Розділ «4.3. Телематика в структурі і процесах інтеграції транспорту»

- наземна система управління і контролю (контрольний сегмент), що включає блоки вимірювання поточного положення супутників і передачі на них отриманої інформації для корегування інформації про орбіти;

- опціонально-інформаційна радіосистема для передачі користувачам поправок. що дозволяють значно підвищити точність визначення координат.

- приймальне клієнтське обладнання ("супутникові навігатори"), що використовується для визначення координат, тобто сегмент призначений для користувача;

Рис. 4.18. Схема загальна структури супутникової системи навігації

Наприклад, система GPS (офіційна назва – NA VSTAR), має наступні характеристики основних складових:

1 – орбітальне угрупування з 24од. (+ 3од. резервних) супутників Block І, Block ІІ/ІІ-A, Block ІІ-R і Block II-М., що обертаються на 6-ти орбітах з віддаленням від Землі на 17000км, де вага кожного супутника – 900кг, діаметр з розкритими сонячними батареями – 5м, а потужність передавача – 50Ват;

2 – наземний сегмент з 6-ти од. контрольних станцій відстежування, що належать національному управлінню картографії США (N1MA) і 5-ти од. контрольних станцій відстежування і головної станції управління, що належать Міністерству оборони США, розташованих в різних точках Землі;

3 – апаратура користувача, яка має різну вартість, працює в смузі радіочастот L-діапазону від 390 до 1580МГц і має в своєму розпорядженні сигнали двох частот (LI – частота 1575,42МГц; L2 – частота 1227,6МГц).

На частоті L2 випромінюються сигнали високоточної інформації із захищеним військовим кодом Р (precision – точний). На L1 – сигнали як з військовим кодом Р, так і із загальнодоступним цивільним кодом (civilian code), який називають C/A(Clear Acquisition), – код вільного доступу.

Сучасний рівень електроніки, ПЗ і методів обробки навігаційної інформації на основі автоматичного наземного режиму диференціальної корекції (differential positioning) забезпечує точність визначення координат для споживача:

- від 2 до 5м в системах цивільних;

- від 1 до 10мм в системах військових.

Російсько навігаційна система ГЛОНАСС – аналогічна по своїй побудові американській, проте має вищу точність визначення координат споживача. Вона складається з 24од. супутників, розташованих на орбітах, які нахилені під кутом 64,80° і віддалені від Землі на відстані 19100км. Вага супутників "ГЛОНАСС-М" – 1415 кг, а "ГЛОНАСС-К" -850кг.

Європейська система Galileo спочатку призначалася лише для цивільних цілей, але прийнята в 2008р. резолюція Євросоюзу "Значення космосу для безпеки Європи" допускає використання супутникових сигналів для деяких військових операцій. Сьогодні це 27од. (+Зод. резервних) супутників і три наземні центри управління.

Китайська система космічної радіонавігації Beidou також призначена для військових і цивільних цілей, а її відмітною особливістю є надання споживачам важливої комерційної послуги – обміну між собою невеликими текстовими повідомленнями. Beidou складається з ЗОод. супутників, розташованих на похилих орбітах і 5-од. на орбіті геостаціонарній. Одним з перших глобальних транспортних проектів системи Beidou в цивільних цілях був контроль дорожнього руху під час проведення "Олімпіади-2008" в Пекіні.

Принцип роботи супутникових систем навігації заснований на вимірюванні відстані від антени на об'єкті (координати якого необхідно отримати) до супутників, положення яких відоме з великою точністю. Таблиця положень всіх супутників називається "альманахом", який має в своєму розпорядженні кожен супутниковий приймач до початку вимірювань. Приймач зберігає "альманах" в своїй пам'яті з часу свого останнього виключення і якщо "альманах" не застарів, то миттєво використовує його. Кожен супутник передає в своєму сигналі весь "альманах". Таким чином, знаючи відстані до декількох супутників системи, за допомогою звичайних геометричних побудов, на основі "альманаху", можна обчислити положення об'єкту в просторі.

Метод вимірювання відстані від супутника до антени приймача заснований на визначенні швидкості розповсюдження радіохвиль. Для здійснення можливості вимірювання часу поширюваного радіосигналу кожен супутник навігаційної системи випромінює сигнали точного часу, використовуючи точно синхронізований з системним часом атомний годинник. При роботі супутникового приймача його годинник синхронізується з системним часом, і при подальшому прийомі сигналів обчислюється затримка між часом випромінювання, шо міститься в самому сигналі, і часом прийому сигналу. Маючи в своєму розпорядженні цю інформацію, навігаційний приймач обчислює координати антени. Решта всіх параметрів руху (швидкість, курс, пройдена відстань) обчислюється на основі вимірювання часу, який об'єкт витратив на переміщення між двома або більш точками з певними координатами.

Робота системи навігації в реальності відбувається значно складніше, оскільки існують деякі проблеми, що вимагають спеціальних технічних прийомів по їх вирішенню. Основними проблемами є:

- неоднорідність гравітаційного поля Землі, що впливає на орбіти супутників;

- неоднорідність атмосфери, із-за якої швидкість і напрям розповсюдження радіохвиль може мінятися в деяких межах;