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

Таблица 10.1

Влияние различных факторов на движение НИСЗ


Возмущающие факторы

Максимальное возмущающее ускорение, м/с

Максимальное возмущение за 1*, м

Центральное поле Земли

5,65- 10-

Вторая зональная гармоника

5,3- 10-

Гравитация Луны

5,5- 10-

Гравитация Солнца-

3-10-

Четвертая зональная гармоника

Солнечная радиация

Гравитационные аномалии

10-

0,06

Другие силы

10- laquo;

0,06

Все другие силы могут считаться постоянными на коротких интервалах времени.

Реальную совокупность эфемерид НИСЗ удобно описывать в виде возмущенной эллиптической орбиты. Основное невозмущенное движение имеет период, равный периоду обращения, а главное возмущение имеет период, равный половине периода обращения. Другие возмущения представляются на коротком интервале времени как простые функции времени - постоянные или линейные.

Ранее отмечалась важность выбора класса алгоритмов прогнозирования - формы представления результатов и метода решения. Рассмотрим основные соображения, влияющие на этот выбор. Кроме ограничений на расходы вычислительных ресурсов существуют дополнительные требования, главными из которых являются: совместимость по форме представления алгоритмов оперативного и поискового прогнозирования, максимальность срока возможного использования устаревших эфемерид с плавной потерей точности; допустимость простой оценки разрядности возмущений орбиты; согласованность с формой представления других учитываемых возмущений (например, релятивистских поправок); возможность дальнейшего совершенствования и наращивания алгоритма; соответствие возможностям математического обеспечения ЭВМ различных классов потребителей. Существуют разные способы описания орбитального движения. Развивая изложение sect; 10.1, отметим главные из этих форм представления: временные полиномы в прямоугольных координатах; гармонические аппроксимации в прямоугольных координатах; временные полиномы в элементах; гармонические аппроксимации в элементах.

Простейшие в вычислительном отношении алгоритмы строятся на основе полиномиальных приближений в координ;атах. Однако этот вид аппроксимации не отвечает большинству дополнительных требований, приведенных выше. \

С точки зрения этих требований, исключая лишь требование быстродействия алгоритма, наилучшим будет представление в. виде гармонической аппроксимации в элементах. Рассмотрим алго-172

ритм [135] оперативного прогнозирования, соответствующий модели представления эфемеридной информации, описанной в sect; 10.1.

Последовательность расчетов по этому алгоритму описывается следующей схемой. Используемые константы: л = 3,986008Х X 10* м/с - гравитационный параметр Земли; Йз= = 7,292115147X10 с - скорость вращения Земли. Порядок вычисления: a = (Va) - большая полуось орбиты, по=л/\х/а - среднее движение НИСЗ; /*. = / -/ос - время прогноза; п = по + -\-Ап - коррекция среднего движения; Mk = Mo-{-ntk - расчет средней аномалии; Mk = Ek - esmEk - решение уравнения Кеплера для эксцентрической аномалии, sinu* = -уД - esinEk/{ 1 -ecosX XEk), cosuft = (cosZ:ft -е)/(1-ecosfft) - истинная аномалия, ф;, = у* + О) - аргумент широты, бы* = С, 51п2Ф* + СисС052Фк - поправка аргумента широты бр* = СрсС052Ф*-)-Ср551п2Ф* - поправка радиуса, bik = CicCos2 lt;bk +CisSln2Фk - поправка наклонения, ы* = Ф* + бы* - коррекция аргумента широты, р* = аХ Х(1-ecosf ft)--бр* - коррекция радиуса, /*=/о +б/*+ (/)/*- коррекция наклонения, (г) - скорость изменения наклонения, Xk= = pfeCoswft, t/fe = pftSinwfe - положение в плоскости орбиты, Qk - = Q (Q g3 )t -йз/ос - коррекция долготы восходящего узла, XkxkCosQk - ykCosikSinQk, yk = xkSinQk + ykCosikCosQk, Zk = ykX Xsin/ft - координаты НИСЗ в гринвичской системе отсчета. Расчеты по приведенному алгоритму выполняются на один момент времени.

Простота алгоритма и высокая точность аппроксимации в интервале оперативного обновления достигаются за счет использования передаваемой П избыточной информации в виде согласующих коэффициентов, позволяющих использовать модель движения НИСЗ в квазинормальном поле.

Прогноз поисковых эфемерид производится по приведенным формулам, в которых полагаются отличными от нуля основные кеплеровские элементы (Мо, ta, е, л/а, Qo, io, б/, ы) и один параметр возмущения - скорость изменения узла прямого восхождения.

10.5. СОСТАВ, ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ В КАДРЕ НАВИГАЦИОННОГО СИГНАЛА СИСТЕМЫ laquo;НАВСТАР raquo;

Известны НИСЗ laquo;Навстар raquo; первой и второй модификаций. У НИСЗ второй модификации большая емкость памяти навигационных данных, рассчитанная на 14 дней, при этом они могут работать в коде Y, повышающем помехоустойчивость. Содержание же навигационного сообщения одинаково для обоих диапазонов частот кодов Р и С/А и не зависит от модификации НИСЗ. В настоящее время запускаются НИСЗ второй модификации.



Приведем общее описание структуры кадра сигнала системы laquo;Навстар raquo; [226]. Поток навигационных данных передается НИСЗ на несущих L\ и L2 со скоростью 50 бит/с.

Как показано на рис. 10.1, формат основного сообщения представляет собой кадр, состоящий из 1500 бит, скомпонован из пяти субкадров, называемых строками, по 300 бит. Строки длятся беи передаются последовательно без перерыва. Старший разряд передается первым. Оперативный период повторения информации, содержащейся в кадре, Гк=30 с.

В строке 1 передается с периодом Гк, информация для коррекции характеристик бортовых часов НИСЗ. Строки 2 и 3 содержат оперативную эфемеридную информацию о данном НИСЗ, передаваемую также с периодом Гк,. Строка 4 предназначена для передачи параметров задержки распространения радиоволн в ионосфере (для одночастотного приема), параметра согласования времени laquo;Навстар raquo; и UTC и некоторых специальных сообщений. Строка 5 содержит информацию о конфигурации, состоянии всех НИСЗ системы и их альманах.

Строки 4 и 5, называемые далее страницами, имеют другие периоды повторения. Они составляют 1/25 часть полного объема альманаха, так что полное сообщение требует передачи 25 версий этих строк. Поэтому период передачи неоперативной информации (в частности, альманаха) равен Гк2 = 750 с. Это может устроить потребителя, поскольку данная информация требуется значительно реже и только для организации сеанса приема сигналов. Состояние спутниковых часов, передаваемое в альманахе, отличается от действительного не более чем на 2 мкс.

Все строки содержат слово телеметрии (ТЛМ) и ключевое слово (Ключ). В каждом слове каждой строки шесть младших разрядов - проверочные биты четности. На НИСЗ формируются проверки только для слов ТЛМ и Ключ. Для остальных слов проверки формируются НКУ.

Части строк, обозначаемые ТЛМ, содержат заголовки и телеметрическую информацию, связанную с функционированием НИСЗ. Заголовок определяет функциональное назначение последующих битов информации. Слово ТЛМ содержит также информа- цию об ошибках, возникающих при закладке данных.

Части, обозначаемые Ключ, являются, по существу, ключевыми словами, которые описывают состояние Я-последовательности . (фазу ее) на начало следующего 6-секундного интервала данных. Эта информация, расшифрованная после декодирования сигнала С/Л, используется для установки генератора опорной Я-последовательности на начало следующего временного интервала данных.

В системе laquo;Навстар raquo; применен условный счет времени - так называемый Z-счет. От условного нуля ведется подсчет полуторасекундных интервалов-так называемых периодов Х\. На каждом НИСЗ период Х\ последовательности кода Р (1,5 с) образует единицу своего счета времени. Z-счет выражается

1 raquo;

Sa fo

- * gt;

ft 1?

3 (j-j

deg;=

lt;ь

- lt;t

X lt;N

laquo;y

laquo;?

laquo;1

2 Ю

laquo;?

If-,

Й deg;=

а. raquo;

5 eg

sect;

g CM

4 sect; laquo;0

II sect;1

1 sect; I

a. о



29-разрядным двоичным числом. Десять старших разрядов представляют число недель, отсчитываемое от полуночи с 5-го на б-е января 1980 г., и передаются в строке 1 в виде особого параметра- номера недели {№ Н). Младшие 19 разрядов Z-счета определяют счет времени в пределах недели. Их 17 старших битов выражают число 6-секундных интервалов (строк), истекших с начала недели, и содержатся в слове Ключ. Оставшиеся два бита способны обозначить период Х\ в пределах строки.

Слово Ключ кроме 17 младших разрядов счета времени в неделе содержит в зависимости от модификации НИСЗ; признак синхронизации передаваемых данных (фронт слова ТЛМ совпадает с моментом недельной эпохи периода Х[ последовательности кода Р), интегральный признак точности передаваемой навигационной информации, признак использования кода У, а также идентификатор строки, которой принадлежит слово Ключ.

Вся информация в сообщении, за исключением слов Ключ и ТЛМ, закладывается на НИСЗ станцией закладки данных наземного командно-измерительного комплекса (см. рис. 1.7) один раз в сутки (7 = 1 сут). На борту НИСЗ генерируются слова ТЛМ и Ключ и обеспечивается соответствие между словом Ключ и далее передаваемой кодовой последовательностью.

Обратимся к более детальному описанию содержания каждой из перечисленных выше строк в отдельности.

В первой строке передаются параметры состояния НИСЗ и данные для вычисления поправки часов. Характеристики параметров первой строки приведены в табл. 10.2, компоновка строки показана на рис. 10.1.

Слова 1, 2 и 10 всех строк имеют по 22 информационных бита и по 2 бита либо опорных, либо безынформационных. В словах 2 и 10 биты 29 и 30 всегда должны иметь нули. Остальные слова имеют по 24 информационных бита.

Таблица 10.2 Параметры первой строки

Параметр

Число разрядов

Цена младшего разряда

Диапазон изменения

№ недели

1023

Код на Z.2

Точность РНП

Состояние НИСЗ

Признак

Номер ВРД

2- = 4,66- 10-

plusmn;2 = plusmn;5,96- 10- raquo;

1023

toe, с

2* = 16

604 784

ai, с/г

2-55 2,78- 10-

plusmn;2- = plusmn;3,553- 10-

а с/с

2- laquo; = 1,15. 10-

plusmn;2 = plusmn;3,752- 10-

ао, с

2-3 = 4,656- 10- deg;

plusmn;2- deg; = +9,766- 10-

Номер недели. Десять старших разрядов слова 3 являются 10 старшими разрядами 29-разрядного кода Z-счетчика. Эти 10 разрядов представляют код номера текущей недели.

Коды в канале L2. Разряды И и 12 слова 3 показывают, какой код включен по команде для канала L2 (00 - зарезервирован, 01 - код Р включен, 10 - код С/А включен).

Точность РНП. Разряды 13-16 слова 3 дают прогнозируемую точность определения дальности потребителя до этого НИСЗ для стандартного двухчастотного способа определения. Для высокоточных определений места пользователь должен учитывать дополнительную ошибку, обусловленную применением одно-частотной модели коррекции ионосферы. Децимальным эквивалентом передаваемого четырехразрядного двоичного будет число от О до 15. Точность определяется значением, не превышающим X метров по правилу

2 + при Л/ lt; 6, 2- при Л/ gt; 6.

Состояние НИСЗ. Шесть разрядов (17-22) слова 3 характеризуют состояние НИСЗ и относятся к передающему НИСЗ. Старший разряд показывает итоговое состояние навигационных данных, где О- все навигационные данные хорошие, 1 - некоторые или все навигационные данные плохие. Пять младших )азрядов характеризуют 32 состояния компонент сигнала. Любой 4ИСЗ, не имеющий определенного качества, идентифицируется как нормальный, если отсутствие этого качества присуще его конструкции или он по команде переведен в состояние, которое нормально с точки зрения потребителя и не требует этого качества. Достоверность данных НИСЗ дополнительно дается в строках 4 и 5. Данные строки 1 могут отличаться от данных строк 4 и 5, так как последние могут быть изменены в процессе закладки и относиться к другому времени.

Номер временного ряда данных. Разряды 23 и 24 слова 3 являются старшими разрядами десятиразрядного слова идентификатора временного ряда данных, а разряды 1-8 слова 8 составляют 8 младших разрядов этого слова. Слово показывает номер серии данных и тем самым позволяет потребителю обнаружить любое изменение в передаваемых параметрах. Слово может принимать значение от О до 1023.

Групповая задержка. Разряды с 17 по 24 слова 7 содержат коэффициент групповой задержки радиосигнала. Он описывает разницу групповой задержки между L[ и L2 н используется при одночастотной работе.

Парам етры временной коррекции. Занимают разряды с 9 по 24 слова 8, разряды с 1 по 24 слова 9 и разряды с 1 по 22 слова 10. Параметр toe - опорное время блока временных



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