www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Радионавигационные системы, спутниковая радионавигация 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

радионавигационные системы

Спутниковой радионавигационной системой (СРНС) принято называть такую РНС, в которой роль опорных радионавигационных точек (РНТ) выполняют ИСЗ, несущие навигационную аппаратуру. Навигационные ИСЗ (НИСЗ) являются аналогом неподвижных РНТ, представляющих собой опорные пункты наземных РНС. Перенос РНТ из наземных точек с фиксированными географическими координатами в точки, совершающие орбитальное движение, привел к существенным изменениям в построении этих РНС. Если наземные РНС содержат в качестве основных своих звеньев только аппаратуру РНТ и потребителей (П), тр СРНС включают в себя ряд дополнительных звеньев. Упрощенная структурная схема СРНС (рис. 1.1) включает космодром, систему НИСЗ, аппаратуру П, командно-измерительный комплекс (КИК) и центр управления (ЦУ).

Космодром обеспечивает вывод НИСЗ на требуемые орбиты

при первоначальном развертывании СРНС, а также периодическое восполнение числа НИСЗ по мере выработки каждым из них ресурса. Главными объектами космодрома являются техническая позиция и стартовый комплекс [55]. Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет-носителей и НИСЗ, их испытания, заправку НИСЗ и их состыковку. В число задач стартового комплекса входят: до-

gt;

НИСЗ

к ОС МО- вром


Потребители

Рис, 1.1. Упрощенная структурная схема СРНС

ставка носителя с НИСЗ на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск. Приданные космодрому командно-измерительные средства по телеметрическому и траекторному каналам контролируют работу бортовых систем и траекторию полета на участке вывода на орбиту.

Система НИСЗ представляет собой совокупность источников навигационных сигналов, передающих одновременно значительный объем служебной информации. На НИСЗ, как на КА, размещается разнообразная аппаратура: средства пространственной стабилизации, аппаратура траекторных измерений, телеметрическая система, аппаратура командного и программного управления, системы энергопитания и терморегулирования. С навигационными блоками взаимодействуют бортовой эталон времени и бортовая ЭВМ.

Аппаратура потребителей предназначается для приема сигналов от НИСЗ, измерения навигационных параметров и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре П предусматривается специализированная ЭВМ.

Командно-измерительный комплекс (именуемый также подсистемой контроля и управления) служит для снабжения НИСЗ служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля за НИСЗ и для управления ими как космическими аппаратами. Для этого с помощью наземных средств КИК выполняется телеметрический контроль за состоянием спутниковых систем и управление их работой, осуществляется определение параметров движения НИСЗ и управление их движением, проводится сверка и согласование бортовой и наземной шкал времени, а также ведется снабжение П так называемой эфемеридной информацией, т. е. сведениями о текущих координатах сети НИСЗ, информацией о состоянии их бортовых шкал времени, а также рядом поправок.

координирует функционирование всех элементов СРНС центр управления, который связан информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и КИК.

1.2. ОСОБЕННОСТИ СЕТЕВЫХ СРНС

Быстрое развитие и расширяющееся использование СРНС обусловлены достоинствами, вытекающими из особенностей их структуры. Эти особенности определяются прежде всего орбитальным расположением и движением РНТ. Основной особенностью является высокая скорость относительного перемещения НИСЗ и П. С ней связаны возможность применения радиально-скоростного метода навигационных определений и вы-



сокий уровень быстродействия всех звеньев системы. Эта же особенность позволяет в течение ограниченных интервалов времени получать значительные объемы измерительной информации, а стало быть, пользоваться статистическими методами обработки измерений. Быстрое изменение навигационных параметров (НП) открывает возможность для навигационных определений при числе НИСЗ, меньшем числа определяемых координат. Все это предопределяет введение в состав аппаратуры П цифровых ЭВМ.

Важной особенностью является допустимость работы в диапазоне УКВ, с чем связаны возможности использования широкополосных сигналов и их пространственной селекции. Орбитальное движение передатчика сигналов позволяет каждым из них обслуживать обширные территории, примыкающие к следу орбиты, ширина которых возрастает с увеличением высоты орбиты. Ввиду суточного вращения Земли эти зоны от витка К витку смещаются по земной поверхности, увеличивая тем самым рабочую область радионавигационной системы.

Несомненными достоинствами СРНС являются: неограниченная дальность действия в приземном слое пространства; высокая точность определения координат и составляющих скорости во всей пространственной рабочей области; однозначность навигационных определений, выдаваемых в единой для всех П системе координат; независимость точности от времени суток, сезонов года и гидрометеоусловий; высокая помехоустойчивость; неограниченность числа обслуживаемых подвижных объектов; возможность при одном и том же радионавигационном поле применять приемоизмерительную аппаратуру разных классов точности и оперативности с различным составом определяемых параметров.

Сетевые СРНС (ССРНС), основанные на использовании координированной по движению и излучению сигналов сети ИСЗ, выступают как глобальные системы непрерывного действия и практически мгновенных навигационных определений. Возросший со временем уровень технических решений позволил в ССРНС существенно повысить точность определения координат и параметров движения П. Поэтому сетевые СРНС представляют собой качественно новый этап в развитии радионавигационной техники.

Существующее в настоящее время многообразие радиотехнических средств ближней и дальней навигации вызвано тем, что ни одно из них до сих пор не могло удовлетворить требования к точности и дальности действия, которые предъявляются К навигационному обеспечению различных подвижных объектов. ССРНС - первые радионавигационные системы, которые обеспечивают высокоточную навигацию в глобальном масштабе. Они поэтому - первые системы универсального примене-

ния, способные решать задачи навигационного обеспечения любых подвижных объектов. На такие системы могут возлагаться задачи определения координат и составляющих скорости морских судов, ЛА, КА и наземных транспортных средств. На основе этого может обеспечиваться вождение объектов, управление воздушным движением и судоходством, сохранение безопасности полетов, предупреждение столкновений, заход и посадка самолетов на аэродромы, проведение спасательных операций, географическая привязка гидрометеобуев, рыбопромысловые работы, геологические работы на прибрежном шельфе и т. п. [И7, 141]. Наряду с решением многих прикладных задач ССРНС будут, без сомнения, привлекаться к решению различных фундаментальных научных проблем и прежде всего - проблем геодинамики.

Главное, однако, заключается в том, что возможность глобального трехкоординатного местоопределения с точностью до 10 м, предоставляемая сетевыми СРНС, открывает по существу новую эру в одной из древнейших отраслей деятельности человека - в навигации подвижных объектов.

Совершенствование навигационного обеспечения в 90-е годы и в начале XXI в. будет зависеть прежде всего от развития и внедрения в практику именно этих систем, хотя по соображениям ЭКОНОМИКИ и надежности совместно с ними будут использоваться также РНС с наземным размещением опорных точек.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СРНС

Рассмотрение классификации СРНС позволяет более четко определить место сетевых СРНС, а также очертить основные способы их построения и использования в интересах навигации и управления движением.

Многообразие вариантов СРНС обусловлено отличиями в распределении функций между звеньями СРНС и в выборе технических принципов построения и функционирования этих звеньев и их элементов, особенностями структурных связей, а также спецификой организации навигационной работы. Таким образом СРНС могут различаться: местом решения навигационной задачи, степенью активности (в смысле излучения) П, темпом выдачи определяемых параметров движения (координат), высотой орбит НИСЗ, организацией измерений (каналь-ность аппаратуры П), параметричностью измерительного канала, характером эфемеридного обеспечения, размером рабочей области.

Некоторые из этих различий оказывают решающее влияние на технико-эксплуатационные характеристики СРНС. Именно их полезно принять за классификационные признаки при основных разделениях. Так, на рис. 1.2 варианты СРНС, упомянутых во введении, разделены на группы по признакам, в наибольшей степени влияющим на структуру и функционирование системы (номера вариантов указаны в кружках).



Ills


copy;






(U ше ooduoc) niv.vodxHnuif







(нп ni/n 0 ooduve)




Рис, 1.2. Классификация СРНС

По месту решения навигационной задачи все СРНС делятся на системы самоопределения и иноопределения. Первые (варианты 1 -16) позволяют определять параметры движения (координаты) на борту самого П. В системах второго вида (варианты 17-30) навигационная задача решается в ином (по отношению к П) месте - на борту НИСЗ или же в наземном центре навигации (НЦН). При самоопределении на борту П должна размещаться приемоизмернтельная аппаратура и ЭВМ, ведущая обработку информации. При иноопределении на борту П достаточно иметь только излучатель (либо переизлучатель) навигационных сигналов. Когда СРНС применяется для навигации подвижного объекта и результаты определений непосредственно используются для управления его движением, система строится по принципу самоопределения (варианты 1 -16). При Этом определенные на борту П координаты могут одновременно выдаваться и в НЦН (варианты 4, 8, 12, 16). Если координаты П требуются какой-либо наземной службе, то и решение навигационной задачи может выполняться в НЦН, для чего удобно применять иноопределение (варианты 19-30). По такому варианту можно строить СРНС для управления воздушным движением или судоходством, для географической привязки гидрометеобуев, для определения координат терпящих бедствие, для слежения за передвижением экспедиций в безориентирной местности и т, п, В случае, когда П нуждается в результатах навигационных определений, но на его борту нельзя установить сложное оборудование, можно также применять иноопределение, но в варианте решения навигационной задачи с помощью ЭВМ НИСЗ, При этом результаты определений могут одновременно передаваться как на П, так и в НЦН (варианты 17, 18),

По признаку наличия у П навигационного передатчика различают активные и пассивные СРНС. В пассивных системах навигационные сигналы в своем темпе излучает передатчик НИСЗ, а на борту П эти сигналы принимаются и обрабатываются (варианты 1-8), С объектов, лишенных сложного оборудования, эти сигналы ретранслируются для последующей обработки в НЦН (варианты 19-22), Активные системы располагают борговым навигационным передатчиком. При самоопределении этот передатчик излучает запросные сигналы (варианты 9-16), а при иноопределении ~ либо запросные (варианты 17, 23- 26), либо ответные (варианты 18, 27-30), В активном режиме самоопределения НИСЗ выступает как ретранслятор навигационных сигналов, посылаемых с различных П, что ограничивает пропускную способность системы. Пассивные системы могут обслуживать неограниченное число П, Кроне того, навигационная работа пассивных систем не демаскирует П, Активные системы иноопределения с запросом НИСЗ (варианты 18, 27, 29) или от центра навигации (варианты 28, 30) имеют то преимущество, что опросы контролируемых П производятся синхронно, в то время как в системах, где запрос посылает П (варианты 17, 23-26), такой синхронности нет.

Весьма важным показателем является темп выдачи навигационных решений. По этому признаку СРНС делятся на системы дискретного и непрерывного действия, В дискретных системах навигационные определения могут проводиться лишь через известные интервалы времени, обусловленные периодичностью появления очередного НИСЗ над радиогоризонтом П, Системы непрерывного действия допускают непрерывную выдачу определяемых параметров, поскольку в таких



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67