Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №13 (93) июль-1 2015 г.

Дата публикации: 04.07.2015

Статья просмотрена: 615 раз

Библиографическое описание:

Сурков В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов // Молодой ученый. — 2015. — №13. — С. 211-214. — URL https://moluch.ru/archive/93/20940/ (дата обращения: 19.12.2018).

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.

Основные термины (генерируются автоматически): DGPS, SBAS, RTK, система, дифференциальная коррекция, дифференциальный режим работы, режим работы, иностранное производство, отечественное производство, путь.


Похожие статьи

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

DGPS, SBAS, RTK, система, путь, отечественное производство, режим работы, система навигации, инерциальная навигационная система, координата местоположения.

Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных...

DGPS, SBAS, система, путь, решаемая задача, система навигации, характеристика, отечественное производство, место аварии, режим работы.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных...

система, навигационная система, дифференциальный режим работы, иностранное производство, отечественное производство, система навигации, измеритель, повышение точности данных...

Облик навигационной системы для подвижного наземного...

Дифференциальный режим включает в себя получение данных от СРНС, получение дифференциальных поправок от систем дифференциальной коррекции, их обработку и выдачу данных потребителю.

Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных...

Основными для навигационных систем являются следующие режимы работы: автономный и автономный с коррекцией от СРНС.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов.

Навигационные системы для сельскохозяйственной техники

Цена систем параллельного вождения варьирует в зависимости от точности работы прибора, возможностей развивать ее в дальнейшем до автопилота (или с базовой RTK GPS станцией) и др.

Интегрированный дисплей работает в ручном и автоматическом режиме.

Анализ существующих современных радионавигационных систем

...Earth Orbit) НКА космического дополнения SBAS (Space Based Augmentation System) к СРНС

Впервые в СРНС Galileo в режиме S&R (Search and Rescue Service — служба поиска и

Работа системы Galileo базируется на 4-х ключевых службах: Первая — это открытая...

Анализ состава существующих систем навигации для подвижных...

Навигационные системы могут работать в следующих режимах

Производством навигационных систем занимаются как отечественные,так и зарубежные производители навигационной аппаратуры.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

DGPS, SBAS, RTK, система, путь, отечественное производство, режим работы, система навигации, инерциальная навигационная система, координата местоположения.

Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных...

DGPS, SBAS, система, путь, решаемая задача, система навигации, характеристика, отечественное производство, место аварии, режим работы.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных...

система, навигационная система, дифференциальный режим работы, иностранное производство, отечественное производство, система навигации, измеритель, повышение точности данных...

Облик навигационной системы для подвижного наземного...

Дифференциальный режим включает в себя получение данных от СРНС, получение дифференциальных поправок от систем дифференциальной коррекции, их обработку и выдачу данных потребителю.

Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных...

Основными для навигационных систем являются следующие режимы работы: автономный и автономный с коррекцией от СРНС.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов.

Навигационные системы для сельскохозяйственной техники

Цена систем параллельного вождения варьирует в зависимости от точности работы прибора, возможностей развивать ее в дальнейшем до автопилота (или с базовой RTK GPS станцией) и др.

Интегрированный дисплей работает в ручном и автоматическом режиме.

Анализ существующих современных радионавигационных систем

...Earth Orbit) НКА космического дополнения SBAS (Space Based Augmentation System) к СРНС

Впервые в СРНС Galileo в режиме S&R (Search and Rescue Service — служба поиска и

Работа системы Galileo базируется на 4-х ключевых службах: Первая — это открытая...

Анализ состава существующих систем навигации для подвижных...

Навигационные системы могут работать в следующих режимах

Производством навигационных систем занимаются как отечественные,так и зарубежные производители навигационной аппаратуры.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

DGPS, SBAS, RTK, система, путь, отечественное производство, режим работы, система навигации, инерциальная навигационная система, координата местоположения.

Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных...

DGPS, SBAS, система, путь, решаемая задача, система навигации, характеристика, отечественное производство, место аварии, режим работы.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных...

система, навигационная система, дифференциальный режим работы, иностранное производство, отечественное производство, система навигации, измеритель, повышение точности данных...

Облик навигационной системы для подвижного наземного...

Дифференциальный режим включает в себя получение данных от СРНС, получение дифференциальных поправок от систем дифференциальной коррекции, их обработку и выдачу данных потребителю.

Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных...

Основными для навигационных систем являются следующие режимы работы: автономный и автономный с коррекцией от СРНС.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов.

Навигационные системы для сельскохозяйственной техники

Цена систем параллельного вождения варьирует в зависимости от точности работы прибора, возможностей развивать ее в дальнейшем до автопилота (или с базовой RTK GPS станцией) и др.

Интегрированный дисплей работает в ручном и автоматическом режиме.

Анализ существующих современных радионавигационных систем

...Earth Orbit) НКА космического дополнения SBAS (Space Based Augmentation System) к СРНС

Впервые в СРНС Galileo в режиме S&R (Search and Rescue Service — служба поиска и

Работа системы Galileo базируется на 4-х ключевых службах: Первая — это открытая...

Анализ состава существующих систем навигации для подвижных...

Навигационные системы могут работать в следующих режимах

Производством навигационных систем занимаются как отечественные,так и зарубежные производители навигационной аппаратуры.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

DGPS, SBAS, RTK, система, путь, отечественное производство, режим работы, система навигации, инерциальная навигационная система, координата местоположения.

Анализ точностных характеристик систем навигации подвижных...

DGPS, SBAS, система, путь, решаемая задача, система навигации, характеристика, отечественное производство, место аварии, режим работы.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных...

система, навигационная система, дифференциальный режим работы, иностранное производство, отечественное производство, система навигации, измеритель, повышение точности данных...

Облик навигационной системы для подвижного наземного...

Дифференциальный режим включает в себя получение данных от СРНС, получение дифференциальных поправок от систем дифференциальной коррекции, их обработку и выдачу данных потребителю.

Анализ состава навигационных систем для подвижных наземных...

Основными для навигационных систем являются следующие режимы работы: автономный и автономный с коррекцией от СРНС.

Сравнительный анализ принципов построения отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов.

Навигационные системы для сельскохозяйственной техники

Цена систем параллельного вождения варьирует в зависимости от точности работы прибора, возможностей развивать ее в дальнейшем до автопилота (или с базовой RTK GPS станцией) и др.

Интегрированный дисплей работает в ручном и автоматическом режиме.

Анализ существующих современных радионавигационных систем

...Earth Orbit) НКА космического дополнения SBAS (Space Based Augmentation System) к СРНС

Впервые в СРНС Galileo в режиме S&R (Search and Rescue Service — служба поиска и

Работа системы Galileo базируется на 4-х ключевых службах: Первая — это открытая...

Анализ состава существующих систем навигации для подвижных...

Навигационные системы могут работать в следующих режимах

Производством навигационных систем занимаются как отечественные,так и зарубежные производители навигационной аппаратуры.

Задать вопрос