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 !0.8

Ряд значений признака П,

А lt;в, мин

Информация строки 5 в кадре относится к неоперативной информации и повторяется в каждом кадре суперкадра. Заштрихованные области - это резерв, предусмотренный на случай изменений и дополнений.

Оперативная информация включает:

mi - номер строки в кадре;

П) - признак смены оперативной ЦИ; признак сообщает интервал времени Д/в между значениями (в в данном и предыдущем кадрах в соответствии с табл. 10.8;

П2 - признак смены (в; содержит один двоичный разряд и представляет собой признак нечетности ( laquo;1 raquo;) или четности ( laquo;О raquo;) порядкового номера 30 (60)-минутного текущего отрезка времени, середина которого оцифрована числовым значением слова t,

Пз - содержит один двоичный разряд; символ laquo;1 raquo; означает, что в данном кадре передается альманах для пяти НИСЗ, символ laquo;О raquo; - для четырех;

Вп - признак пригодности НИСЗ для проведения сеансов измерений. Аппаратура анализирует только старший разряд laquo;1 raquo;, в котором означает его непригодность (2-й и 3-й разряды слова аппаратурой не анализируются) ;

(к - время начала кадра внутри текущих суток в шкале бортового времени. В пяти старших разрядах записывается число целых часов с начала текущих суток, а в шести средних - число целых минут, в последнем - число 30-секундных интервалов, прошедших с начала текущей минуты. Начало суток по бортовому времени НИСЗ совпадает с началом очередного суперкадра ЦИ;

/в - время внутри текущих суток по московскому декретному времени, к которому относится передаваемая в кадре оперативная информация. Дискретность представления te составляет 15 мин. Смена оперативной ЦИ производится в моменты времени, кратные 30 и 60 мин шкалы времени НИСЗ;

7л(в) - относительное отличие на момент (в прогнозируемого значения частоты навигационного сигнала п-го НИСЗ от номинального значения / частоты п-го НИСЗ.

Уп(в) = [/г,(в)-/hJ ] н , где / - значение частоты опорного генератора, / (/в) - прогнозируемое значение частоты навигационного сигнала п-го НИСЗ на время /в-

Тп(/в) - сдвиг шкалы времени п-го НИСЗ относительно шкалы времени системы laquo;Глонасс raquo;, равный смещению по фазе ПСП навигационного сигнала относительно системного опорного сигнала на момент времени (в, выраженный в секундах;

Е - laquo;возраст raquo; оперативной информации - интервал времени, прошедший от момента вычисления (закладки) оперативной информации до момента времени tg для п-го НИСЗ. Формируется на борту НИСЗ;

Xn{t,yn.{tB),Zn{t amp;) - координаты п-го НИСЗ в прямоугольной гринвичской геоцентрической системе координат на момент времени /в;

Xn{tR),yn{tb),Zn{t) - составляющие вектора скорости п-то НИСЗ в той же системе координат;

Xn{tB),yn(tb),Zn{ts) - составляющие ускорения п-го НИСЗ, обусловленные действием Луны и Солнца.

Неоперативная информация включает:

Л/ - календарный номер суток внутри 4-летнего периода, начиная с високосного года, к которым относятся поправки Те и данные по НИСЗ системы (альманах орбит и фаз);

Тс - поправка к шкале системного времени относительно шкалы времени, в которой рассчитываются эфемериды и параметры синхронизации НИСЗ. Поправка Тс дана на начало суток с номером yV; С - обобщенный признак состояния НИСЗ с номером п на момент закладки неоперативной информации (альманах орбит и фаз);

Са=1 - НИСЗ пригоден для использования в сеансе, Сп = 0 в противном случае; Па - условный номер НИСЗ в системе; т% - грубое значение сдвига шкалы времени НИСЗ с номером п относительно системной шкалы; XI - гринвичская долгота восходящего узла орбиты НИСЗ с номером п (первого внутри суток с номером jV) ; Ail - поправка к среднему значению наклонения орбиты для НИСЗ с номером п на момент (среднее значение г =63 deg;);

fn - эксцентриситет орбиты НИСЗ с номером п на момент

0) - аргумент перигея орбиты НИСЗ с номером п на момент времени /р;

hi - время прохождения первого восходящего узла орбиты НИСЗ с номером п** внутри суток с номером Л/, ближайшее к их началу;



АП ~

поправка к среднему значению драконического периода обращения НИСЗ с номером rf на момент txi- Среднее значение 7 = 43 200 с;

скорость изменения периода обращения НИСЗ с номером rf\

Н -литер несущей частоты навигационного сигнала, излучаемого НИСЗ с номером п .

ГЛАВА 11

СИНХРОНИЗАЦИЯ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ СИСТЕМЫ НИСЗ

11.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХРАНИТЕЛЕЙ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ

Спутниковые РНС характеризуются высокими требованиями к формированию системной шкалы времени и ее поддержанию (хранению) в течение всего срока существования системы.,-Необходимость в высокой стабильности временной шкалы возрастает по мере повышения требований к точности навигационных определений, в особенности при использовании пассивного дальномерного метода.

Системная шкала времени задается наземным хранителем времени (НХВ). Носителями системного времени на борту НИСЗ являются бортовые хранители времени (БХВ). При этом в системе непосредственно используются бортовые шкалы НИСЗ, поскольку именно их состояние определяет точность измерений РНП, а шкала наземного хранителя выступает как эталонная. Приведение в соответствие шкал БХВ НИСЗ со шкалой НХВ, т. е. синхронизация временных шкал, осуществляется путем проведения операций сверки и коррекции времени с использованием радиоканалов НИСЗ - Земля и Земля - НИСЗ.

Времязадающим элементом в ССРНС является НХВ, который создает шкалу времени (и необходимую сетку синхрочастот) путем деления частоты высокостабильного опорного генератора. В качестве опорного генератора используются цезиевые или водородные атомные стандарты [93, 131]. Одной из основных характеристик стандартов частоты является относительная не- : стабильность частоты на некотором определенном интервале времени Af o = (/i - fo)/fo, где fi и /о - соответственно действительное и номинальное значения частоты. Для современных атом- ; ных стандартов суточная относительная нестабильность частоты ; (1...5)-10 и выше [93, 112]. Конечно, для поддержания столь высокой стабильности необходимо создание сложного аппаратур-, ного комплекса, обеспечивающего функционирование сердцевины НХВ - атомного стандарта - в условиях постоянной температуры, минимального влияния внешних и внутренних электромагнитных полей, исключения вибраций и т. д.

В БХВ, как и в НХВ, временная шкала формируется высокостабильным опорным генератором. В БХВ используются кварцевые или атомные стандарты частоты. Космические кварцевые стандарты имеют относительную нестабильность (1 ...5) 10~ а атомные до 1 10 ... 1 10~[ 131 ]. Возможности дальнейшего улучшения стабильности кварцевых генераторов практически исчерпаны, а значения нестабильности частот атомных стандартов могут быть доведены до 1-10 и единиц 10 .

Предположим, что бортовые шкалы времени НИСЗ приведены в строгое соответствие со шкалой НХВ. Далее, с течением времени начнется неизбежное расхождение этих шкал и прежде всего за . счет ухода частоты БХВ, поскольку именно они эксплуатируются в наиболее сложных условиях. Наряду с этим при создании космических БХВ сталкиваются с рядом ограничений (весовых, габаритных и энергетических), что не позволяет реализовать инженерно-технические решения, направленные на повышение стабильности.

Стабильность частоты опорного генератора БХВ зависит от многих факторов. Для кварцевых стандартов, например, это - геометрические размеры кварцевой линзы, конструкция держателя кристалла, совершенство электронной схемы, стабильность поддержания теплового режима, параметры окружающего магнитного и электрического полей и т. д. Обычно принимаются меры конструктивного, схемного и технологического характера к тому, чтобы устранить или существенно ослабить влияние дестабилизирующих факторов. Так, в БХВ применяют систему термостатирования, обеспечивающую поддержание рабочей температуры с точностью до сотых долей градуса. Для защиты от воздействия внутренних и внешних электромагнитных полей используется система экранов, ослабляющих их до единиц и долей эрстеда.

При правильном учете особенностей функционирования БХВ в составе аппаратуры НИСЗ можно добиться некоторого ослабления воздействия дестабилизирующих факторов. Для прецизионной аппаратуры, к которой можно отнести и БХВ, требуется создание более благоприятных условий, например поддержание теплового режима в окрестности установки в пределах /р plusmn;10 deg;С, где tp - оптимальная температура для работы БХВ. Соответственно налагается ограничение и на градиент температурного поля в месте установки БХВ при изменении внешнего и внутреннего тепловых потоков, действующих на НИСЗ.

Подбором взаимного расположения блоков аппаратуры, а при необходимости и установкой дополнительных экранов ослабляется воздействие наводимых в корпусе НИСЗ электромагнитных полей. При высокой насыщенности радиоэлектронной аппаратурой обеспечение указанных условий работоспособности БХВ на борту НИСЗ является нелегкой задачей.



Таблица 111

Основные характеристики некоторых бортовых стандартов частоты НИСЗ

Характеристика

Масса, кг Потребление, Вт Объем, дм

Относительная нестабильность частоты (за сутки) Температурный коэффициент частоты (1/ deg;С) Факторы, ограничивающие срок службы

Кварцевый стандарт частоты

1,35

1,13

5-10- deg;...

1-10- deg;

2-I0-

Старение кварца

Атомные стандарты частоты

Рубидиевый

2,25 13,0 1,13

1-10-

Ухудшение характеристик лампы

Цезиевый

13,5 25,0 11,3 МО-

Уровень щумов в атомно-лу-чевой трубке!

Водородный

33,75

30,0

МО-

Запас водорода

Необходимо отметить, что на уход бортовой шкалы времени немалое влияние оказывают и индивидуальные особенности того или иного образца БХВ. Это - точность установки номинала частоты опорного генератора, точность воспроизводимости частоты от включения к включению, шумовые характеристики электронной схемы БХВ и др.

Основные характеристики некоторых типов спутниковых бортовых стандартов частоты приведены в табл. 11.1 [93, 131].

11.2. МЕТОДЫ СВЕРКИ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ

Сверка времени в СРНС проводится для выявления ухода бортовой шкалы времени относительно эталонной шкалы Н.ХВ. По размеру ухода можно судить о функционировании БХВ и о необходимости коррекции бортовой шкалы.

В общем случае, ведя прием радионавигационного сигнала на пункте сверки, определяют значение времени в бортовой шкале на момент излучения сигнала НИСЗ. К моменту приема сигнала значение времени в бортовой шкале вшв изменится и будет определяться выражением /бшв = /изм + Ар + А/рэ +Д/пр, где Л(р - время распространения сигнала на трассе НИСЗ - Земля; Дрэ - laquo;отставание raquo; бортового времени, вызванное реля-тивисткими эффектами; Д(пр - прочие аппаратурные и методические погрешности. Время распространения сигнала Др определяется расстоянием между НИСЗ и пунктом сверки и скоростью распространения радиоволн. При этом необходимо учитывать, что в фазу радионавигационного сигнала, являющуюся, носителем информации о бортовом времени, вносятся дополнительные фазовые сдвиги за счет рефракционных явлений в ионосфере и тропосфере. Существенный вклад в погрешность определения

времени распространения могут вносить задержки сигнала в наземной и бортовой аппаратуре радиоканала. Поэтому наземная аппаратура периодически калибруется и задержка учитывается при сверке шкал.

Релятивистские эффекты порождают различное течение времени на НИСЗ и на наземном пункте. Это вызвано, с одной стороны, относительным движением систем отсчета и, с другой, изменением течения времени под влиянием гравитационного потенциала [103]. Знание с высокой точностью параметров взаимного движения НИСЗ и наземного пункта на моменты сверки позволяют рассчитать величину Atp, с точностью до единиц наносекунд [112].

В зависимости от процедуры определения времени распространения сигнала от НИСЗ до наземного пункта различают пассивный и активный методы сверки времени.

При пассивном методе сверки времени на наземном пункте принимают радионавигационный сигнал и фиксируют значение времени бортовой шкалы. На основе данных траекторных измерений вычисляют дальность до НИСЗ и определяют время распространения сигнала. При этом учитывают параметры, характеризующие состояние ионосферы и тропосферы на трассе НИСЗ- Земля. Для проведения высокоточной сверки необходимо рассчитывать дальность до НИСЗ с погрешностью до 1 м, что требует использования измерительных систем высокой точности. С другой стороны, для учета рефракционных погрешностей необходимо иметь надежную модель распространения радиоволн.

После проведения серии измерений, используя известные методы статистической обработки информации, определяют значения расхождения бортовой и наземной шкал времени. Метод сверки временных шкал, подобный описанному, используется в СРНС laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo;.

При активном методе сверки для определения времени распространения привлекаются измерительные каналы Земля - НИСЗ и НИСЗ - Земля. Время между посылкой запросного и приемом ретранслированного навигационным искусственным спутником Земли сигнала составляет удвоенное значение времени распространения Atp.

Рефракционные и прочие погрешности учитываются расчетным путем так же, как и при пассивном методе, с помощью поправок.

Выбор метода сверки временных шкал зависит от требуемой точности сверки, знания модели распространения радиоволн с целью расчета рефракционных поправок, точности расчета положения НИСЗ на моменты сверки и т. д.

Ясно, что активный метод более прост в методическом обеспечении и прочих равных условиях позволяет реализовать более высокие точности, но требует дополнительной аппаратуры как на наземном пункте, так и на борту НИСЗ.



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