Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003), страница 9

Работы по созданию спутниковых радионавигационных систем осуществлялись помимо НПО ПМ (руководители работ М.Ф. Решетнев, А.Г. Козлов, Г.М. Чернявский, В.Ф. Черемисин) коллективами РНИИ КП (руководители работ Л.И. Гусев, М.И. Борисенко, Н.Е. Иванов, В.А. Салищев), РИРВ (руководители работ П.П. Дмитриев, А.Ф. Смирновский, ГО, Г. Гужва, А.Г. Геворкян, Ю.М. Устинов, С.Н. Клюшников, И.В. Кудрявцев, Г.С. Цеханонич, Б.В. Шебшаевич, В.Ю. Кутков) при активном участии руководителей и специалистов министерства общего машиностроения (ныне Российское космическое агентство) Ю.П.

Коптева, Ю.Г. Милова и Ю.В. Медведкова, научноисследовательскими учреждениями министерств обороны, гражданской авиации, морского флота, Управления по геодезии и картографии и др. Основным заказчиком и ответственным за испытания и управление системами являются Военно-космические силы РФ. Механизм государственного контроля и координации работ по СРНС ГЛОНАСС осуществляется на межведомственной основе Координационным Советом, созданным в соответствии с Постановлением Правительства РФ М 237 от 7 марта 1995 г.

Рабочим органом Координационного совета определен научно-технический центр "Интернавигация". В соответствии с Постановлением Правительства РФ М 23? от 7 марта 1995 г. основными направлениями дальнейших работ являются: модернизация СРНС ГЛОНАСС на основе модернизированного спутника ГЛОНАСС-М с повышенным гарантийным сроком службы (пять лет и более вместо трех и настоящее время) и более высокими техническими характеристиками, что позволит повысить надежность и точность системы в целом; внедрение технологии спутниковой навигации в отечественную экономику, науку и технику, а также создание нового поколения навигационной аппаратуры потребителей, станций дифференциальных поправок и контроля целостности; разработка и реализация концепции российской широкозонной Глава 1 дифференциальной подсистемы на базе инфраструктуры 8оеннокосмических сил и ее взаимодействия с ведомственными региональными и локальными дифференциальными подсистемами, находящимися как на территории России, так и за рубежом; развитие сотрудничества с различными международными и зарубежными организациями и фирмами в области расширения использования возможностей навигационной системы ГЛОНАСС для широкого круга потребителей; решение вопросов, связанных с использованием совместных навигационных полей систем ГЛОНАСС и ЗРЯ в интересах широкого круга потребителей мирового сообщества: поиск единых подходов к предоставлению услуг мировому сообществу со стороны космических навигационных систем; согласование опорных систем координат и системных шкал времени; выработка мер по недопущению использовании возможностей космических навигационных систем в интересах террористических режимов и группировок.

Работы в указанных направлениях ведутся в соответствии с требованиями, выдвигаемыми различными потребителями (воздушными, морскими и речными судами, наземными и космическими средствами, топогеодезическими, землеустроительными и другими службами)... » 38 Глава 2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ 2.1. Обобщенная структура спутниковой навигационной системы Спутниковые навигационные системы 6РЯ и ГЛОНАСС создавались исходя из определенных требований, соответствующих их прямому назначению.

Подразумевалась их глобальность; независимость от метеорологических условий, рельефа местности, степени подвижности объекта; непрерывность работы и круглосуточная доступность; помехозащищенность; компактность аппаратуры потребителя и др. Гражданские применения СНС, развившиеся уже после разработки концепции систем ГЛОНАСС и ОРЯ, особенно такие, как управление гражданским воздушным движением, навигацией судов, спасательные работы, предъявляют к СНС повышенные требования в плане доступности, целостности и непрерывности обслуживания. Дадим определения этим важным терминам: ° доступность (готовность) — степень вероятности работоспособности СНС перед ее применением и в процессе применения; ° целосгпносгпь — степень вероятности выявления отказа системы в течение заданного времени или быстрее; ° непрерывность обслуживания — степень вероятности сохранения непрерывной работоспособности системы на заданном промежутке времени.

Под заданным промежутком времени, как правило, подразумевается отрезок времени, наиболее важный с практической точки зрения, например, время захода авиалайнера на посадку. В настоящее время среди гражданских применений наиболее критичным к работоспособности СНС является управление воздушным движением, включая навигационное обеспечение воздушных судов. Требования к доступности зависят от этапов полета и интенсивности воздушного движения [2~.

Доступность при маршрутном полете 39 Глава 2 должна быть не хуже 0,999 ... 0,99999; при полете в зоне аэродрома и некатегорированном заходе на посадку не хуже 0,99999. Требования к целостности достигают, согласно требованиям ИКАО, значения 0,9999999995 при допустимом времени предупреждения не более 1 с. Приведенные данные показывают, насколько велики требования, предъявляемые к надежности СНС потребителями. В СНС ОРЯ и ГЛОНАСС высокие эксплуатационные характеристики на структурном уровне достигаются путем совместного функционирования трех основных сегментов: ° космического сегмента; ° сегмента управления; ° сегмента потребителей.

Кроме основных сегментов существует такое функциональное дополнение, как дифференциальная подсистема (06Р8), и ряд вспомогательных элементов: специальные каналы наземной и космической связи, средства вывода спутников на орбиту и т.п. Основу концепции СНС ОРЯ и ГЛОНАСС составили независимость и беззапросность навигационных определений. Независимость подразумевает определение искомых навигационных данных непосредственно в аппаратуре потребителя.

Это несколько усложняет потребительское оборудование, но при современном уровне развития электроники подобное усложнение уже не имеет значения. Беззапросность системы означает, что все вычисления в аппаратуре потребителя вычисляются только на основе пассивно принятых сигналов от НКА с заранее точно известными орбитальными координатами. В свою очередь, отсутствие необходимости передавать запрос от потребителя к НКА позволяет сделать оборудование потребителя весьма компактным и экономичным.

2.1.1 Космический сегмент Точность местоопределения и стабильность функционирования СНС в большой степени зависит от взаимного орбитального расположения спутников и параметров их сигналов. Как правило, требуется, чтобы в зоне видимости потребителя находились не менее 3 — 5 НКА. На практике орбитальная структура строится таким образом, что для большинства потребителей постоянно видны более б НКА и потребитель имеет возможность выбирать оптимальное созвездие по определенному алгоритму, заложенному в вычислитель приемника.

Кроме действующих НКА, завершенная СНС имеет в своем составе несколько резервных спутников, которые могут быть оперативно введены для замены вышедших из строя либо для уве- 40 Общие принципы функционирования спутниковых НС личения степени покрытия определенного региона.

Действующие НКА могут быть перегруппированы (в ограниченных пределах) по команде с наземной станции управления. Действующие в настоящее время средневысотные орбиты с высотой около 20 000 км позволяют принимать сигналы каждого НКА почти на половине поверхности Земли, что обеспечивает непрерывность радионавигационного поля и достаточную избыточность при выборе оптимального созвездия НКА.

Системы ОРВ и ГЛОНАСС часто называют сетевыми СНС, поскольку принципиальное значение для их функционирования имеет взаимная синхронизация НКА по орбитальным координатам и параметрам излучаемых сигналов, т.е. обьединение группы НКА в сеть. Основное назначение НКА — формирование и излучение сигналов, необходимых для решения потребителем задачи позиционирования и контроля исправности самого НКА. В состав стандартного НКА входят: радиопередающее оборудование для передачи навигационного сигнала и телеметрической информации; радиоприемное оборудование для приема команд наземного комплекса управления; антенны; бортовая ЭВМ; бортовой эталон времени и частоты; солнечные батареи; аккумуляторные батареи; системы ориентации на орбите и т.д. Современные НКА могут нести сопутствующее оборудование, такое как детекторы для обнаружения наземных ядерных взрывов и элементы систем боевого управления ~12].

Излучаемые НКА сигналы содержат дальномерную и служебную составляющие. Дальномерная составляющая используется потребителями непосредственно для определения навигационных параметров — дальности до НКА, вектора скорости потребителя, его пространственной ориентации и т.п. Служебная составляющая содержит информацию о координатах спутников, шкале времени, векторах скоростей НКА, исправности и т.д. В основном служебная информация готовится командно-измерительным комплексом и закладывается в бортовую память НКА во время сеанса связи. И лишь незначительная ее часть формируется бортовой аппаратурой. Процедура переноса служебной информации из командного комплекса в память бортовой ЭВМ часто называется загрузкой данных.

Дальномерная составляющая содержит компоненты стандартной и высокой гпочности. Стандартная точность измерений доступна всем потребителям, а высокая — только авторизованным, т.е. имеющим разрешение военных контролирующих органов. Разграничение доступа достигается путем кодирования сигналов высокой точности. 41 Глава 2 В условиях военных действий возможны попытки как постановки преднамеренных помех с целью подавления сигнала СНС (джаминг, )агпгп~пд), так и попытки навязывания (спуфинг, вроойпд), т.е. подмены сигнала и ввода в приемную аппаратуру противника заведомо ложной информации при помощи сторонних передатчиков. Поскольку в литературе весьма редко встречается четкое толкование термина "антиспуфинг" применительно к СНС, следует особо подчеркнуть, что речь идет именно о защите от навязывания.

В зарубежной литературе (12] и др. в понятие антиспуфинга зачастую включают и применение помехоустойчивых кодов, так как в условиях радиоэлектронной войны попытки навязывания обычно начинаются с постановки активных помех с целью прервать нормальную работу и дезориентировать противника. 2.1.2.