Wide Area Augmentation System

Поделись знанием:
(перенаправлено с «WAAS»)
Перейти к: навигация, поиск

WAAS (англ. wide area augmentation system) — система распространения поправок к данным, передаваемым навигационной системой GPS. Разработана американской организацией FAA (англ. Federal Aviation Administration); первым подрядчиком была компания Raytheon. Действует на территории Северной Америки. Дополняет GPS, повышая точность определения координат. Создавалась в первую очередь для определения положения воздушного судна во время посадки.

Международная организация гражданской авиации (англ. ICAO) именует системы подобного типа аббревиатурой SBAS от англ. satellite based augmentation system. В Европе и Азии созданы и функционируют системы, построенные по тем же принципам, что и WAAS.

Сеть наземных станций измеряет сигналы GPS и передаёт центральным станциям. Центральные станции вычисляют поправки и передают спутникам. Спутники ретранслируют поправки обратно на Землю. GPS-приёмники, поддерживающие WAAS, получают поправки и корректируют координаты, полученные от GPS.





Назначение

Система WAAS создана для достижения возможности использования GPS на всех стадиях полёта воздушного судна, включая точный выход к взлётно-посадочной полосе (ВПП).

Зона покрытия

Точность

В спецификации WAAS[1] сказано, что в 95 % случаев погрешность не должна превышать 7,6 м (25 футов) по горизонтали и столько же по вертикали. Реально же[2] на большей части территории США, Канады и Аляски система обеспечивает погрешность не более 1 м по горизонтали и не более 1,5 м по вертикали. Такая точность сопоставима с точностью курсо-глиссадной системы (англ. ILS) 1-й категории (погрешность ILS 1-й категории должна быть не более 16 м по горизонтали и 4 м по вертикали)[3].

Целостность

Согласно спецификации WAAS[1] навигационное устройство должно обнаруживать ошибки и сообщать о получении неправильных данных от GPS и/или WAAS в течение 6,2 с. Вероятность того, что ошибка в определении координат превысит критическое значение и останется незамеченной, составляет 1 × 10−7; это эквивалентно получению неправильных координат в течение времени, не превышающем 3 секунд в году.

Приёмники GPS и WAAS устанавливаются в самолётах и позволяют осуществлять полёты вслепую (по приборам) без нарушения действующих правил.

Целостность (вероятность получения координат без ошибок) GPS и WAAS больше или равна целостности системы RAIM (англ. receiver autonomous integrity monitoring)[4].

Доступность

Доступность — вероятность удовлетворения требований и по точности, и целостности. Спецификация WAAS[1] требует, чтобы доступность в зоне обслуживания составляла 99,999 %; это эквивалентно недоступности на время не более 5 минут в год[1][4].

Состав системы

Система состоит из следующих сегментов:

  • наземный;
  • космический;
  • пользовательский.

Наземный сегмент WAAS

Состав:

  • станции WRS — станции, собирающие данные GPS и WAAS; WRS от англ. wide-area reference stations;
  • станции WMS — станции, обрабатывающие данные; WMS от англ. wide-area master stations;
  • станции GUS — станции, отправляющие данные спутникам; GUS от англ. ground uplink stations.

Станции WRS расположены на всей территории северной америки. По данным[5][6] на октябрь 2007 года насчитывалось 38 станций:

Станции WRS стараются размещать вблизи аэропортов, оборудуют аппаратурой GPS, поддерживающей WAAS, и специальным программным обеспечением (ПО). Спец. ПО выполняет следующее:

  • принимает и анализирует сигналы GPS;
  • вычисляет:
    • погрешности в определении координат, возникающие под влиянием ионосферы;
    • отклонения траекторий спутников;
    • отклонения атомных часов, расположенных на спутниках;
  • принимает сигналы WAAS и ищет в них ошибки;
  • передаёт вычисленные данные на станции WMS. Данные передаются по наземной сети.

На станцях WMS:

  • данные, полученные со всех станций WRS, анализируются повторно;
  • вычисляются два вида поправок:
    • поправки, общие для всех пользователей WAAS (англ. fast corrections). Такие поправки меняются часто и зависят от координат спутников и отклонений их атомных часов;
    • поправки, зависимые от координат пользователя (местоположения приёмника) (англ. slow corrections). В число таких поправок входят:
      • эфемериды;
      • оценки ошибок атомных часов спутников;
      • время задержек электромагнитных волн при прохождении ионосферы. Зона покрытия разделена на участки. Задержки вычисляются для граничных точек участков;
  • поправки передаются на станции GUS.

Станции GUS передают поправки на спутники.

Спутники рассылают поправки приёмникам GPS и WAAS (пользователям)[7].

Космический сегмент WAAS

В состав космического сегмента входят три спутника, расположенные на геосинхронных орбитах.

Действующие спутники WAAS
Название спутника PRN NMEA Орбита
«[nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2008-039A Inmarsat 4-F3]» 133 46 98°W
«[nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2005-041A Galaxy 15]» 135 48 133°W
«[nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2005-036A Anik F1R]» 138 51 107.3°W

PRN — уникальное для каждого спутника число, от англ. pseudo-random noise.

NMEA — номер спутника. Рассылается некоторыми спутниками вместе с информацией о спутниках. Вычисляется по формуле NMEA = PRN - 87.

Спутники принимают данные от станций GUS и ретранслируют их по зоне своей видимости. Кроме данных WAAS, спутники рассылают данные GPS. В зону видимости входят вся территория США и её окрестности (см. зона покрытия выше).

Сигнал WAAS передаётся на той же частоте, что и сигнал C/A L1 системы GPS, даже кодируется также. Это сделано намеренно для облегчения создания приёмников, поддерживающих GPS и WAAS.

Пользовательский сегмент WAAS

В пользовательский сегмент входят приёмники сигналов GPS и WAAS. Приёмники:

  • получают сигналы GPS;
  • получают сигналы WAAS;
  • определяют собственные координаты с учётом двух видов поправок:
    • сначала применяются поправки «для всех» (англ. fast corrections) (отклонения в координатах спутников, отклонения во времени с атомных часов спутников);
    • координаты пересчитываются;
    • по координатам выбираются поправки, зависимые от местоположения (англ. slow corrections) (например, время, затраченное сигналом на преодоление пути от спутника до приёмника через ионосферу в определённой точке Земли);
    • координаты снова пересчитываются, и результат получается более точным.

Поправки, зависимые от местоположения, обновляются с разной частотой. Эфемериды и задержки сигнала в ионосфере обновляются каждые 2 минуты и считаются верными в течение 6 минут после получения[8].

История создания

Система начала стабильную работу в 2002 году, запущена официально в 2004.


Этот раздел статьи ещё не написан.
Согласно замыслу одного из участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.

Преимущества

Предоставляет бесплатную, полную и точную информацию о текущем состоянии системы GPS. Позволяет существенно улучшить качество рассчитываемой приёмником позиции (примерно в два раза). Гарантирует точный выход и посадку воздушного судна на любой аэродром в зоне действия (независимо от технической оснащенности самого аэродрома) 24 часа в сутки. Делает более надёжным гражданское судоходство, автонавигацию и вообще гражданскую навигацию.

Аналоги

Полностью аналогичные WAAS системы функционируют в других районах Земли:

  • в Европе — European geostationary navigation overlay service (EGNOS);
  • в Японии — Japanese multi-functional satellite augmentation system (MSAS);
  • в Индии — GPS aided geo augmented navigation (GAGAN).

Похожими возможностями обладают все системы, построенные по тем же принципам, что и DGPS. В литературе такие системы называют WADGPS (англ. wide area differential GPS). Стоит отметить, что зона покрытия систем «OmniStar» и «StarFire», тоже использующих спутники для передачи сигналов коррекции на Землю, существенно больше зоны покрытия WAAS.

См. также

Напишите отзыв о статье "Wide Area Augmentation System"

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 [www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/gnss/library/documents/media/waas/2892bC2a.pdf FAA-E-2892b от 13 августа 2001 года] — спецификация системы WAAS на сайте «FAA».
  2. ↑ [www.nstb.tc.faa.gov/REPORTS/waaspan17.pdf Отсчёт] по результатам тестирования WAAS советом по безопасности NSTB от июля 2006 года.
  3. ↑ [www.faa.gov/news/press_releases/news_story.cfm?contentKey=4006 Сообщение] о достижениях в разработке WAAS от 24 марта 2006 года на официальном сайте «FAA».
  4. ↑ 1 2 Комитет белого дома США по транспорту; подразделение, ответственное за авиацию. Статья «[commdocs.house.gov/committees/Trans/hpw106-100.000/hpw106-100_1.HTM Hearing on cost overruns & delays in the FAA's wide area augmentation system (WAAS) & related radio spectrum issues]» от 29 июня 2000 года.
  5. ↑ [www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/gnss/waas/news/index.cfm Организация «FAA» (англ. federal aviation administration) сообщает о расширении системы WAAS до территорий Мексики и Канады]
  6. ↑ Презентация FFA «[www.navcen.uscg.gov/pdf/cgsicMeetings/47/%5B12%5D%20WAAS-LAAS-CGSIC-07.pdf О состоянии WAAS и LAAS]» для 47-й встречи коммитета «Civil global positioning system service interface committee» от 25 сентября 2007 года
  7. ↑ FAA, National airspace system architecture, [www.nas-architecture.faa.gov/nas/mechanism/mech_data.cfm?mid=7054 Ground uplink stations]
  8. ↑ [www.gpsinformation.org/dale/dgps.htm#waas DGPS на приёмниках фирмы «Garmin»]. Проверено 13 апреля 2007.

Ссылки

  • [plant-protectio.do.am/forum/21-45-1 Описания дифференциальных сервисов]

Отрывок, характеризующий Wide Area Augmentation System

Как в часах результат сложного движения бесчисленных различных колес и блоков есть только медленное и уравномеренное движение стрелки, указывающей время, так и результатом всех сложных человеческих движений этих 1000 русских и французов – всех страстей, желаний, раскаяний, унижений, страданий, порывов гордости, страха, восторга этих людей – был только проигрыш Аустерлицкого сражения, так называемого сражения трех императоров, т. е. медленное передвижение всемирно исторической стрелки на циферблате истории человечества.
Князь Андрей был в этот день дежурным и неотлучно при главнокомандующем.
В 6 м часу вечера Кутузов приехал в главную квартиру императоров и, недолго пробыв у государя, пошел к обер гофмаршалу графу Толстому.
Болконский воспользовался этим временем, чтобы зайти к Долгорукову узнать о подробностях дела. Князь Андрей чувствовал, что Кутузов чем то расстроен и недоволен, и что им недовольны в главной квартире, и что все лица императорской главной квартиры имеют с ним тон людей, знающих что то такое, чего другие не знают; и поэтому ему хотелось поговорить с Долгоруковым.
– Ну, здравствуйте, mon cher, – сказал Долгоруков, сидевший с Билибиным за чаем. – Праздник на завтра. Что ваш старик? не в духе?
– Не скажу, чтобы был не в духе, но ему, кажется, хотелось бы, чтоб его выслушали.
– Да его слушали на военном совете и будут слушать, когда он будет говорить дело; но медлить и ждать чего то теперь, когда Бонапарт боится более всего генерального сражения, – невозможно.
– Да вы его видели? – сказал князь Андрей. – Ну, что Бонапарт? Какое впечатление он произвел на вас?
– Да, видел и убедился, что он боится генерального сражения более всего на свете, – повторил Долгоруков, видимо, дорожа этим общим выводом, сделанным им из его свидания с Наполеоном. – Ежели бы он не боялся сражения, для чего бы ему было требовать этого свидания, вести переговоры и, главное, отступать, тогда как отступление так противно всей его методе ведения войны? Поверьте мне: он боится, боится генерального сражения, его час настал. Это я вам говорю.
– Но расскажите, как он, что? – еще спросил князь Андрей.
– Он человек в сером сюртуке, очень желавший, чтобы я ему говорил «ваше величество», но, к огорчению своему, не получивший от меня никакого титула. Вот это какой человек, и больше ничего, – отвечал Долгоруков, оглядываясь с улыбкой на Билибина.
– Несмотря на мое полное уважение к старому Кутузову, – продолжал он, – хороши мы были бы все, ожидая чего то и тем давая ему случай уйти или обмануть нас, тогда как теперь он верно в наших руках. Нет, не надобно забывать Суворова и его правила: не ставить себя в положение атакованного, а атаковать самому. Поверьте, на войне энергия молодых людей часто вернее указывает путь, чем вся опытность старых кунктаторов.
– Но в какой же позиции мы атакуем его? Я был на аванпостах нынче, и нельзя решить, где он именно стоит с главными силами, – сказал князь Андрей.
Ему хотелось высказать Долгорукову свой, составленный им, план атаки.
– Ах, это совершенно всё равно, – быстро заговорил Долгоруков, вставая и раскрывая карту на столе. – Все случаи предвидены: ежели он стоит у Брюнна…
И князь Долгоруков быстро и неясно рассказал план флангового движения Вейротера.
Князь Андрей стал возражать и доказывать свой план, который мог быть одинаково хорош с планом Вейротера, но имел тот недостаток, что план Вейротера уже был одобрен. Как только князь Андрей стал доказывать невыгоды того и выгоды своего, князь Долгоруков перестал его слушать и рассеянно смотрел не на карту, а на лицо князя Андрея.
– Впрочем, у Кутузова будет нынче военный совет: вы там можете всё это высказать, – сказал Долгоруков.
– Я это и сделаю, – сказал князь Андрей, отходя от карты.
– И о чем вы заботитесь, господа? – сказал Билибин, до сих пор с веселой улыбкой слушавший их разговор и теперь, видимо, собираясь пошутить. – Будет ли завтра победа или поражение, слава русского оружия застрахована. Кроме вашего Кутузова, нет ни одного русского начальника колонн. Начальники: Неrr general Wimpfen, le comte de Langeron, le prince de Lichtenstein, le prince de Hohenloe et enfin Prsch… prsch… et ainsi de suite, comme tous les noms polonais. [Вимпфен, граф Ланжерон, князь Лихтенштейн, Гогенлое и еще Пришпршипрш, как все польские имена.]
– Taisez vous, mauvaise langue, [Удержите ваше злоязычие.] – сказал Долгоруков. – Неправда, теперь уже два русских: Милорадович и Дохтуров, и был бы 3 й, граф Аракчеев, но у него нервы слабы.
– Однако Михаил Иларионович, я думаю, вышел, – сказал князь Андрей. – Желаю счастия и успеха, господа, – прибавил он и вышел, пожав руки Долгорукову и Бибилину.
Возвращаясь домой, князь Андрей не мог удержаться, чтобы не спросить молчаливо сидевшего подле него Кутузова, о том, что он думает о завтрашнем сражении?
Кутузов строго посмотрел на своего адъютанта и, помолчав, ответил:
– Я думаю, что сражение будет проиграно, и я так сказал графу Толстому и просил его передать это государю. Что же, ты думаешь, он мне ответил? Eh, mon cher general, je me mele de riz et des et cotelettes, melez vous des affaires de la guerre. [И, любезный генерал! Я занят рисом и котлетами, а вы занимайтесь военными делами.] Да… Вот что мне отвечали!


В 10 м часу вечера Вейротер с своими планами переехал на квартиру Кутузова, где и был назначен военный совет. Все начальники колонн были потребованы к главнокомандующему, и, за исключением князя Багратиона, который отказался приехать, все явились к назначенному часу.
Вейротер, бывший полным распорядителем предполагаемого сражения, представлял своею оживленностью и торопливостью резкую противоположность с недовольным и сонным Кутузовым, неохотно игравшим роль председателя и руководителя военного совета. Вейротер, очевидно, чувствовал себя во главе.движения, которое стало уже неудержимо. Он был, как запряженная лошадь, разбежавшаяся с возом под гору. Он ли вез, или его гнало, он не знал; но он несся во всю возможную быстроту, не имея времени уже обсуждать того, к чему поведет это движение. Вейротер в этот вечер был два раза для личного осмотра в цепи неприятеля и два раза у государей, русского и австрийского, для доклада и объяснений, и в своей канцелярии, где он диктовал немецкую диспозицию. Он, измученный, приехал теперь к Кутузову.
Он, видимо, так был занят, что забывал даже быть почтительным с главнокомандующим: он перебивал его, говорил быстро, неясно, не глядя в лицо собеседника, не отвечая на деланные ему вопросы, был испачкан грязью и имел вид жалкий, измученный, растерянный и вместе с тем самонадеянный и гордый.
Кутузов занимал небольшой дворянский замок около Остралиц. В большой гостиной, сделавшейся кабинетом главнокомандующего, собрались: сам Кутузов, Вейротер и члены военного совета. Они пили чай. Ожидали только князя Багратиона, чтобы приступить к военному совету. В 8 м часу приехал ординарец Багратиона с известием, что князь быть не может. Князь Андрей пришел доложить о том главнокомандующему и, пользуясь прежде данным ему Кутузовым позволением присутствовать при совете, остался в комнате.
– Так как князь Багратион не будет, то мы можем начинать, – сказал Вейротер, поспешно вставая с своего места и приближаясь к столу, на котором была разложена огромная карта окрестностей Брюнна.
Кутузов в расстегнутом мундире, из которого, как бы освободившись, выплыла на воротник его жирная шея, сидел в вольтеровском кресле, положив симметрично пухлые старческие руки на подлокотники, и почти спал. На звук голоса Вейротера он с усилием открыл единственный глаз.
– Да, да, пожалуйста, а то поздно, – проговорил он и, кивнув головой, опустил ее и опять закрыл глаза.
Ежели первое время члены совета думали, что Кутузов притворялся спящим, то звуки, которые он издавал носом во время последующего чтения, доказывали, что в эту минуту для главнокомандующего дело шло о гораздо важнейшем, чем о желании выказать свое презрение к диспозиции или к чему бы то ни было: дело шло для него о неудержимом удовлетворении человеческой потребности – .сна. Он действительно спал. Вейротер с движением человека, слишком занятого для того, чтобы терять хоть одну минуту времени, взглянул на Кутузова и, убедившись, что он спит, взял бумагу и громким однообразным тоном начал читать диспозицию будущего сражения под заглавием, которое он тоже прочел:
«Диспозиция к атаке неприятельской позиции позади Кобельница и Сокольница, 20 ноября 1805 года».
Диспозиция была очень сложная и трудная. В оригинальной диспозиции значилось:
Da der Feind mit seinerien linken Fluegel an die mit Wald bedeckten Berge lehnt und sich mit seinerien rechten Fluegel laengs Kobeinitz und Sokolienitz hinter die dort befindIichen Teiche zieht, wir im Gegentheil mit unserem linken Fluegel seinen rechten sehr debordiren, so ist es vortheilhaft letzteren Fluegel des Feindes zu attakiren, besondere wenn wir die Doerfer Sokolienitz und Kobelienitz im Besitze haben, wodurch wir dem Feind zugleich in die Flanke fallen und ihn auf der Flaeche zwischen Schlapanitz und dem Thuerassa Walde verfolgen koennen, indem wir dem Defileen von Schlapanitz und Bellowitz ausweichen, welche die feindliche Front decken. Zu dieserien Endzwecke ist es noethig… Die erste Kolonne Marieschirt… die zweite Kolonne Marieschirt… die dritte Kolonne Marieschirt… [Так как неприятель опирается левым крылом своим на покрытые лесом горы, а правым крылом тянется вдоль Кобельница и Сокольница позади находящихся там прудов, а мы, напротив, превосходим нашим левым крылом его правое, то выгодно нам атаковать сие последнее неприятельское крыло, особливо если мы займем деревни Сокольниц и Кобельниц, будучи поставлены в возможность нападать на фланг неприятеля и преследовать его в равнине между Шлапаницем и лесом Тюрасским, избегая вместе с тем дефилеи между Шлапаницем и Беловицем, которою прикрыт неприятельский фронт. Для этой цели необходимо… Первая колонна марширует… вторая колонна марширует… третья колонна марширует…] и т. д., читал Вейротер. Генералы, казалось, неохотно слушали трудную диспозицию. Белокурый высокий генерал Буксгевден стоял, прислонившись спиною к стене, и, остановив свои глаза на горевшей свече, казалось, не слушал и даже не хотел, чтобы думали, что он слушает. Прямо против Вейротера, устремив на него свои блестящие открытые глаза, в воинственной позе, оперев руки с вытянутыми наружу локтями на колени, сидел румяный Милорадович с приподнятыми усами и плечами. Он упорно молчал, глядя в лицо Вейротера, и спускал с него глаза только в то время, когда австрийский начальник штаба замолкал. В это время Милорадович значительно оглядывался на других генералов. Но по значению этого значительного взгляда нельзя было понять, был ли он согласен или несогласен, доволен или недоволен диспозицией. Ближе всех к Вейротеру сидел граф Ланжерон и с тонкой улыбкой южного французского лица, не покидавшей его во всё время чтения, глядел на свои тонкие пальцы, быстро перевертывавшие за углы золотую табакерку с портретом. В середине одного из длиннейших периодов он остановил вращательное движение табакерки, поднял голову и с неприятною учтивостью на самых концах тонких губ перебил Вейротера и хотел сказать что то; но австрийский генерал, не прерывая чтения, сердито нахмурился и замахал локтями, как бы говоря: потом, потом вы мне скажете свои мысли, теперь извольте смотреть на карту и слушать. Ланжерон поднял глаза кверху с выражением недоумения, оглянулся на Милорадовича, как бы ища объяснения, но, встретив значительный, ничего не значущий взгляд Милорадовича, грустно опустил глаза и опять принялся вертеть табакерку.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Wide_Area_Augmentation_System&oldid=76047642»