Теоретические аспекты применяемой технологии на производстве

Принцип работы системы приборов спутниковой навигации (GPS): В околоземном пространстве развернута сеть искусственных спутников Земли (ИСЗ), равномерно «покрывающих» всю земную поверхность. Орбиты ИСЗ определяются с очень высокой точностью, поэтому в любой момент времени известны координаты каждого спутника.

Радиопередатчики спутников непрерывно излучают сигналы в направлении Земли. Эти сигналы принимаются GPS-приемником, находящимся в некоторой точке земной поверхности, координаты которой нужно определить. GPS спутник Приемник измеряет время распространения сигнала от ИСЗ и вычисляет дальность «спутник-приемник» (радиосигнал, как известно, распространяется со скоростью света).

Для определения местоположения точки нужно знать три координаты (плоские координаты X, Y и высоту H), следовательно, в приемнике должны быть измерены расстояния до трех различных ИСЗ).

При таком методе радионавигации (он называется беззапросным) точное определение времени распространения сигнала возможно лишь при наличии синхронизации временных шкал спутника и приемника. В связи с этим, в состав аппаратуры ИСЗ и приемника входят эталонные часы (стандарты частоты), точность которых исключительно высока (долговременная относительная стабильность частоты обеспечивается на уровне 10−13 — 10−15 за сутки).

Бортовые часы всех ИСЗ синхронизированы и привязаны к так называемому «системному времени». Эталон времени GPSприемника менее точен, чтобы чрезмерно не повышать его стоимость. Этот эталон должен обеспечивать только кратковременную стабильность частоты — в течение процедуры измерений. [12].

На практике в измерениях времени всегда присутствует ошибка, обусловленная несовпадением шкал времени ИСЗ и приемника. По этой причине в приемнике вычисляется искаженное значение дальности до спутника или «псевдодальность». Измерения расстояний до всех ИСЗ, с которыми в данный момент работает приемник, происходит одновременно.

Следовательно, для всех измерений величину временного несоответствия можно считать постоянной. С математической точки зрения это эквивалентно тому, что неизвестными являются не только координаты X, Y и H, но и поправка часов приемника D t. Для их определения необходимо выполнить измерения псевдодальностей не до трех, а до четырех спутников. В результате обработки этих измерений в приемнике вычисляются координаты (X, Y и H) и точное время.

Если приемник установлен на движущемся объекте и наряду с псевдодальностями измеряет доплеровские сдвиги частот радиосигналов, то может быть вычислена и скорость объекта. Таким образом, для выполнения необходимых навигационных определений надо обеспечить постоянную видимость с нее, как минимум, пяти спутников. После полного развертывания созвездия ИСЗ в любой точке Земли могут быть видны от 5 до 12 спутников в произвольный момент времени. Современные GPSприемники имеют до 12 каналов, т. е. могут одновременно принимать сигналы от такого количества ИСЗ.

Избыточные измерения (сверх пяти) позволяют повысить точность определения координат и обеспечить непрерывность решения навигационной задачи.

В состав системы входят:

• 1. созвездие ИСЗ (космический сегмент)
• 2. сеть наземных станций слежения и управления (сегмент управления);
• 3. собственно GPS-приемники (аппаратура потребителей).

Основной целью использования точного земледелия является повышение производительности и существенное уменьшение затрат на производство продукции.

Для каждого поля, при помощи спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, геоинформационных средств, бортовых компьютеров, автоматизированных устройств сельскохозяйственного назначения, программного обеспечения фиксируются температура почвы, приземного слоя и воздуха, скорость ветра, количество осадков и т. п. Ведется технологическая карта поля с момента сева до жатвы. Наличие комплексной информации позволяет специалистам принимать адекватные решения и оперативно корректировать ситуацию на полях.

Такой подход экономит удобрения, горючее поскольку задействованы сберегающие технологии, а в конечном итоге ведет к росту производительности, снижению себестоимости и повышению эффективности хозяйствования. 25].