globÁlne druŽicovÉ navigaČnÉ systÉmy – gdns
DESCRIPTION
GLOBÁLNE DRUŽICOVÉ NAVIGAČNÉ SYSTÉMY – GDNS. MDaL. Historický vývoj družicovej navigácie. 1957 v bývalom ZSSR bola vypustená na obežnú dráhu prvá umelá družica. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
GLOBÁLNE DRUŽICOVÉ NAVIGAČNÉ SYSTÉMY – GDNS
MDaL
Historický vývoj družicovej navigácie
1957 v bývalom ZSSR bola vypustená na obežnú dráhu prvá umelá družica.
Laborátoriá Ministerstva obrany USA, pod vedením Johna Hopkinsa vypustili prvú navigačnú družicu na obežnú dráhu 17. septembra 1959 - TRANSIT 1A.
Navigačný systém TRANSIT bol uvedený do činnosti v roku 1964 prvý družicový rádionavigačný systém, v plnej prevádzke.
Historický vývoj družicovej navigácie
v r. 1967 vtedajšom ZSSR bola vypustená prvá sovietska navigačná družica CYKLON.
Na prelome rokov 1973 - 1974 dochádza k vytvoreniu Amerického systému NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging – Satelitná navigácia využívajúca čas a vzdialenosť).
Historický vývoj družicovej navigácie
17. august 1974 predložilo ministerstvo obrany USA základnú koncepciu prvého globálneho družicového systému vojenský systém GPS (Global possitioning system ).
prvej polovici 80. rokov sovietsky družicový systém GLONASS (Globalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema).
Historický vývoj družicovej navigácie
17. júna 1999 začiatok prípravy projektu Európskeho družicového systému -GALILEO
Úlohy a nároky kladené na GDNS
Presnosť - 4 družice sú potrebné na zistenie presných súradníc a času (X,Y,Z,T)
Dostupnosť- percento času, počas ktorého je signál dostupný pre použitie
Kontinuita - úroveň výkonu počas doby procesu lokalizácie
Integrita - vierohodnosť a spoľahlivosť
Štruktúra družicového navigačného systému
Základné členenie 3 segmenty:
• kozmický (space),• riadiaci (control), • užívateľský (user),
Kozmický segment
družice umiestnené na dráhe orbitu MEO (middle hearth orbit – stredná dráha orbitu), čo je približne 20 000 km nad povrchom Zeme.
družica je vybavená prijímačom, vysielačom, atómovými hodinami a prístrojmi slúžiacimi pre špeciálne úlohy
Riadiaci segment
tvorí hlavná riadiaca stanica a pozemné kontrolné a monitorovacie stanice
Cieľom segmentu je monitoring funkcií každej družice, sledovanie a výpočet dráhy družice, komunikácia a zaistenie presného chodu atómových hodín
Užívateľský segment
Skladá sa z užívateľských prijímačov, nástrojov a postupov vyhodnocovania a samotných užívateľov.
Prijímače vykonávajú na základe prijatých signálov z družíc predbežné výpočty polohy, rýchlosti a času.
Technológia družicového systému
Každá družica vysiela signál, ktorý obsahuje informácie o svojej polohe a približné polohy ostatných družíc systému. K určeniu aktuálnej polohy prijímač počíta tzv. pseudovzdialenosti, čo sú vzdialenosti medzi prijímačom a viditeľnými družicami (nad obzorom).
Technológia družicového systému
Družice navigačných systémov vysielajú spravidla signál na dvoch frekvenciách z dôvodu eliminovania rušivých vplyvov vrstiev atmosféry. Sú to frekvencie označované ako L1 a L2.
L1: 1575 – 1615 MHz L2: 1227 – 1260 MHz
Výpočet vzdialenosti prijímača a družice
Ak prijímač prijíma signály minimálne od štyroch družíc
x, y, z – priestorové súradnice prijímača užívateľa
xi, yi, zi – súradnice konkrétnych družíc
Di – prijímačom vypočítané vzdialenosti ku konkrétnym družiciam
Ti – časový interval, ktorý uplynie medzi vyslaním signálu družice a jeho prijatím prijímačom používateľ
GPS Global possitioning system
24 družíc vo výške 20 200 km na 6
obežných dráhach, sklonených vždy o 60 stupňov.
nonstop prevádzka poskytuje užívateľom
informácie o okamžitej polohe, smere a rýchlosti pohybu, ako aj o presnom čase.
GPS Global possitioning system
Garant americké ministerstvá obrany a dopravy, ktoré riadia systém prostredníctvom hlavnej riadiacej stanice v Colorado Springs, 5 monitorovacích staníc a 3 pozemných riadiacich staníc.
Použitie GPS
Prijímače umožňujú užívateľom zistenie polohy statického alebo dynamického objektu na ľubovoľnom mieste na Zemi.
najmä v doprave, bezpečnostných službách, oblasť kartografie a geológie, prípadne v poľnohospodárstve, meteorológií i v informatike.
GLONASS Globalnaja Navigacionnaja
Sputnikovaja Sistema 24 družíc v 3
orbitálnych dráhach vzdialených od seba 120 stupňov po ôsmich družiciach, od seba vzdialené na 45 stupňov, vo výške 19 100 km.
GLONASS Globalnaja Navigacionnaja
Sputnikovaja Sistema správca Ruské
vzdušné sily (Russian Space Forces)
centrálne riadený z Krasnoznamensk a pozemných kontrolných centier, riadiacich a stopovacích staníc RF
Použitie systému GLONASS
poskytovanie možnosti zamerania akéhokoľvek objektu na Zemi, presné zisťovanie rýchlosti a času.
pre riadenie leteckej, námornej dopravy, kartografii a geodézii, synchronizácia časových údajov vzdialených objektov.
GALILEO
postupné umiestnenie 30 družíc na 3 orbitálnych dráhach vzdialených od seba 56 stupňov, vo výške 23000 km.
prenos signálu tri frekvencie E5,E6,L1.
GALILEO
systém je nevládny, bude spravovaný súkromným sektorom.
budovaný spoločnosťou Galileo industries - Alcatel Alenia Space SAS – Francúzsko, Alcatel alenia Space – Taliansko, EADS Astrium GmbH – Nemecko, EADS Atrium Ltd – Veľká Británia, Galileo Systemas y Servicios – Španielsko, konzorcium siedmich Španielskych spoločnosti a Thales.
GALILEO
Kontrolné centrum v Oberpfaffenhofene SRN, druhé kontrolné centrum v talianskom Fucine.
Kompetentné na umiestnenie družíc francúzske Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) v Toulouse a Európske kozmické riadiace stredisko ESOC (European Space Operations Centre) v nemeckom Darmstadte
Použitie systému Galileo
Otvorené služby (OS) –prenosných PC a mobilných telefónoch pre lokalizačné účely a navigáciu.
Komerčné služby (CS)–nadštandardné služieby, spoplatnené.
Služby pre „bezpečný život“ (SOF)- nehodové udalosti v doprave.
Použitie systému Galileo
Služby s obmedzením pre verejnosť (PRS)- bezpečnostné zložky (armáda, polícia)
Služby pre pátracie a záchranné zložky (SAR)- núdzové signály na celom zemskom povrchu a následne kooridnácia záchranných akcií
Porovnanie GDNS - GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS
Využitie GDNS pre cestného dopravcu
pri sledovaní cestného dopravného prostriedku
pri vytváraní záznamu o priebehu prepravy
pri plánovaní trasy a orientácii v cudzom prostredí
pri ohrození posádky počas prepravy
Využitie GDNS pre železničného dopravcu
pri sledovaní železničného dopravného prostriedku,
zabezpečenia zásielky pred odcudzením,
dokladovanie neporušenosti zásielky počas prepravy,