Интерфейсный документ ГЛОНАСС, страница 8

Зависимостьпостроена при следующих допущениях:а) мощность радиосигнала определяется на выходе приемной антенны,имеющей линейную поляризацию и коэффициент усиления +3 дБ;б) НКА наблюдается под углом возвышения не менее 5°;в) потери при распространении радиосигнала в атмосфере составляют 2дБ;г) погрешность угловой ориентации НКА составляет 1° (в сторонууменьшения уровня радиосигнала).Ошибка ориентации НКА не будет превышать ± 1°, после того, как НКАбудет застабилизирован в своем окончательном положении на орбите.Угол возвышения НКА [град]10153045607590Принимаемая мощность [дБВт]-154-156-158-160L1-162-164L2-166-168Рис.

П.1 Зависимость минимальной мощности радиосигнала от углавозвышения НКА52Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯБолее высокий уровень принимаемого радиосигнала может бытьобусловлен такими факторами как:- отклонения в пределах допустимого от номинальной высоты орбитыНКА;- ошибки угловой ориентации НКА;- различия коэффициента усиления передающей антенны НКА поазимутальным направлениям и по частотному диапазону;- изменения выходной мощности передатчика НКА из-за технологическихпричин;- колебания температуры;- вариации напряжения и уровня усиления;- уменьшение потерь при распространении радиосигнала в атмосфере.Ожидается, что максимальный уровень принимаемого потребителемрадиосигнала в результате действия этих факторов не превысит -155,2 дБВт.

Этаоценка получена в предположении, что приемная антенна потребителя имеетприведенные выше характеристики, потери в атмосфере составляют 0,5 дБ, аошибка угловой ориентации НКА составляет 1° (в сторону увеличения уровнярадиосигнала).53Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯПРИЛОЖЕНИЕ 2Рекомендации по организации вычислений в приемнике ГЛОНАССпри плановой секундной коррекции UTCКлючевым моментом методики учета особенностей обработки данныхГЛОНАСС при проведении плановой секундной коррекции UTC являетсянеобходимость одновременного использования не скорректированного времениUTCold и скорректированного времени до тех пор, пока не будут приняты новыеэфемериды всех наблюдаемых в данный момент времени НКА «Глонасс».При проведении коррекции UTC приемник должен быть способен:- формировать плавно меняющиеся и достоверные измеренияпсевдодальностей;- выполнять повторную синхронизацию с меткой времени строкинавигационного кадра без потери слежения сигнала.После проведения коррекции UTC приемник должен использовать UTC впроцессе решения навигационной задачи следующим образом:- использовать старые значения UTC (до коррекции) вместе со старымизначениями эфемерид (переданными до 00 часов 00 минут 00 секунд UTC);- использовать скорректированное время UTC вместе новымиэфемеридами (передаваемыми после 00 часов 00 минут 00 секунд UTC).В память приемника вводятся с пульта или принимаются изсоответствующего навигационного сообщения («Глонасс-М» или GPS) данные омоменте и величине коррекции UTC.За секунду до коррекции UTC в приемнике вводится в действие алгоритмконтроля и использования скорректированного системного времени ГЛОНАСС.Интервал времени действия данного алгоритма простирается:до момента завершения коррекции бортовых шкал времени всехнаблюдаемых НКА и часов навигационного приемника (при контролеправильности вычисления измеренных псевдодальностей);до момента приема новых эфемерид всех наблюдаемых НКА, то естьэфемерид, отнесенных к моменту времени tb = 00 часов 15 минут 00 сек.,отсчитанному по шкале скорректированного времени UTC (при вычисленииэфемерид НКА).Для формирования правильных значений измеренных дальностейприемник должен контролировать моменты излучения регистрируемых сигналовНКА и моменты их приема.

Если эти события зарегистрированы в разных54Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯсистемах отсчета времени (не скорректированном или скорректированномвремени UTC), то измеренное значение псевдодальности должно бытьисправлено поправкой, равной значению величины коррекции времени UTC,умноженной на скорость света. Значение псевдодальности должно бытьпривязано (отнесено) к моменту времени, отсчитанному по нескорректированной шкале времени UTCold.Для вычисления текущих эфемерид НКА «Глонасс» вплоть до моментавремени приема новых эфемерид используются эфемеридные данные, принятыесо НКА до момента проведения коррекции.

Все вычисления ведутся в шкалевремени UTCold.После того как с очередного НКА будут приняты новые эфемериды, егоположение вычисляется по новым эфемеридам с использованиемскорректированного времени UTC.Результаты решения навигационной задачи и все данные, вырабатываемыеприемником и выдаваемые через интерфейсы после момента коррекции егочасов, должны быть отнесены (привязаны) к шкале скорректированного времениUTC, которое реализуется системным временем ГЛОНАСС, формируемымвнутри навигационного приемника.55Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯПРИЛОЖЕНИЕ 3Примеры алгоритмов расчета координат и скорости НКА по даннымэфемерид и альманаха и пересчета текущей даты четырехлетия вобщепринятую формуНиже даны примеры алгоритмов расчета координат и составляющихскорости НКА на текущий момент времени по данным эфемерид и альманахасистемы, а также пересчета текущей даты четырехлетия в общепринятуюформу.П.3.1 Примеры алгоритматекущий момент временипересчетаэфемеридНКАнаП.3.1.1.

Алгоритм пересчета эфемерид НКА на текущий моментвремениПересчет эфемерид потребителем с момента t э их задания в навигационномкадре на моменты ti измерения навигационных параметров τ i = ti − t э ≤ 15 мин()проводится методом численного интегрирования дифференциальных уравненийдвижения КА, в правых частях которых учитываются ускорения, определяемыеконстантой гравитационного поля Земли μ , второй зональной гармоникой синдексом С20, характеризующей полярное сжатие Земли, а также ускорения отлунно-солнечных гравитационных возмущений.Уравнения движения интегрируются в прямоугольной абсолютнойгеоцентрической системе координат OX0Y0Z0 , связанной с текущими экватороми точкой весеннего равноденствия, методом Рунге-Кутта четвертого порядка иимеют вид:56Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯdxo= Vxo ,dtdyo= Vyo ,dtdzo= Vzo ,dt3dVxo= − μ x o + C μ x oρ 2 (1 − 5 z o 2 ) +2 20dtdVyo3= − μ yo + C μ yoρ 2 (1 − 5 z o 2 ) +2 20dtdVzo3= − μ z o + C μ z oρ 2 (3 − 5 z o 2 ) +2 20dtЗдесь:μ=μr2, xo =j xoc + j xoл, (1)j yoc + j yoл,j zoc + j zoл.ayozoxo, yo =, zo =, ρ= e ,rrorororo = xo 2 + yo 2 + zo 2 ,j xoc , j yoc , j zoc - ускорения от солнечных гравитационных возмущений;j xoл , j yoл , j zoл - ускорения от лунных гравитационных возмущений;ae - экваториальный радиус Земли, равный 6378,136 км;μ - константа гравитационного поля Земли, равная 398600,441832км /с ;С20 - коэффициент при второй зональной гармонике разложениягеопотенциала в ряд по сферическим функциям, равный минус 1082,62575*⋅10-6( С 20= 5 * С 20, где С 20 - нормализованное значение гармоническогокоэффициента при второй зональной гармонике, равное минус 484,16495*10-6).57Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯУскорения от лунныхвычисляются по формуламисолнечныхj xoк = μ ⎡⎢(ξo − х o ) Δo − 3 − ξo ⎤⎥ ,кккэ ⎦к ⎣ кэj уoк = μ ⎡⎢(ηo − уo ) Δo − 3 − ηo ⎤⎥ ,кккэ ⎦к ⎣ кэj zoк = μ ⎡⎢(ℑo − z o ) Δo − 3 − ℑo ⎤⎥ ,кккэ ⎦к ⎣ кэгде :гравитационныхвозмущений(2)μкхoуozo, х oк =, уo к =, z oк =,2rrooorroкэкэкэкэΔoк2 = (ξoкэ − x oк ) 2 + (ηoкэ − уoк ) 2 + (ℑoкэ − z oк ) 2 ,μк =к – индекс возмущающего тела, к = л для Луны и к = с для Солнца;ξoкэ , ηoкэ , ℑoкэ , roкэ - направляющие косинусы и радиус–векторвозмущающих тел в системе OXoYoZo на момент tэ ,μл – константа гравитационного поля Луны, равная 4902, 835 км/с2;μс – константа гравитационного поля Солнца, равная 0,1325263⋅1012 км3/с2.58Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯВходящие в (2) величины ξoкэ , ηoкэ , ℑoкэ , roкэ вычисляются один раз(на момент времени tэ )на весь интервал размножения (± 15 мин) по формулам[Дубошин Г.Н., Небесная механика: Основные задачи и методы; М.: Наука,1975; Абалакин В.К., Основы эфемеридной астрономии, М.: Наука, 1979]:ξ лэ = sin(ϑ л + Г ′)ξ11 + cos(ϑ л + Г ′)ξ12 ,η лэ = sin(ϑ л + Г ′)η11 + cos(ϑ л + Г ′)η12 ,ℑ лэ = sin(ϑ л + Г ′)ℑ + cos(ϑ л + Г ′)ℑ,1112ξсэ = cos ϑc ⋅ cos ωc − sin ϑc ⋅ sin ωc ,(3)ηсэ = (sin ϑc ⋅ cos ωc + cosϑc ⋅ sin ωc ) cos ε ,ℑсэ = (sin ϑc ⋅ cos ωc + cosϑc ⋅ sin ωc ) sin ε ,rкэ = a ⋅ (1 − e cos E ) , (k = л, с ) ,kkkгдеЕк = q + e ⋅ sin E ,k kksin ϑ = 1 − e 2 sin E (1 − e cos E )− 1,kkkkkcosϑ = (cos E − e )(1 − e cos E )− 1 ,kk kkkξ11 = sin Ω л ⋅ cos Ω л (1 − cos i л ) ,ξ12 = 1 − sin 2 Ω л (1 − cos iл ) ,η11 = ξ ∗ cos ε − ξ ∗ sin ε ,η12 = ξ11 cos ε + η ∗ sin ε ,ℑ = ξ ∗ sin ε + ℑ ∗ cos ε ,11ℑ12 = ξ sin ε + η ∗ cos ε ,11ξ ∗ = 1 − cos2 Ω л (1 − cos iл ),η ∗ = sin Ω л ⋅ sin iл ,ℑ∗ = cos Ω л ⋅ sin i л ,q = qок + q ⋅ Т ,1кkΩ л = Ωол + Ω ⋅ Т ,1лГ ′ = Г ′ + Г ′ ⋅Т ,0 1Т = (27392,375 + Σдн+ tэ ⋅ 86400− 1) ⋅ 36525− 1.Здесь:59Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯa л - большая полуось орбиты Луны, равная 3,84385243·105км;ac - большая полуось «орбиты» Солнца, равная 1,49598·108 км;eл - эксцентриситет лунной орбиты, равный 0,054900489;ес – эксцентриситет солнечной «орбиты», равный 0,016719;iл –наклонение орбиты Луны к плоскости эклиптики, равное 5º 08' 43'',4 ;ε - средний наклон эклиптики к экватору, равный 23º26'33'';qол =-63°53′43′′,41;q1л = 477198°50′56′′,79;Ω0л =259°10′59′′,79;Ω1л = -1934°08′31′′,23;Г′0 = -334°19′46′′,40;Г′1 = 4069°02′02′′,52;ωс =281°13′15′′,0 + 6189′′, 03Т;qос =358°28′33′′,04;q1с =129596579′′,10;Т – время от основной эпохи 1900 , янв.0,5 до момента задания эфемерид tэв юлианских столетиях по 36525 эфемеридных суток;27392,375 - число дней от основной эпохи 1900, янв.0,5 до эпохи 1975, янв.0с учетом трех часов при пересчете московского времени (МДВ) tэ в гринвичское(GMT);Σдн - сумма дней от 0ч эпохи 1975 г.

янв.0. (МДВ) до 0ч текущей даты(МДВ), к которой относится время tэ (отсчет начала дат по московскомудекретному времени).Начальными условиями для интегрирования системы (1) являютсягринвичские координаты КА x(tэ), y(tэ), z(tэ) и составляющие вектора скоростиКА Vx(tэ), Vy(tэ), Vz(tэ), содержащиеся в навигационном кадре, которыепересчитываются из связанной с Землей гринвичской геоцентрической системыкоординат ПЗ-90-02 Oxyz (в которой передается эфемеридная информации внавигационном кадре Глонасс) в абсолютную OX0Y0Z0 по формулам:Xo(tэ) = x(tэ) cosS(tэ) - y(tэ) sinS(tэ),Yo(tэ) = x(tэ) sinS(tэ) + y(tэ) cosS(tэ),Zo(tэ) = z(tэ),Vxo(tэ) = Vx(tэ) cosS(tэ) - Vy(tэ) sinS(tэ) - ωз Yo(tэ),Vyo(tэ) = Vx(tэ) sinS(tэ) + Vy(tэ) cosS(tэ) + ωз Xo(tэ),Vzo(tэ) = Vz(tэ),S(tэ) = s + ωз ( tэ – 3h )Здесьωз - угловая скорость вращения Земли, равная 0.7292115 * 10-4 с-1,60Редакция 5.1 2008ИКД L1, L2 ГЛОНАССРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯs - истинное звездное время в гринвичскую полночь даты задания tэ.После интегрирования полученные в абсолютной системе координатOX0Y0Z0 координаты Xo(ti), Yo(ti), Zo(ti) и составляющие вектора скорости КАVxo(ti), Vyo(ti), Vzo(ti) могут быть переведены в связанную с Землей гринвичскуюгеоцентрическую систему координат ПЗ-90-02 Oxyz по формулам:x(ti) = Xo(ti) cosS(ti) + Yo(ti) sinS(ti),y(ti) = -Xo(ti) sinS(ti) + Yo(ti) cosS(ti),z(ti) = Zo(ti),Vx(ti) = Vxo(ti) cosS(ti) + Vyo(ti) sinS(ti) + ωз Y(ti),Vy(ti) =-Vxo(ti) sinS(ti) + Vyo(ti) cosS(ti) - ωз X(ti),Vz(ti) = Vzo(ti),S(ti) = s + ωз ( ti – 3h ).Примечания.1.