Приемники «GPS». Инженерная геодезия

Все получившие распространение в практике производства инженерных работ приемники можно условно разделить на две обширные группы.

К первой группе относят приемники, работающие по принципу последовательного (поочередного) отслеживания и измерений расстояний до навигационных спутников рабочего созвездия.

Ко второй группе относят приемники, отслеживающие и обеспечивающие измерение расстояний одновременно до четырех и более навигационных спутников, т. е. ведущие измерения параллельно.

Внутри каждой из этих двух групп существует большое разнообразие GPS-приемников различного назначения и конструктивных особенностей.

Одноканальные приемники, наиболее экономичные и дешевые, используют в тех случаях, когда не требуется вести измерения «в режиме реального времени», (т. е. непрерывно) и не требуется измерения скорости объекта, на котором установлен приемник. Прежде чем вычислить координаты местоположения, одноканальный приемник должен выполнить последовательно четыре отдельных измерения до четырех различных спутников. Вся операция по определению координат одной точки может занимать от 2 до 30 с, что во многих случаях может оказаться вполне приемлемым.

Тем не менее, одноканальным приемникам свойственны некоторые недостатки:

• — с помощью такого приемника нельзя производить измерения с подвижного объекта (например, с автомобиля при кинематической съемке плана и продольного профиля автомобильной дороги);
• — в ходе каждого цикла из четырех измерений приемник должен оставаться неподвижным,
• — работа одноканальных приемников по определению координат прерывается в моменты, когда навигационные спутники передают свои информационные сообщения, прием и расшифровка каждого из которых занимает около 30 с.

Двухканальные приемники работают по следующему принципу. Когда один канал приемника производит обработку результатов временных измерений до одного спутника, другой канал устанавливает радиоконтакт с очередным спутником для проведения измерений. Закончив цикл частичной обработки данных, первый канал мгновенно переключается на измерения до очередного спутника без потери времени на его «захват» и «прослушивание». Тем временем второй канал, называемый административным, обращается к следующему спутнику и т. д. Административный канал используется для приема информационных сообщений спутников без прерывания процесса определения координат местоположения и может быть использован для обработки временных измерений. Кроме того, современные двухканальные приемники программируются для слежения за более чем четырьмя спутниками и в тех случаях, когда за одним из рабочих спутников оказывается потерян контроль, мгновенно используется другой, без перерыва процесса определения координат. Все это существенно ускоряет работу приемников.

Многоканальные приемники (непрерывного слежения) одновременно отслеживают четыре и более спутников. Многоканальные приемники, используемые при производстве инженерно-геодезических работ, могут иметь 4, 6, 8, 10, 12 и даже 24 канала слежения. Кроме очевидного преимущества — непрерывного определения координат в режиме реального времени, скорости и траектории движения, многоканальные приемники могут обрабатывать сигналы всех спутников рабочего созвездия, видимых в настоящий момент на небосклоне, а некоторые приемники одновременно и спутников разных орбитальных систем: NAVSTAR (США) и ГЛОНАСС (Россия).

Кроме приемников (однодвухканальных и многоканальных), работающих на одной частоте радиоволн в практике инженерногеодезических работ используют и многоканальные двухчастотные приемники, работающие с использованием кодов на двух частотах: 1575,72 MHz и 1227,6 MHz. Приемники такого уровня обеспечивают более точное определение координат точек местности в связи с возможностью дифференцированного учета для каждого рабочего спутника ионосферных и тропосферных задержек, а также обеспечивают быструю инициализацию (присваивание начальных значений) приемника, что особенно актуально в местах, где могут часто блокироваться сигналы спутников.

По точности определения координат и назначению различают приемники следующих классов:

• — навигационного класса с точностью определения координат 150−200 м;
• — класса картографии и ГИС с точностью определения координат 1−5 м;
• — геодезического класса с точностью определения координат до 1 см.

Приемники навигационного класса точности призваны решать, главным образом, навигационные задачи на транспорте, в народном хозяйстве (например, при поиске полезных ископаемых и т. д.) и отдыхе.

Приемники навигационного класса дешевы и компактны (рис. 8.11).

Приемники класса точности картографии и ГИС также относительно дешевы и доступны проектно-изыскательским и строительным организациям (рис. 8.12).

Рис. 8.11. Одночастотный 12-канальный.

GPS-приемник навигационного класса точности «Eagle Explorer».

Рис. 8.12. Одночастотный 12-канальный GPSприемник класса точности картографии и ГИС.

Точность приемников класса картографии и ГИС может быть существенно повышена при базовом варианте их использования в случае применения базовых станций (см. ниже п. 8.5) и они могут быть использованы при решении большинства инженерногеодезических задач, включая задачи, решаемые в режиме реального времени (например, съемка плана и продольного профиля существующей автомобильной дороги с движущегося автомобиля).

Приемники геодезического класса точности весьма недешевы, однако, даже в автономном режиме работы обеспечивают определение координат точек местности с точностью до 1—3 см в кинематическом режиме и до 1 см при статических измерениях, и поэтому применимы для решения практически любых инженерногеодезических задач.

При огромном многообразии приемников «GPS», обеспечивающих выполнение инженерно-геодезических задач на изысканиях и в строительстве, нужно стремиться приобретать приемники и геодезические системы, работающие не только с орбитальным комплексом США «NAVSTAR», но, прежде всего, работающие с отечественной навигационной системой «ГЛОНАСС».