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

При создании интерферометрического устройства важно устранить неоднозначность измерений разности фаз. Для этого можно использовать измерения задержки кодов С/Л и Р, измерения разности фаз на двух несущих частотах f, и /2. Может также оказать помощь излучение и измерение разности фаз на дополнительной частоте несущей /з.

Другим направлением разрешения многозначности является применение в пределах основной базы дополнительных промежуточных антенн, образующих укороченные базы, что позволяет в процессе измерений, изменяя размеры баз, учитывать приращение целого числа циклов неоднозначности. Такие антенны можно реализовать на основе антенных решеток, повышающих помехоустойчивость работы в режиме измерения задержки и доплеровского смещения частоты.

Погрешности оценки угловой ориентации объекта обусловливаются неточностью определения направления линии визирования вследствие ошибочного знания места НИСЗ и центров баз, нестабильности фазовых характеристик приемника, изменением положений фазовых центров антенн, влиянием ионосферы, тропосферы и многолучевого распространения.

Каналы измерительной аппаратуры, обеспечивающей работу интерферометров, должны быть идентичными, поэтому наиболее целесообразны мультиплексные каналы измерения. Они должны работать с двумя-тремя видимыми спутниками на двух рабочих частотах.

Предполагается, что можно построить аппаратуру измерения углового положения подвижных объектов с погрешностями порядка \ мрад J192].

11.7. СИНХРОНИЗАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СТАНЦИЙ С НАЗЕМНЫМ БАЗИРОВАНИЕМ

Возможность выполнять высокоточные определения параметров движения объектов с помошью ССРНС в любой точке земного шара не исключает возможности существования и использования РНС с наземным базированием. Можно выделить интервалы времени, когда в тех или иных районах земной поверхности точностные характеристики навигационного поля ССРНС снижаются. Причинами этого могут быть неблагоприятный геометрический фактор, обеспечиваемый видимым созвездием НИСЗ, и неполнота сети НИСЗ на этапе ввода системы в эксплуатацию.

Поэтому потребители, предъявляющие высокие требования к доступности и надежности данных о местоположении, будут использовать навигационные системы с наземным базированием как дополнительные радионавигационные средства. В то же время наличие постоянно функционирующего высокоточгюго навигационно-временного поля ССРНС не может не отразиться на рабо/С систем с наземным базированием. В частности, целесообразно использовать сигналы ССРНС для синхронизации излучения станций фазовой СДВ РНС laquo;Омега raquo;. Излучения этих станций взаимно синхронизируются путем синхронизации излучаемых сигналов каждой станции со шкалой Всемирного Координированного Времени (UTC).

Для этого в состав станций системы laquo;Омега raquo; включаются приемоиндикаторы ИФРНС laquo;Лоран-С raquo; и используется возимый

атомный стандарт частоты. С появлением ССРНС laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo; в состав оборудования станций может быть включена приемоиндикаторная аппаратура этих систем.

Сошлемся на экспериментальные работы [174] по синхронизации станции системы laquo;Омега raquo; в Либерии. Для этого ежедневно в заданное время принимались сигналы одного из видимых спутников системы laquo;Навстар raquo; и определялась разность между шкалами времени laquo;Омеги raquo; и laquo;Навстара raquo;. Наблюдения показали, что шкала времени станции расходится со шкалой единого времени примерно на 3 мкс. В эксперименте учтено, что шкала времени laquo;Омеги raquo; на то время отличалась от шкалы UTC на --13 с, а шкала времени laquo;Навстара raquo; на --4 с. Шкала времени РНС laquo;Омега raquo; была скорректирована иа 2,97 мкс. Результаты этого Эксперимента представлены на рис. 12.4.

Шкалу времени ССРНС можно использовать для сведения с единым временем, а также для взаимной синхронизации станций импульсно-фазовых радионавигационных систем типа laquo;Лоран-С raquo; и laquo;Чайка raquo;. Для этого станции системы должны быть оснащены высокостабильными опорными генераторами и устройствами сверки временных шкал методом одновременного наблюдения шкалы времени ССРНС, а также системой связи, обеспечивающей передачу результатов измерений расхождения временных шкал с ведущей станции на ведомые. Это может быть система служебной связи, передающая информацию путем модуляции определенных импульсов навигационного сигнала системы.

Станции системы периодически наблюдают один из НИСЗ ССРНС, видимый ведущей и ведомой станциями одновременно, и определяют расхождение своих шкал со шкалой времени НИСЗ. Ведущая сообщает на ведомую измеренное расхождение шкал, а ведомая сравнивает с ней расхождение собственной шкалы и, если оно выходит за заданные пределы, корректирует свою шкалу. Так же поступают все ведомые станции цепи.

Метод позволяет синхронизировать излучение соседних цепочек станций, в результате чего расширяется зона действия системы за счет использования для навигационных измерений сигналов станций, принадлежащих соседним цепочкам. При этом в приемоиндикаторах необходимо реализовать так называемый режим равноценных станций, позволяющий выполнять поиск, слежение и измерение навигационных параметров произвольно заданной группы станций, работающих на различных частотах следования пачек сигналов.

Можно ожидать, что применение сигналов ССРНС laquo;Глонасс raquo; или laquo;Навстар raquo; позволит получить погрешность взаимной синхронизации излучения станций не хуже 25 не (подробнее см. гл. 17).

Рис. 12.4. Разность между ШВ станции РНС laquo;Омега raquo; в Либерии . . . и ШВ ССРНС laquo;Навстар raquo;



Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Январь 1985г.



12.8. НАБЛЮДЕНИЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

Управление движением (УД) представляет собой процедуру получения в реальном масштабе времени информации о текущих координатах участников движения, анализа этой информации, выработки рекомендаций участникам движения по изменению направления или режима движения, передачу участникам движения этих рекомендаций. Управление движением осуществляется, как правило, в определенных территориальных регионах.

Система УД в общем виде должна состоять из навигационной системы, определяющей координаты участников движения, канала связи для доставки этой информации в центр управления, средств отображения навигационной информации, средств анализа ситуации и выработки рекомендаций диспетчеру, управляющему движением, и каналов связи для доставки участникам движения рекомендаций диспетчера.

Сетевые СРНС могут явиться основой для построения системы УД, а пассивные, дополненные спутниковыми каналами связи участник движения (он же потребитель СРНС) - центр управления движением и центр управления движением - потребитель, а также аппаратурой центра управления, сами являются системой УД.

Участник движения с помощью приемоизмерителя определяет собственные координаты и по первому каналу связи транслирует эти данные в Центр УД. Возможен вариант, когда транслируются измеренные навигационные параметры, по которым координаты вычисляются в центре УД.

После обработки собранной информации в центре УД диспетчер вырабатывает рекомендации, и они передаются участникам движения по второму каналу связи.

Если пассивная СРНС глобальная, то число зон управления движением и число обслуживаемых в зонах участников движения определяются возможностями каналов связи и аппаратуры центра УД.

Наличие двух связных каналов, работающих через ИСЗ системы, позволяет построить навигационную активную систему, совместив в этих каналах измерение координат участников движения по принципу запрос-ответ и передачу информации от центра управления участнику движения и обратно. Приемоотвегчик потребителя такой активной системы может быть более простым и дешевым, нежели приемоиндикатор и связная аппаратура системы УД на основе пассивной системы. Сеть НИСЗ для такой системы может быть спроектирована так, чтобы обслуживать только заданный регион и свести число НИСЗ к минимуму. Очевидно, что глобальная сеть НИСЗ ССРНС laquo;Глонасс raquo; с успехом может быть основой для таких систем УД.

1S10

J КЛ

п-нисз

1626.5 2Ш,5

1 Г

2500

КП I

нисз-п

5113 5117 5183 5787 6525 6526,5 S5U,5

fllslsl

г\г\г[ ,

рияО) сигналу трия и дан ние (2) НИСЗ-ЦНС

Запросные сигналы и ванные ЦНС-НИСЗ

Рис. 12.5. Распределение частот сигналов в системе

Примером региональной системы уд на основе активной ССРНС может служить система GEOSTAR, разрабатываемая компанией Geostar Corporation для территории США [194]. Система предназначена для определения местоположения наземных, надводных, воздушных н космических объектов, а также обмена короткими сообщениями между ними и центром УД.

В состав системы входит сеть из трех стационарных НИСЗ, расположенных на широтах 70, 100, 130 deg; ВД, одна центральная наземная станция (ЦНС) и аппаратура потребителей (АП).

Через один из НИСЗ ЦНС посылает запросный сигнал. Аппаратура потребителя передает ответный, содержащий сигнал опознавания и данные о высоте объекта и ретранслируемый на ЦНС через два или три НИСЗ.

Распределение частот сигналов в системе представлено на рис. 12.5, где символами В, Г, КЛ и КП обозначены направления поляризации излучаемых сигналов; вертикальной, горизонтальной, кру10вой левосторонней и круговой правосторонней соответственно.

На спутнике для связи с потребителем используется параболическая антенна диаметром 10 м. Антенна формирует восемь лучей, перекрывающих территорию США. Взаимная развязка лучей порядка 20 дБ. В каждом луче излучается мощность 95,5 Вт. Несущая в канале НИСЗ - потребитель модулирована ПСП последовательностью из 2 -1 элементов с частотой манипуляции 8,192 МГц. Для передачи одного бита информации используется 128 элементов ПСП. Скорость передачи информации 62,5 кбит/с. В канале потребитель - НИСЗ используется модуляция кодом Голда длиной 2 -1. Для передачи Одного бита информации используется 512 символов кода. Скорость передачи данных 15, 625 кбит/с.

Основной частью системы является вычислительный комплекс, который должен обслуживать до 20 млн абонентов. Навигационные параметры определяются путем измерения задержки ответного информационного сигнала относительно запросного. Время определения координат около 0,6 с. Точностные характеристики зависят от геометрического фактора системы. Наихудшие точности должны быть в районе экватора.

12.9. ЦЕЛЕУКАЗАНИЕ В СИСТЕМЕ ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕРПЯЩИХ БЕДСТВИЕ

В настоящее время успешно функционирует Международная космическая радиотехническая система обнаружения терпящих бедствие laquo;Коспас-Сарсат raquo;, разработанная СССР, США, Канадой и Францией на основе применения низкоорбитных НИСЗ [185]. За период 1982-1989 гг. с помощью этой системы спасено более 1700 человек, находившихся на аварийных судах и самолетах, оснащенных специальными радиобуями. Успех применения этой системы основан на том, что для определения местоположения аварийного объекта привлекаются спутниковые радиально-ско-ростные измерения, как в СРНС laquo;Цикада raquo; или laquo;Транзит raquo;, обеспечивающие точность порядка 1 км, а для передачи аварийного сообщения используется спутниковый ретранслятор. В ре-



зультате сокращается как время оповещения о бедствии, так и время поиска аварийного объекта спасателями в районе бедствия. Так, время оповещения сокращается по сравнению с ранее имевшими место ситуациями в среднем на 40 ч и составляет в среднем 3 ч. Время поиска, которое ранее могло превышать сутки, теперь не больше 4 ч. Однако принципы построения низкоорбитных СРНС таковы, что на дальнейшее сокращение времени, затрачиваемого на оповещение о бедствии и поиск, рассчитывать уже нельзя. В то же время очевидно, что каждый лишний час пребывания людей, терпящих бедствие, без помощи приносит новые человеческие жертвы.

Новые возможности открываются при базировании системы обнаружения терпящих бедствие на среднеорбитальных ИСЗ, когда над радиогоризонтом наблюдателя в любой момент находятся несколько ИСЗ. Если на навигационных ИСЗ ССРНС laquo;Глонасс raquo; установить ретрансляторы аварийных сообщений, то можно существенно улучшить характеристики системы laquo;Коспас- Сарсат raquo;. Во-первых, за счет практически мгновенной доставки аварийного сообщения на наземные пункты приема информации значительно уменьшится время оповещения о бедствии, во-вторых, возможность определения координат аварийного объекта с точностью до нескольких десятков метров приведет соответственно к сокращению поиска. А это решительно повлияет на успешность проводимых работ и на эффективность помощи бедствующим людям.

При использовании пассивного псевдодальномерного метода портативная аппаратура потребителя системы laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo; в любой момент будет фиксировать координаты подвижного объекта (самолета, корабля, подвижных исследовательских или туристских групп). Не представляет трудностей при зарождении аварийной ситуации ввести автоматически эти координаты в аварийное сообщение, которое немедленно будет доставлено в наземные пункты приема информации. Возможно и конструктивное объединение аварийного радиобуя с аппаратурой потребителя ССРНС.

Отметим, что в АП систем laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo; измеряется также радиальная псевдоскорость, несущая информацию о составляющей скорости объекта. Если потерпевшие бедствие находятся в вынужденном дрейфе, то доплеровские измерения позволят уточнить составляющие скорости их движения для передачи в аварийном сообщении с целью ускорения процессов поиска и спасания.

Таким образом, одной из дополнительных областей применения сетевых СРНС laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo; является использование их аппаратуры в несколько дооборудованном виде для точного целеуказания при поиске и обнаружении терпящих бедствие.

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

ОСНОВЫ НАВИГАЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ССРНС

ГЛАВА 13

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ ЗАДАЧ 13.1. ЗАДАЧА СИНТЕЗА АЛГОРИТМА НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Навигационный алгоритм представляет вычислительную процедуру решения собственно навигационной задачи, а также ряда вспомогательных задач (подготовительных, сопутствующих, сервисных). К числу подготовительных и сопутствующих решений относятся: выбор рабочего созвездия, организация поиска сигналов, прием и декодирование служебной информации, передаваемой с НИСЗ, предварительная обработка результатов измерения радионавигационных параметров (РНП), экстраполяция координат и составляющих скорости полета НИСЗ. Остановимся кратко на синтезе алгоритма решения собственно навигационной задачи.

Фактическое состояние потребителя (П) в общем случае описывается весьма большим числом параметров, что делает практически невозможным точное определение его состояния. Решение навигационной задачи позволяет дать лишь оценку состояния П, описываемого математической моделью с конечным числом параметров. Выбор математической модели П зависит от физических процессов, протекающих в навигационных системах, и определяется существом решаемых задач. При решении прикладных задач один и тот же П может описываться различными моделями. Однако любая модель должна задаваться конечным числом параметров, совокупность которых характеризует вектор состояния П: q(0= lli(0/2(0- qm(t)\\, где m - размерность этого вектора (размерность модели П). Увеличение размерности модели позволяет более полно представить реальный процесс и получить в ряде случаев более высокие точности навигационных определений, однако при этом усложняется алгоритм обработки измерений.

В качестве основной формы записи динамических моделей П можно использовать систему дифференциальных уравнений т-го порядка q(t) = F(t, q, v), где v - m-мерный вектор случайных возмущений П. Связь между измеряемыми навигационными параметрами (НП) R (() и вектором q(() дается навигационной функ-



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