25.03.2013 r.
Urządzenia nawigacyjne - wykład
elementy orbity
by zdefiniować orbitę trzeba znać parametry (nazywane keplerowskimi). Część z nich jest stała, a wartości nieektórych zależą od czasu.
Powiązanie ruchu satelity z czasem następuje przez określenie czasu przejścia satelity przez dany punkt.
Inklinacja - kąt zawarty między płaszczyzną równika, a płaszczyzną, na której leży orbita.
Węzęł wschodzący - kąt mierzony w płaszczyźnie równika od punktu odniesienia na nieboskłonie. Punkt ten, nazywany punktem równonocy wiosennej, nie jest związany z ziemskim układem współrzędnych ze względu na ruch obrotowy ziemi.
Linia węzłowa - linia przechodząca przez węzły wschodządzi i sch
argument perigeum - kąt zawarty między linią węzłowa, a linią absyd przechodzącą przez perygeum, apogeum i środek Ziemi.
Duża półoś elipsy orbity
mimośród orbity e - określa kształt elipsy dla e=0 elipsa jest okręgiem, a dla e dążącego do 1 elipsa będzie coraz bardziej wydłużona.
E = SQR((a^2-b^2)/a^2)
n - średni ruch, określa odległość satelity od Ziemi. Z III Prawa Keplera wynika, że im dalsza orbita tym prędkość między kolejnymi perygeum.
M - średnia anomalia. Kąt chwilowy wskazujący położenie satelity w danym momencie. Liczony jest od perygeum 0stopni
KOLEJNY WYKŁAD
GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) - BUDOWA SYSTEMU
system gps tworzą segmenty:
kosmiczny - konstelacja sztucznych satelitów ziemi nadających informacje nawigacyjne. Konstelacja 27 satelitów umieszczonych na orbitach kołowych (ekscentryczność mniejsza od 0,02), których promień wynosi 26560km. Nimilanla liczba satelitów 24. sześć stałych orbit kołowych równomiernie rozłożonych wzdłuż równika co 60 stopni długościowych. Orbity nachylone pod kątem 55 stopni do płaszczyzny równika. Obieg wokół ziemi - 11h 58min 2,05s (połowa doby gwiazdowej). Powtózenie się konstelacji satelitów nad tym samym punktem ziemi co 23h 56min 4,09s. Każda orbita zawiera cztery satelity o rozkładzie zapewniającym widoczność
doba gwiazdowa - różnica to 1 dzień w ciągu roku
niektóre obszary - nie dłużej niż 20 min/doba nie można wyznaczyć pozycji 3D. Satelita transmituje sygnał w postaci depeszy nawigacyjnej. Przyjęte rozmieszczenie satelitów umożliwiło: działanie całodobowe i dostępność w każdym miejscu na powierzchni ziemi.
Orbity pod kątem 55 stopni powodują, że na szerokościach powyżej 55 stopni satelity nie występują w zenicie. Liczba widocznych satelitów zależy od szerokości geograficznej na jakiej znajduje się użytkownik. Czas życia satelity to 7,5 roku.
Naziemny- rola nadzorująco-kontrolna oraz wspomagająca pracę systemu Operational Control Segment (OCS).
Stacje nadzorujące: rozmieszczone równomiernie wokół ziemi w pasie równikowym
na bierne stacje monitorujące składają się odbiorniki GPS, które śledzą wszystkie satelity w swoim zasięgu oraz zbierają dane z sygnałów satelitarnbych.
Surowe dane są następnie transmitowane do głównej stacji kontrolnej gdzie podlegają przetworzeniu.
Master control station (MCS)
zadania stacji centralnej:
obliczanie parametrów orbit
wyznaczanie poprawek zegarów satelitów
podejmowanie decycji o korektach orbit
przekazywanie do satelitów danych efemeryd i poprawek zegara w celu ich retransmisji w depeszy nawigacyjnej SV.
Zadania stacji nadzorujących:
śledzenie i telemetryczne sprawdzanie orbit SV poprzez pomiar pseudoodległości oraz przesunięcia fali nośnej w celu wzorcowania zegara SV
zbieranie danych do poprawek jonosferycznych i pomiaru czasu
przesyłanie informacji do stacji centralnej MCS
przekazywanie informacji do satelitów w celu odświeżania pamięci pozycji satelity, synchronizacji zegara z zegarem stacji naziemnej, poprawki na stan jonosfery.
Łączność z SV na dwóch kanałach roboczych o częstotliwości pasma S (2-4 GHz)
sieci łączności:
sieć komputerowa (przetwarza sygnał SV)
sieć łączności (wykorzystywana głównie do synchronizacji czasu działania poszczególnych urządzeń zainstalowanych w różnych stacjach)
użytkownika -
segment wojskowy i segment cywilny
odbiorniki zawierają:
zaimplementowane oprogramowanie wielozadaniowe pracujące w czasie rzeczywistym. Przełączanie zadać odbywa się z częstotliwością 1kHz.
WYKŁAD
ZASADA DZIAŁANIA SYSTEMÓW GPS