Геодезическое оборудование

По сложности технических решений и объему аппаратных затрат спутниковые приемники разделяют на:

—одноканальные (в том числе мультиплексные, приемник очень быстро переключается между сигналами орбитальной группировки), которые в каждый текущий момент времени ведут прием и обработку радиосигнала только одного спутника, и

—многоканальные, позволяющие одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких спутников.

В настоящее время в основном выпускаются многоканальные приемники.

Кроме того, приемники можно разделить на односистемные, принимающие сигналы GPS, и двухсистемные, принимающие сигналы ГЛОНАСС и GPS. В зависимости от вида принимаемых и обрабатываемых сигналов приемники делятся на:

—одночастотные, кодовые, работающие по С/А-коду;

—двухчастотные, кодовые;

—одночастотные кодово-фазовые;

—двухчастотные кодово-фазовые.

Кодовые приемники (handheld) предназначены для определения трехмерного положения точки, скорости и направления движения. Они позволяют определять плановое положение точки, как правило, с точностью до единиц м, а высотное положение определяется с точностью порядка 10 м. (Двухчастотные кодовые приемники обеспечивают субметровую точность). Для повышения точности высотных измерений в них встраивают баровысотомер. Эти приемники удобны при выполнении полевых географических и геологических работ, так как на экране можно отобразить карту маршрута, определять свое местоположение, расстояние, направление и время прибытия к цели. Полученные результаты могут накапливаться и храниться в памяти прибора, а затем вводиться в компьютер для дальнейшей обработки. Эти приемники имеют малые габариты и массу, работают в широком диапазоне температур и малоэнергоемки.

В геодезических работах в основном используются кодово-фазовые двухчастотные и одночастотные приемники. В последние годы из них все большее распространение имеют двухсистемные приемники, обеспечивающие более высокую точность и надежность измерений. Это объясняется тем, что в северных широтах российская система ГЛОНАСС разрабатывавшаяся для навигации, связи и наведения, например, истребителей МиГ-31 над Северным полюсом, действует в 1,3—2,5 раз точнее, чем американская система Navstar.

На рис. 4.18 представлена обобщенна структурная схема GPS-приемника. Антенна может быть встроена приемник либо быть в виде модуля, подключаемого к приемнику с помощью каоксиального кабеля. Мощность передатчика, установленного на спутнике, сравнительно невелика (около 10 Вт), и поэтому принимаемый сигнал очень мал. Усиление сигнала; осуществляется с помощью СВЧ предусилителя, который, как правило, встроен в корпус антенны. Антенны бывают одночастные, настроенные начастоту L1, либо двухчастотные для приема частот L1 и L2.

Рис. 4.18. Обобщенная структурная схема GPS-приемника

Наряду с диаграммами направленности: важным показателе антенного устройства спутникового приемника является понятие фазового центра, его положение и стабильность этого положения с течением времени. Фазовый центр антенны является определяемой точкой, поэтому предусмотрена возможность ее центрирования на станции. При этом под фазовым центром понимают ту неподдающуюся геометрическим измерениям точку в антенной системе, от которой отсчитываются все измеряемые до спутников расстояния, а ее положение «привязывается» к центру знака на пункте наблюдения.

Антенны, как правило, выполнены в виде полусферы, что позволяет в идеальном случае обеспечивать одинаковую задержку по фазе для радиоволн, приходящих с разных сторон. В действительности все же наблюдается зависимость величины фазовой задержки от направления на спутник, и поэтому для каждой антенны такую зависимость (диаграмму направленности) определяют в заводских условиях. Для высокоточных геодезических спутниковых приемников уклонения реальной фазовой характеристики антенны от идеальной обычно не превышают 5—10 градусов, что соответствует ошибкам в определении расстояний на уровне около 3—5 мм. При этом на корпус антенны наносят метку, по которой ее ориентируют на север, что позволяет учитывать заводскую характеристику антенны. Чтобы уменьшить влияние радиосигналов, отраженных от подстилающей поверхности и различных местных предметов, используют экранирующие диски, установленные под антенной.

Для усиления мощности принятого сигнала служит усилитель, который подключен, как и синтезатор частот, к преобразователю частоты. Принимаемые колебания после предварительного усиления подвергаются преобразованиям, вследствие чего понижается частота несущих колебаний до нескольких десятков мегагерц, т.е. применяется супергетеродинный принцип приема. Образующуюся при этом промежуточную частоту часто называют частотой биений. Синтезатор частот работает от высокостабильного опорного кварцевого генератора, входящего в состав приемника. В результате преобразователь частоты понижает частоту несущих колебаний до частоты биений в несколько десятков МГц, которые усиливаются в усилителе промежуточной частоты (УПЧ).

С УПЧ сигналы поступают в измерительный блок и блок поиска и захвата, который осуществляет поиск сигнала на основе кодово-корре-ляционных методов и отслеживание в течение всего сеанса наблюдений. В измерительном блоке сигналы разделяются на кодовые и гармонические, а также сигналы навигационного сообщения. Полученные из кодовых сигналов значения псевдодальностей используются для грубого определения координат и вектора скорости перемещения подвижного объекта, на котором установлен приемник. В камеральных условиях на стадии «постобработки» производится окончательная обработка фазовых измерений.

Блок процессоров осуществляет управление предварительными вычислениями и работой приемника в автоматическом режиме на основе заложенного в него программного обеспечения. Регистрация отсчетов производится с высокой частотой (как правило, через 0,1 с) с выполнением последующей корректировки, обусловленной изменениями измеряемых дальностей, вызванных быстрыми перемещениями спутников. Полученные данные подвергаются сглаживанию и уплотнению, в результате чего образуются выборки, интервал между которыми находится в пределах от 1 до 60 с и может изменяться по желанию оператора.

Пульт управления и индикации включает в себя буквенно-цифровую клавиатуру и индикаторное табло, на котором по желанию оператора могут отображаться определяемые с помощью приемника величины, а также другая вспомогательная информация. Информация местоположении определяемой точки отображается на экране дисплея непосредственно в процессе сеанса наблюдений, а клавиатура позволяет оператору вводить необходимую информацию и различного рода команды, связанные с управлением работой приемника.

В процессе работы в приемнике производится предварительна обработка получаемой информации и ее регистрация с помощью та или иных запоминающих устройств, выполняется самодиагностике правильности функционирования приемника, контролируются источники питания, и выполняется целый ряд других операций. Для этих целей служит встроенная специализированная микро-ЭВМ, включающая в себя процессоры, таймер, различные запоминающие устройства (03У и ПЗУ), интерфейсные платы для стыковки с пультом управления и индикации, с внешней регистрирующей аппаратурой и т. п. Управление осуществляется с помощью пульта управления и индикации согласие вводимой в приемник программы.

Геодезические спутниковые приемники обеспечивают высокую точность измерений, малогабаритны, имеют значительный объем внутренней памяти, которая может наращиваться и составлять 100 и более Мб, просты в обращении.

Приёмники GPS

9.1 Приёмники GPS индивидуального пользования

Наиболее распространенными являются приемники СРНС для индивидуального пользования водителями автомобильного транспорта. Они имеют размер карманного калькулятора с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются координаты пользователя, курс, расстояние и направление до контрольных точек маршрута, пройденный маршрут движения, карта местности, параметры видимых спутников (рис. 6).

Стоимость такого приемника колеблется от 100 до 1000 долларов.

Дата добавления: 2015-07-02