Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Рекомендации по структуре системы контроля и управления дифференциальным полем функциональных дополнений ГНСС ГЛОНАСС/GPS для ФБУ «Администрация Северо-Двинского бассейна внутренних водных путей.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 5
1. СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ………………………..8
1.1 Общие сведения о спутниковых навигационных системах 8
1.2 Определение координат потребителя ГНСС 12
1.3 Погрешности определения координат……………………………………16
2. РЕЧНАЯ ЛОКАЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПОДСИСТЕМА 19
2.1 Дифференциальный метод определения координат 19
2.2 Локальные дифференциальные подсистемы 22
2.3 Оборудование, входящее в состав ККС ГНСС и его контроль в корректирующей станции……………………………………………………..26
2.4 Функционирование ГНСС и его контроль в корректирующей станции 32
3 НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЛДПС 35
3.1 Дискретность и контроль целостности поля ……………………………35
3.2 Дифференциальный сервис на внутренних водных путях 38
3.3 Структура системы контроля и управления дифференциальным полем41
3.4 Региональные центры контроля ККС ГНСС ГЛОНАСС/GPS 45
3.5 Состав оборудования УКУС………………………………………………48
3.6 Состав оборудования УПК…………………………………………………51
3.7 Низкоорбитальная система спутниковой связи «Гонец»………………..53
3.8 Система спутниковой связи VSAT………………………………………..56
4. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ ПОЛЕМ ГНСС ГЛОНАСС/GPS ФБУ «АДМИНИСТРАЦИИ СЕВЕРОДВИНСКОГО БАССЕЙНА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ»….59
4.1 ФБУ «Администрация Северо-Двинского бассейна внутренних водных путей» ……………………………………………………………………………59
4.2 Рекомендуемая структура СКУ, размещение оборудования…………….62
4.3 Варианты построения информационной сети…………………………….68
4.4 Система оповещения и её особенности …………………………………….69
5. ОХРАНА ТРУДА………………………………………………………………..72
5.1 Техника безопасности при работе на высоте………………………………72
5.2 Техника безопасности при бункеровке судна………………………………77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………….…82
СПИСКО ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. ………………………………83

Введение:

Цель:
Целью является повышение безопасности судоходства путём составления рекомендаций по созданию оптимальной с технической и экономической точки зрения системы контроля и управления дифференциальным полем функциональных дополнений глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS для определенного бассейна.
Актуальность
Внутренние водные пути имеют важное значение в экономической жизни Российской Федерации. Большая протяженность ВВП федерального значения (101484,8 км), сравнительно низкие эксплуатационные и инфраструктурные издержки позволяют осуществлять транспортное обслуживание большей части субъектов РФ.   На Севере, Дальнем Востоке и в Сибири имеются регионы, где доставка массовых грузов вплоть до настоящего времени производится только водным транспортом. 
Ожидается, что результатом реализации стратегии развития внутреннего водного транспорта РФ на период до 2030 года, утверждённой распоряжением Правительства, будет рост объёма перевозок грузов и пассажиров, увеличение эффективности перевозок на ВВП за счёт снижения простоев, роста скорости движения и снижения порожних пробегов [1].
Увеличение интенсивности и рост скорости движения на ВВП требует значительного повышения уровня безопасности судоходства. Одним из составляющих элементов решения данной проблемы является внедрение инструментального метода судоходства на ВВП на смену лоцманскому. Надёжность инструментального метода обеспечивается использованием систем позиционирования высокой точности, электронных картографических систем и непрерывным мониторингом, и управлением транспортным процессом соответствующими инфокоммуникационными системами.
Необходимым условием перехода на инструментальный метод судоходства на ВВП является обеспечение надлежащей точности позиционирования, при которой требования по СКП обсервации составляют 1-2 м, а дискретность определения целостности системы – 20-30 с.[3, с.8] Указанные требования могут быть выполнены только при использовании навигационной аппаратурой потребителя (НАП) дифференциальных поправок, вырабатываемых контрольно-корректирующими станциями (ККС) локальных дифференциальных подсистем (ЛДПС) ГЛОНАСС/GPS.
Работы по внедрению ЛДПС на ВВП проводились в рамках федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы». Основной задачей ЛДПС является обеспечение сплошного покрытия ВВП полем дифференциальной поправки. Для этой цели в каждом речном бассейне формируются цепочки ККС, при этом возникает проблема обеспечения целостности дифференциального поля, подверженного влиянию индустриальных помех, взаимных помех от соседних ККС и сезонных изменений электрических свойств подстилающей поверхности [4]. В связи с этим в рамках указанной федеральной целевой программы была также определена необходимость внедрения системы контроля и управления (СКУ) дифференциальной подсистемой ГЛОНАСС/GPS.
Задачи
Всё вышесказанное подтверждает актуальность данной работы, в рамках которой для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Обоснование необходимости построения СКУ дифференциальной подсистемой ГЛОНАСС/GPS;
2. Анализ принципов построения СКУ ЛДПС;
3. Рассмотрение оптимальной структуры СКУ в зоне ответственности одного из ФБУ;
4. Формирование предложений по составу оборудования элементов сети контроля и управления;
5. Анализ вариантов построения информационной сети СКУ
Результатом анализа имеющихся наработок по данной теме является попытка их реализации на примере Северо-Двинского бассейна внутренних водных путей, включающая определение оптимальной структуры СКУ с учетом особенностей данного бассейна, выбор подходящих вариантов построения каналов связи и рекомендации по структуре оповещения.

Заключение:

1. В настоящей работе рассматривалась необходимость создания сплошного высокоточного радионавигационного поля, которое должно обеспечить повышение уровня безопасности судоходства и обмена информацией на ВВП, для чего в каждом бассейне предложено создание системы контроля и управления дифференциальным полем. 
2. Необходимость создания системы контроля и управления дифференциальным полем и широкой сети УПК обусловлена существенным влиянием подстилающей поверхности на топологию поля ДП и изменчивостью её электрических параметров в течение навигационного периода.
3. Приведена оптимальная структура системы контроля и управления дифференциальным полем, как составной части инфокоммуникационной триады: КРИС – РИС – АСУ ДС.
4. Составлены рекомендации по структуре системы контроля и управления дифференциальным полем функциональных дополнений ГНСС ГЛО-НАСС/GPS для ФБУ «Администрация Северо-Двинского бассейна» внутренних водных путей.
5. В связи с тем, что в данном бассейне береговые станции АИС работают только на прием, целесообразно для передачи оповещений от СКУ ДП использовать УКВ-радиостанции диспетчерской службы, а также УКВ-радиостанции, ведущие наблюдение на частоте бедствия.

Фрагмент текста работы:

1. СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

1.1 Общие сведения о спутниковых навигационных системах

Спутниковая навигационная система (также известная как спутниковая навигационная система) — это система спутников, обычно управляемая одной компанией или страной, которая обеспечивает геопространственное позиционирование, что является техническим термином для определенного местоположения на Земле или над Землей в 3-х измерениях. Приемник системы спутниковой навигации может использоваться для определения местоположения информации о широте, долготе, высоте, скорости и времени. Коммерческие системы имеют точность до нескольких метров. Высококачественные системы имеют точность до сантиметров. Спутники передают сигнал, который содержит данные об орбите и точное время передачи сигнала. Орбитальные данные передаются в сообщении с данными, которое накладывается на код, служащий эталоном синхронизации. Спутник использует атомные часы (самые точные известные стандарты времени и частоты) для поддержания синхронизации всех спутников в созвездии.
Приемник измеряет сигналы от нескольких спутников одновременно, поэтому он может использовать триангуляцию для определения своего местоположения. Триангуляция — это процесс определения местоположения точки путем измерения углов к ней от двух известных точек. Точные местоположения спутников включаются в передачу, а время пролета сигнала используется для расчета расстояния до каждого спутника. Затем приемник выполняет некоторые вычисления и вычисляет свое местоположение на Земле. Чем больше спутников может отслеживать приемник, тем точнее вычисляется местоположение. [1]
Приемник рассчитывает 4 параметра; широта, долгота, высота и время. В результате приемник обычно должен видеть, как минимум, 4 спутника, чтобы вычислить 4 неизвестных. Он может дать оценки значений с меньшим количеством спутников, но потенциальная ошибка возрастает.
Действующие спутниковые системы
1. Глобальная система позиционирования (США) GPS.
GPS является самой старой системой GNSS. Он начал свою деятельность в 1978 году и стала доступна для глобального использования с 1994 года.
2. ГЛОНАСС.
ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система, или Глобальная Навигационная Спутниковая Система) является глобальной GNSS, принадлежащей и управляемой Российской Федерацией. Полностью работающая система состоит из 24+ спутников.
3. BeiDou навигационная спутниковая система (BDS).
BeiDou, или BDS, является региональной GNSS, принадлежащей и управляемой Китайской Народной Республикой. В настоящее время Китай расширяет систему, чтобы обеспечить глобальное покрытие 35 спутниками к 2020 году. Ранее BDS назывался Compass.
4. Галилео.
Galileo — это глобальная GNSS, принадлежащая и управляемая Европейским Союзом. ЕС объявил о запуске Первоначальных услуг Galileo в 2016 году и планирует завершить систему из 24+ спутников к 2020 году. [1]
5. Индийская региональная навигационная спутниковая система (IRNSS) / Навигация Индийское созвездие (NavIC)
IRNSS является региональной GNSS, принадлежащей и управляемой правительством Индии. IRNSS является автономной системой, предназначенной для охвата индийского региона и 1500 км вокруг материковой Индии. Система состоит из 7 спутников и должна быть объявлена работоспособной в 2018 году. В 2016 году Индия переименовала IRNSS в индийское навигационное созвездие (NavIC, что означает «моряк» или «навигатор»).

6. Квазизенитная спутниковая система (QZSS)