Введение. Определение местоположения на Земле было одной из важнейших задач человечества

Определение местоположения на Земле было одной из важнейших задач человечества. Древние мореплаватели ориентировались по звёздам, указывающим направление движения. С появлением компаса задача существенно упростилась. Изобретение морского компаса дало мореплавателям надежное средство для ориентировки в море в любой момент дня и ночи и независимо от погоды и было необходимым шагом к эпохе великих географических открытий. Одновременно шло развитие картографии. Развитие цивилизации в XX веке потребовало более точных методов определения координат. Решение данной задачи стало результатом технического прогресса второй половины XX века.

В 1957 году в СССР группа учёных под руководством В.А. Котельникова экспериментально подтвердила возможность определения параметров движения искусственного спутника Земли по результатам измерений доплеровского сдвига частоты сигнала, излучаемого этим спутником. Была установлена возможность нахождения координат приёмника по измеренному доплеровскому сдвигу сигнала, излучаемого с ИСЗ, если параметры движения и координаты этого спутника известны. Положение ИСЗ в каждый момент можно вычислить на основании информации, заложенной в сигнале спутника. Пользователь, измеряя частоту пришедшего к нему сигнала, сравнивает её с эталонной и вычисляет доплеровский сдвиг частоты, обусловленный движением спутника, а затем и координаты потребителя.

В конце 50-х годов XX века в Советском Союзе проводились исследования ставшие основой для построения первой отечественной низкоорбитальной навигационной спутниковой системы " Цикада". В 1963 году начались работы по построению этой системы. В 1967 году на орбиту был выведен первый отечественный навигационный спутник " Космос-192".

Одновременно подобные работы начали проводиться и в США. В результате в 1964 году в США создаётся доплеровская спутниковая радионавигационная система первого поколения " Transit" предназначенная для навигационного обеспечение пуска с подводных лодок баллистических ракет. Для коммерческого использования система становится доступной в 1967 г.

Основной недостаток данных систем был связан с их низкоорбитальностью, и соответственно малым временем доступности системы. Поэтому в 1967 году ВМС США была разработана программа по созданию навигационной системы нового поколения. Аналогичную программу вили и ВВС США. В 1973 году две программы были объединены в одну. Результатом этих работ стало создание навигационнй системы " Navstar-GPS" или просто GPS которая была полностью развернута к 1996 году.

В Советском Союзе работы над аналогичной системой начались в 1976 году. В декабре 1976 года правительство СССР приняло указ о разработке второго поколения навигационных спутниковых систем - ГЛОНАСС, хотя это было лишь формальной датой появления так как первые технические предложения были выведены уже в начале 1976 года.

Эскизное проектирование длилось до 1979 года, после чего начались первые испытания. В 1982 году был запущен первый спутник системы " Космос-1413". Развал Союза сильно затормозил этот процесс – прекратилось финансирование. Испытания закончились в 1991 году, после чего, в 1993-м, по указу главы государства система была введена в эксплуатацию. Однако реально действующей система стала лишь с 2008 года, когда число действующих спутников ГЛОНАСС составило двадцать единиц. В это время Правительством увеличило финансирование программы, после чего на орбиту были запущены еще 9 спутников. Дальнейшие разработки направились на улучшение параметров, увеличение точности сигналов и модернизацию потребительских устройств. В 2011 году был запущен спутник «ГЛОНАСС-К» - третье поколение системы. В настоящее время это полноценно функционирующая навигационная система. Наряду с орбитальным сегментом важнейшими компонентами системы являются навигационные приемники и соответствующее программное, в том числе картографическое обеспечение.

Актуальность темы определяется значением, которое имеют навигационные системы в современном мире.

Объектом исследования в квалификационной работе являются навигационные системы.

Предметом исследования является электронные средства отображения картографической информации.

Цельданной работы – изучение общих принципов функционирования навигационных систем и навигационных приемников, вопросы организации программного обеспечения приемников, их эксплуатации и перспективы развития и модернизации.

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

· изучить принцип работы навигационных систем NAVSTAR и ГЛОНАСС;

· проанализировать основные принципы работы навигационных приемников;

· Рассмотреть структуру программного обеспечения приемников;

· Изучение структуры программного обеспечения пользователя;

· Оценить перспективы развития навигационных систем.

· Сделать рекомендации об использовании различных средств работы с электронными картами.

В теоретической части работы рассматриваются принципы функционирования навигационных систем GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС, анализируются основные типы навигационных карт и решаемые на них задачи, рассматривается структура программного обеспечения.

В практической части данной работы проводится анализ принципов функционирования различных электронных средств отображения картографической информации.