Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Определение траектории движения объекта 9
1.1. Мониторинг автомобильных дорог 9
1.2. Постановка задачи восстановления траектории. 12
1.3. Системы спутниковой навигации 15
1.3.1. Структура системы NAVSTARGPS 15
1.3.2. Принципы определения координат в системе GPS 16
1.3.3. Точность определения координат в системе GPS 18
1.3.4. Закон распределения ошибок в системе GPS 21
1.3.5. Повышение точности определения координат 21
1.4. Принципы проектирования плана и продольного профиля автомобильных дорог 24
1.4.1. План автомобильных дорог 24
1.4.2. Продольный профиль автомобильной дороги 28
1.4.3. Общие требования к плану и продольному профилю автомобильной дороги 30
1.5. Структура вектора параметров модели состояний 32
Глава 2. Планирование навигационного эксперимента 35
2.1. Математическая модель задачи определения траектории 35
2.2. Навигационный эксперимент. Оптимальное планирование навигационного эксперимента 37
2.3. Квадратурные функционалы в евклидовом пространстве 40
2.4. Теоремы о критериях D-оптимальности планов эксперимента для параметров координатных преобразований 49
2.4.1. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса и преобразования подобия 50
2.4.2. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса и поворота 52
2.4.3. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, преобразования подобия и поворота 54
2.4.4. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса и аффинного сжатия 56
2.4.5. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, поворота и аффинного сжатия 59
2.4.6. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса и произвольного двумерного аффинного преобразования 61
2.4.7. D-оптимальность суперпозиции параллельного переноса и произвольного трехмерного аффинного преобразования. 64
2.5. Планирование эксперимента для нелинейных одномерных регрессионных моделей 67
2.6. А-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, преобразования подобия и поворота 73
2.7. Е-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, преобразования подобия и поворот 75
2.8. Определение оптимального объема выборки 77
2.8.1. Асимптотическая оптимальность 77
2.8.2. Минимизация совокупных потерь 81
Глава 3. Определение геометрических параметров автомобильных дорог 83
3.1. Геометрические параметры, подлежащие определению при паспортизации и диагностике автомобильных дорог 83
3.2. Геометрические параметры автомобильных дорог, определяемые с помощью приборов спутниковой навигации. 84
3.3. Модель задачи определения геометрических параметров автомобильной дороги 84
3.4. Аппроксимация клотоиды кривой второго порядка 87
3.5. Алгоритм определения параметров кривых, составляющих геометрическую модель автомобильной дороги 90
3.5.1. Алгоритм сегментации трассы 91
3.5.2. Алгоритм определения параметров сегментов 94
3.5.3. Определение геометрических параметров трассы. 99
3.6. Планирование навигационного эксперимента при определении параметров автомобильных дорог 99
Глава 4. Описание разработанного программного обеспечения 101
4.1. Программа «Линейный график-2» 102
4.1.1. Линейный график автомобильной дороги 102
4.2.1. Менеджер формата 103
4.2.2. Графический редактор 105
4.2.3. Подсистема «Интерполяция» 107
4.2.4. Подсистема «GPS-Геометрия» 109
4.2.5. Подсистема обмена данными 110
4.2.6. Подсистема обмена данными 111
4.2. Программный комплекс «Геометрия» ПДЛ СГУПС 111
4.2.1. Монитор «Show Path» 112
4.2.2. Программа постобработки «Post Work» 116
Заключение 121
Список литературных источников ..123
Приложения 132
- Общие требования к плану и продольному профилю автомобильной дороги
- Теоремы о критериях D-оптимальности планов эксперимента для параметров координатных преобразований
- А-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, преобразования подобия и поворота
- Планирование навигационного эксперимента при определении параметров автомобильных дорог
Введение к работе
Актуальность темы. Единая транспортная система страны включает в себя различные виды транспорта общего пользования: железнодорожный, морской, речной, автомобильный, воздушный и трубопроводный. Процесс экономических преобразований уже привел к кардинальному изменению структуры перевозок в пользу автомобильного транспорта, который в современных условиях оказался наиболее конкурентоспособным. Этот процесс, безусловно, продолжится и к 2015 году, по данным некоторых источников, доля перевозок, осуществляемых автотранспортом, возрастет до 41 %. Становиться очевидным, что одним из определяющих факторов успешного развития автомобильной отрасли является увеличение протяженности и улучшение состояния сети автомобильных дорог. Успешному выполнению этих задач служат работы по реконструкции, диагностике, паспортизации и инвентаризации автодорог, составной частью которых является определение геометрических параметров дороги, необходимых для разработки проекта реконструкции, геодезической привязки объектов при паспортизации, инвентаризации и дислокации.
В последнее время для определения геометрического положения оси автомобильной дороги используются прямые координатные методы. Системы, реализующие определение координат могут иметь самое различное исполнение: системы глобального позиционирования (т.н. спутниковые приемники), системы пространственной ориентации, такие как гироскопы и акселерометры, связанные с путеизмерительными приборами.
Однако использование подобной методики определения геометрических параметров требует создания специального математического и программного аппарата для построения цифровой модели оси автомобильной дороги на основании координатных измерений. Представленная работа посвящена разработке математических методов, алгоритмов и программного обеспечения для определения геометрических параметров оси автомобильной дороги с
использованием координат, полученных в результате измерений приборами спутниковой навигации.
Предметом исследования является создание модели автомобильной дороги, соответствующей реальному инженерному сооружению, исследование возможности повышения точности определения параметров модели методами теории планирования и анализа эксперимента. Построение алгоритмов нахождения параметров кривых автодороги, сводящих к минимуму влияние шума, возникающего при определении координат средствами систем спутниковой навигации.
Целями диссертационной работы являлись;
разработка математического аппарата теории планирования навигационного эксперимента, с целью уменьшения объема координатной информации для определения параметров траекторных кривых без существенной потери точности;
создание алгоритмов и программного обеспечения для определения геометрических параметров автомобильных дорог на основе построенного математического аппарата для планирования навигационного эксперимента.
В соответствии с указанными целями в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
сформулирована задача восстановления траектории и создана концепция навигационного эксперимента;
построена математическая модель оси автомобильной дороги как траектории движения GPS-приемника;
выбраны критерии оптимальности планирования навигационного эксперимента;
созданы вычислительные алгоритмы построения цифровой модели оси автомобильной дороги;
- разработано программное обеспечение для решения задачи
навигационного эксперимента.
Методы исследований включают в себя использование теории планирования эксперимента, аппарата аналитической и дифференциальной геометрии, закономерностей проектирования и строительства автодорог, методы проведения кинематических координатных измерений с использованием систем спутниковой навигации. Исходной информацией являются результаты научно-исследовательских работ, полученные автором в процессе создания программного обеспечения для диагностики, инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог, специального программного обеспечения для передвижной дорожной лаборатории СГУПС, использующего в качестве приборов определяющих координаты спутниковые приемники.
Научную новизну работы составляют и на защиту выносятся:
концепция навигационного эксперимента;
аналитические формулы критериев А- Е- и D-оптимальных планов эксперимента при определении параметров траекторных кривых;
алгоритм решения задачи построения цифровой модели оси автодороги для определения ее геометрических параметров;
программное обеспечение инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог;
специальное программное обеспечение созданное для передвижной дорожной лаборатории (ПДЛ СГУПС).
Практическая значимость состоит в следующем:
создано программное обеспечение для составления линейного графика автомобильных дорог, включающее в себя аппарат определения геометрических параметров автомобильных дорог;
разработано программное обеспечение для передвижной дорожной лаборатории СГУПС;
- имеются справки о внедрении программного комплекса составления
линейного графика автомобильной дороги в Научно-инженерном
дорожном центре СГУПС и передаче указанного программного
обеспечения на эксплуатацию в ТУ АД Новосибирской области и в
ГУП «Алтайавтодор»; использовании программы в учебном процессе
на кафедре «Изыскания, проектирование и постройка железных и
автомобильных дорог» СГУПС; а также справка о использовании
программного комплекса «геометрия» в составе передвижных
дорожных лабораторий переданных РТИ Новосибирской области и
ГУП «ГорноАлтайавтодор» республики Горный Алтай.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Международная научно-техническая конференция посвященная 65-летию СГГА - НИИГАиК «Современные проблемы геодезии и оптики» (Новосибирск 1998 г.);
Научно-практический семинар «Современные проблемы научно-исследовательских и опытно-конструкторе к их работ в дорожностроительном комплексе Сибири» (Новосибирск, 1998 г.);
Всероссийская научно-практическая конференция «Пути повышения качества и эффективности строительства, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них» (Барнаул 2001 г.);
- Региональная научно-практическая конференция «Вузы Сибири и
Дальнего Востока Транссибу» (Новосибирск 2002 г.).
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 5 печатных работах. В опубликованных работах автору принадлежат результаты, изложенные в тексте диссертации.
Общие требования к плану и продольному профилю автомобильной дороги
К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и со стороны эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля при автоматизированном проектировании и проектное решение при ручной технологии всегда отыскивается в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, который включает: ? допустимые продольные уклоны; ? допустимую наибольшую кривизну вертикальных выпуклых и вогнутых кривых; ? допустимые наибольшие длины участков с предельными уклонами продольного профиля; ? наименьшая длина вертикальных кривых одного знака. зо В соответствии с требованиями СНиП [46], [47] план и продольный профиль автомобильных дорог проектируют из условия наименьшего ограничения и изменения скорости, обеспечения безопасности движения, удобства водоотвода и наилучшей защиты от снежных и песчаных заносов. При назначении элементов плана и продольного профиля и качестве основных параметров принимают: ? продольный уклон - не более 30%о; ? расстояние видимости поверхности дороги - не менее 400 м; ? радиусы кривых в плане - не менее 3000 м; ? радиусы кривых в продольном профиле: выпуклых - не менее 7000 м, вогнутых - не менее 8000 м; ? длины кривых в продольном профиле: выпуклых - не менее 300 м, вогнутых - не менее 100 м; ? переломы проектной линии продольного профиля при алгебраической разности уклона 5%о и более на дорогах I, II категорий, 10%о и более на дрогах III категории и 20%о и более на дорогах IV и V категорий сопрягают кривыми. Переходные кривые следует предусматривать при радиусах кривых в плане 2000 м и менее, а на подъездных дорогах всех категорий - 400 м и менее. В зависимости от рельефа местности, геологических, гидрогеологических, гидрологических, ситуационных особенностей и других условий положение проектной линии продольного профиля устанавливают, руководствуясь следующими соображениями. В равнинной местности на участках продольного профиля земли с уклонами, меньшими, чем нормируемые, проектную линию устанавливают по принципу обертывающей в невысоких насыпях. R пересеченной местности положение проектной линии продольного профиля в ряде случаев можно устанавливать по принципу секущей, как правило, с обеспечением баланса насыпей и выемок. На рисунке 1.7 представлен фрагмент профиля реальной автодороги с указанием зон криволинейных и прямолинейных участков и отметками протяженности трассы в километрах. Приведенные сведения позволяют однозначно определить классы кривых, являющихся элементами плана и продольного профиля трассы. Таковыми кривыми являются прямые, дуги окружностей, клотоиды и отрезки клотоид в плане; прямые, дуги окружностей и параболы в продольном профиле. Это позволяет детерминировать модель состояний системы в задаче восстановления траектории (оси автомобильной дороги) относительно параметрического представления входящих в модель координатных функций. В общем случае геометрическая модель автомобильной дороги представляет собой кривую, склеенную из фрагментов указанных кривых. Таким образом, проблема определения классов функций входящих в параметрическое представление траектории в модели состояний оказывается решенной. Теперь следует рассмотреть вопрос о структуре вектора параметров 0, от которого зависят координатные функции модели, С точки зрения геометрии, задача восстановления траектории сводиться к определению геометрических параметров непрерывных кривых в п-мерном евклидовом пространстве.
Следует сразу отметить, что кривые, составляющие план и профиль автомобильной дороги произвольным образом располагаются на плоскости и (или) в пространстве. Из этого следует, что в качестве элементов вектора параметров модели, выступают компоненты вектора параллельного переноса и угол поворота кривой относительно некоторой точки [51],[52],[53],
Кроме того, сегменты круговых кривых различаются своим радиусом R, сегменты парабол - фокальным параметром р, а сегменты клотоид коэффициентом масштаба а, входящего в параметрическое представление клотоиды интегралами Френеля [54]. Основываясь на этом факте, можно сделать вывод о том, что все клотоиды, окружности и параболы подобны, а радиус R, фокальный параметр р и коэффициент масштаба клотоиды а являются коэффициентами подобия. Следует отметить, что клотоида не имеет оси симметрии и, следовательно, существуют т.н. «правые» и «левые» клотоиды отличающиеся друг от друга преобразованием зеркальной симметрии [35], Указанные выше свойства кривых приводят к выводу, что для произвольной кривой заданной системой параметрических уравнений (11), часть компонент вектора Э = \Q\ 82 -« 9m) может являться непосредственно параметрами геометрических преобразований, а в некоторых случаях, все компоненты вектора являются таковыми параметрами. Как это было показано выше, для кривых, являющихся составными частями геометрической формой плана и профиля автомобильной дороги; клотоид,
Теоремы о критериях D-оптимальности планов эксперимента для параметров координатных преобразований
Технический учет и паспортизация автомобильных дорог производится с целью получения данных о наличии дорог и дорожных сооружений, их протяженности и технического состояния для рационального планирования работ по строительству, реконструкции и содержанию дорог.
Работы выполняются в соответствии с действующей «инструкцией по техническому учету и паспортизации автомобильных дорог общего пользования», утвержденной Минавтодором РСФСР в 1983 году. В связи с изменением форм собственности, структуры управления дорожной службой, средств измерений и обработки полевых материалов инструкция дополнена приказом ФДС № 14 от 06.02.98 по проведению инвентаризации [81],[82],[83],
Существенная часть работ по техническому учету и паспортизации автомобильных дорог относится к определению геометрических параметров трассы. К геометрическим характеристикам относятся: ? протяженность автодороги; ? протяженность криволинейных участков и радиусы кривых в плане; ? протяженность криволинейных участков и радиусы кривых в профиле; ? протяженность наклонных участков и значение уклонов в продольном профиле; ? расстояние видимости поверхности дороги и встречного автомобиля; ? поперечные уклоны проезжей части; ? ширина проезжей части, обочин, земляного полотна; ? заложение откосов и возвышение земляного полотна над рельефом местности. Как правило, системы глобального позиционирования используются при техническом учете и паспортизации автомобильных дорог исключительно для определения координат оси дороги и для координатной привязки важных объектов: искусственных сооружений, границ землепользователей и т.п. Указанное обстоятельство приводні к тому, что список геометрических параметров, которые подлежат определению по данным координатных измерений, сводится к следующему: ? протяженность автодороги; ? протяженность криволинейных участков и радиусы кривых в плане; ? протяженность криволинейных участков и радиусы кривых в профиле; ? протяженность наклонных участков и значение уклонов в продольном профиле; расстояние видимости поверхности дороги и встречного автомобиля. Все указанные характеристики могут быть определены при восстановлении оси автомобильной дороги как кривой в трехмерном пространстве. Отметим, что модель наблюдений не претерпевает изменений в связи со спецификой задачи оценки параметров автомобильных дорог, и по-прежнему определяется особенностями измерительной аппаратуры - системы глобального позиционирования (см, соотношение (2.5)): Однако, модель состояний системы изменяется. Это связано с тем, что геометрические параметры плана и профиля автомобильной дороги определяются независимо друг от друга, как это следует из определений раздела 1.4 первой главы и раздела 3.1 настоящей главы. Модель состояний для плана автомобильной дороги может быть записана следующим образом: Совокупность модели наблюдений (3.2) и разделенной модели состояний плана и профиля автомобильной дороги (3,5) детерминируют модель задачи определения геометрических параметров трассы. Анализ модели (3,5) приводит к выводу, что задача определения геометрических параметров трассы распадается на три самостоятельные задачи - определение параметров плана, определение параметров профиля и задачу определения протяженности трассы. Это позволяет применить идентичный алгоритм для определения параметров плана и профиля, поскольку обе задачи не имеют существенных отличий в геометрическом смысле - в обоих случаях мы восстанавливаем кривую в двумерном евклидовом пространстве с известным классом функций параметрического представления. Параметрами функций служат параметры аффинных преобразований на плоскости [S3]. Одним из типичных геометрических элементов плана являются сегменты клотоид. В параметрическое представление клотоиды входят неэлементарные трансцендентные функции - интегралы Френеля, что существенно осложняет алгоритм определения геометрических параметров автомобильных дорог. Целесообразно рассмотреть вопрос об аппроксимации сегментов клотоид более простыми кривыми, например кривыми второго порядка. Кривые второго порядка, к которым относятся сегменты круговых кривых в плане, круговые и параболические кривые в продольном профиле, а также прямолинейные участки плана и профиля имеют общее уравнение на плоскости: Единственным элементом, не подчиняющемуся этому правилу, являются переходные кривые, представляющие собой фрагменты клотоид. Для проведения аппроксимации применим следующую схему определения параметров кривой второго порядка. Воспользуемся технологией планирования эксперимента, для исключения влияния ошибок при расчете точек клотоиды на параметры кривой второго порядка. Для этой цели используем теорему 5 и критерий Ar 2,т( ( ) .У(О)х 2,тМ0» (0) соответственно. Точки плана эксперимента и результат аппроксимации представлены на рисунке 3.1. В качестве исходной воспользуемся клотоидой с параметром а = 10, чтобы избежать плохо обусловленных матриц в процессе расчета [71].
А-оптимальность суперпозиции параллельного переноса, преобразования подобия и поворота
Геометрические параметры трассы, указанные в пункте 3.2 настоящей главы, определяются раздельно для плана и профиля. Исключение составляет обшая протяженность трассы. Уклоны в профиле определяются по формулам направляющих косинусов, радиусы кривых с переменной кривизной определяются как минимальные радиусы соответствующего сегмента, радиусы круговых кривых определяются как фокальный параметр соответствующей кривой второго порядка (в случае дуги окружности фокальный параметр совпадает с радиусом кривой).
Протяженность кривых и трассы в целом определяется с помощью квадратурных формул для интегралов длины кривой, в связи с отсутствием аналитического представления для криволинейных интегралов кривых второго порядка (эллиптические интегралы) [95],
До сих пор мы использовали методы теории планирования эксперимента как фильтр для выбора наиболее информативных точек трассы. Однако при использовании спутникового приемника для определения координат оси автомобильной дороги, мы можем управлять скоростью движения транспортного средства по трассе и, следовательно, изменять линейную плотность дискретных измерений [96]. Описанный алгоритм определения параметров автомобильной дороги требует увеличения плотности измерений на участках сопряжения кривых с различными параметрами и на участках с малыми радиусами кривизны. Это следует непосредственно из специфики алгоритма сегментации и алгоритма обеспечения гладкой стыковки кривых. Рассмотренный нами ранее критерий теоремы 5 - Ar 29m(x(t)9y(t)) V 2,т(х(ОіУІ ))- используемый для наилучшей оценки параметров кривых второго порядка требует соблюдения двух условий: сомножитель - Аг 29т{х(і))У(і)}- требует размещения опорных точек плана в краевых точках сегмента; сомножитель- V 2,т(х(0 .У(0) - требует располагать опорные точки таким образом, чтобы площадь многоугольника, вписанного в кривую оказалась максимальной. Результирующим условием оптимальности служит план, опорные точки которого концентрируются в краевых точках сегмента и и области с максимальной кривизной сегмента. Таким образом, выбор стратегии движения транспортного средства для обеспечения оптимального плана сводится к двум правилам: ? необходимо снижать скорость при входе на кривую и выходе с кривой; ? необходимо снижать скорость на участках с малыми радиусами кривизны - крутых поворотах, подъемах и спусках. При соблюдении описанных условий, плотность измерения координат в наиболее информативных точках трассы повышается и, следовательно, увеличиваются шансы выбрать в качестве опорных точек точки оптимального плана для оценки параметров кривой. Описанный выше механизм обработки данных является пассив}(ым [97] экспериментом. Он реализуется в том случае, если данные координатных измерений получены без участия экспериментатора, т.е. без лица ответственного за расчет геометрических параметров автодороги, В случае возможности контролировать процесс навигационного эксперимента, экспериментатор получает дополнительные преимущества в построении планов эксперимента оптимальных или близких к оптимальным планам [96]. В этом случае мы можем вести речь об активном [97] планировании навигационного эксперимента. Механизм активного планирования эксперимента описан в следующей главе настоящей работы [99].Изложенные в предыдущих главах концепция навигационного эксперимента, аналитические критерии построения оптимальных планов для траекторий движения и алгоритмы определения геометрических параметров кривых легли в основу двух программных комплексов. Оба комплекса были разработаны в Научно-Инженерном Дорожном Центре (НИДЦ) СГУІ1С в лаборатории «Диагностики дорожных одежд и земляного полотна» под руководством и при участии к.т.н,, зав, лабораторией Щербакова В,В [ 100], Первым программным продуктом, использующим концепцию навигационного эксперимента, стала программа для построения линейного графика автомобильной дороги, созданная в соответствии с заданием Государственного учреждения территориального управления автомобильных дорог Новосибирской области (ГУ ТУ АД). Второй программный комплекс является частью программно-аппаратного обеспечения Передвижной Дорожной Лаборатории СТУПС, созданной на основе концепции к.т.н. Щербакова В.В. для Региональной Транспортной Инспекции (РТИ) Новосибирской области и Управления автомобильных дорог республики Горный Алтай. Техническое задание на разработку первого комплекса программ предусматривало создание программы оперирующей модифицированной структурой линейного графика. ГУ ТУ АД выдвинуло следующие требования к разрабатываемому программному обеспечению: ? использование точных привязок в системе координат WGS-84 для определения элементов автодороги; ? использование результатов оцифровки дорог с использованием GPS-приемников, выполненной в предшествующий период; интеграция пакета с базой данных ҐИС ТУ АД для использования существующих данных и внесения изменений в указанную базу при наличии нового паспорта автомобильной дороги.
В соответствии с договорами по НИОКР № 343 и 97Н, заключенными между ТУАД Новосибирской области и СГУПС, была разработана программа «Линейный график-2», получившая рабочее название «RLA».
Планирование навигационного эксперимента при определении параметров автомобильных дорог
Следовательно, при значениях модуля кривизны близких к нулю мы определяем траекторию движения как прямую, и не производим формирования прямоугольных координат на участке до тех пор, пока кривизна находится в указанных пределах. При значениях модуля кривизны в пределах —110 мы определяем траекторию движения как кривую и пытаемся повысить плотность измерений на данном участке путем совета экипажу о снижении скорости. Знак кривизны позволяет определить направление поворота трассы.
При получении данных о координатах точек, расстояние между которыми превышает шаг дискретизации более чем в два раза (при стандартном режиме работы шаг съема координат составляет величину 10-15 метрон), программа считает такие данные не достоверными, и отбрасывает их, пе формируя прямоугольных координат. Рис. 4.5 иллюстрирует построение D-оитимального плана для обрабатываемого участка трассы.
Контроль качества определения координат Монитор постоянно контролирует скорость перемещения ПДЛ и, в случае превышения скорости, информирует оператора звуковым сигналом и сообщением на экране монитора. В случае если приемник не имеет возможности производить измерения координат (не достаточно спутников или плохая геометрия), монитор также информирует оператора о критической ситуации. Скорость считается превышенной, если дискретность съема координат составляет величину более 15 метров. Для визуального контроля достоверности координатных измерений, монитор непрерывно осуществляет вывод схемы плана и профиля автомобильной дороги. Параллельно с этим указывает участки с положительной (правый поворот), отрицательной (левый поворот) и нулевой (прямолинейный участок) кривизной. Па рисунке 4.4 представлен экран монитора, а Рис. 4.5 иллюстрирует определение точек D-оптимального плана для определения параметров сегментов трассы. В процессе своей работы монитор формирует два текстовых файла: файл рассчитанных прямоугольных координат и файл протокола в формате NMEA [103]. Последний файл содержит все сообщения спутникового приемника полученные во время сеанса работы монитора. Монитор снабжен режимом .-эмуляции, позволяющим проанализировать в лабораторных условиях полевые измерения, проведенные лабораторией ПДЛ СГУПС. Планирование навигационного эксперимента в процессе определения координат. В задачу монитора входит выбор координат, составляющих спектр D-оптимального плана навигационного эксперимента. Задача осложняется тем, что монитор является пакетом процессов в реальном времени [108]. Построить заведомо оптимальный план эксперимента монитор, как правило, не успевает. Поэтому монитор использует аппарат избыточной выборки координат [109]. Для выполнения этого в случае определения криволинейного участка ірассьі монитор оповещает оператора и водителя о необходимости снижения скорости лаборатории. В дополнение к этому монитор, если это позволяет конкретная модель спутникового приемника, выдает команду приемнику о снижении временного интервала дискретности определения координат. В дальнейшем при выходе на прямолинейный участок трассы монитор пытается обработать накопившуюся информацию в соответствии с критерием А 2 w (#(/)» jKO) if m(x(0 _v(0)- Как правило, на трассах с преобладанием прямолинейных участков, монитор успевает решить эту задачу, используя специально организованный асинхронный процесс программы. Процесс построения оптимального плана по критерию упрощен для ускорения работы процесса. Эмпирически получена закономерность что, указанный критерий требует концентрировать точки спектра на концах криволинейного участка и в точках с набольшим значением кривизны. Этот принцип используется для формирования избыточного массива координат, на основе которого впоследствии программой постобработки будет построен D-опгимальный план навигационного эксперимента. На участках с преобладанием криволинейных участков монитор сохраняет все измерения произведенные для кривых и устраняет избыточные измерения для прямолинейных отрезков трассы. Программа постобработки данных «Post Work» представляет собой автономный комплекс, выполняющий определение радиусов кривых в плане, значение уклонов в профиле и участки трассы с недопустимым значением видимости. Входными данными для программы является файл координат, подготовленный монитором «Show Path» и значение протяженности трассы полученное по датчику пути, входящим в состав лаборатории ПДЛ СГУПС. Протяженность трассы необходима для приведения системы координат спутникового приемника к координатам датчика пути, в полном соответствии с технологией подсистемы «Интерполяция» пакета «Линейный график - 2».
