ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.09.2020

Просмотров: 2024

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

ного

 

приемника

 

могут

 

быть

 

определены

 

со

 

средней

 

квадратической

 

погреш

-

ностью

 

от

 10 

до

 100 

м

Современные

 

системы

 NAVSTAR GPS 

и

 

ГЛОНАСС

 

в

 

полной

 

ком

-

плектации

 

состоят

 

из

 21 

действующего

 

спутника

 

и

 

трех

 

запасных

Орби

-

ты

 

спутников

 

практически

 

круговые

расположены

 

в

 

трех

 

орбитальных

 

плоскостях

 (

ГЛОНАСС

и

 

в

 

шести

 

орбитальных

 

плоскостях

 (NAVSTAR 

GPS). 

Спутники

 

оснащены

 

солнечными

 

батареями

которые

 

обеспечи

-

вают

 

энергией

 

все

 

системы

в

 

том

 

числе

 

и

 

во

 

время

 

прохождения

 

спут

-

ник

 

а

 

в

 

тени

 

Земли

Орбиты

 

спутников

 

расположены

 

на

 

геодезической

высоте

равной

 20180 

км

и

 

на

 

расстоянии

 26600 

км

 

от

 

центра

 

Земли

.  

Станции

 

слежения

 

принимают

 

все

 

сигналы

 

с

 

проходящих

 

над

 

ними

 

спутников

вычисляют

 

расстояния

 

до

 

спутников

измеряют

 

местные

 

метео

-

рологические

 

параметры

 

и

 

передают

 

информацию

 

на

 

главную

 

станцию

 

контроля

На

 

главной

 

станции

 

контроля

 

обрабатывают

 

всю

 

поступающую

 

информацию

вычисляют

 

и

 

прогнозируют

 

эфемериды

 

и

 

поправки

 

в

 

часы

 

спутников

формируют

 

навигационные

 

сообщения

Наземные

 

антенны

 

пере

-

дают

 

на

 

спутник

 

навигационное

 

сообщение

сформированное

 

на

 

главной

 

стан

-

ции

 

слежения

Наземные

 

передающие

 

антенны

 

расположены

 

так

что

 

каж

-

дый

 

спутник

 

ежедневно

 

имеет

 

по

 

крайней

 

мере

 

три

 

сеанса

 

связи

 

с

 

системой

 

слежения

.     

Основное

 

назначение

 

системы

 GPS — 

военное

Для

 

исключе

-

ния

 

несанкционированного

 

использования

 

системы

 

в

 

эфемериды

 

спут

-

ников

 

умышленно

 

вносятся

 

искажения

а

 

также

 

искажаются

 

показания

 

часов

 

спутников

 

и

 

несущая

 

частота

  [

так

 

называемый

 

режим

 Selective Avail-

abiling (SA)]. 

Исключить

 

эти

 

искажения

 

может

 

лишь

 

приемник

имеющий

 

доступ

 

к

 

Р

-

коду

 (

только

 

военный

 

приемник

). 

В

 

этом

 

случае

 

предельная

 

по

-

грешность

 

определения

 

абсолютных

 

координат

 

составляет

 10...20 

м

В

 

на

-

стоящее

 

время

 

режим

 SA 

выключен

Обычный

 

приемник

работающий

 

лишь

 

по

 

С

/

А

 

коду

может

 

определить

 

абсолютные

 

координаты

 

с

 

предель

-

ной

 

погрешностью

 150...200 

м

В

 

систему

 

ГЛОНАСС

 

искажения

 

не

 

вносят

-

ся

и

 

любой

 

пользователь

 

может

 

определить

 

координаты

 

своего

 

местопо

-

ложения

 

с

 

предельной

 

ошибкой

 20 

м

Приведем

 

некоторые

 

возможные

 

классификации

 

современных

 

приемни

-

ков

Приемники

способные

 

принимать

С

/

А

 

код

С

/

А

 

код

 + 

фазовые

 

измерения

 

на

 

частоте

 

L

1

;

 

С

/

А

 

код

 + 

фазовые

 

измерения

 

на

 

частотах

 

L

1

 

и

 

L

2

;

 

С

/

А

 

код

 + 

Р

-

код

 + 

фазовые

 

измерения

 

на

 

частотах

 

L

1

 

и

 

L

2

.

 

В

 

геодезии

 

широкое

 

применение

 

нашли

 

приемники

занимающие

 2-

ю

 

и

 3-

ю

 

позиции

 

в

 

приведенной

 

выше

 

классификации

.  

В

 

геодезических

 

работах

 

в

 

основном

 

используют

 

приемники

способные

 

производить

 

фазовые

 

измерения

 

на

 

частоте

 

L

1

 

или

 

двух

 

частотах

 

L

1

 

и

 

L

2

Од

-

нако

 

для

 

определения

 

поправок

 

в

 

часы

 

приемника

 

и

 

обеспечения

 

синхронной

 

работы

 

нескольких

 

одновременно

 

работающих

 

приемников

 

параллельно

 

с

 

 

121


background image

фазовыми

 

измерениями

 

производят

 

кодовые

 

измерения

 

с

 

использованием

 

С

/

А

 

кода

По

 

кодовым

 

измерениям

 

микропроцессор

 

приемника

 

автоматиче

-

ски

 

вычисляет

 

поправку

 

и

 

корректирует

 

часы

 

приемника

 

с

 

точностью

 1 

мс

 = 

0,001 

с

Следовательно

несинхронность

 

работы

 

приемников

производящих

 

измерения

 

на

 

различных

 

пунктах

не

 

превышает

 2 

мс

.  

12.2.

Режимы

 

наблюдений

 

Режимы

 

наблюдений

 

спутниковыми

 

приемниками

 

подраздеяют

 

на

 

аб

-

солютные

 

и

 

относительные

При

 

абсолютных

 

наблюениях

используя

 

кодо

-

вые

 

измерения

определяют

 

координаты

 

пунктов

а

 

при

 

относительных

 — 

приращения

 

координат

 (

иногда

 

их

 

называют

 

вектором

 

базы

 

между

 

пункта

-

ми

). 

В

 

геодезической

 

практике

 

часто

 

используются

 

относительные

 

измерения

 

как

 

наиболее

 

точные

Существуют

 

несколько

 

режимов

 

относительных

 

наблю

-

дений

которые

в

 

свою

 

очередь

подразделяютя

 

на

 

две

 

группы

статические

 

и

 

кинематические

При

 

любом

 

режиме

 

относительных

 

измерений

 

один

 

из

 

при

-

емников

 

находится

 

на

 

пункте

 

с

 

известными

 

координатами

а

 

другие

 — 

на

 

определяемых

 

пунктах

.

 

Статика

.

 

Статический

 

режим

 

наблюдений

 

как

 

наиболее

 

точный

 

явля

-

ется

 

основным

 

методом

 

при

 

создании

 

сетей

однако

 

он

 

требует

 

наибольших

 

временных

 

затрат

Время

 

измерения

 

одного

 

пункта

 

колеблется

 

от

 40 

мин

 

до

 

нескольких

 

часов

 (

в

 

зависимости

 

от

 

требуемой

 

точности

 

измерений

числа

 

и

 

расположения

 

наблюдаемых

 

спутников

состояния

 

ионосферы

 

и

 

т

.

п

.). 

Быстрая

 

статика

Быстрая

 

статика

 — 

это

 

разновидность

 

статического

 

режима

 

измерений

при

 

котором

 

время

 

наблюдений

 

может

 

быть

 

сокращено

 

до

 10

15 

мин

Информацию

 

о

 

необходимом

 

времени

 

наблюдений

 

оператор

 

получает

 

от

 

приемника

когда

 

получен

 

достаточный

 

объем

 

информации

Чтобы

 

избежать

 

неоднозначности

 

при

 

обработке

 

результатов

 

наблюдений

практикуют

 

возврат

 

приемника

 

на

 

ранее

 

определенный

 

пункт

 

или

 

меняют

 

ме

енны

стами

 

ант

Кинематика

При

 

кинематическом

 

режиме

 

измерений

 

передвижной

 

при

-

ем

rover— 

скиталец

), 

уста

-

ник

который

 

иногда

 

называют

 

роверным

 

(

от

 

англ

на

тод

 

называют

 

вливают

 

в

 

определенных

 

пунктах

 

на

 

короткое

 

время

Такой

 

ме

«stop and go» («

стой

 

и

 

иди

»). 

Кинематический

 

режим

 

измерений

 

начинают

 

с

 

инициализации

т

.

е

с

 

начальных

 

измерений

при

 

которых

 

выполняется

 

раз

-

решение

 

неоднозначности

Для

 

инициализации

 

оба

 

приемника

 

устанавливают

 

в

 

нескольких

 

метрах

 

друг

 

от

 

друга

и

 

время

 

измерений

 

составляет

 

примерно

 15 

мин

если

 

ровер

-

ный

 

приемник

 

устанавливают

 

вдалеке

 

от

 

опорного

то

 

время

 

инициализации

 

увеличивается

 

и

 

может

 

достичь

 1 

ч

После

 

завершения

 

инициализации

 

роверный

 

приемник

 

переключают

 

в

 

режим

 

кинематики

 

и

 

перемещают

 

к

 

следующему

 

определяемому

 

пункту

При

 

перемещении

 

роверный

 

приемник

 

должен

 

оставаться

 

в

 

рабочем

 

режи

-

ме

 

и

 

обеспечивать

 

прием

 

сигналов

 

от

 

не

 

менее

 

четырех

 

одних

 

и

 

тех

 

же

 

спут

-

ников

На

 

крытой

 

местности

 

и

 

особенно

 

под

 

мостами

 

могут

 

возникать

 

срывы

 

 

122


background image

непрерывных

 

измерений

о

 

чем

 

приемник

 

информирует

 

наблюдателя

 

звуко

-

вым

 

 

сигналом

 

и

 

записью

 

на

 

дисплее

В

 

таком

 

случае

 

необходимо

 

вернуться

на

 

один

 

из

 

ранее

 

определенных

 

пунктов

 

или

 

перейти

 

в

 

режим

 

статики

 

и

 

повторить

 

инициализацию

 

приемников

При

 

установке

 

роверного

 

приемни

-

ка

 

на

 

определяемом

 

пункте

 

оператор

 

записывает

 

его

 

название

 (

или

 

номер

), 

определяет

 

высоту

 

приемника

 

над

 

пунктом

 

и

 

вводит

 

эти

 

данные

 

в

 

прием

-

ник

Кинематика

 «

в

 

полете

» (on the fly 

—- 

OTF). 

Кинематика

 «

в

 

полете

» 

— 

это

 

разновидность

 

кинематического

 

режима

 

наблюдений

 

без

 

инициализа

-

ции

 

приемников

Он

 

используется

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

есть

 

уверенность

что

 

время

 

непрерывного

 

приема

 

достаточного

 

числа

 

спутников

 

составляет

 

не

 

менее

 20 

мин

За

 

это

 

время

 

накапливается

 

достаточное

 

количество

 

ин

-

формации

 

для

 

успешного

 

разрешения

 

неоднозначности

Кинематика

 

в

 

реальном

 

времени

При

 

необходимости

 

выполнить

 

обработку

 

результатов

 

наблюдений

 

на

 

роверном

 

приемнике

 

одновременно

 

с

 

измерениями

 

используют

 

режим

  «

кинематика

 

в

 

реальном

 

времени

» (Real 

Time Kinematics — RTK). 

С

 

этой

 

целью

 

на

 

опорном

 

приемнике

 

устанавли

-

вают

 

радиомодем

который

 

обеспечивает

 

дополнительную

 

цифровую

 

ра

-

диосвязь

 

с

 

роверными

 

приемниками

снабженными

 

также

 

приемными

 

ра

-

диомодемами

На

 

опорном

 

приемнике

 

вычисляют

 

необходимые

 

поправки

 

в

 

результаты

 

измерений

 

и

 

передают

 

на

 

роверные

 

приемники

на

 

которых

 

осуществляется

 

обработка

 

результатов

 

фазовых

 

измерений

 

с

 

учетом

 

приня

-

тых

 

поправок

Время

 

получения

 

приращений

 

координат

 

занимает

 

несколько

 

секунд

12.3. 

Приёмники

 GPS 

Все

 

получившие

 

распространение

 

в

 

практике

 

производства

 

инженер

-

ных

 

работ

 

приемники

 

можно

 

условно

 

разделить

 

на

 

следующие

 

группы

Одноканальные

 

приемники

наиболее

 

экономичные

 

и

 

дешевые

ис

-

пользуют

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

не

 

требуется

 

вести

 

измерения

 «

в

 

режиме

 

ре

-

альн

змерения

 

до

 

четырех

 

различных

 

спут

-

нико

ого

 

времени

», 

т

е

непрерывно

и

 

не

 

требуется

 

измерения

 

скорости

 

объекта

на

 

котором

 

установлен

 

приемник

Прежде

 

чем

 

вычислить

 

коорди

-

наты

 

местоположения

одноканальный

 

приемник

 

должен

 

выполнить

 

по

-

следовательно

 

четыре

 

отдельных

 

и

в

Вся

 

операция

 

по

 

определению

 

координат

 

одной

 

точки

 

может

 

зани

-

мать

 

от

 2 

до

 30 

с

что

 

во

 

многих

 

случаях

 

может

 

оказаться

 

вполне

 

приемле

-

мым

Тем

 

не

 

менее

 

одноканальным

 

приемникам

 

свойственны

 

некоторые

 

недостатки

1) 

с

 

помощью

 

такого

 

приемника

 

нельзя

 

производить

 

измерения

 

с

 

подвижного

 

объекта

 (

например

с

 

автомобиля

 

при

 

кинематической

 

съемке

 

плана

 

и

 

продольного

 

профиля

 

автомобильной

 

дороги

); 

2) 

в

 

ходе

 

каждого

 

цикла

 

из

 

четырех

 

измерений

 

приемник

 

должен

 

ос

-

таваться

 

неподвижным

 

123


background image

3) 

работа

 

одноканальных

 

приемников

 

по

 

определению

 

координат

 

прерывается

 

в

 

моменты

когда

 

навигационные

 

спутники

 

передают

 

свои

 

инф

чив

 

цикл

 

частич

-

ной

 

без

 

перерыва

 

процесса

 

определения

 

координат

Все

 

это

 

сущест

-

приемников

ис

-

поль

ьных

 

и

 

многоканальных

), 

работающих

 

на

 

одной

 

частоте

 

ра

-

диов

вают

 

более

 

точ

-

ное

 

ормационные

 

сообщения

прием

 

и

 

расшифровка

 

каждого

 

из

 

которых

 

занимает

 

около

 30 

с

.

 

Двухканальные

 

приемники

 

работают

 

по

 

следующему

 

принципу

Когда

 

один

 

канал

 

приемника

 

производит

 

обработку

 

результатов

 

временных

 

из

-

мерений

 

до

 

одного

 

спутника

другой

 

канал

 

устанавливает

 

радиоконтакт

 

с

 

очередным

 

спутником

 

для

 

проведения

 

измерений

Закон

обработки

 

данных

первый

 

канал

 

мгновенно

 

переключается

 

на

 

измере

-

ния

 

до

 

очередного

 

спутника

 

без

 

потери

 

времени

 

на

 

его

  «

захват

» 

и

  «

про

-

слушивание

». 

Тем

 

временем

 

второй

 

канал

называемый

 

административ

-

ным

обращается

 

к

 

следующему

 

спутнику

 

и

 

т

д

Административный

 

канал

 

используется

 

для

 

приема

 

информационных

 

сообщений

 

спутников

 

без

 

пре

-

рывания

 

процесса

 

определения

 

координат

 

местоположения

 

и

 

может

 

быть

 

использован

 

для

 

обработки

 

временных

 

измерений

Кроме

 

того

современ

-

ные

 

двухканальные

 

приемники

 

программируются

 

для

 

слежения

 

за

 

более

 

чем

 

четырьмя

 

спутниками

 

и

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

за

 

одним

 

из

 

рабочих

 

спут

-

ников

 

оказывается

 

потерян

 

контроль

мгновенно

 

используется

 

другой

 

спутник

венно

 

ускоряет

 

работу

 

Многоканальные

 

приемники

  (

непрерывного

 

слежения

)  

одновременно

 

отслеживают

 

четыре

 

и

 

более

 

спутников

Многоканальные

 

приемники

зуемые

 

при

 

производстве

 

инженерно

-

геодезических

 

работ

могут

 

иметь

 4, 6, 8, 10, 12 

и

 

даже

 24 

канала

 

слежения

Кроме

 

очевидного

 

пре

-

имущества

 — 

непрерывного

 

определения

 

координат

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

скорости

 

и

 

траектории

 

движения

многоканальные

 

приемники

 

могут

 

обрабатывать

 

сигналы

 

всех

 

спутников

 

рабочего

 

созвездия

видимых

 

в

 

настоящий

 

момент

 

на

 

небосклоне

а

 

некоторые

 

приемники

 

— 

одновре

-

менно

 

и

 

спутников

 

разных

 

орбитальных

 

систем

 — 

 NAVSTAR (

США

и

 

ГЛОНАСС

 (

Россия

). 

Одночастотные

 

и

 

двухчастотные

 

приемники

Кроме

 

приемников

 (

од

-

но

/

двухканал

олн

в

 

практике

 

инженерно

-

геодезических

 

работ

 

используют

 

и

 

много

-

канальные

 

двухчастотные

 

приемники

работающие

 

с

 

использованием

 

ко

-

дов

 

на

 

двух

 

частотах

Приёмники

 

такого

 

уровня

 

обеспечи

определение

 

координат

 

точек

 

местности

а

 

также

 

быструю

 

инициали

зацию

  (

присваивание

 

начальных

 

значений

приемника

что

 

особенно

 

актуально

 

в

 

местах

где

 

могут

 

часто

 

блокироваться

 

сигналы

 

спутников

По

 

точности

 

определения

 

координат

 

и

 

назначению

 

различают

 

прием

-

ники

 

следующих

 

классов

навигационного

 

класса

 

с

 

точностью

 

определения

 

координат

 150—

200 

м

 

124


background image

класса

 

картографии

 

и

 

ГИС

 

с

 

точностью

 

определения

 

координат

  1—5 

м

;  

геодезического

 

класса

 

с

 

точностью

 

определения

 

координат

 

до

  1 

см

Приемники

 

навигационного

 

класса

 

точности

 

призваны

 

решать

 

главным

 

образом

 

навигационные

 

задачи

 

на

 

транспорте

в

 

народном

 

хозяй

-

стве

 (

например

при

 

поиске

 

полезных

 

ископаемых

 

и

 

т

.

д

.) 

и

 

на

 

отды

-

хе

Приемники

 

класса

 

точности

 

картографии

 

и

 

ГИС

 

доступны

 

про

-

ектно

-

изыскательским

 

и

 

строительным

 

организациям

Точность

 

приемни

-

ков

 

класса

 

картографии

 

и

 

ГИС

 

может

 

быть

 

существенно

 

повышена

 

при

 

ба

-

зовом

 

варианте

 

их

 

использования

 

в

 

случае

 

применения

 

базовых

 

станций

и

 

они

 

могут

 

быть

 

использованы

 

при

 

решении

 

большинства

 

инженерно

-

геодезических

 

задач

включая

 

задачи

решаемые

 

в

 

режиме

 

реального

 

вре

-

мени

 (

например

съемка

 

плана

 

и

 

продольного

 

профиля

 

существующей

 

ав

-

томо

о

 

с

 

орбитальным

 

комплексом

 

США

 NAVSTAR, 

а

 

преж

бильной

 

дороги

 

с

 

движущегося

 

автомобиля

). 

Приемники

 

геодезического

 

класса

 

точности

 

в

 

автономном

 

режиме

 

работы

 

обеспечивают

 

определение

 

координат

 

точек

 

местности

 

с

 

точностью

 

до

 1—3 

см

 

в

 

кинематическом

 

режиме

 

и

 

до

 1 

см

 

при

 

статических

 

измерени

-

ях

,  

поэтому

 

они

 

применимы

 

для

 

решения

 

практически

 

любых

 

инженер

-

но

-

геодезических

 

задач

При

 

огромном

 

многообразии

 

приемников

 GPS, 

обеспечивающих

 

вы

-

полнение

 

инженерно

-

геодезических

 

задач

 

на

 

изысканиях

 

и

 

в

 

строительст

-

ве

нужно

 

стремиться

 

приобретать

 

приемники

 

и

 

геодезические

 

системы

работающие

 

не

 

тольк

де

 

всего

 

с

 

отечественной

 

навигационной

 

системой

 

ГЛОНАСС

12.4. 

Организация

 

геодезических

 

работ

 

с

 

использованием

 

базовых

 

станций

 DGPS 

Использование

 GPS-

приемников

 

класса

 

точности

 

определения

 

коор

-

динат

 

картографии

 

и

 

ГИС

дающих

 

ошибки

 

до

 

нескольких

 

метров

оказы

-

вается

 

возможным

 

и

 

для

 

измерений

 

геодезического

 

класса

 

точности

  (

до

 1 

 

назв

иального

 

позиционирования

 

основана

 

на

 

том

что

 

тех

 

же

 

марок

 

в

 

пределах

 

одного

 

локального

 

участка

 

местности

 

пр

в

 

точке

 

с

 

точно

 

известными

 

координатами

можно

 

определять

 

разницу

 

ме

 

ради

геодезической

 

сети

либо

 

на

 

пункте

специально

 

созданном

 

в

 

любом

 

см

), 

если

 

использовать

 

методику

 

дифференциального

 (

относительного

по

-

зиционирования

 

в

 

режиме

 

работы

 

с

 

базовыми

 

станциями

получившими

ание

 Differential GPS — DGPS. 

Технология

 

дифференц

 

ошибки

 

определения

 

абсолютных

 

координат

 

разными

 

приемниками

 

одних

 

и

актически

 

одинаковы

Если

 

установить

 DGPS-

приемник

  (

базовую

 

стан

-

цию

жду

 

эталонными

 

и

 GPS-

координатами

 

и

 

ретранслировать

 

поправки

 

по

оканалам

 

на

 

другие

 (

ведомые

) GPS-

приемники

Базовую

 DGPS-

станцию

 

устанавливают

 

на

 

точке

 

с

 

точно

 

известными

 

высотой

 

и

 

плановыми

 

координатами

  (

например

на

 

пункте

 

государствен

 

ной

 

 

125