Е. Мосин, С. Байбаков, А. Карасев

 

Задачи, решаемые спутниковыми навигационными системами

- Создание земельного кадастра

Создание земельного кадастра особенно актуально для проведения земельной реформы (включая вопросы приватизации земли). Кадастровая информация должна содержать в себе данные о точном местоположении земельных участков и объектов на них, их принадлежности. Проведение земельной реформы в России в рамках государственной программы предполагает построение сети региональных центров, которые и будут эксплуатировать и поддерживать региональную кадастровую базу данных. Работы по созданию земельного кадастра России проводятся Государственным центром по научному обеспечению земельной реформы РосНИЦ “Земля”.

Кроме того, представляется удобным иметь в каждом регионе одну или несколько мобильных кадастровых станций на базе автомобилей, оснащенных дифференциальными приемниками и портативными компьютерами для сбора геодезических и картографических данных. Такие передвижные лаборатории могут быть оснащены специальным оборудованием для контроля почв, загрязнений и т. д. и использоваться для мониторинга природных ресурсов.

- Мониторинг природных (лесных) ресурсов, борьба с лесными пожарами

Россия - страна континентальная, леса здесь являются одним из основных ресурсов, а их сохранение, восстановление и грамотная “эксплуатация” - актуальнейшая задача. Методы спутниковой навигации впервые позволили проводить комплексный мониторинг лесных ресурсов, достаточно эффективный по затратам и срокам.

Система GPS Pathfinder Pro XL фирмы Trimble

- Мониторинг земли и применение в сельском хозяйстве

Методы спутниковой навигации нужны в сельском хозяйстве для создания цифровых карт обрабатываемых площадей с различными характеристиками почв. Компьютерные системы управления в сочетании с дифференциальным оборудованием позиционирования позволяют проводить точную обработку информации о посевных площадях и в результате увеличить продуктивность хозяйства.

- Организация геодезических и геологических работ

Приемная аппаратура ССРН значительно повышает эффективность топогеодезических, топографических и картографических работ, проводимых при составлении земельных и лесных кадастров, строительстве, прокладке коммуникаций и трубопроводов и т. д. В данной области применение приемной аппаратуры ССРН обеспечивает значительную экономию сил, средств и времени.

В перспективе - применение НАП для контроля сейсмически опасных районов, геологической разведки полезных ископаемых, разработки нефтяных и газовых месторождений на участках прибрежных шельфов.

- Позиционирование коммуникаций

Дифференциальные методы спутниковой навигации применимы в службах, эксплуатирующих кабельные энергетические и коммуникационные сети, тепло- и водопроводные сети, газовые и нефтяные трубопроводы и т. д. При этом создаются цифровые базы данных и карты. Важно, что в них, кроме всего прочего, содержатся координаты подземных линий коммуникаций и трубопроводов. Ремонтные бригады могут точно определить место неисправности с помощью навигационных приемников вместо проведения традиционных для нашей страны длительных и дорогостоящих раскопок.

Навигационная аппаратура серии “Бриз”

- Управление транспортными парками. Организация движения и мониторинг наземного транспорта

Методы и средства спутниковой навигации применяются для контроля и управления наземным транспортом. Для этих целей создаются интегрированные системы, в состав которых включаются станции слежения и отображения. Они дают уникальные возможности для работы с любым видом транспорта - рейсовым, почтовым, инкассаторским, грузовым, машинами “общественной безопасности” (скорая помощь, милиция, пожарная охрана).

Если наземные транспортные средства оснастить приемной аппаратурой, совмещенной с системами связи, то станет возможным непрерывный контроль местоположения транспортных объектов на маршруте и выполнения графика движения. Это позволяет заметно улучшить использование транспортного парка. Информация о координатах транспортного средства, полученная с помощью приемников НАП, передается по радиоканалу на диспетчерский пункт управления, где может отображаться на электронной карте. Внедрение такой системы мониторинга особенно эффективно для сопровождения ценных и опасных грузов, для управления транспортом компаний или оперативных служб, а также пассажирскими и грузовыми перевозками.

Индивидуальный транспорт, оснащенный навигационной аппаратурой потребителя, которая сопряжена с компьютером, превращается в “интеллектуального проводника”, помогающего водителю спокойно ориентироваться ночью в незнакомой местности или населенном пункте. НАП определит текущие координаты, а компьютер нанесет их на электронную карту местности и подскажет водителю дальнейший маршрут движения, места расположения ближайших пунктов автозаправки, питания, отдыха и т. д. Набор электронных карт может храниться на лазерных компакт-дисках.

- Мониторинг, связь и навигация дальнего наземного и морского транспорта

Для обеспечения глобальной точной навигации и связи применяются комбинированные системы GPS-позиционирования и мобильной связи стандарта Inmarsat-C. Эти системы используются для управления в реальном времени дальними грузовыми и пассажирскими, морскими и автобусными перевозками. Они обеспечивают дополнительную безопасность, информационную, техническую и сервисную поддержку, дают уверенность в том, что транспорт должным образом загружен и следует заданным маршрутом (разумеется, не каждый водитель будет рад такой диспетчерской заботливости).

- Персональные приемники

Достижения в радио- и микроэлектронике позволили создать автономные приемники, размерами и весом не превышающие средний калькулятор. Они относительно недороги, просты в обращении и универсальны, могут работать в сложных условиях; их используют на катерах и яхтах, в автомобилях и малых самолетах.

Средства персональной навигации нужны спасателям, альпинистам, автомобилистам, туристам, яхтсменам, геологам, нефтяникам, экологам, геодезистам, охотникам, рыбакам, служащим силовых структур и т. д. Они служат для ориентации в “безориентирной” или малонаселенной местности и для обеспечения безопасности передвижения.

Электронные приемники (их можно носить в руке или прикрепить к поясу) с высокой точностью определят в любой точке Земли свое местоположение, мгновенно запомнят важные путевые точки (например, где оставлены машина, базовый лагерь, палатка, продукты и т. п.) и укажут дорогу к этим точкам. Если в туристской группе есть компьютерщик, не расстающийся с ноутбуком даже в походе, он может развлечься, вводя записанную в памяти прибора навигационную информацию в компьютер и нанося ее на электронную карту местности. Навигационные приемники прекрасно “ориентируются” в полной темноте, в районах Крайнего Севера, в песках Каракумов.

Если вы создаете передвижные измерительные лаборатории, то надо приобрести портативное автомобильное навигационное оборудование. Оно существенно облегчит сбор и навигационную привязку полученных данных или измерений (радиационных, электромагнитных, сейсмических и т. п.). Может быть, для кого-то это открытие, но на базе спутниковой навигации созданы также портативные высокоточные геодезические комплексы, которые по многим характеристикам превосходят традиционные оптические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.).

GPS Pathfinder Pro XL в стандартной комплектации

На рынке портативных навигационных приемников наиболее широко распространена продукция американских фирм Garmin, Trimble, Magellan и Rockwell. Все приборы портативны и обладают практически одинаковой точностью определения координат (порядка 100 метров). Некоторые компании в своих рекламных материалах заявляют точность 15 - 20 метров, но этим они, мягко говоря, вводят в заблуждение потенциальных покупателей. Правительство США, решая задачу национальной безопасности, осуществляет программу так называемого “селективного доступа” к ССРН Navstar, зашумляя спутниковые навигационные сигналы.

Основное отличие ССРН “Глонасс” от Navstar на рынке персональных спутниковых приемников состоит в том, что для этой системы нет никаких портативных приборов, хотя уже завершаются работы по созданию образцов российской портативной носимой аппаратуры - 14-канальных приемоиндикаторов “Навис СН-3001” (масса 1 кг; габариты 176x165x65 мм) и “Бриз-НСН-3001” (масса 1,3 кг, габариты 160x50x185 мм). Они могут работать и в дифференциальном режиме, имеют память на 500 маршрутных точек, число запоминаемых маршрутов достигает 50, обеспечивают движение по заданному маршруту.

- Морская навигация

Навигационные системы судов позволяют осуществить выбор безопасного курса в открытом море, в узких для прохода местах, гаванях и других зонах с ограниченной свободой маневрирования; с достаточной степенью точности определяют свои координаты в открытом море. Эти приборы можно применять в местах рыбного промысла или добычи полезных ископаемых, при прокладке морских кабелей и трубопроводов, при ведении дноуглубительных и гидрографических работ.

- Аэронавигация

Сегодня спутниковые навигационные системы являются единственной реальной и доступной системой точной аэронавигации, успешно конкурирующей с традиционными инерциальными бортовыми системами и наземными радиосистемами.

Бортовая навигационная система на базе НАП поможет с достаточной степенью точности определить свое местоположение, курс и расстояние до пункта назначения во всем воздушном пространстве независимо от состояния окружающей среды. Таким образом, обеспечивается прибытие самолета или вертолета в заданную точку поверхности Земли в любое время суток, при любой погоде и условиях видимости. При использовании дифференциальной коррекции достигается точность в единицы метров.

Применение дифференциальных методов навигации позволяет реализовать автоматическую систему захода на посадку по трем категориям, а при совмещении бортовых навигационных систем на базе НАП с электронными картами можно создать систему предупреждения о столкновении с землей.

- Сверхточное определение времени

На каждом навигационном спутнике находятся сверхточные атомные часы с погрешностью в определении времени 1 секунда за 36 000 лет. Спутники ретранслируют временные сигналы с точностью 1/100 от миллиардной доли. Эти сигналы принимаются НАП. Для некоторых процессов, требующих сверхточного времени, например при синхронизации процессов в энергосистемах и телекоммуникациях, применение спутниковых часов позволит значительно снизить затраты и повысить надежность и эффективность.

Окончание. Начало см. PC Week/RE, №№ /98, /98.