Усі Лекції і методички із ВНС

При роботі в режимі реального часу немає необхідності в постобробці отриманих даних;

Можливість використання додаткових сервісів - пост обробка сирих даних RINEX, використання згенерованої віртуальної базової станції при пост обробці кінематичних вимірів (Virtual Reference Station), автоматична обробка даних і оцінка точності на сервері мережі (AutoPP, QC);

Доступність даних 24 години в добу, 7 днів в тиждень;

Можливість комплексного використання мережі.

2.5Визначення координат точки (позиціонування) в режимі реального часу

(RTK)

RTK (Real Time Kinematic) - послуга, яка дозволяє користувачам отримувати поправки до вимірювань і встановлювати місце розташування з сантиметровою точністю в режимі реального часу за допомогою GNSS-приймача в мережі постійно діючих референцних GNSS-станцій. Послуга доступна для будь-якого споживача,

що має приймач з можливістю прийняття RTK-поправок з Інтернету через

GSM/GPRS підключення (чи інше). RTK-поправки передаються у вигляді стандартизованих повідомлень в різних форматах: RTCM v2.x, v3.x, Leica, Leica 4G, CMR, NMEA і так далі. Зв'язок по протоколу NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol - Мережевий протокол передачі RTCM через Інтернет).

За сприятливих умов, сервіс дає можливість протягом декількох секунд визначити місце розташування з точністю 10-20 мм в плані і 15-30 мм по висоті.

1. ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ СУПУТНИКОВИХ РАДІОНАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМ

1.1. Загальна характеристика супутникових радіонавігаційних систем

Супутникові радіонавігаційні системи є всепогодні системи космічного базування і дозволяють у глобальних масштабах визначати поточне місце положення рухомих об'єктів та їх швидкість, а як же здійснювати точну координацію часу. Відповідно до концепції ICAO супутникові навігаційні системи найближчим часом стають єдиним засобом навігації в авіації.

Принцип дії систем у тому, що навігаційні супутники випромінюють спеціальні електромагнітні сигнали. Апаратура споживачів, розташована на об'єктах, що знаходяться на поверхні Землі або навколоземному просторі, приймає ці сигнали і після спеціальної обробки виробляє дані про місцезнаходження та швидкість об'єкта.

Супутникову радіонавігаційну систему можна як високотехнологічну інформаційну систему, що з п'яти основних сегментів рис. 1.1

Рис. 1.1. Організація супутникової радіонавігаційної системи

Наземний керуючий сегмент включає центр управління космічним сегментом, станції стеження за навігаційними супутниками (радіолокаційні та оптичні), апаратуру контролю стану навігаційних супутників.

Керуючий сегмент вирішує завдання визначення, прогнозування та уточнення параметрів руху навігаційних супутників, формування та передачі в бортову апаратуру супутників цифрової інформації, а також ряд контрольних та профілактичних функцій.

Космічний сегмент є системою навігаційних супутників, що обертаються по еліптичних орбітах навколо Землі. На кожній орбіті є кілька супутників. Навігаційний супутник має на борту радіоелектронну апаратуру, що випромінює в напрямку Землі шумоподібні безперервні радіосигнали, що містять інформацію необхідну для проведення навігаційних визначень за допомогою апаратури споживача.

Завдяки достатній кількості навігаційних супутників і спеціальним параметрам радіосигналів апаратура споживача може в будь-який час, за будьяких погодних умов приймати випромінювані супутниками сигнали та визначати місцезнаходження, швидкість і час.

Сегмент користувачів потенційно може складатися з необмеженої кількості супутникових навігаційних приймачів, які приймають сигнали навігаційних супутників та проводять розрахунки поточного місця розташування, швидкості та часу з похибками, що визначаються супутниковою навігаційною системою та апаратурою споживача.

Сегменти наземних та космічних функціональних доповнень є апаратурнопрограмними комплексами, призначеними для забезпечення точності навігаційних визначень, цілісності, безперервності, доступності та експлутаційної готовності системи. Призначення та функції цих доповнень розглядаються у наступних розділах.

1.2. Супутникова аеронавігація у системі CNS/ATM

На початку 1980-х років ICAO визнало, що можливості існуючих аеронавігаційних систем обмежені. У 1983 році в ICAO був створений Спеціальний комітет з майбутніх аеронавігаційних систем (FANS). Комітету було доручено, вивчити, визначити та оцінити перспективні аеронавігаційні технології та виробити рекомендації щодо розвитку аеронавігації на 25 років.

Безпека та ефективність польотів повітряних суден забезпечується системами організації повітряного руху. Складовими частинами цих систем, виконують основні функції, є зв'язок, навігація, спостереження.

Зв'язок здійснює обмін інформацією між повітряними судами та наземними службами.

Системи навігації призначені для забезпечення повітряних суден необхідною інформацією про місцезнаходження судна.

Системи спостереження забезпечують наземні служби, зокрема диспетчерів УВС необхідною інформацією про місцезнаходження повітряних суден, що перебувають у зоні їхньої відповідальності.

ICAO розглядає зв'язок, навігацію та спостереження як основні функції для забезпечення систем організації повітряного руху.

У сучасній інтерпретації, глобальна система з функціями зв'язку, навігації, спостереження, організації повітряного руху визначається як система GNS/ATM.

Комітет FANS, вивчивши існуючі системи з функціями GNS/ATM, прийшов до виводу, що радіонавігаційні системи рубежу ХХ-ХХІ століття можуть подолати обмеження існуючих систем тільки з використанням принципово нових концепцій та систем СNS, а єдиним оптимальним варіантом, на базі якого можуть бути реалізовані нові системи, є супутникові технології.

Концепція FANS, що отримала назву «Системи CNS/ATM», є поєднання супутникових технологій і систем прямої видимості, що в сукупності забезпечують оптимальні характеристики аеронавігаційного забезпечення з технічного та економічного погляду.

Принциповими особливостями системи АТМ є:

1.Замість поділу на відокремлені наземні та бортові функції АТМ, функції та процедури для польотів будуть цільною функціональною частиною системи АТМ. Звідси випливає, що бортову та наземну апаратуру потрібно розглядати як єдине ціле та взаємно ув'язувати їх характеристики відповідно до необхідних навігаційних характеристик RNP.

2.До нових основних вимог, що висуваються до елементів системи АТМ, слід віднести:

- у зв'язку ñ застосування високошвидкісних ліній передачі даних зі спеціальним видом модуляції;

- у навігаціїшироке застосування глобальної системи супутникової навігації GNSS для всіх стадій польоту, з метою здійснення головної економічної переваги системи GNS/ATM, а саме виведення з експлуатації матеріаломісткої частини існуючої навігаційної системи;

- у спостереженні-оптимізація РЛС та ADS (автоматизованого залежного спостереження) за критеріями оптимальної пропускної спроможності;

- у плануванні інфраструктури: організація повітряного простору (ASM) буде орієнтована на впровадження необхідних навігаційних характеристик (RNP) методів зональної навігації (RNAV), у тому числі методами моделювання; - у виробництві польотів: основна орієнтація оцінку ефективності польотів

зурахуванням всіх етапів, тобто. від ´перону до перонуª;

-використання повітряного просторугнучке, скоординоване, а чи не регламентоване використання повітряного простору з урахуванням всіх користувачів, включаючи військових;

-у плануванні польотіввикористання та застосування інтерактивних та автоматизованих засобів;

-в обслуговуванні повітряного руху (ОВД)-уніфікація систем обробки даних з метою подальшої інтеграції до регіональних та глобальних мереж;

Розгляд діаграми дозволяє зробити висновок, що будь-яких перешкод для впровадження супутникових технологій немає. Нормативні документи у вигляді Стандартів та рекомендованої практики ICAO в цілому розроблені. Є достатня готовність до використання систем GPS та ГЛОНАСС. З 2000 року почалося оснащення повітряних суден функціональними доповненнями ABAS, SBAS та апаратурою для прийому сигналів із наземних функціональних доповнень

GBAS.

За визначенням ICAO сукупність всіх складових супутникової технології навігації називається глобальною навігаційною супутниковою системою

(GNSS).

Основу супутникових технологій складають два сузір'я середньоорбітальних навігаційних супутників: глобальної системи позиціонування (GPS), що належить США, і глобальної навігаційної супутникової системи (ГЛОНАСС), що належить Російській Федерації. Космічні сегменти обох систем містять по 24 (без урахування резервних) навігаційних супутника, безперервно випромінюючих радіонавігаційні сигнали.

Сигнали навігаційних супутників, прийняті спеціальним приймачем (зазвичай іменованим прийомом-індикатором), дозволяють визначати місце розташування, швидкість і час, а також отримати інформацію про працездатність супутникових систем. Для визначення місця розташування та швидкості в тривимірному просторі необхідно, щоб у зоні радіовидимості приймальноіндикатора знаходилися 4 супутники, що належать одному сузір'ю, або 5 супутників, що належать різним сузір'ям.

Створені задоволення потреб збройних сил навіть СРСР, среднеорбитальные супутникові навігаційні системи GPS і ГЛОНАСС мають глобальний характер. Вони забезпечують можливість високоточного та безперервного визначення розташування та швидкості мобільних об'єктів у будьякій точці земної кулі та/або навколоземного простору та є результатами розвитку як наземних, так і локальних низькоорбітальних супутникових радіонавігаційних систем, а саме: Лоран, Омега, Чайка, Транзит, Цикада та ін. Після повномасштабного введення в експлуатацію в середині 90-х років супутникових систем GPS і ГЛОНАСС, уряди США та Росії ухвалили рішення про можливість їх використання цивільними споживачами. За минулі роки засоби супутникової навігації міцно увійшли в практику землевпорядних робіт, мореплавання, як у відкритому морі, так і в прибережній зоні, і починають все ширше використовуватися в аеронавігації. Федеральне авіаційне управління (ФАУ) США схвалило апаратуру супутникової навігації як основний засіб навігації при польотах над океанами і як додатковий засіб навігації при польотах у національному повітряному просторі США. У Європі бортова апаратура супутникової навігації схвалена для польотів у системі зональної навігації, запровадженої у Європі з 1998 року.

Стратегія ІКАО полягає в еволюційному переході до 2015 року до супутникової навігації як до єдиного засобу навігації на основі Глобальної навігаційної

супутникової системи (GNSS). Елементами GNSS є сузір'я навігаційних супутників GPS та ГЛОНАСС, космічне функціональне доповнення (SBAS), наземне функціональне доповнення (GBAS), бортовий супутниковий навігаційний приймач, що забезпечують зменшення похибки вимірювань місцезнаходження.

Проте позиція США призвела до модернізації поняття GNSS у рамках ІКАО та розмивання самого поняття GNSS. В даний час ІКАО як елемент GNSS допускає не тільки об'єднане сузір'я навігаційних супутників GPS і ГЛОНАСС, але й окремі сузір'я навігаційних супутників GPS і ГЛОНАСС. Що стосується позиції США, то як навігаційні супутники майбутньої GNSS розглядається тільки сузір'я навігаційних супутників GPS, тобто сузір'я навігаційних супутників, кероване виключно США.

Як згадувалося вище, ІКАО включила до складу GNSS два функціональні доповнення SBAS та GBAS. Ці функціональні доповнення мають забезпечити режим диференціальної супутникової навігації. Справа в тому, що без таких доповнень похибка позиціонування становить десятки метрів. В результаті є нездійсненними точні заходи на посадку, тобто заходи на посадку за умов поганої видимості.

Крім високої точності місцезнаходження повинен забезпечуватися безперервний контроль цілісності (нормального функціонування) навігаційних супутників. Диференціальний режим супутникової навігації дозволяє в десятки разів зменшити похибку визначення місця та забезпечити безперервний контроль цілісності, експлуатаційної готовності та доступності. У результаті застосування диференціального режиму супутникова навігація може претендувати на роль єдиного засобу аеронавігації. Слід зазначити, що наявний науково-технічний доробок фірм США та Європейського Союзу забезпечує темпи впровадження концепції ІКАО з супутникової навігації як єдиного засобу аеронавігації, що перевищують заплановані ІКАО. Згідно з планами Європейського Союзу та Федерального авіаційного управління США з 2008 р. після введення в експлуатацію європейського сузір'я навігаційних супутників Galileo, космічних та наземних доповнень починається прискорений перехід до супутникової навігації як до єдиного засобу аеронавігації. Відповідно до стратегії Європейського співтовариства еволюційний перехід на використання засобів супутникової навігації в аеронавігації почнеться з 2001 року шляхом виключення зі складу наземного (аеродромного) навігаційного обладнання традиційних засобів і розширюється застосування засобів супутникової навігації та диференціальної супутникової навігації.

СУПУТНИКОВІ СИСТЕМИ НАВІГАЦІЇ НА ТРАНСПОРТІ

Лекція

1. Вступ

2. Термінологія

3. Диспетчерське управління транспортними засобами

4. Сучасні системи диспетчерського управління класу AVL

5. Можливості супутникового зв'язку та розширення функцій диспетчерського управління

6. Стан ринку апаратури навігаційних систем 7. Системи зв'язку в управлінні міжнародними автомобільними

перевезеннями

1. ВСТУП

Розвиток транспорту є невід'ємною складовою економічного розвитку кожної держави. Транспорт – це з'єднувальна ланка між різними регіонами, населеними пунктами, галузями промисловості та сільського господарства, підприємствами та просто між людьми в нашому повсякденному житті. Виключне значення транспорту в структурі держави та в житті суспільства диктує особливі вимоги до нього, основними з яких є керованість та безпека. Згідно з сучасними вимогами до рівнів загальної ієрархії диспетчерських автоматизованих систем управління транспортом (АСУТ) характерним є доведення керованості транспортного господарського комплексу до рівня транспортної одиниці як ключового і виконавчого елементу АСУТ, оскільки саме тут починається формування потоку даних, які в подальшому використовуватимуться для реалізації всіх управляючих функцій АСУТ. Застосування супутникових технологій навігації і зв'язку у транспортній галузі для вирішення поставленої задачі набуває особливого значення.

Інтенсифікація дорожнього руху у всіх розвинених країнах призвела до загострення проблем пропускної спроможності транспортних магістралей, безпеки учасників руху і збереження екології навколишнього середовища. Набутий досвід вирішення зазначених проблем свідчить, що найважливішим компонентом сучасного комплексу управління дорожнім рухом стає інформаційне забезпечення, яке дає змогу оперативно приймати ефективні рішення. До складу сучасних систем інформаційного забезпечення транспорту входять відповідні апаратно-програмні засоби навігації, що поповнюють АСУТ інформацією про місцезнаходження та швидкість переміщення учасників дорожнього руху, і засоби радіозв'язку (телекомунікації), які забезпечують передачу та приймання даних про реальну ситуацію на дорогах.

Навігаційне забезпечення транспорту можливе при наявності в регіоні руху транспортних засобів відповідного навігаційного поля як інформаційного просторово-часового середовища, що дає можливість з необхідною точністю визначати поточні координати і швидкість учасників дорожнього руху. Такі навігаційні поля утворюють сучасні радіотехнічні системи навігації як наземного, так і супутникового базування.

За останні роки ринок устаткування транспортної і, в першу чергу, автотранспортної електроніки швидко прогресує під впливом розвитку автомобільного ринку – однієї з базових галузей економіки в більшості промислово розвинених країнах. До автомобільної електроніки крім традиційних пристроїв, таких, як процесори управління двигунами і режимами руху сьогодні долучається устаткування електронної навігації, мобільного радіозв'язку та передачі даних. У великих містах Європи, таких, як Париж , Брюссель та ін. встановлені сучасні АСУТ, що забезпечує підвищення безпеки пасажирів і дає можливість диспетчерам дотримуватися розкладів руху, своєчасно отримувати і розповсюджувати інформацію про місцезнаходження та стан транспортних засобів, а користувачам міського транспорту мати підвищений комфорт обслуговування.

Більшість АСУТ використовують дані глобальної супутникової радіонавігаційної системи (СРНС) типу GPS "NAVSTAR" (США) для пасивного визначення місцеположення рухомих об'єктів (тобто без випромінювання спеціальних радіонавігаційних сигналів транспортним засобом) та для приймання ефемеридної та дистанційної інформації від навігаційних супутників GPS на радіочастоті L1 = 1 575,42 МГц відкритого (цивільного) коду загального користування C/A.

Широке застосування супутникової навігації і мобільних телекомунікацій на автомобільному транспорті відкриває унікальні можливості для повної комп'ютеризації всіх рівнів управління транспортом, що принципово змінює якість управління і підвищує безпеку експлуатації транспортного комплексу.

Таким чином, зважаючи на сучасні міжнародні вимоги, кожна транспортна одиниця як "цивілізований перевізник" у складі АСУТ із програмним забезпеченням "транспортного менеджменту" повинна мати засоби автономного місцевизначення і двостороннього радіозв'язку. Такий автотранспортний засіб перетворюється в "інтелектуальний" автомобіль, що має можливість оперативно відображати власне місцезнаходження на електронних картах регіону руху, бути включеним у системи масового обслуговування типу диспетчерської, протиугінної, страхової по вантажах і пасажирах, з оповіщенням про дорожній стан, з охоронним відстеженням в дорозі та іншими послугами.

Світовий досвід експлуатації новітніх інформаційних технологій в автомобільному транспорті, створених на базі комплексних систем супутникової

навігації і мобільного зв'язку та ув'язаних технологічним і прикладним програмним забезпеченням, послужив поштовхом для розвитку відповідного напрямку і в нашій країні.

Указ Президента України "Про поліпшення інформаційного забезпечення на автомобільних дорогах України" від 22 січня 2001 р. № 30/2001 передбачає підготовку Програми створення систем реагування на надзвичайні події з учасниками дорожнього руху, забезпечення інформації про режими, умови, напрямки і маршрути руху, місця розміщення об'єктів дорожнього сервісу і стану дорожньої мережі. Актуальність Указу і своєчасність його впровадження не викликає сумніву. Україна підписала відомий Крітський протокол про транспортні коридори, що проходять через територію країни, і має вживати державних заходів по забезпеченню цих транзитних магістралей сучасним рівнем безпеки дорожнього руху, відповідним сервісом і інформаційним забезпеченням. Звідси випливає важливість проблеми забезпечення транспортних перевезень сучасним інформаційним, у першу чергу диспетчерсько-експедиторським обслуговуванням.

Супутникові технології починаючи з кінця 20 ст. і особливо на початку 21 ст. являють собою приклад високих технологій, які мають інноваційну привабливість.

2. ТЕРМІНОЛОГІЯ

Технологія обробки вантажів при перевезенні та складському зберіганні, включаючи інформаційне забезпечення цих операцій, носить загальну назву "логістика". Під "телематикою" розуміють технічні рішення, пов'язані з розробкою засобів навігації, зв'язку, диспетчеризації перевезень і географічне (картографічне) інформаційне забезпечення всіх цих задач за допомогою ГІС – географічних інформаційних систем. Широко використовуваний англомовний термін AVL (Automatic Vehicle Location) – автоматичне місцевизначення транспортних засобів

– означає сучасні телематичні диспетчерські системи, оснащені засобами місцезнаходження та зв'язку. За нормами ЄС у складі транспортного засобу для автоматичного контролю та реєстрації параметрів руху при магістральних перевезеннях повинен бути спеціальний електронний цифровий вузол (прилад), так званий "тахограф" або "логер" (logger) – реєстратор типу "чорної скриньки".

Стосовно транспортних задач, комплекс "AVL–логістика–телематика" означає, в першу чергу, сучасні комп'ютеризовані високі технології по обслуговуванню транспортних засобів і перевезень з диспетчеризацією, місце визначенням у режимі on_line (в реальному часі) і оперативним голосовим зв'язком, а також обміном даними з водієм чи експедитором у режимі off_line (з пам'яттю даних).