Поддержка waas что это

Содержание

Цели WAAS [ править ]

Точность [ править ]

Целостность [ править ]

Целостность навигационной системы включает способность своевременно предупреждать, когда ее сигнал предоставляет вводящие в заблуждение данные, которые потенциально могут создать опасность. Спецификация WAAS требует, чтобы система обнаруживала ошибки в сети GPS или WAAS и уведомляла пользователей в течение 6,2 секунды. [2] Для подтверждения того, что WAAS безопасен для правил полетов по приборам (ППП) (т. Е. Полетов в облаках), необходимо доказать, что существует очень малая вероятность того, что ошибка, превышающая требования к точности, останется незамеченной. В частности, вероятность указана как 1 × 10 −7 и эквивалентна не более чем 3 секундам неверных данных в год. Это обеспечивает информацию о целостности, эквивалентную или лучше, чем автономный мониторинг целостности приемника.(RAIM). [5]

Доступность [ править ]

Операция [ править ]

Наземный сегмент [ править ]

Наземный сегмент состоит из нескольких глобальных опорных станций (WRS). Эти точно исследованные наземные станции отслеживают и собирают информацию о сигналах GPS, а затем отправляют свои данные на три глобальных главных станции (WMS), используя наземную сеть связи. Базовые станции также контролируют сигналы геостационарных спутников WAAS, предоставляя информацию о целостности и о них. По состоянию на октябрь 2007 года существовало 38 WRS: двадцать в прилегающих Соединенных Штатах (КОНУС), семь на Аляске, один на Гавайях, один в Пуэрто-Рико, пять в Мексике и четыре в Канаде. [6] [7]

Как только эти корректирующие сообщения созданы, WMS отправляют их двум парам наземных станций восходящей линии связи (GUS), которые затем передают на спутники в космическом сегменте для ретрансляции в пользовательский сегмент. [8]

Опорные станции [ править ]

Космический сегмент [ править ]

История спутников [ править ]

Позднее к системе был добавлен третий спутник. С марта по ноябрь 2010 года FAA транслировало тестовый сигнал WAAS на арендованный транспондер на спутнике Inmarsat-4 F3. [14] Тестовый сигнал нельзя было использовать для навигации, но его можно было получить, и о нем сообщалось с идентификационным номером PRN 133 (NMEA # 46). В ноябре 2010 года сигнал был сертифицирован как действующий и доступен для навигации. [15] После испытаний на орбите Eutelsat 117 West B, транслирующий сигнал на PRN 131 (NMEA # 44), был сертифицирован как работоспособный и стал доступен для навигации 27 марта 2018 г. Спутник SES 15 был запущен 18 мая 2017 г. и после Испытания на орбите, продолжавшиеся несколько месяцев, были введены в эксплуатацию 15 июля 2019 г. В 2018 г. был заключен контракт на размещение полезной нагрузки WAAS L-диапазона на спутнике Galaxy 30. Спутник был успешно запущен 15 августа 2020 года и должен быть запущен в 2021 году. [16] Спутник будет повторно использовать PRN 135.

Сегмент пользователя [ править ]

Хотя при необходимости медленные данные могут обновляться каждую минуту, ошибки эфемерид и ионосферные ошибки не изменяют это часто, поэтому они обновляются только каждые две минуты и считаются действительными до шести минут. [19]

История и развитие [ править ]

WAAS был совместно разработан Министерством транспорта США (DOT) и Федеральным авиационным управлением (FAA) в рамках Федеральной радионавигационной программы (DOT-VNTSC-RSPA-95-1 / DOD-4650.5), начиная с 1994 года. обеспечить характеристики, сопоставимые с системой посадки по приборам (ILS) категории 1 для всех воздушных судов, оснащенных соответствующим образом сертифицированным оборудованием. [1] Без WAAS ионосферные возмущения, дрейф часов и ошибки спутниковой орбиты создают слишком большую ошибку и неопределенность в сигнале GPS, чтобы соответствовать требованиям для точного захода на посадку (см. Источники ошибок GPS). Точный заход на посадку включает информацию о высоте и обеспечивает наведение по курсу, расстояние от взлетно-посадочной полосы и информацию о высоте во всех точках захода на посадку, обычно вплоть до более низких высот и погодных минимумов, чем неточные заходы на посадку.

До появления WAAS Национальная система воздушного пространства США (NAS) не имела возможности обеспечивать горизонтальную и вертикальную навигацию для точных заходов на посадку для всех пользователей во всех местах. Традиционной системой для точного захода на посадку является система посадки по приборам (ILS), в которой используется серия радиопередатчиков, каждый из которых передает один сигнал на самолет. Эту сложную серию радиостанций необходимо установить на каждом конце взлетно-посадочной полосы, в некоторых случаях за ее пределами, вдоль линии, продолжающейся от осевой линии взлетно-посадочной полосы, что делает реализацию точного захода на посадку сложным и очень дорогостоящим. Система ILS состоит из 180 различных передающих антенн в каждой построенной точке. В новой системе нет огромных антенных систем в каждом аэропорту. [ согласно кому? ]

В ходе развития MLS стали появляться потребительские GPS-приемники различного качества. GPS предлагал пилоту огромное количество преимуществ, объединяя все системы дальней навигации самолета в единую простую в использовании систему, зачастую достаточно маленькую, чтобы ее можно было держать в руках. Развертывание авиационной навигационной системы, основанной на GPS, в значительной степени было проблемой разработки новых методов и стандартов, а не нового оборудования. FAA начало планировать отключить свои существующие системы дальней связи ( VOR и NDB ) в пользу GPS. Однако это оставило проблему подходов. GPS просто недостаточно точен, чтобы заменить системы ILS. Типичная точность составляет около 15 метров (49 футов), тогда как даже подход «CAT I», наименее требовательный, требует вертикальной точности 4 метра (13 футов).

10 июля 2003 г. сигнал WAAS был активирован для авиации общего назначения, охватывающей 95% территории Соединенных Штатов и части Аляски с минимумом 350 футов (110 м).

17 января 2008 г. компания Hickok & Associates из Алабамы стала первым разработчиком WAAS для вертолета с характеристиками локализатора (LP) и характеристиками локализатора с вертикальным наведением (LPV), а также единственной организацией с критериями, утвержденными FAA (которые даже FAA еще предстоит разработать). [20] [21] [22] Критерии WAAS для этого вертолета предлагают минимум 250 футов и пониженные требования к видимости, чтобы выполнять миссии, которые ранее были невозможны. 1 апреля 2009 г. FAA AFS-400 утвердило первые три процедуры захода на посадку с WAAS GPS для вертолета для клиента Hickok & Associates, California Shock / Trauma Air Rescue (CALSTAR). С тех пор они разработали множество одобренных подходов к вертолетам WAAS для различных больниц скорой медицинской помощи и поставщиков авиаперевозок в Соединенных Штатах, а также в других странах и на континентах.

Хронология [ править ]

Хронология системы глобального расширения (WAAS)

Сравнение точности [ править ]

Преимущества [ править ]

WAAS решает все «проблемы навигации», обеспечивая высокоточное позиционирование, чрезвычайно простое в использовании по цене одного приемника, установленного на летательном аппарате. Инфраструктура наземного и космического базирования относительно ограничена, и система в аэропорту не требуется. WAAS позволяет публиковать точный заход на посадку для любого аэропорта за счет затрат на разработку процедур и публикацию новых схем захода на посадку. Это означает, что почти любой аэропорт может иметь точный заход на посадку, а стоимость внедрения резко снижается.

Кроме того, WAAS также хорошо работает между аэропортами. Это позволяет самолету летать напрямую из одного аэропорта в другой, в отличие от следования маршрутам, основанным на наземных сигналах. В некоторых случаях это может значительно сократить расстояния маршрута, сэкономив время и топливо. Кроме того, из-за своей способности предоставлять информацию о точности информации каждого спутника GPS, воздушным судам, оснащенным WAAS, разрешается летать на более низких высотах полета по маршруту, чем это было возможно с наземными системами, которые часто были заблокированы рельефом местности. высота. Это позволяет пилотам безопасно летать на малых высотах, не полагаясь на наземные системы. Для негерметичных самолетов это позволяет сэкономить кислород и повысить безопасность.

Вышеупомянутые преимущества создают не только удобство, но также могут существенно снизить затраты. Стоимость предоставления сигнала WAAS для всех 5400 аэропортов общего пользования составляет чуть менее 50 миллионов долларов США в год. Для сравнения: нынешние наземные системы, такие как система посадки по приборам (ILS), установленные только в 600 аэропортах, стоят 82 миллиона долларов США на ежегодное обслуживание. [ необходима цитата ] Без приобретения наземного навигационного оборудования общая стоимость публикации WAAS взлетно-посадочной полосы составляет приблизительно 50 000 долларов США; по сравнению со стоимостью от 1 000 000 до 1 500 000 долларов на установку радиосистемы ILS. [26]

Дополнительную экономию можно получить за счет закрытия в ночное время вышек аэропортов с низкой интенсивностью движения. FAA рассматривает 48 вышек на предмет такого потенциального сокращения услуг, которое, по его оценкам, позволит сэкономить около 100 000 долларов США в год на каждой вышке, что даст общую годовую экономию почти 5 миллионов долларов США. [27]

Недостатки и ограничения [ править ]

При всех своих преимуществах WAAS не лишен недостатков и критических ограничений:

Будущее WAAS [ править ]

Улучшение авиационных операций [ править ]

Улучшения программного обеспечения [ править ]

Усовершенствования программного обеспечения, которые будут внедрены к сентябрю 2008 г., значительно улучшат доступность сигналов вертикального наведения на всей территории КОНУС и Аляски. Площадь, покрытая 95% доступным раствором LPV на Аляске, улучшается с 62% до 86%. А в CONUS охват 100% доступности LPV-200 повышается с 48% до 84% при 100% охвате решения LPV. [7]

Улучшения космического сегмента [ править ]

И Galaxy XV (PRN # 135), и Anik F1R (PRN # 138) содержат полезную нагрузку L1 и L5 GPS. Это означает, что они потенциально будут использоваться с модернизированными сигналами GPS L5, когда появятся новые сигналы и приемники. С L5 авионика сможет использовать комбинацию сигналов для обеспечения максимально точного обслуживания, тем самым повышая доступность обслуживания. Эти системы авионики будут использовать ионосферные поправки, передаваемые WAAS, или самостоятельно генерируемые бортовые двухчастотные поправки, в зависимости от того, какая из них более точна. [32]

Источник

Технология глобальной спутниковой навигации: какие бывают системы, параметры и функции

В этой статье мы расскажем про глобальные системы позиционирования, разработанные в США, России, ЕС и Китае; объясним, как поддержка технологий глобальной спутниковой навигации реализована в электронных устройствах, а также опишем ключевые и дополнительные функции современных навигационных приемников.

Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала работать в конце 80-х — начале 90-х годов, однако до 2000 года искусственные ограничения на определение местоположения существенно сдерживали ее возможности использования в гражданских целях.

Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat — это число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).

ГЛОНАСС

Российский аналог GPS — ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — была развёрнута в 1995 году, но в связи с недостаточным финансированием и малым сроком службы спутников она не получила широкого распространения. Вторым рождением системы можно считать 2001 год, когда была принята целевая программа ее развития, благодаря которой ГЛОНАСС возобновил полноценную работу в 2010 году.

Сегодня на орбите работают 24 спутника ГЛОНАСС, они охватывают навигационным сигналом весь земной шар.
Новейшие потребительские устройства используют GPS и ГЛОНАСС как взаимодополняющие системы, подключаясь к ближайшим найденным спутникам, это значительно увеличивает скорость и точность их работы.

Пример: aвтомобильное GPS/ГЛОНАСС-навигационно-связное устройство на базе ОС Android, разработанное командой Promwad по заказу российского конструкторского бюро. Реализована поддержка GSM/GPRS/3G. Устройство автоматически обновляет информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени и предлагает водителю оптимальный маршрут с учётом загруженности дорог.

Сейчас на стадии разработки находятся еще две спутниковые системы: европейская Galileo и китайская Compass.

Galileo

Галилео — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. Изначально рассчитывали, что уже в 2010 году в рамках этой системы на средней околоземной орбите будут работать 30 спутников. Но этот план не был реализован. Сейчас предположительной датой начала эксплуатации Galileo считается 2014 год. Однако ожидается, что полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2020 года.

Compass

Это следующая ступень развития китайской региональной навигационной системы Beidou, которая была введена в эксплуатацию после запуска 10 спутников в конце 2011 года. Сейчас она обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона, но, как ожидается, к 2020 году система станет глобальной.

Сравнение орбит спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass (средняя околоземная орбита — MEO) с орбитами Международной космической станции (МКС), телескопа Хаббл и серии спутников Иридиум (Iridium) на низкой орбите, а также геостационарной орбиты и номинального размера Земли.

Поддержка ГНСС

Ключевые параметры навигационных приемников

Производители приемников используют различные методы уменьшения TTFF, включая скачивание и сохранения альманаха и эфемерид по беспроводным сетям передачи данных (т.н. метод Assisted GPS или A-GPS), это быстрее чем извлечение этих данных из сигналов ГНСС.

Холодный старт описывает ситуацию, когда приемнику нужно получение всей информации для определения места. Это может занять до 12 минут.

Теплый старт описывает ситуацию, когда у приемника есть почти вся необходимая информация в памяти, и он определит место в течении минуты.

Одним из ключевых параметров навигационных модулей в мобильных устройствах является энергопотребление. В зависимости от режима работы модуль потребляет различное количество энергии. Фаза поиска спутников (TTFF) характеризуется большим, а слежение меньшим энергопотреблением. Также производители реализуют различные схемы уменьшения энергопотребления, например, путем периодического перевода модуля в режим сна.

Как правило, все модули выдают данные по текстовому протоколу NMEA-0183, но кроме указанного текстового протокола каждый производитель имеет свой собственный двоичный протокол (Binary), который позволяет изменять конфигурацию модуля под конкретное использование либо получать доступ к дополнительному функционалу, а также доступ к сырым измерениям. Двоичный протокол удобен для использования на микроконтроллерах, т.к. при этом нет необходимости выполнять преобразование из текста в двоичные данные, тем самым экономя программную память путем исключения библиотеки работы со строками и времени на преобразование.

Стандарт NMEA-2000 — это развитие протокола NMEA-0183. В качестве физического уровня в NMEA-2000 используется CAN-шина, которая была выбрана в виду большей защищенности по сравнению с RS-232. С точки зрения протокола передачи данныхNMEA-2000 существенно отличается от своего предшественника, т.к. использует двоичный протокол, базирующийся на стандарте SAE J1939.

Частота обновления данных о местоположении и скорости всех модулей составляет 1 Гц, но при необходимости ее можно поднять до 5 или 10 Гц.

В зависимости от области применения модуль можно сконфигурировать под определенные динамические характеристики, которые он должен отслеживать (например, максимальное ускорение объекта). Это позволяет использовать оптимальный алгоритм и улучшать качество измерений.

Для выполнения навигационной задачи модуль должен одновременно принимать сигналы от нескольких спутников, т.е. иметь несколько приемных каналов. На сегодняшний день это число лежит в диапазоне от 12 до 88.

Точность определения местоположения по GPS составляет в среднем 15 м, она обусловлена используемым неточным сигналом, влиянием атмосферы на распространение радиосигнала, качеством кварцевых генераторов в приемниках и пр. Но с помощью корректирующих методов возможно улучшить точность определения местоположения. Эта технология называется Differential GPS. Существует два метода коррекции: наземный и спутниковый DGPS.

В наземных методах коррекции наземные станции дифференциальных поправок постоянно сверяют свое заведомо известное местоположение и сигналы от навигационных спутников. На базе этой информации вычисляются корректирующие величины, которые могут быть переданы с помощью УКВ- или ДВ-передатчика на мобильные DGPS-приемники в формате RTCM. На основании полученной информации потребитель может корректировать процесс определения собственного местоположения. Точность этого метода составляет 1—3 метра и зависит от расстояния до передатчика корректирующей информации и качества сигнала.

Спутниковые методы, такие как система WAAS (Wide Area Augmentation System), доступная в Северной Америке, и система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System), доступная в Европе, шлют корректирующие данные с геостационарных спутников, таким образом достигается большая область приема, чем при наземных методах.

Спутниковые системы дифференциальной коррекции (SBAS — Space Based Augmentation Systems) позволяют улучшить точность, надежность и доступность навигационной системы за счет интеграции внешних данных в процессе расчета

Демонстрация принципа работы системы WAAS (Wide Area Augmentation System) на территории США

Одним из основных параметров, влияющих на точность определения местоположения и стабильность приема является чувствительность. Она, как правило, определяется качеством малошумящего усилителя на входе приемника и сложностью реализованных алгоритмов цифровой обработки. Типовые значения современных приемников лежат в диапазоне 143 дБм для поиска и 160 дБм для слежения.

Кроме определения местоположения ГНСС предоставляют информацию о точном времени. Как правило, все приемники имеют выход PPS (pulse per second, импульсов в секунду) — секундная метка (1 Гц), которая точно синхронизирована с временной шкалой UTC.

Дополнительные функции навигационных устройств

Счисление пути. На основе информации о направлении движения и пройденном пути (предоставляется дополнительными датчиками) приемник может рассчитывать свои координаты при отсутствии сигналов от спутников (например, в туннелях, на подземных стоянках и в плотной городской застройке).

Некоторые модули имеют возможность напрямую подключать флэш-память (например, по SPI) к модулю для записи трека c необходимой периодичностью. Эта функция позволяет отказаться от использования отдельного микроконтроллера, либо она может быть полезной для минимизации энергопотребления (т.е. система на кристалле может находиться в состоянии сна).

На этом поверхностный обзор технологий глобальной спутниковой навигации завершен. Спасибо за внимание. Примеры реализованных проектов на базе этих ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на странице разработок компании Promwad.

Источник

• ← Поддержка vulkan что это
• Поддержка wdr что это →