Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов
Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 14 августа, печатный экземпляр отправим 18 августа.

Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов

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.
Поделиться в социальных сетях
1346 просмотров
Библиографическое описание

Сурков, В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов / В. О. Сурков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 13 (93). — С. 211-214. — URL: https://moluch.ru/archive/93/20940/ (дата обращения: 31.07.2021).

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.

Похожие статьи
Сурков Владимир Олегович
Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи
Технические науки
2016
Сурков Владимир Олегович
Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта и принципы его формирования
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных объектов и принципов их построения
Технические науки
2013
Польшакова Наталья Викторовна
Навигационные системы для сельскохозяйственной техники
Сельское хозяйство
2014
Амиров Азамат Жанбулатович
Анализ существующих современных радионавигационных систем
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и выбор наиболее перспективного состава, исходя из требований точности и надежности
Технические науки
2013
Сурков Владимир Олегович
Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи
Технические науки
2016
Сурков Владимир Олегович
Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта и принципы его формирования
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных объектов и принципов их построения
Технические науки
2013
Польшакова Наталья Викторовна
Навигационные системы для сельскохозяйственной техники
Сельское хозяйство
2014
Амиров Азамат Жанбулатович
Анализ существующих современных радионавигационных систем
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и выбор наиболее перспективного состава, исходя из требований точности и надежности
Технические науки
2013
публикация
№13 (93) июль-1 2015 г.
дата публикации
июль-1 2015 г.
рубрика
Технические науки
язык статьи
Русский
Опубликована
Похожие статьи
Сурков Владимир Олегович
Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи
Технические науки
2016
Сурков Владимир Олегович
Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта и принципы его формирования
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных объектов и принципов их построения
Технические науки
2013
Польшакова Наталья Викторовна
Навигационные системы для сельскохозяйственной техники
Сельское хозяйство
2014
Амиров Азамат Жанбулатович
Анализ существующих современных радионавигационных систем
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и выбор наиболее перспективного состава, исходя из требований точности и надежности
Технические науки
2013
Сурков Владимир Олегович
Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных наземных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи
Технические науки
2016
Сурков Владимир Олегович
Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта и принципы его формирования
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных объектов и принципов их построения
Технические науки
2013
Польшакова Наталья Викторовна
Навигационные системы для сельскохозяйственной техники
Сельское хозяйство
2014
Амиров Азамат Жанбулатович
Анализ существующих современных радионавигационных систем
Технические науки
2015
Сурков Владимир Олегович
Анализ состава существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и выбор наиболее перспективного состава, исходя из требований точности и надежности
Технические науки
2013