСС имеют технические различия, а также ориентированы на применение в разных регионах мира, в связи с чем их спутники расположены на разных орбитах. Существуют различия в методах кодировки и обработки сигналов
GPS
Спутниковый мониторинг GPS использует кодовое разделение каналов. Т.е. каждому спутнику присвоен уникальный код. Информация от них передается на одной из двух несущих частот: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц. Высота орбиты спутников: 20 200 м. Система включает 32 спутника (24 основных и 8 резервных).
Система GPS изначально имела только военное назначение. Для гражданского применения её точность искусственно снижена. Также в работе данной системы предусмотрены искусственные ограничения точности, применяемые избирательно по решению Правительства США.
Спутниковый мониторинг GPS использует кодовое разделение каналов. Т.е. каждому спутнику присвоен уникальный код. Информация от них передается на одной из двух несущих частот: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц. Высота орбиты спутников: 20 200 м. Система включает 32 спутника (24 основных и 8 резервных).
Система GPS изначально имела только военное назначение. Для гражданского применения её точность искусственно снижена. Также в работе данной системы предусмотрены искусственные ограничения точности, применяемые избирательно по решению Правительства США.
ГЛОНАСС
Спутниковый мониторинг ГЛОНАСС является аналогом GPS, разработан примерно в то же время. Спутниковая группировка данной системы содержит 26 спутников (используется 24). Высота орбит: 19 100 м. Для разделения спутников используется частотное разделение сигналов. Т.е. каждый спутник имеет собственную частоту в диапазонах 1,6 ГГц и 1,2 ГГц. В различных источниках встречается информация о том, что данная система в полярных широтах более точна, чем GPS, т.к. спутники расположены на более высоких орбитах.
Точность работы также определяется режимами: стандартный (обычные потребители), высокоточный (министерство обороны и авторизованные потребители).
Спутниковый мониторинг ГЛОНАСС является аналогом GPS, разработан примерно в то же время. Спутниковая группировка данной системы содержит 26 спутников (используется 24). Высота орбит: 19 100 м. Для разделения спутников используется частотное разделение сигналов. Т.е. каждый спутник имеет собственную частоту в диапазонах 1,6 ГГц и 1,2 ГГц. В различных источниках встречается информация о том, что данная система в полярных широтах более точна, чем GPS, т.к. спутники расположены на более высоких орбитах.
Точность работы также определяется режимами: стандартный (обычные потребители), высокоточный (министерство обороны и авторизованные потребители).
Совместное использование разных навигационных систем
В настоящее время распространены приёмники, способные принимать и обрабатывать сигналы различных навигационных систем (GPS, Galileo, COMPASS, SBAS и ГЛОНАСС). Они получили название GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Данные приёмники являются многоканальными устройствами и используют сложные математические модели определения координат. Для расчетов они используют мощный процессорный блок. Также данные устройства могут иметь акселерометры для определения ориентации и перемещения устройства в пространстве.
В настоящее время распространены приёмники, способные принимать и обрабатывать сигналы различных навигационных систем (GPS, Galileo, COMPASS, SBAS и ГЛОНАСС). Они получили название GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Данные приёмники являются многоканальными устройствами и используют сложные математические модели определения координат. Для расчетов они используют мощный процессорный блок. Также данные устройства могут иметь акселерометры для определения ориентации и перемещения устройства в пространстве.
Применение систем связи для определения координат
Одним из направлений развитие цифровых приемников GNSS стало подключение к каналам беспроводной связи GSM/GPRS/3G/Wi-Fi (технология A-GPS). В таких устройствах при первом включении происходит получение альманахов, а также координат ближайших станций Wi-Fi, GSM и т.д. Благодаря этому устройство почти мгновенно определяет своё местоположение. Также появляется возможность позиционирования в зонах с ограничением приема сигналов GPS. Недостатком является высокое потребление трафика и необходимость работы в зоне действия сети передачи данных. При этом некоторые приёмники не могут стартовать, если отключен радиомодуль.
Одним из направлений развитие цифровых приемников GNSS стало подключение к каналам беспроводной связи GSM/GPRS/3G/Wi-Fi (технология A-GPS). В таких устройствах при первом включении происходит получение альманахов, а также координат ближайших станций Wi-Fi, GSM и т.д. Благодаря этому устройство почти мгновенно определяет своё местоположение. Также появляется возможность позиционирования в зонах с ограничением приема сигналов GPS. Недостатком является высокое потребление трафика и необходимость работы в зоне действия сети передачи данных. При этом некоторые приёмники не могут стартовать, если отключен радиомодуль.
Подробнее о системах мониторинга и тематических кейсах по ссылке.
Источники
https://habr.com/ru/companies/3rdman/articles/706724/
https://www.navixy.ru/blog/what-is-telematics/?ysclid=ltnufxqzgu742529351
https://dzen.ru/a/XKcQb_wwLACz5dSH
https://dzen.ru/a/Y4m-uj6KGjRTtP78
https://wialon-service.ru/baza-znanij/transportnaya-telematika-i-monitoring-transporta/?ysclid=ltnvexcmhn438822164
https://wireless-e.ru/gps/priemniki-gnss/?ysclid=ltnvz0vmb1826420127
https://ru.wikipedia.org/wiki/A-GPS
https://ichip.ru/tekhnologii/gps-i-a-gps-v-chem-raznitsa-i-chto-luchshe-597622?ysclid=lto0cw4i7b652044380
https://opengl.org.ru/informatsionnye-sistemy-i-tekhnologii/srns-glonass.html
Источники
https://habr.com/ru/companies/3rdman/articles/706724/
https://www.navixy.ru/blog/what-is-telematics/?ysclid=ltnufxqzgu742529351
https://dzen.ru/a/XKcQb_wwLACz5dSH
https://dzen.ru/a/Y4m-uj6KGjRTtP78
https://wialon-service.ru/baza-znanij/transportnaya-telematika-i-monitoring-transporta/?ysclid=ltnvexcmhn438822164
https://wireless-e.ru/gps/priemniki-gnss/?ysclid=ltnvz0vmb1826420127
https://ru.wikipedia.org/wiki/A-GPS
https://ichip.ru/tekhnologii/gps-i-a-gps-v-chem-raznitsa-i-chto-luchshe-597622?ysclid=lto0cw4i7b652044380
https://opengl.org.ru/informatsionnye-sistemy-i-tekhnologii/srns-glonass.html