Исследование принципов построения и путей совершенствования радионавигационных систем

Обоснование необходимости использования и развития радионавигационных систем. Анализ принципа построения и передачи сигналов радионавигационных систем. Описание движения спутников. Принцип дифференциального режима и методы дифференциальной коррекции.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Физико-технический факультет

Кафедра оптоэлектроники

Курсовая работа

Исследование принципов построения и путей совершенствования радионавигационных систем

Работу выполнил

Гноевой Александр Викторович

Курс 4 Специальность 210302 -

Радиотехника

Научный руководитель

Канд. техн. наук, доцент.

А.Н. Казаков

Нормоконтролер инженер

И.А. Прохорова

Краснодар 2013



Реферат

Курсовая работа: 36 с. 8 рис., 10 источников.

Радионавигационные системы, системы спутниковой навигации, радионавигационные системы на основе ИСЗ, описание движения спутников, дифференциальный режим работы, принцип дифференциального режима, методы дифференциальной коррекции.

Целью данной курсовой работы является совершенствование учебно-методического комплекса дисциплины радиотехнические системы, которое включает в себя: обосновать необходимость использования и совершенствования радионавигационных систем, провести анализ основных характеристик, разновидностей и параметров радионавигационных систем, обосновать основные пути развития радионавигационных систем.

Основные результаты курсовой работы заключаются в следующем: в ходе проделанной курсовой работы было проведено обоснование необходимости использования и совершенствования радионавигационных систем, сделан анализ основных характеристик и параметров совершенствования радионавигационных систем, проведен анализ принципа работы основных радионавигационных систем и проведен анализ основных перспективы развития СРН



Содержание

Введение

1. Обоснование необходимости использования и развития радионавигационных систем

1.1 Основные системы спутниковой навигации

1.2 Анализ принципа построения основных разновидностей радионавигационных систем

1.3 GPS

1.4 Сигналы GPS

1.5 Радионавигация. Угломерные (амплитудные) РНС

1.6 Радионавигационные системы на основе ИСЗ

2. Анализ характеристик и параметров основных разновидностей радионавигационных систем

2.1 Описание движения спутников

2.2 Навигационные определения

2.3 Дифференциальный режим работы спутниковой навигационной системы

2.4 Принцип дифференциального режима

2.5 Методы дифференциальной коррекции

3. Перспективы развития СРНС

Заключение

Список использованных источников

Введение

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если Вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственные координаты.

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом Глобальная система позиционирования или сокращённо GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле. Также с помощью системы вмонтированной в спутники стало реально определять мощные ядерные заряды, находящиеся на поверхности планеты.

Первоначально GPS - глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того как в 1983 г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту, было разрешено частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом. Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено.



1. Обоснование необходимости использования и развития радионавигационных систем

Несмотря на то, что изначально радионавигация была направлена на военные цели, сегодня она широко используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны и КПК. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

· Геодезия: с помощью GPS определяются точные координаты точек и границы земельных участков

· Картография: GPS используется в гражданской и военной картографии

· Навигация: с применением GPS осуществляется как морская, так и дорожная навигация

· Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью GPS ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением

· Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах, например США это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911.

· Тектоника: с помощью GPS ведутся наблюдения движений и колебаний плит

· Активный: есть разные игры, где применяется GPS.

· Геотегинг: информация, например фотографии "привязываются" к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмника.

1.1 Основные системы спутниковой навигации

GPS - Глобальная Система Позиционирования (Global Positioning System - англ.)

GNSS - Глобальная Навигационная Спутниковая Система (Global Navigation Satellites System - англ.)

NAVSTAR - измерение времени и расстояния от навигационных спутников (NAVigation Satellites providing Time And Range - англ.)

ГЛОНАСС - Глобальная Навигационная Спутниковая Система

Система GPS состоит из трех частей: космической, наземной и пользовательского оборудования.

Основное назначение СНРС - глобальная оперативная навигация приземных подвижных объектов: наземных (сухопутных, морских, воздушных) и низкоорбитальных космических.

Термин "глобальная оперативная навигация" означает, что подвижной объект, оснащенный навигационным приемником (НАП), может в любом месте приземного пространства в любой момент времени определить (уточнить) параметры своего движения - три координаты и три составляющие вектора скорости. Принципы построения СРНС ГЛОНАСС, NAVSTAR и GALILEO в общих чертах идентичны, но отличаются техническим выполнением подсистем.

1.2 Анализ принципа построения основных разновидностей радионавигационных систем

Структура, способы функционирования и требуемые характеристики подсистем СРНС во многом зависят от заданного качества навигационного обеспечения и выбранной концепции навигационных измерений.

Для достижения таких важнейших качеств, как непрерывность и высокая точность навигационных определений, в глобальной рабочей зоне в составе современной СРНС типа ГЛОНАСС и GPS функционируют три основные подсистемы (рисунок 1):

Рисунок 1- Глобальная спутниковая радионавигационная система

космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных ИСЗ (в дальнейшем ее называем сетью навигационных спутников (НС) или космическим сегментом);

- контроля и управления (ПКУ) (наземный командно-измерительный комплекс (КИК) или сегмент управления);

- аппаратура потребителей (АП) СРНС (приёмоиндикаторы (ПИ) или сегмент потребителей). Разнообразие видов приёмоиндикаторов СРНС обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей.

Основной операцией, выполняемой в СРНС с помощью этих сегментов, является определение пространственных координат местоположения потребителей и времени, т. е. пространственно-временных координат (ПВК). Эту операцию осуществляют в соответствии с концепцией независимой навигации, предусматривающей вычисление искомых навигационных параметров непосредственно в аппаратуре потребителя. В рамках этой концепции в СРНС выбран позиционный способ определения местоположения потребителей на основе беззапросных (пассивных) дальномерных измерений по сигналам нескольких навигационных искусственных спутников Земли с известными координатами.

Выбор концепции незави...