Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 86
Текст из файла (страница 86)
1. Используемый в настоящее время бортовой эталон времени, имеющий СКО среднесуточных значений частоты порядка (2...4)10 ', будет заменен на более совершенный, имеющий СКО не более 10 '3, что 8. Спутниковые радионавигационные еиетемы позволит (при соответствующем снижении методических погрешностей) обеспечить величину погрешности полусуточного прогноза бортовой шкалы времени в пределах 5 нс (СКО), а суточного прогноза — в пределах 7 нс (СКО). 2. Открытый (коммерческий) дальномерный код будет передаваться как в диапазоне Ь1 = 1,6...1,62 ГГц, так и в диапазоне Ьт = 1,25...1,27 ГГц (в настоящее время сигнал диапазона Ет модулируется только высокоточным дальномерным кодом, не доступным для коммерческого использования; подробнее об этом см.
9 8.3). В состав навигационного сообщения будет включена информация о разнице аппаратурных задержек дальномерных кодов в диапазонах Ь~ н Ьг, а также признак ожидаемой секундной коррекции шкал времени. 3. Будут приняты меры по снижению уровня возмущений орбиты НКА. Перечисленные и другие изменения позволят повысить точность и надежность навигационных измерений СРНС ГЛОНАСС.
В США разработки концепции среднеорбитальной СРНС второго поколения были начаты в 70-е годы ХХ в. Полномасштабные работы по созданию и испытанию СРНС, в то время называвшейся ХАЧЗТАК, начались в 1978 г. запуском четырех НКА. Полное развертывание СРНС, в настоящее время официально именуемой ОРБ, завершилось в 1995 г. Так же, как и СРНС ГЛОНАСС, ОРИ имеет статус системы двойного применения, за ее военное использование ответственносп несет Министерство обороны, а за коммерческое — Министерство транспорта США.
Основным документом, регламентирующим использование системы, является Интерфейсный контрольный документ ОРБ 11181, распространение которого возложено на компанию АКИС. Штатная орбитальная группировка СРНС ОРБ состоит из 24 основных НКА, расположенных на 6 круговых орбитах. Дополнительно на некоторых орбитах может находиться один резервный НКА, предназначенный для сохранения параметров системы при выходе из строя основных НКА (см.
рис. 8.3, б). Наклонение орбитальных плоскостей составляет 55', долготы восходящих узлов различаются на 60'. Высоте орбит около 20 тыс. км соответствует период обращения Т = 12 ч 00 мин, т. е, орбиты НКА ОРИ являются синхронными. В процессе создания и эксплуатации СРНС ОРБ НКА подвергались неоднократной модернизации. Опытные НКА №1 — 12 (Блок-1) были сконструированы так, чтобы обеспечивать в течение 3-4 дней заданную точность местоопределения без контакта с контрольно-измерительным комплексом.
Навигационные космические аппараты, предназначенные для регулярной эксплуатации, получили наименование Блок-11, Блок-ПА, Блок-ПК. 8,2. Основные принципы постпроения и функционирования СРНС Навигационный космический аппарат Блок-11 (№ 13 — 21) должен был обеспечивать местоопределение без контакта с КИК в течение 14 дней, Перспективный НКА Блок-11К (№ 41 — 66) должен обеспечивать местоопределение без контакта с КИК по крайней мере в течение 14 дней при работе совместно с НКА Блок-11А и в течение, как минимум, 180 дней с работающей системой автономной навигации (Ашопау) при работе только спутников Блок-11К.
Для этого на бортах НКА Блок-11К размещаются средства межспутниковой связи, обмена данными н измерения взаимных расстояний, позволяющие проводить автономную синхронизацию бортовой ШВ и автономное уточнение параметров орбит. Именно эти средства обеспечивают автономную работу СРНС в течение 180 дней без существенного ухудшения точности определения координат (СКО не более 16 м) с сохранением характеристик по устойчивости функционирования. Заметим, что режим Ао1опаи может быть реализован лишь после запуска необходимого числа НКА Блок-11К. 8.2З. Контрольно-измерительный комплекс Подсистема КИК решает следующие основные задачи: — контроль параметров движения НКА, прогнозирование параметров орбит (эфемерид) и передача эфемеридной информации на борт НКА для ввода в бортовой компьютер и включения в навигационное сообщение, передаваемое потребителям; — определение и прогноз для каждого НКА отклонений бортовой шкалы времени, формируемой бортовым эталоном, относительно общесистемной ШВ, формируемой наземным эталоном, и передача их на борт для коррекции бортовой ШВ и включения в навигационное сообщение; — мониторинг качества радионавигационных сигналов, излучаемых НКА, с целью выявления возможных неисправностей и отклонений в работе бортовой аппаратуры; — радиотелеметрический контроль и диагностика состояния бортовой аппаратуры НКА; — программное и командное управление полетом НКА и обеспечение функционирования бортовых систем.
Для решения перечисленных и других задач в состав КИК входят следующие элементы; — центр управления системой; — центральный синхронизатор; — станции слежения; — Радиотехнические контрольные станции; — квантово-оптические контрольные станции; — аппаратура контроля поля. 461 8. Спутниковые радионавигационные системы Остановимся более подробно на методах решения задач эфемеридного и частотно-временного обеспечения, которые непосредственно влияют на точность навигационных измерений с помощью сигналов СРНС ГЛОНАСС 11161.
Эфемеридное обеспечение включает процедуры определения и прогноза параметров движения НКА и трансляцию соответствующей информации на борт НКА для передачи в составе навигационного сообщения. Частотно-временное обеспечение включает процедуры определения, прогноза и передачи на борт НКА частотно-временных поправок бортовой ШВ относительно ШВ системы.
Определение и прогноз параметров движения НКА осуществляет Баллистический центр системы на основе результатов траекторных измерений дальности и радиальной скорости НКА, поступающих от сети наземных радиотехнических «запросных» контрольно-измерительных станций (КИС). Прн расчетах используются данные не менее трех контрольно измерительных станций, расположенных на территории России (западная, центральная, восточная) в пределах 50...60' северной широты. При таком расположении станций на каждом витке орбиты НКА наблюдается при углах возвышения не менее 5' в течение сеансов длительностью 1...5 ч.
Сформированная в Баллистическом центре эфемеридная информация передается на борт НКА через сеть контрольно-измерительных станций ежесуточно. Среднеквадратическая погрешность эфемеридных данных для наименее благоприятных условий составляет по высоте 5 м, вдоль орбиты 20 м, по нормали к плоскости орбиты 10 м. Прн благоприятных условиях погрешности по высоте и вдоль орбиты приблизительно в два раза меньше.
Подсистема частотно-временного обеспечения содержит: — наземный центральный синхронизатор на основе водородного стандарта частоты с относительным среднеквадратическим отклонением среднесуточных значений частоты не более 3 10 '; — радиотехническую «беззапросную» измерительную станцию; — ралиотехническую «запросную» измерительную станцию. Центральный синхронизатор формирует ШВ системы и опорные сигналы для «беззапросной» измерительной станции.
Принцип определения поправок бортовой ШВ состоит в следующем [1171, На «беззапросной» измерительной станции для 1-го НКА производится измерение сдвига по времени т; широкополосной ПСП, модулирующей навигационные радиосигналы 1600 МГц и 1250 МГц, относительно опорного сигнала. На основании этих измерений определяют нсевдодальность л, = ст, этого НКА, отличающуюся от истинной дальности я; на неизвестную, но постоянную за время определения навигационных параметров величину бл; = сб,, где Ь, — сдвиг ШВ 1-го НКА относительно ШВ системы.
462 В.2. Основные нринциоы настроения и функционировании СРНС «Запросная» измерительная станция, вычисляя интервал времени т между излучением запросного сигнала и приемом сигнала бортового ответчика 1-го НКА, определяет расстояние до НКА Яи = ст;„погрешность которой не зависит от бортовой ШВ. Результаты одновременных измерений беззапросной и запросной измерительных станций поступают в Баплистический центр, где определяется значение сдвига ШВ 1-го НКА относительно ШВ системы: Ь, =(Я,. -Ян)ус. Опыт эксплуатации СРНС ГЛОНАСС показал, что при собственной среднесуточной нестабильности бортовой ШВ порядка 3 10 " погрешность (СКО) взаимной синхронизации бортовых ШВ любых двух НКА равна 20 нс (более подробно об этом см. 8 8.6).
Контрольно-измерительный комплекс ОРБ состоит из сети наземных станций слежения, расположенных по всему миру. Сеть включает главную (ведущую) станцию, контрольные станции и три земные станции ввода данных на НКА. Главная станция контроля и управления находится на авиабазе Фалкон (Шривер) ВВС США в районе г. Колорадо-Спрингс, штат Колорадо. Основу главной станции составляет центр управления с вычислительным комплексом и средства передачи данных на земную станцию связи с НКА (1171. Контрольные станции в настоящее время размещены на атолле Диего- Гарсиа (архипелаг Чагос в Индийском океане), на о.
Вознесения (в Атлантическом океане), на Гавайях и атолле Кваджалейн (в Тихом океане); одна контрольная станция совмещена с главной станцией 1117]. Тот факт, что станции расположены сравнительно равномерно по Земному шару вблизи экватора, создает благоприятные условия для наблюдений НКА. Перечисленные станции принимают сигналы спутников ОРБ и осуществляют специальные прецизионные измерения дальности до НКА, по которым на главной станции осуществляют точные расчеты параметров орбит, ионосферной модели и корректирующих поправок для бортовых часов.
Для точного определения орбит НКА используют беззапросный метод. По соответствующим измерениям задержки дальномерных сигналов НКА осуществляется точное определение параметров орбит и параметров движения НКА. Через земные станции связи (атолл Диего-Гарсиа, о. Вознесения; атолл Кваджалейн) главная станция передает на борт каждого НКА эти параметры совместно с данными обработки метеорологической информации, позволяющей уточнить параметры модели тропосферы. Производится также мониторинг состояния НКА и управление их работой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
