Функции, задачи и применение.

Кроме определения трех текущих координат (долгота, широта и высота над уровнем моря) GPS обеспечивает:

1. определение трех составляющих скорости объекта;

2. определение точного времени с точностью не менее 0,1 с;

3. вычисление истинного путевого угла объекта;

4. прием и обработку вспомогательной информации.

Сегодня эксплуатируется спутниковая навигационная система (СНС) NAVSTAR, развернутая Министерством обороны США и введенная в эксплуатацию в 1988 году. Эксплуатацию этой СНС, включая сеть контрольных станций, ведет МО США. Но ею разрешено пользоваться бесплатно всем гражданским организациям, правда, только с ограничением по точности определения координат (так называемый селективный доступ). Это обеспечивается путем зашумления радионавигационного сигнала используемого для измерений. Для точных измерений используется специальный дифференциальный метод [4].

Применение приборов спутникового позиционирования в прикладных задачах и гис

Число областей применения GPS-средств велико. Их можно систематизировать по содержанию основных задач.

1. Землеустроительные задачи, картография и координирование строительных объектов относятся к такой группе приложений, как измерение Земли и ее поверхности. Здесь могут использоваться не только отдельные приемники, но и целые измерительно-вычислительные комплексы, точность измерений которыми доходит до долей сантиметра. На основе сочетания возможностей GPS и других технических средств создаются информационно-измерительные системы, позволяющие получать новые качества в решении старых задач.

2. GPS-приемник становится миниатюрным и дешевым и, вероятно, в ближайшее время может стать новым "бытовым прибором", таким же привычным, как телефон.

3. GPS позволяет "присвоить" уникальный адрес буквально каждому квадратному метру поверхности Земли, а это означает, что человек престанет теряться и метаться в поисках нужного объекта [4].

Использование спутникового метода для мониторинга природных ресурсов и объектов

Мониторинг может выполняться для неподвижных точек (объектов) закрепленных на местности или для объектов, изменяющих своё местоположение. В зависимости от требований к точности позиционирования применяются различные методы. Так для позиционирования на уровне метровой точности используется метод навигационных определений. Имеется большой спектр приборов пониженной точности (Garmin, Magellan Navigation и других трекеров), определяющих: широту, долготу и высоту точки; точное время; ориентацию по сторонам света; текущую скорость, пройденное расстояние, среднюю скорость; направление на точку с координатами, заданными пользователем; текущее положение на электронной карте местности). Некоторые приборы оснащены средствами оперативной передачи информации по каналам связи в центр, выполняющий сбор и анализ данных [11].

Использование gps-оборудования для навигации

Традиционно первой является область навигации подвижных объектов. Ей соответствуют GPS-приемники навигационного класса, определяющие местоположение с погрешностью не хуже нескольких десятков метров. За исключением специальных задач, это - очень высокая точность навигации. Эти приемники используются на автомобилях, речных, морских и воздушных судах, на космических аппаратах и при перемещениях пешком. Общим для всех подвижных объектов является наличие скорости их движения по отношению к земной поверхности и традиционный набор штурманских задач. Прежде, чем начать движение по маршруту, т.е. подняться в воздух, отплыть из гавани или отправиться в путь на автомобиле, штурман экипажа осуществляет детальную проработку предстоящего маршрута. Он делает прокладку маршрута по карте, определяет все контрольные путевые точки, проводит расчет необходимой скорости движения и графика ее изменения по различным отрезкам пути, расчет продолжительности движения и времени прибытия, запаса горючего. А так же определяет многие другие элементы предстоящего маршрута, которые он будет контролировать и корректировать в процессе полета, плавания или поездки.

Помимо указанных выше основных задач современные GPS-приемники навигационного класса в полуавтоматическом режиме выполняют также всю штурманскую работу, как по "предполетной подготовке", так и в "полете". В зависимости от назначения приемника его встроенный компьютер решает значительное количество сервисных задач. Таких, как:

1. хранение и выдача информации об условиях навигации самолетов и судов кораблей в окрестностях мировых морских портов и аэропортов (обновляемые магнитные карты);

2. связь по стандартным интерфейсам с внешним оборудованием и вычислительными средствами и, в частности, работа в среде различных навигационных и информационных комплексов;

3. накопление во внутренней памяти приемника массивов данных измерений для проведения различного рода статистических обработок;

4. выполнение значительного количества вспомогательных операций, обеспечивающих оперативный контроль за работой систем приемника в меняющихся условиях приема спутниковых сигналов;

5. дружественный интерфейс с оператором.

Наличие скорости движения накладывает ряд специфических требований, которые учитываются при схемном проектировании приемников. Например, навигационные приемники авиационного назначения должны быть достаточно быстродействующими, чтобы не отставать в определении текущих координат и скорости от самого объекта и не создавать дополнительных "динамических" погрешностей.

Естественно, что объекты различаются по диапазонам скоростей движения и интенсивности маневров. А их штурманам необходим несколько различный набор сервисных задач. Поэтому разрабатываются и находят широкое применение штурманские GPS-приемники для самолетов и вертолетов, кораблей и наземного транспорта. С их применением безопасность движения и достоверность и точность решения навигационных задач существенно возрастают.

Для региональных съемок мелких и средних масштабов (1:100 000, 1:50 000), движения по заданным маршрутам и поиска пунктов в режиме навигации подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, автомобили и т.д.) предназначен специальный класс портативных GPS приемников.

Точность пространственных координат, получаемых почти сразу после включения, составляет около 100 метров, а со специальной функцией осреднения результатов в неподвижном положении повышается до 30 метров.

Оператору достаточно нажать кнопку включения и последовательно выводить на экран или текущие координаты в выбранной системе, или навигационную информацию для выхода на любую из путевых точек в различных маршрутах, которые можно задать заранее с карты или из каталога. При этом можно выводить на экран азимуты и расстояния до них, а также курсовые отклонения и даже расчетное время прибытия [4].