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

ется глобальное непрерывное покрытие. Так, вначале можно разместить по три НИСЗ на двух орбитах (1-я фаза развития), затем добавить еще три НИСЗ на третью орбиту (2-я фаза развития) и, наконец, доводить на каждой из орбит число спутников до их полного состава.

Сеть НИСЗ выбирается из соображений обеспечения заданной кратности глобального покрытия зонами видимости, заданной точности местоопределения и минимальной взаимной интерференции принимаемых сигналов. Для СРНС второго поколения одной из наивыгоднейших конфигураций признана [143, 187] система из 24 НИСЗ, размещенных равномерно в трех плоскостях, наклоненных на 63 deg; к экваториальной плоскости и разнесенных по долготе на 120 deg;, на круговых орбитах, высотой около 20 000 км.

Каждый НИСЗ такой сети дважды в сутки пересекает экватор в северном направлении так, что узлы сдвинуты на 180 deg;. Подспутниковая точка перемещается по замкнутой кривой, две волны которой охватывают все долготы. Спутники в каждой плоскости идут с интервалом в 1,5 ч, следы их орбит пересекают экватор со сдвигом по долготе на 22 deg;,5.

Все НИСЗ сети излучают сигналы одинаковой структуры, используемые для измерений дальности и радиальной скорости. Индивидуальным для*каждого НИСЗ является содержание передаваемой им служебной информации. Наряду с этим применяются различные способы доступа к используемым сигналам.

Универсальная СРНС, по мнению американских специалистов [141], должна обслуживать наряду с гражданскими П также военные П (корабли, самолеты, КА, наземные транспортные средства, десантные группы и т. п.). Требуется, чтобы к сигналу, обеспечивающему предельно точную навигацию, имели доступ только военные П, а для других П он был затруднен. Гражданские П заинтересованы, напротив, в легком доступе к используемому сигналу. Поэтому в ССРНС laquo;Навстар raquo; предусмотрено применение двух различающихся кодированных сигналов; кода Р (protected - защищенный) и С/А (clear acquisition - легко обнаруживаемый). Войти в слежение за сигналом более точного кода Р (имеющего недельную длительность) можно лишь с помощью пароля (ключевого слова), передаваемого менее точным кодом С/А (с длительностью около 1 мс).

Содержанием служебной информации являются: частотно-временные поправки для данного НИСЗ и его эфемериды, альманах, телеметрическая (ТЛМ) информация, ключевые слова, поправки на распространение радиоволн и иная информация, повышающаяся точность и надежность навигационного сеанса. Вся эта информация компонуется определенным образом в виде кадра, распадающегося на строки, и передается с известной периодичностью.

Наземный командно-измерительный комплекс (КИК). Служит для управления полетом и работой бортовых систем всех НИСЗ как носителей навигационных сигналов и в первую очередь для снабжения их информацией, необходимой для проведения высокоточных и надежных навигационных сеансов. В число задач комплекса входят: проведение траекторных измерений для определения орбит всех НИСЗ и временных измерений для определения расхождений бортовых шкал времени всех НИСЗ с системным временем; предсказание для каждого НИСЗ его будущих эфемерид и ухода бортового времени; формирование массива служебной информации с включением в него спрогнозированных эфемерид, альманаха и поправки бортовой шкалы времени, а также прочих поправок для каждого НИСЗ; закладка массива служебной ир.формации в память каждого НИСЗ для модуляции ею навигационных сигналов; контроль по телеметрическим каналам за работой систем сети НИСЗ и диагностика их состояния; управление по командному каналу полетом всех НИСЗ и работой их бортовых систем. Высокая точность расчета эфемерид обеспечивается соответствующей точностью измерительных средств, внесением поправок на выяа-тенные методические погрешности и вовлечением в обработку результатов как свежих траекторных измерений, так и накапливаемых за недельный срок. При планировании работы средств комплекса наивысшим приоритетом пользуются операции по закладке служебной информации. Передаваемые с НИСЗ данные, содержащиеся в навигационном сигнале, постоянно контролируются для выявления сбоев.

По оценкам, проведенным применительно к первому этапу испытаний системы laquo;Навстар raquo; [142], погрешности предсказания эфемерид на несколько часов не превысят б м, а погрешность предсказания сдвига временной шкалы лежит в пределах 8 не, что дает погрешность местоопределения около 10 м.

Навигационная аппаратура потребителя. Выполняет следующие операции: выбор из всей совокупности видимых НИСЗ рабочего созвездия; расчет для выбранной группы НИСЗ ожидаемых значений угловых координат, дальности и радиальной скорости; поиск в каждом из каналов сигналов НИСЗ по пространству, временной задержке и доплеровскому смещению частоты, а также по кодовому номеру НИСЗ; вхождение в слежение за кодом С/А, а через него - за кодом Р; выделение и декодирование эфемеридной информации; измерения временной задержки сигнала и его доплеровского смещения; обработку измерительной и эфемеридной информации от всех НИСЗ для определения координат и составляющих скорости П; набор из последовательных кадров сигнала одного из НИСЗ полного сборника альманаха; оценку точности проведенного навигационного решения.



Рабочее созвездие выбирается по полученному ранее и хранящемуся в памяти альманаху, позволяющему на любой момент вычислить координаты всех НИСЗ системы. Для полностью развернутой системы из 24 НИСЗ над радиогоризонтом П в зависимости от условий (место и высота полета) может располагаться от 5 до 11 НИСЗ. Выбор наивыгоднейшего рабочего созвездия может основываться на различных критериях. Один из них состоит в отыскании четверки, образующей тетраэдр наибольшего объема. По этому критерию наивыгоднейшей будет такая конфигурация, при которой один НИСЗ находится в зените П, а три остальных - как можно ближе к горизонту, с максимальными взаимными удалениями.

При п)остранственном поиске у П должна иметься антенна с независимо управляемыми четырьмя лучами, например фазированная антенная решетка. Если антенна слабонаправленная, поиск проводится только по временной задержке и доплеровской частоте. Кодовый номер НИСЗ позволяет удостовериться в приеме сигналов от нужного спутника.

В каналах поиска и измерения используются кольца фазовой и частотной автоподстройки (см. гл. 8).

В процессе обработки информации решается главная функциональная задача - определяются координаты (параметры движения) П. При этом метки времени, переданные каждым из НИСЗ, уточняются с помощью временных поправок, учитывающих смещение данной спутниковой шкалы относительно системного времени. Учитываются также релятивистские смещения принимаемой частоты, обусловленные различием гравитационных потенциалов НИСЗ и П и сравнимостью их относительной скорости перемещения со скоростью света. В измерения вносятся поправки на влияние тропосферы и ионосферы. Эфемериды, относящиеся к ближайшей временной точке, экстраполируются на уточненные моменты проведения измерений. Процедура решения навигационной задачи может строиться либо как задача первоначального определения координат и скоростных составляющих (при отсутствии априорной информации), либо как задача уточнения априорно известных величин. Статистическая обработка помогает сглаживанию случайных составляющих погрешностей. Все расчеты выполняет специализированная ЭВМ.

Определенные координаты, скорости и поправки к бортовому времени либо вводятся в бортовой навигационный комплекс, либо непосредственно используются в процессе навигации или для решения иных прикладных задач.

1.6. СОВЕТСКАЯ СЕТЕВАЯ СПУТНИКОВАЯ РНС laquo;ГЛОНАСС raquo;

Этапы создания системы. Сетевая СРНС laquo;Глонасс raquo; разрабатывалась в 70-е годы на основе опыта создания и успешной эксплуатации советской низкоорбитной СРНС laquo;Цикада raquo;. Были использованы также результаты фундаментальных исследований проблем высокоточного прогноза движения ИСЗ, учета реляти-вистско-гравитационных эффектов, повышения долговременной стабильности квантовых генераторов, учета рефракции радиоволн в тропосфере и ионосфере, повышения достоверности передачи и обработки цифровой информации.

После проведения широкомасштабных теоретических, проектных, конструкторских и экспериментальных работ по созданию элементов системы началось ее планомерное развертывание. Первые ИСЗ серии laquo;Глонасс raquo; ( laquo;Космос-1413 raquo;, laquo;Космос-1414 raquo; и laquo;Космос-1415 raquo; [162]) были выведены на орбиты 12 октября 1982 г. Далее с темпом 1-2 запуска в год продолжалось наращивание сети ИСЗ. Выводимые на орбиты спутники (рис. 1.3) использовались для отработки элементов и аппаратуры СРНС, предназначенной прежде всего для обеспечения местоопределения отечественных самолетов гражданской авиации и судов морского и рыболовного флотов.

По мере развития спутниковых систем и устройств, средств наземного комплекса и аппаратуры потребителей эта система к

ПриВор ориентации по курсу

Жалюзи

Передающая стБоиапраВлетая аитеиа КИС


ческих отражателей

Прибор - / ориентации на Землю

ПЭлеиеитнап антенна навигационной аппаратуры Приемная слабо-папрабленная антенна КИС Передающая слабоиапраВлениая антенна КИС

Передающая

напрадленная антенна HPIC

Рис. 1.3. Общий вид ИСЗ laquo;Глонасс raquo;



концу 1988 г. вышла на предэксплуатационный этап, имея сеть из шести эксплуатационных НИСЗ. Первая фаза следующего, эксплуатационного, этапа [187] завершилась в 1991 г. созданием ограниченной сети из 12 спутников, что позволяет проводить практически непрерывные глобальные двухкоординатные место-определения и дискретные глобальные трехкоординатные местоопределения. К 1995 г. планируется закончить вторую фазу эксплуатационного этапа: развить сеть до 24 ИСЗ (включая три резервных), что обеспечит глобальные непрерывные трехкоординатные местоопределения*. После этого система перейдет в фазу нормальной (штатной) эксплуатации и последующие запуски ИСЗ на орбиты будут производиться при необходимости восполнения сети спутников, оказавшейся недостаточной из-за выработки каким-либо из них своего ресурса или оказавшегося внезапно неработоспособным.

Программа ввода системы laquo;Глонасс raquo; в постоянную эксплуатацию предполагает ее международное использование совместно с американской системой laquo;Навстар raquo;. Соответствующие предложения были внесены 09.05.88 г. советскими представителями в Международную организацию гражданской авиации (ICAO), причем одновременно были сообщены все технические характеристики системы laquo;Глонасс raquo;, необходимые для производства и эксплуатации ее аппаратуры потребителей [190, 214}.

Структура системы. Структура системы laquo;Глонасс raquo; (рис. 1.4) соответствует рассмотренной общей структурной схеме спутниковой РНС (см. рис. 1.1). В ее состав входят: орбитальная группировка (навигационные ИСЗ), наземные средства управления, слежения и контроля (КИК), навигационная аппаратура потребителей (потребители) и средства развертывания и восполнения системы (космодром). Орбитальной группировкой считается та рабочая группа спутников, которая используется в конкретном навигационном сеансе, являясь частью всей сети НИСЗ. Из средств КИК показаны: станции контроля, которые ведут траекторные и временные измерения в интересах определения и прогнозирования пространственного положения спутников и расхождения их шкал времени с временной шкалой системы, а также собирают телеметрическую информацию о состоянии бортовых систем; центр управления системой, собирающий информацию от контрольных станций, формирующий массив служебной информации (альманах, эфемериды, частотно-временные поправки), программу управления бортовыми средствами и разовые команды управления; станция управления, закладывающая в бортовое запоминающее устройство служебную информацию и программу управления, а также ведущая оперативное управление работой бортовых средств каждого из спутников.




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