Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи

Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов иих сравнение стребуемыми характеристиками взависимости от решаемой задачи

Сурков Владимир Олегович,аспирант

Тамбовский государственный технический университет

В статье дан сравнительный анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи. В ходе анализа выявлено, что значения СКО при определении координат в автономном режиме для всех рассмотренных систем, принимая значения от 190 до 600 м, не удовлетворяют требованиям, поэтому предложены способы повышения точности навигационной системы.

В статьях [1, 2] производится обзор существующих навигационных систем, как военного, так и гражданского применения. В них подробно рассматривается работа некоторых датчиков, методы обработки информации в данных системах и сравниваются значений погрешностей в определения курса. В статье [3] сравниваются точностные характеристики и состав систем военного назначения. В статье [4] рассматриваются системы навигации подвижных наземных объектов отечественного производства. В [5] и [6] дается анализ систем навигации отечественного и иностранного производства с указанием оптимального режима работы систем, без сравнения представленных точностных характеристик между собой. Так же в данных статьях недостаточно подробно описаны задачи, решаемые навигационными системами и не приведены требуемые характеристики точности необходимая при их решении.

Однако сравнительный анализ всех точностных характеристик навигационных систем для ПНО иностранного и отечественного производства их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи в литературе не встречается. Целью статьи является анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи.

Система навигации ПНО включает в свой состав нерадиотехнические измерители и радиотехнические измерители.

Нерадиотехнические измерители (НРТИ) предназначены для определения координат, параметров движения и пространственного положения продольных осей ПНО.

В качестве таких измерителей могут быть использованы следующие устройства:

− измеритель ускорения и углов крена и тангажа — инерциальная навигационная система (входит в состав большинства навигационных систем);

− измеритель скорости, выполненный в виде механического («Гамма — 1» [6]) или доплеровского датчика скорости («ГАЛС — Д2М»);

− измеритель высоты — барометрический высотомер (система «КомпаНав-3»);

− измеритель пройденного пути, который может выполняться в виде одометра (система «БИНС-Тек», «Азимут», Ellipse-N).

В качестве радиотехнических измерителей используются аппаратура приема сигналов радионавигационных систем (РНС) (приемник спутниковой навигационной системы (СРНС) (ГЛОНАСС/GPS) и приемники систем дальней навигации («Чайка» и «LORAN-C»)) и доплеровский измеритель скорости (ГАЛС-Д2М).

Системы навигации ПНО с помощью РНС и НРТИ определяют координаты местоположения объекта и параметры его движения, углы ориентации подвижного объекта и выдают необходимую информацию пользователю. Эта информация может быть использована для:

− обеспечения безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности

− вызова полиции, пожарных, скорой помощи

− поиска гостиницы, ресторана и т. д.

− нахождения маршрута

− защиты от угона

− управления на маршруте

− определения места транспортного средства

− определения места аварии

− определения места при транзите.

В соответствии с перечисленными задачами в таблицах 1 и 2 [7] представлены требования наземных потребителей к радионавигационным системам, входящих в состав навигационных систем ПНО.

Таблица 1

Требуемые точностные характеристики

Таблица 2

Требуемые точностные характеристики для автотранспорта

В таблице 3 и 4 приведены сравнительные точностные характеристики систем ПНО.

Точностные характеристики навигационных систем подвижных наземных объектов

В таблице 3: Р1 — автономный режим; Р2- режим с коррекцией от СРНС; пр. путь — пройденный путь; SBAS — режим работы, при котором дифференциальные поправки определяются с помощью космических систем дифференциальной коррекции; DGPS — режим работы, при котором дифференциальные поправки определяются с помощью локальной системы дифференциальной коррекции.

В таблице 3 приведены систем навигации часть, из которых имеет точностные характеристики, которые полностью удовлетворяют приведенным выше требованиям. В число данных систем входит в основном системы иностранного производства и две модели навигационных систем отечественного производства. В иностранных системах для определения координат массово используется дифференциальный режим работы СРНС. Его использование позволяет получать точность порядка 0,4 м. Координаты, полученные с точностью от 6 м до 25 м в режиме с коррекцией от СРНС от систем КомпаНав-3, «Азимут», «Трона-1» «Гамма -1», «Гамма -2», ГАЛС-Д2М-2, ГАЛС-Д2М-3, ГАЛС-Д2М-4не могут быть использованы при решении задач управления на маршруте и определения места аварии. Системы, имеющие точность определения координат от 33 м до 60 м в режиме с коррекцией от СРНС могут быть использованы только для управления транспортом.

Для систем имеющих точность от 6 до 60 м необходимо повысить точность используя:

− приемники СРНС имеющие более высокую точность определения координат и других параметров;

− дифференциальный режим СРНС и локальные системы на основе псевдоспутников.

Таким образом, в статье был проведен анализ точностных характеристик существующих навигационных систем ПНО и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи. В ходе анализа выявлено, что часть систем имеет характеристики точности (от 6 до 60 м) не позволяющие использовать их для выполнения определенных задач, поэтому были предложены способы повышения точности определения координат местоположения для данных навигационных систем.

Литература:

1. Безмага В. М., Журавлев А. В. Навигационные комплексы наземных мобильных средств / А. В. Журавлев, В. М. Безмага // Новости навигации — 2009 — № 1 — С. 29–36.
2. Комраков Д. В. Навигационные комплексы наземных мобильных средств / Д. В. Комраков // Технические науки: теория и практика: материалы междунар. заоч. науч. конф. (г. Чита, апрель 2012 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2012. — С. 47–49.
3. Система топографического ориентирования «Трона-1» //Обозрение армии и флота — 2007. — № 4.
4. Сурков В. О. Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики/ В. О. Сурков // Молодой ученый. — 2013. — № 7. — С. 76–79.
5. Сурков В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов / В. О. Сурков // Молодой ученый. — 2015. — № 13. — С. 211–214.
6. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. Изд 3-е, перераб. — М.: Радиотехника, 2005,688 с., ил.
7. Радионавигационный план Рос. Федерации: утв. приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 2 сентября 2008 г. № 118: в редакции приказа Министерства промышленности и торговли РФ от 31 августа 2011 г.