Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Супутникова система ГЛОНАСС

Супутникова система ГЛОНАСС

з недопущення використання можливостей космічних навігаційних систем в інтересах терористичних режимів і угруповань.

Роботи в зазначених напрямках ведуться відповідно до вимог, висунутими різними споживачами (повітряними, морськими річковими судами, наземними і космічними засобами, топогеодезичного, землевпорядними та іншими службами).

Структура супутникових радіонавігаційних систем

Структура, способи функціонування і необхідні характеристики підсистем СРНС в чому залежать від заданої якості навігаційного забезпечення та обраної концепції навігаційних вимірів. Для досягнення таких найважливіших якостей, як безперервність і висока точність навігаційних визначень, в глобальній робочій зоні в складі сучасної СРНС типу
ГЛОНАСС і GPS функціонують три основні підсистеми (рис. 1):

> космічних апаратів (ПКА), що складається з навігаційних ШСЗ (надалі її називаємо мережею навігаційних супутників (НС) або космічним сегментом);
> Контролю та управління (ПКУ) (наземний командно-вимірювальний комплекс (КІК) або сегмент управління);
> Апаратура споживачів (АП) СРНС (пріемоіндікаторов (ПІ) або сегмент споживачів). Різноманітність видів пріемоіндікаторов СРНС забезпечує потреби наземних, морських, авіаційних і космічних (в межах ближнього космосу) споживачів.

Основний операцією, виконуваної в СРНС за допомогою цих сегментів, є визначення просторових координат місцеположення споживачів і часу, т. Е. Просторово-часових координат (ПВК). Цю операцію здійснюють відповідно до концепції незалежної навігації, яка передбачає обчислення шуканих навігаційних параметрів безпосередньо в апаратурі споживача. В рамках цієї концепції в СРНС обраний позиційний спосіб визначення місцеположення споживачів на основі беззапитним (пасивних) віддалемірних вимірювань за сигналами декількох навігаційних штучних супутників Землі з відомими координатами.

Вибір концепції незалежної навігації і використання беззапитним вимірювань забезпечили можливість досягнення необмеженої пропускної здатності СРНС. Порівняно з залежною навігацією, що не передбачає процедури обчислень ПВК в ПІ СРНС, сталося ускладнення апаратури споживачів. Однак сучасні досягнення в галузі технологій зробили можливою реалізацію таких підходів при вирішенні проблеми навігаційних визначень в СРНС.

Висока точність визначення місця розташування споживачів обумовлена ??багатьма факторами, включаючи взаємне розташування супутників і параметри їх навігаційних сигналів. Структура космічного сегмента забезпечує для споживача постійну видимість необхідного числа супутників.

В даний час вважається доцільним введення до складу СРНС регіональних додаткових систем, що забезпечують реалізацію найбільш строгих вимог споживачів. Ці структури дозволяють істотно підвищити точність обсервацій, виявляти і ідентифікувати порушення в режимах роботи СРНС, неприпустиме погіршення якості її функціонування та своєчасно попереджати про це споживачів, т. Е. Вони можуть здійснювати контроль цілісності системи та підтримувати режим диференціальних вимірювань.

2.1. Підсистема космічних апаратів

Підсистема космічних апаратів СРНС складається з певного числа навігаційних супутників. Основні функції НС - формування та випромінювання радіосигналів, необхідних для навігаційних визначень споживачів СРНС, контролю бортових систем супутника підсистемою контролю та управління СРНС. З цією метою до складу апаратури НС зазвичай включають: радіотехнічне обладнання (передавачі навігаційних сигналів і телеметричної інформації, приймачі даних і команд від КІК, антени, блоки орієнтації), ЕОМ, бортовий еталон часу і частоти (БЕВЧ), сонячні батареї тощо. Д . Бортові еталони часу і частоти забезпечують практично синхронне випромінювання навігаційних сигналів усіма супутниками, що необхідно для реалізації режиму пасивних віддалемірних вимірювань в апаратурі споживачів.

Навігаційні сигнали супутників містять дальномірні компоненти і компоненти службових повідомлень. Перші використовують для визначення в апаратурі споживачів СРНС навігаційних параметрів (дальності, її похідних, ПВК і т. Д.), Другі - для передачі споживачам координат супутників, векторів їх швидкостей, часу та ін. Основна частина службових повідомлень супутника підготовлена ??в наземному командно-вимірювальному комплексі і передана по радіолінії на борт супутника. І тільки невелика їх частина формується безпосередньо бортовий апаратурою.

Далекомірні компоненти навігаційних сигналів містять дві складові, що відрізняються забезпечуваній ними точністю навігаційних визначень (стандартної і більш високою). В апаратурі цивільних споживачів обробляється сигнал стандартної точності. Для використання сигналу високої точності потрібно санкція військових органів.

Вибір складу і конфігурації орбітального угрупування НС може забезпечити задану робочу зону, можливість реалізації різних методів навігаційно-часових визначень (НВО), безперервність і точність НВО, діапазон зміни параметрів радіосигналів НС і т. Д. Наприклад , збільшення висоти польоту НС сучасних середньовисотних СРНС до приблизно 20 000 км дозволяє приймати сигнали кожного НС на значних територіях
(приблизно на половині поверхні Землі). І тоді кілька НС, розташованих на певних орбітах, можуть формувати суцільне, з точки зору наземного та авіаційного споживача, радіонавігації поле
(глобальну робочу зону).

Відповідні характеристики сигналів НС і способи їх обробки дозволяють проводити навігаційні вимірювання з високою точністю.

В сучасних СРНС типу ГЛОНАСС і GPS велика увага приділяється взаємної синхронізації НС по орбітальним координатам і випромінюваним сигналам, що зумовило застосування до них терміну "мережеві СРНС".

2.2. Наземний командно-вимірювальний комплекс

Підсистема контролю та управління являє собою комплекс наземних засобів (командно-вимірювальний комплекс - КІК), які забезпечують спостереження і контроль за траєкторіями руху НС, якістю функціонування їх апаратури; управління режимами її роботи і параметрами супутникових радіосигналів, складом, обсягом і дискретністю переданої із супутників навігаційної інформації, стабільністю бортовий шкали часу і ін.

Зазвичай КІК складається з координаційно-обчислювального центру, (КВЦ), станцій траєкторних вимірювань та управління (СТІ), системної (наземного) еталона часу і частоти (СЕВЧ).

Періодично при польоті НС в зоні видимості СТІ, відбувається спостереження за супутником, що дозволяє за допомогою КВЦ визначати і прогнозувати координатну та іншу необхідну інформацію. Потім ці дані вкладають в пам'ять бортовий ЕОМ і передають споживачам в службовому повідомленні у вигляді кадрів відповідного формату.

Синхронізація різних процесів в СРНС забезпечується за допомогою високостабільного (атомного) системного еталона часу і частоти, який використовується, зокрема, в процесі юстирування бортових еталонів часу і частоти навігаційних супутників СРНС.

2.3. Навігаційна апаратура споживачів СРНС

пріемоіндікаторов СРНС, що складаються з радіоприймача і обчислювача, призначені для прийому і обробки навігаційних сигналів супутників з метою визначення необхідної споживачам інформації (просторово-часових координат, напрямку і швидкості, просторової орієнтації й т . п.).

Просторове положення споживача зазвичай визначається в пріемоіндікаторов в два етапи: спочатку визначаються поточні координати супутників і первинні навігаційні параметри (дальність, її похідні та ін.) Щодо відповідних НС, а потім розраховуються вторинні - географічна широта, довгота, висота споживача і т. д.

Порівняння поточних координат споживачів з координатами вибраних навігаційних точок (точок маршруту, реперів і т. п.) дозволяє сформувати в ПІ сигнали для управління різними транспортними засобами. Вектор швидкості споживача обчислюють шляхом обробки результатів вимірювань доплерівських зсувів частоти сигналів НС з урахуванням відомого вектора швидкості супутника. Для знаходження просторової орієнтації споживача в пріемоіндікаторов СРНС здійснюються різницеві вимірювання з використанням спеціальних антенних решіток.

2.4. Взаємодія підсистем СРНС у процесі визначення поточних координат супутників

Спосіб функціонування сучасних СРНС дозволяє віднести їх до радіомаякову навігаційним засобам. Однак необхідність постійного визначення поточних координат НС та вибору з них видимих ??споживачеві НС і робочого сузір'я справних НС істотно відрізняє СРНС від традиційних радіомаякову РНС (РСБН, РСДН), в яких координати радіомаяків відомі і постійні. Безперервне знаходження поточних координат НС, що рухаються з великими мінливими але часу швидкостями, являє собою складну задачу.

Координати НС можуть бути визначені в загальному випадку на КІК або безпосередньо на супутнику (самовизначаються НС). В даний час віддається перевагу першому підходу. Це пов'язано з тим, що існують добре апробовані на практиці методи і засоби розв'язання цієї проблеми в наземних умовах. В сучасних СРНС управління НС здійснюється з обмежених територій і, отже, не забезпечується постійна взаємодія КІК та мережі НС. У зв'язку з цим виділяють два етапи вирішення цього завдання. На першому етапі в апаратурі КІК вимірюють координати супутників в процесі їх прольоту в зоні видимості і обчислюють параметри їх орбіт. Ці дані прогнозуються на фіксовані (опорні) моменти часу, наприклад на середину кожного півгодинного інтервалу майбутніх діб, до вироблення наступного прогнозу. Спрогнозовані координати НС та їх похідні (ефемериди) передаються на НС, а потім у вигляді навігаційного
(службового) повідомлення, відповідного зазначеним моментам часу, споживачам. На другому етапі в апаратурі споживача за цими даними здійснюється подальше прогнозування координат НС, т. Е., Обчислюються поточні координати НС в інтервалах між опорними точками траєкторії. Процедури первинного та вторинного прогнозування координат проводять при відомих закономірностях руху НС.

На відміну від самовизначаються НС, розглянутий варіант функціонування СРНС забезпечує спрощення апаратури супутників за рахунок ускладнення структури КІК з метою досягнення заданої надійності.

Зауважимо, що в навігаційне повідомлення НС КІК, крім того, закладає альманах - набір довідкових відомостей про всієї мережі НС, в тому числі загрубления ефемериди НС, які зазвичай використовуються для визначення видимих ??споживачеві НС і вибору робочого сузір'я, що забезпечує високу якість НВО. Темп поновлення точної ефемеридної інформації (ЕІ) значно вище, тому її часто називають оперативної ЕІ на відміну від довготривалої ЕІ в альманасі.

3. Основні навігаційні характеристики НС

До основних навігаційним характеристикам

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар