Системы дифференциальной коррекции

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Диаграмма принципа работы спутниковой системы дифференциальных поправок

Системы дифференциальной коррекции (Дополнения глобальных навигационных спутниковых систем, англ. GNSS Augmentation) — методы улучшения характеристик работы навигационной системы, такие, как точность, надежность и доступность, через интеграцию внешних данных в процессе расчета. Применяемое сокращение DGPS (рус. ДГНСС - дифференциальные глобальные спутниковые системы).

Для повышения точности позиционирования навигационной аппаратуры ГНСС на земной поверхности или в околоземном пространстве. Суть большинства методов дифференциальной коррекции заключается в учете навигационной аппаратурой различного рода поправок, получаемых из альтернативных источников. Например для морских применений источниками корректирующей информации являются контрольно-корректирующие (ККС) станции, опорные координаты которых известны с высокой точностью. Как правило методы дифференциальной коррекции (за исключением PPP) обеспечивают поправками ограниченную территорию Земли. Каналами доставки данных дифференциальной коррекции могут быть различными, традиционно это УКВ, сотовая и спутниковая связь.

Спутниковая система дифференциальной коррекции[править | править код]

Зоны покрытия широкозонными
Зоны покрытия широкозонными системами ГНСС

Спутниковая система дифференциальной коррекции (англ. SBASSatellite Based Augmentation System). Спутниковые вспомогательные системы поддерживают увеличение точности сигнала за счет использования спутниковой трансляции сообщений. Такие системы обычно состоят из нескольких наземных станций, координаты расположения которых известны с высокой степенью точности.

Зоны покрытия WAAS

Региональные СДК обеспечивающие собственную спутниковую навигационную группировку[править | править код]

ГНСС Соединённые Штаты Америки GPS Россия ГЛОНАСС Европейский союз Galileo Китай Бэйдоу/BDS Япония QZSS Индия IRNSS
СДК ГНСС WAAS (англ. Wide Area Augmentation System); WAGE (англ. Wide Area GPS Enhancement) СДКМ EGNOS(англ. European Geostationary Navigation Overlay Service SNAS MSAS GAGAN(англ. GPS Aided Geo Augmented Navigation)
Эксплуатирующие образование Федеральное управление гражданской авиации США;Министерством обороны США Федеральное космическое агентство Европейское космическое агентство Китайское национальное космическое управление Министерством земли, инфраструктуры, транспорта и туризма Индийская организация космических исследований
система координат WGS84[0] ПЗ90[0] GTRF 2000 (Galileo Terrestrial Referenfce Frame)[0] CGCS 2000 (China Geodetic Coordinate System 2000)[0] JGS (Japanese geodetic system)[0] WGS84
Наземный сегмент (измерительные станции) WAAS - 20 в США (кроме Аляски); 7 на Аляске; 1 на Гавайях; 1 в Пуэрто-Рико; 5 в Мексике и 4 в Канаде. 17 на территории РФ; по 3 в Антарктике, Бразилии, Китае и Индии, По 1 в Канаде, Германии, Франции, Японии по 1 в Северной и Южной Америках, 6 - в Африке и 22 - в Европе 16 измерительных пунктов
Космический сегмент (спутники связи) Спутники связи «Inmarsat 4-F3» - 98°W; «Galaxy 15» - 133°W; «Anik F1R» - 107.3°W Спутники связи Луч-5А 167° в.д.; Луч-5Б 16° з.д.; Луч-5В 95° в.д. Спутники связи «Inmarsat 3-F2», «Inmarsat 3-F5» и ARTEMIS Планируется развертывание системы в составе 35 космических аппаратов к 2020 году, в числе которых: 5 спутников на геостационарной орбите; 3 спутника на наклонной геосинхронной орбите. Спутники связи MTSAT-1R - 140° E и MTSAT-2 145° E Спутники связи GSAT-8 GSAT-10
0 Основанf на ITRF (International Terrestrial Reference Frame)

Глобальные СДК не имеющие собственной спутниковой навигационной группировки[править | править код]

OmniSTAR и Starfix DGPS System[править | править код]

Starfix DGPS System и OmniSTAR — поддерживается голландской компанией Fugro N.V. (коммерческая система) система координат WGS84. Спутниковый сервис OmiSTAR предназначен для использования только на территории суши, на внутренних водных путях, портах и гаванях в товремя как Starfix DGPS System используется на судах и сооружениях эксплуатируемых на море)[1]. При выходе за зону действия дифференциальный сервис автоматически выключается, при возвращении в зону вновь автоматически включается [2]. Наземный сегмент OmniSTAR состоит из 100 наземных референц-станций, 3 центров загрузки данных на спутники, и 2 контрольных центра (Network Control Centres). Поправки формируются с помощью методики известной как виртуальная базовая станция(Virtual Base Station (VBS). Опции подписки на услугу OmniSTAR VBS:

 -  VBS Continental (Континентальная VBS): Сигнал покрывает территорию всего континента (например, Европы)
 -  VBS Regional (Региональная VBS): Сигнал покрывает территорию выбранного региона или государства
 -  Agri-License (Земледельческая лицензия): VBS формируется на локальную территорию, выбранную пользователем[3].

OmniSTAR использует геостационарные спутники связи компании Inmarsat, Mobile Satellite Ventures (MSV) и пр. в восьми регионах, охватывающих большую часть суши каждого обитаемого континента на Земле:

Спутники OmniSTAR и региональный охват.

зона покрытия Регион наземного сигмента Название Спутника Тип Спутника Частота
Зона MSV [0] Восточная подзона США (Eastern U.S.) MSV-E MSV-1 (США), MSV-2 (Канада) и чуть позже MSV-SA (Латинская Америка) 1557.8450
Центральная подзона США (Central U.S.) MSV-C MSV-1 (США), MSV-2 (Канада) и чуть позже MSV-SA (Латинская Америка) 1557.8350
Западная подзона США (Western U.S.) MSV-W MSV-1 (США), MSV-2 (Канада) и чуть позже MSV-SA (Латинская Америка) 1557.8550
Северная, Центральная и Южная Америка, включая Карибский бассейн (North, Central and South America including the Caribbean) Зона ASAT ASAT[1] Н/Д 1539.9325
Запад Атлантического Океана (Atlantic Ocean West) Зона AORW AOR-W Inmarsat-3 F4 1539.9625
Европа, Африка И Ближний Восток (Europe, Africa & Middle-East) Зона ESAT ESAT Inmarsat-3F2 1539.9125
Индия, СНГ, Ближний Восток (India, CIS, Middle-East)[2] Зона IOR IOR Inmarsat-3F1 1539.9325
Юго-Восточная Азия, Австралазия, западная часть Тихого океана, Австралия (Asia Pacific) Зона AUSAT AUSAT Delphini 1 1539.9625
Австралия И Тихоокеанский Регион (Australia & Pacific Rim) Зона POR POR[3] Inmarsat-3F3 1539.9525

[4][5][6][7][8]

Примечания к таблице:

0 Обслуживается 3-мя спутниками
1 Замещается MSV-SA (Латинская Америка)
2 На территории России практически отсутствует
3 Охватывает территорию Тихого океана исключая северные регионы (Россию и Аляску)

Starfix DGPS System - основана на 2 частотности ГНСС и методе PPP. В систему входят наземный сегмент состоящий из 60 наземных (базовых или контрольно корректирующих станций) и космический - 4 КА «Инмарсат» (INMARSAT), в частности AOR-W (Западный регион Атлантического Океана(Inmarsat-3F4)), POR (Регион Тихог океан (Inmarsat-3F3)), IOR (регион Индийского Океана (Inmarsat-3F1)), ESAT (Восточный (Европейский) Регион Атлантического Океана(Inmarsat-3F2)). Дальность превышает 2000 км от побережья. Охват системы многие районы акваторий прилегающих морей и океанов всех континентов за исключением побережья Юго-Восточной части Африки. Северо-Востока Азии (Россия) и центральных районов мирового океана. Заявленная точность местоопределения (с вероятностью 0,95) 1–2 м на дальности до 1000 км и 3 м на удалении, свыше 2000 км. Космический сегмент ретранслирует поправки на частоте 1600 МГц. Формат данных соответствует стандарту RTCM-104 версии 2.0. Сбор данных производится в центрах управления, расположенные в Хьюстоне (США), Перте (Австралия) и Еике. (те же что и для OmniSTAR), где осуществляется анализ их достоверности и совместная обработка. После обработки корректирующая информация (дифференциальные поправки, параметры базовых станций и специальное сообщение стандарта RTCM-104) ретранслируется пользователям.[9]

StarFire navigation system[править | править код]

StarFire navigation system — поддерживается американской компанией John Deere (коммерческая система) система координат WGS84. Обеспечивает точность в течение 24-часового периода менее 4,5 см. Идея о картографирование урожайности с применением GPS-приемников и счетчиков зерна появился в 1994 году. Однако точность GPS, все еще использующая выборочную доступность, была слишком низкой. В 1997 году была сформирована команда из представителей компанией John Deere, Стэнфордского университета и инженеров НАСА из Лаборатории реактивного движения[10] они решили создать систему DGPS, которая довольно сильно отличалась от аналогичных систем, типа WAAS.

Система StarFire использует двух частотный метод. Для этого приемник захватывает сигнал P(Y), который транслируется на двух частотах, L1 и L2, и сравнивает влияние ионосферы на время распространения обеих частот (фазы 2-х сигналов) и вычисляет поправку с помощью специализированного ПО. На момент разработки это был дорогой с точки зрения электроники, метод. После вычисления поправок на базовых станциях, информация передается пользователю. StarFire передает эти данные со скоростью 300 бит в секунду, повторяя один раз в секунду. Поправки, как правило, действуют в течение примерно 20 минут.

При первоначальном развертывании StarFire использовала семь опорных станций в континентальных районах США. Поправки, генерируемые на этих станциях, отправляются на две резервные станции обработки (одна из которых расположена совместно с эталонным/мониторным сайтом), а затем результирующий сигнал передается с станции восточного побережья США. Все станции связаны через интернет, с выделенными линиями ISDN и ссылками VSAT в качестве резервных копий. Полученные сигналы ретранслировались через спутник Inmarsat III.

Позднее были созданы дополнительные сети StarFire в Южной Америке, Австралии и Европе, каждая из которых работает со своих собственных опорных станций и передает данные на свои собственные спутники. По мере расширения использования этой системы было принято решение объединить различные "локальные" сети в единую глобальную сеть. Сегодня сеть StarFire использует двадцать пять станций по всему миру, вычисляя и передавая данные.

 -  Сигнал SF1 - точность ± 30 см
 -  Сигнал SF2 - точность ± 10 см
 -  Сигнал RTK - точность ± 2 см [11]
  • СКНОУ (Система координатно-временного и навигационного обеспечения Украины) - разработано ПАО "АО Научно-исследовательский институт радиоэлектронных измерений" по заказу Государственного космического агентства Украины. Эксплуатируется предприятиями ГКАУ входящими в состав Национального центра управления и испытания космических средств.
  • SACCSA - Проект системы DGPS для стран Карибского бассейна, Центральной и Южной Америки, включает техническое определение, адаптированной к особым условиям стран Карибского бассейна, Центральной и Южной Америки (ионосфера, география и т.д.).
  • AFI - зарезервированная аббревиатура для стран Африки

Наземная система дифференциальной коррекции[править | править код]

Наземная система дифференциальной коррекции (англ. GBASground-based augmentation system) и Наземная региональная система дифференциальной коррекции (англ. GRASground-based regional augmentation system). В наземных вспомогательных системах дополнительные информационные сообщения передаются через наземные радиостанции.

Варианты наземной системы дифференциальной коррекции[править | править код]

Ведомственные системы дифференциальной коррекции[править | править код]

  • МДПС (морская дифференциальная подсистема), ВМФ МО РФ, Минтранс, ГГП
  • АДПС (авиационная дифференциальная подсистема)

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]