Библиографическое описание:

Сурков В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов // Молодой ученый. — 2015. — №13. — С. 211-214.

В статье дан сравнительный анализ систем навигации подвижных наземных объектов. Системы иностранного производства имеют более высокие характеристики точности за счет использования дифференциального режима работы спутниковых радионавигационных систем и применения в качестве систем дифференциальной коррекции космических и наземных систем.

 

Система навигации подвижных наземных объектов (ПНО) решает задачи определения координат местоположения, параметров движения и углов ориентации подвижного объекта и выдачу необходимой информации. 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 статьях [4] рассматриваются системы навигации подвижных наземных объектов отечественного производства. В статье [5]дается анализ систем навигации отечественного и иностранного производства с указанием оптимального режима работы систем и без сравнения представленных точностных характеристик между собой.

Однако сравнительный анализ всех точностных характеристик навигационных систем для ПНО иностранного и отечественного производства в литературе не встречается. Целью статьи является анализ точностных характеристик существующих систем навигации и их сравнение.

Характеристика навигационных систем для подвижных наземных объектов и их сравнительный анализ

Система навигации ПНО решает задачи определения координат местоположения, параметров движения и углов ориентации подвижного объекта и обеспечивает выдачу следующих данных: горизонтальных координат (координат), высоты, скорости, углов ориентации (крена, курса, тангажа).

Обобщенная структурная схема навигационной системы ПНО представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Обобщенная блок-схема систем навигации для ПНО

 

Измерители автономной системы предназначены для определения координат, параметров движения и пространственного положения продольных осей ПНО.

В качестве измерителей могут быть использованы следующие устройства: — измеритель ускорения и углов крена и тангажа — инерциальная навигационная система (входит в состав большинства навигационных систем). Инерциальная навигационная система может быть платформенного и бесплатформенного типа.

измеритель магнитного поля Земли: 3-осный магнитометр (система «КомпаНав-2М»,Ekinox-N);

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 радиотехнической системы коррекции обычно используется приемник спутниковой навигационной системы (СРНС) (ГЛОНАСС/GPS) и радиотехнические системы дальней навигации «Чайка» и «LORAN-C», входящие в состав системы «ОРИЕНТИР» и КС-100М.

В таблице 1 приведены сравнительные точностные характеристики систем для ПНО отечественного производства.

Таблица 1

Точностные характеристики навигационных систем для подвижных наземных объектов отечественного производства

Система

Режим работы

Координаты, СКО

Скорость

Вертикальная скорость

Крен, тангаж

Курс

«Азимут»

Р2

25м

 

 

0,8°

 

Р1

1,2 %от пр. пути

 

 

0,8°

 

КомпаНав-2Т

Р2

0,2 м/с

0,3 м/с

1,0°

1,5°

Р1

500м

5 м/с

0,3 м/с

1,5°

КомпаНав-3

Р2

6 м

0,2 м/с

0,2 м/с

0,2°

0,4°

Р1

500м

0,5 м/с

0,5 м/с

0,4°

КомпаНав-2М

Р2

5 м/с

0,3 м/с

0,3°

0,5°

Р1

600м

5 м/с

0,5 м/с

0,5°

БИНС-Тек

Р2

0,1 м/с

0,3 м/с

0,03°

0,1°

Р1

0,25 %от пр. пути

2 м/с

0,5 м/с

0,1°

0,7°

Ориентир

Р2

500 м

 

 

 

 

Р1

0,2 % от пр. пути

 

 

 

 

КС-100М

Р2

60 м

1 м/с

 

 

0,8°

Р1

500 м

1 м/с

 

 

0,8°

Малогабаритная навигационная аппаратура ФГУП НКТБ «ФЕРРИТ»

Р2

20 м

 

 

0,2°

0,6°

Р1

1,0 % от пр. пути

 

 

0,2°

0,6°

«Трона-1».

Р2

10 м

 

 

 

 

Р1

0,7 % от пр. пути

 

 

 

 

ТНА-4

Р2

 

 

 

 

 

Р1

0,9 % от пр. пути

 

 

 

 

«Гамма -1»

Р2

25 м

 

 

3,5°

0,1°

Р1

0,6 % от пр. пути

 

 

3,5°

0,1°

«Гамма -2»

Р2

25

 

 

3,5°

0,1°

Р1

1 % от пр. пути

 

 

3,5°

0,1°

ГАЛС-Д2М-1

Р2

33 м

 

 

0,5°

0,16°

Р1

0,5 % от пр. пути

 

 

 

 

ГАЛС-Д2М-2

Р2

22 м

 

 

0,5°

0,11°

Р1

0,25 % от пр. пути

 

 

 

 

ГАЛС-Д2М-3

Р2

14 м

 

 

0,5°

0,7°

Р1

0,1 % от пр. пути

 

 

 

 

ГАЛС-Д2М-4

Р2

8 м.

 

 

0,5°

0,04°

Р1

0,05 % от пр. пути

 

 

 

 

 

В таблице 1: Р1 — автономный режим; Р2- режим с коррекцией от СРНС; пр. путь — пройденный путь;СКО — среднеквадратическое отклонение.

Основными для навигационных систем отечественного производства являются следующие режимы работы:

1.      Автономный;

2.      Автономный с коррекцией от СРНС.

В таблице 2 приведены точностные характеристики систем навигации подвижных наземных объектов иностранного производства.

Таблица 2

Точностные характеристики навигационных систем для подвижных наземных объектов иностранного производства

Система

Режим работы

Координаты, СКО

Скорость

Крен, тангаж

Курс

Ellipse-N

Р2

0.1 м/с

0.2°

0.2 °

Р1

190

Ellipse-E

Р2

0.1 м/с

0.2°

0.2 °

Р1

190м

Ekinox-N

Р2

1.5 м

0,1 %от пр. пути

0.05 °

0,5°

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RTK

0.02 м

RT2500

Р2

0,36 м/с

0.05°

0.2°

Р1

600м

SBAS

2.0

DGPS

0.9

RT2502

Р2

3 м

0,36 м/с

0.05 °

0.15 °

Р1

0,25 %от пр. пути

SBAS

2.0

DGPS

0.9

RT2002

Р2

1,5 м

0,36 м/с

0.05°

0.1

Р1

0,2 % от пр. пути

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RTK

0.02 м

RT3100

Р2

1.8 м

0,36 м/с

0.05°

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RT3102

Р2

1,8 м

0,36 м/с

0.05°

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RT3002

Р2

1,5 м

0,18 м/с

0.03°

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RTK

0,01 м

RT3003

Р2

1,5 м

0,18 м/с

0.03°

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RTK

0,01 м

Survey+

Р2

1,5 м

0,18 м/с

0.03°

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

RTK

0,01 м

Survey+ L1

Р2

1,8 м

0,36 м/с

0.05 °

0.1

Р1

 

SBAS

0.6 м

DGPS

0.4 м

 

В таблице 1: 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 наземных систем дифференциальной коррекции; RTK — режим работы, при котором дифференциальные поправки определяются с помощью методов RTK.

Для навигационных систем подвижных наземных объектов иностранного производства возможны следующие режимы работы:

1.      Автономный;

2.      Автономный с коррекцией от СРНС;

3.      Режим, который включает в себя дифференциальный режим работы СРНС.

Дифференциальный режим включает в себя получение данных от СРНС, получение дифференциальных поправок от систем дифференциальной коррекции (космических и наземных), их обработку и выдачу данных потребителю. Одно из назначений дифференциального режима работы состоит в повышении точности данных местоположения объекта, полученных от СРНС.

Для обеспечения дифференциального режима работы СРНС в навигационных системах иностранного производства используется соответствующее программное обеспечение, например TheSplitBox для системы Ekinox-N. В данном программном обеспечении осуществляется обработка данных как от датчиков, входящих в состав системы, так и от систем дифференциальной коррекции и их обработку.

Анализ данных из таблиц 1 и 2 показывает, иностранные и отечественные навигационные системы имеют примерно одинаковые точностные характеристики по скорости, углам крена курса и тангажа, что обусловлено применением ИНС. Значительные значения в показателях точности позиционирования свидетельствуют о применении в иностранных навигационных системах методов для повышения точности данных СРНС. Данные методы реализуются за счет использования дифференциального режима работы СРНС и получения поправок с помощью космических и наземных систем дифференциальной коррекции в навигационных системах подвижных наземных объектов, которое приводит к снижению СКО позиционирования во много раз. В рассмотренных навигационных системах подвижных наземных объектов отечественного производства дифференциальный режим работы СРНС не реализован по причине отсутствия аналогов таких систем как DGPS и RTK для систем навигации подвижных наземных объектов.

Наиболее перспективным направлениями в развитии систем навигацииотечественного производства являются:

1.         Реализация дифференциального режима работы СРНС за счет использования в качестве системы дифференциальной коррекции системы дифференциальной коррекции и мониторинга Глонасс (СДКМ) совместно с внедрением соответствующего прогаммного обеспечения;

2.         Внедрение нового программного обеспечения, позволяющего снизить вред от попадания данных от СРНС — создание алгоритмов обработки информации с использованием различных методов, позволяющих обеспечить реконфигурацию структуры навигационной системы, например методов марковской теории оценивания случайны процессов.

 

Литература:

 

1.         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.

2.         А. В. Журавлев, В. М. Безмага. Навигационные комплексы наземных мобильных средств// Новости навигации — 2009 — № 1 — С. 29–36.

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. Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики / В. О. Сурков // Молодой ученый. — 2015. — № 9. — С. 298–302.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle