Техника - молодёжи 1999-08, страница 4

ТЕЛЕ

К О М М У Н И

К А Ц И И

«Куда идем мы с Пятачком...»

Жизнь многих людей — путешественников, авиаторов, мореходов — зависит от возможности и умения правильно сориентироваться. В буквальном смысле слова. То есть — верно определить свои пространственные координаты: долготу, широту и высоту местонахождения. В настоящее время для этого в любой точке земного шара используются спутниковые, или космические навигационные системы. (Для их обозначения применяют и другие термины — системы позиционирования, местоопределения. В английском языке употребляется аббревиатура GPS: от Global Positioning System — системы глобального позиционирования.)

В состав спутниковой навигационной системы входят: набор находящихся на околоземной орбите спутников; наземный комплекс управления системой; аппаратура, имеющаяся у пользователей — ее часто называют абонентскими устройствами (АУ).

Наиболее простым вариантом такого АУ является специальный навигационный приемник. Его основная задача — прием сигналов со спутника и определение расстояния до него. Каждый находящийся на орбите навигационный спутник непрерывно излучает последовательность уникальных кодов. Известно, в какой момент времени передается любой из них. Приняв код и определив момент времени, когда он был принят, можно найти время t прохождения сигнала от спутника до точки приема. Далее находится расстояние R от нее до спутника: R=vt, где v — скорость распространения радиоволн в атмосфере.

Абонентские приемники измеряют дальность до нескольких видимых в данный момент спутников, координаты которых в любой момент времени с высокой точностью известны, и находят свои координаты как точку пересечения поверхностей равного удаления. Зная расстояние Ri до одного спутника Ci, можно определенно сказать только то, что точка приема находится на поверхности сферы радиуса Ri, центром которой является спутник Ci (ил. 2а). Если одновременно известно расстояние R2 до второго спутника Сг, то пространство, где может находиться точка приема, сужается до окружности, являющейся общей линией пересечения сфер с радиусами Ri и R₂ (ил. 26). Знание расстояния до трех спутников дает возможность определить координаты единственной точки приема на поверхности Земли (ил. 2в). При этом для определения долготы, широты и высоты местонахождения приемного устройства необходимо решить систему из трех уравнений. Все вышеуказанные измерения и вычисления производятся абонентским приемником автоматически — практически мгновенно. Несколько минут может занять лишь первое после включения приемника измерение

Чтобы повысить точность определения координат точки приема, в системе применяют ряд дополнительных мер. Одна из них — прием сигналов с четвертого спутника. При этом может быть устранена систематическая погреш-

Сергей ДИНГЕС, кандидат технических наук

ВМЕСТО

КОМПАСА И СЕКТАНТА,

ность, определяемая разностью хода часов в приемном устройстве и на борту спутника. Кроме того, сигналы со спутников излучаются обычно на двух частотах Сравнив время получения сигналов на них, можно определить и учесть задержку, возникающую при прохождении радиосигналов в ионосфере, что дополнительно повышает точность измерений. Потенциальная точность определения координат может быть доведена до нескольких десятков сантиметров. Современные навигационные приемники могут иметь 12 и более рабочих каналов, что не только повышает точность определения координат, но и ускоряет его. Как правило, такие приемники вычисляют еще скорость и направление движения перемещающихся объектов.

«Ищи меня по карте...»

К настоящему времени две страны развернули свои глобальные навигационные системы: США и Россия. Американская система получила название NAVS-TAR (NAVigation System using Timing And Ranging), российская — ГЛОНАСС (Г/10-

или Старые песни на новый лад

бальная НАвигационная Спутниковая Система). Часто американскую систему для простоты обозначают аббревиатурой GPS. В обеих системах используются по 24 спутника (внешний вид сателлита NAVSTAR показан на ил. 3). Они вращаются вокруг Земли на высотах около 20 тыс. км. Говоря языком специалистов, — это среднеорбитальные спутниковые навигационные системы второго поколения. В качестве общего названия NAVSTAR и ГЛОНАСС используется английская аббревиатура GNSS (Global Navigation Satellite System). Развертывались эти системы прежде всего для нужд военных. Вот уж кому совершенно необходимо знать свои точные координаты. И... чужие. Наверное, многие еще помнят историю с американским шпионом, отловленным два года назад в Ростове-на-Дону вблизи секретных объектов. Об этом в свое время много и по-разному писалось и говорилось. Конец истории вообще покрыт мраком. Шпиона, кажется, отпустили повидаться с родителями в США, откуда он уже и не возвращался. Так вот, этому соглядатаю — специалисту по подвижной

Любителям морских путешествий и рыбной ловли весьма пригодится навигационный приемник, совмещенный с эхолотом.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 8 9 9