Приемная спутниковая аппаратура

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 — 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.

Одночастотные и двухчастотные приемники. Кро­ме приемников (одно/двухканальных и многоканаль­ных), работающих на одной частоте радиоволн в практи­ке инженерно-геодезических 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 дешевы и компактны (рис. 3.3).

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 класса точности картографии и ГИС также относительно

дешевы и доступны проектно-изыскательским и строительным организациям (рис. 3.4).

Точность приемников класса картографии и ГИС может быть существенно повышена при базовом варианте их использования в случае применения базовых станций и они могут быть использованы в решении большинства инженерно-геодезических задач, включая задачи, решаемые в режиме реального времени (например, съемка плана 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, до 1 см при статических измерениях, и поэтому применимы для решения практически любых инженерно-геодезических 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».

Приемные устройства, составляющие подсистему аппаратуры, достигли высокой степени совершенства. Спутниковые приемники, изготавливаемые на основе высоких технологий, обладают высочайшей степенью надежности и рассчита­ны на интенсивную эксплуатацию на протяжении многих лет.

Спутниковое оборудование для геодезии в настоящее время выпускают более 50 производителей различных стран мира, основными из которых являются фирмы Trimble и Ashtech-Magellan (США), Leica (Швейцария), Sercel (Франция), Geotronics (Швеция) и др. Большинство производимых приемников работают со спутниками GPS. Однако с вводом в эксплуатацию российской системы ГЛОНАСС наиболее перспективным считается направление в использовании приемников, работающих по двум спутниковым системам.

Фирма Trimble Navigation Ltd является одной из первых компаний, выпускающих GPS-приемники для гражданского применения.

Одночастотный GPS-приемник 4600LS Surveyor (рис. 3.5, а), предназначенный для создания опорных сетей, определения границ и топографических съемок, имеет 12 каналов, т. е. одновременно способен принимать сигналы 12 спутников. Прибор имеет небольшие размеры; GPS-приемник, антенна и батареи питания объединены в единый блок массой 1,7 кг. Для работы не требуется внешних источников питания и дополнительных соединительных кабелей. Наличие только одной клавиши управления и трех светодиодных индикаторов позволяет легко контролировать процесс выполнения измерений. Точность определения длин базовых линий — (5 мм +2 мм/км) для статических изме­рений, (2 см + 2 мм/км) — для кинематической съемки.

Рис. 3.5. GPS-приемники:

а — 4600 LS Surveyor; б — Dimension; в — комплект аппаратуры

объединенной геодезической системы GG24 Surveyor

Приемник Dimension фирмы Ashtech (рис. 3.5,б) также имеет 12 каналов. Приемник и антенна заключены в водонепроницаемый корпус массой 1,5 кг. Приемник выполняет кодовые и фазовые измерения сигналов и может быть использован для определения координат во всех режимах наблюдений спутников GPS.

Спутниковый приемник GC24 Surveyor фирмы Ashtech (рис. 3.5, в) — первый в мире прибор, использующий для измерений данные от спутников двух навигационных систем — GPS и ГЛОНАСС. Приемник имеет 24 канала по 12 на каждую спутниковую систему. По своим точностным характеристикам GG24 близок к двухчастотным приемникам и обеспечивает точность определения плановых координат (5 — 10 мм)+ 2 мм/км, высотных — (10 — 20 мм) + 2 мм/км. Возможность работы по объединенному созвездию спутников делает этот прибор незаменимым при измерениях в условиях плохой видимости небесной сферы, в карьерах, сильно пересеченной или залесенной местности, городской застройке и техногенных зонах. Область применения приемника — создание опорных геодезических сетей; топографические съемки, меже­вание земель и инвентаризация земель населенных пунктов.

Российским институтом радионавигации и времени на основе GPS-приемника SR-261 фирмы Leica создан комплект спутниковой геодезической аппаратуры «Землемер Л1». Комплект состоит из двух полукомплектов в каждый из которых входят антенна, контроллер и связанные с ними вспомогательные средства. Тип приемника — одночастотный шестиканальный. Точность измерений базовой линии в статическом режиме — (5—10 мм) + 2 мм/км. Информация записывается на карту памяти объемом 512 Кб, устанавливаемую в контроллер. Прибор, отличающийся простотой в эксплуатации и высокой надежностью, хорошо зарекомендовал себя при производстве геодезических и землеустроительных работ.

Современная спутниковая аппаратура позволяет выполнять измерения в любую погоду и любое время суток, не боится воздействия пыли, влаги и газов, имеет малые габариты и вес, малочувствительна к ударам. Высокая точность определения координат позволяет с успехом использовать спутниковые методы для решения широкого спектра геодезических задач.