Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982)
Текст из файла
ССРНС Сетевье спутниковые рациона вигационные системы 2-Е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ ПОД РЕДАКЦИЕЙ ПРОФЕССОРА В,С, ШЕБШАЕВИЧА РАДИО И СВЯЗЬ МОСКВА 1993 ), Сетевые спутниковые радионавигационные системы?В. С !Цебшаевнч, П П. Дмитриев, Н. В, Иванцевич и дрл Под ред. В. С. Шебшаевича.— 2-с изд., перераб. н доп;-Мл Радио и связь, !993.— 408 сл нл.— 18ВМ 5-256-00174-4. Рассматриваются принципы построенвя, использования и комплексного проектирования сетевых спутниковых радионавигационных систем !ССРНС), а также основные свойства их как больших измерительно-вычислительных систем высокого класса точности.
В общем виде карактеризуется структура ССРНС с указанием взаимодействия отдельных звеньев системы, кратко описываются системы «Глонасс» и «Навстап», анализируются сигналы, энергетика навнгапнонных радиолиний с учетом в.знания ионосферы и тропосферы, синх. ронизация временных шкал сети навигационных ИСЗ !НИСЗ) и формирование кадра служебной информации. Подробно рассматриваются принципы построения аппаратуры потребителей !АП) и ее разновиднос~и, процессы в устройствах первичной и вторичной обработии, возможности фазовых измерений по несущей частоте, дифференциальный режим навинщионных определений.
Приводятся алгоритмы решения наннгацнонно-временных задач как конечными, так и итерационными способамн по полным выборкам результатов измерений и по выборкам нарастаюц<его обьема, оценки точности навигационно-временнйх сеансов, структура математнчесиого обеспечения АП.
Даются основы системных принципов проектирования ССРНС с характеристикой послеловате.>ьности выбора н расчета основных параметров системы в пехом и ес составных элементов, синтез сетей НИСЗ квк по условиям нас«>юдаечосгн, гаи и по точностным критериям, основы обьеднненья радионавигационных полей от спутниковых и наземных РНС и комплексной обработки ннформапни на борту потребителя. В отличие от 1-го издания П982 г,) здесь впервые описывается советская система «Глонасс», анализируется АП, совместно использующая системы «Глонасс» и «Навстар», приводятся различные способы навигационного, временного и геодезического использования ССРНС, рассматриваются разновидности АП.
Для научных работников и преподавагелей вузов Может быть полезна судоводительскому и штурманскому составу. Табл. 33. Ил, ! !5 Ьнблиогр. 227 назв. Авторы: В. С. Шеби>вавич, П ??. Дмитриев, П. В Илаицеви«, А В. Калугин, Э. ?' Ковалевский, И. В Кудрявцев. В. КА Кутиков. Ю. Б. Молчал<>в, й?. А.
Макс«ленка Редакция литературы по радиотехнике и электросвязи 2302040000-063 С 93-92 04610!)-93 ©Шебшаевич В. С., Дмитриев П П, Иванцевич Н. В. и др., !993 15ВМ 5-256-00!74-4 ПРЕДИСЛОВИЕ Первое издание этой книги было выпущено в 1982 г. и разошлось в кратчайший срок. По прошествии десяти лет с выхода в свет эта книга так и осталась единственной в мировой литературе монографией по сетевым спутниковым РНС. Авторы получили за это время многочисленныЕ свидетельства того, насколько широко используется книга специалистами соответствующих профилей, преподавателями и студентами вузов и как велик неудовлетворен- 1: ный спрос на нее.
Поэтому авторы с признательностью приняли предложение издательства «Радио и связь» подготовить книгу к переизданию. Акгуальность повторного издания подкрепляется еще и тем обстоятельством, что оно позволит восполнить пробел в освещении принципов построения советской сетевой СРНС «Глонасс», информация о которой до сих пор скудна и отрывочна. в то время как интерес к сопоставлению характеристик независимо созданных советской системы <.1лонасс» и американской системы «Навстар» достаточно возрос, особенно в связи с предполагаемым международным использованием системы «Глонасс».
> Во втор<ум издании структура книги в основном сохранена, но содержа> ие ее подверглось существенной переработке. В результате в ней нашли отражение многие направления проблематики ССРНС, ставшие актуальными и развившиеся в 80-е гг.! совместное использование отличающихся способом разделения сигналов систем «Глонасс» и «Навстар», дифференциальный режим навигационно-временных определений, синхронизация шкал времени в удаленных пунктах, геодезическое использование ССРНС с применением измерений по фазе несущей частоты, определение угловых координат, режим наблюдения по ССРНС в системах управления движением объектов, комплексирование бортовой аппаратуры ССРНС с другими бортовыми датчиками навигационной информации, целеуказания в системе обнаружения терпящих бедствие.
При подготовке второго издания были учтены замечания н советы, полученные от ряда читателей, за что авторы выражают им свою искреннюю благодарность. ВВЕДЕНИЕ Спутниковая навигация — новая, быстро развивающаяся ветвь навигации подвижных объектов. Она явилась одной из первых областей прикладной космонавтики, ориентированной на удовлетворение потребностей практической деятельности человека.
Навигация по спутникам Земли начала развиваться с появлением первых советских ИСЗ, опираясь на уже подготовленную теоретическую базу. Впервые научно-исследовательские работы по навигационному использованию ИСЗ начались в Советском Союзе, в Ленинграде, в 1955 г. под руководством проф. В. С. Шебшаевича, причем первые их результаты были опубликованы уже в октябре !957 г.
[6]. Аналогичные проработки стали проводиться также в г. Горьком (ныне — Нижний Новгород) под руководством проф. М. М. Кобрина. В 1958 — 59 гг. были определены структура и состав радионавигационной спутниковой системы, выбраны методы радионавигационных измерений и обоснованы основные проектные параметры системы с высотой орбиты 1000 км, что определило облик 1-го поколения спутниковых систем [8]. Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) 1-го поколения, появившиеся в начале 60-х гг., быстро зарекомендовали себя как весьма точные и надежные средства морского судовождения. Их использование позволило оценить возможности применения СРНС также для воздушной навигации, для навигации наземных подвижных объектов, для определения параметров движения космических аппаратов (КА) и для систем управления движением. Успешная эксплуатация советской СРНС «Цикада» получила наиболее яркую демонстрацию при обеспечении похода атомохода «Арктика» к Северному полюсу, когда с ее помощью предельно точно было зафиксировано достижение полюса [130].
В США с 1964 г, действует радиально-скоростная (доплеровская) СРНС «Транзит», созданная по заказу ВМФ для навигационного обеспечения атомных подводных лодок, оснащенных баллистическими ракетами. В результате длительной отработки этой системы достигнуты высокие точности, которые для неподвижного потребителя (П), оборудованного 2-канальной аппа- ратурой, характеризуются среднеквадратической погрешностью 32 м, причем при движении погрешности возрастают из-за неточности счисления. Оказалось выгодным оснащать спутниковой навигационной аппаратурой и сгда торгового флота, так как благодаря точности судовождении удается настолько сэкономить время плавания и топливо, что бортовая аппаратура потребителя (БАП) окупает себя после первого же года эксплуатации [79]. Стал расширяться круг задач, решаемых на море с применением СРНС. В их число входят: обеспечение рыбных промыслов, координирование работ на прибрежном шельфе, географическая привязка гидрометеобуев и исследовательских платформ, определение места аварий и несчастных случаев и т.
п. Следует отметить, что техническая идеология и аппаратурные решения СРНС 1-го поколения оказали влияние на выбор принципов построения радиотехнической системы обнаружения терпящих бедствие и были использованы при создании международной системы «Коспас» — «Сарсат», в разработке которой приняли участие СССР, США, Канада и Франция ]185] Успехи применения СРНС 1-го поколения для морского судоходства стимулировали поиски возможностей применения навигационных ИСЗ (НИСЗ) для других потребителей. Была испытана самолетная аппаратура применительно к сигналам и «Цикады», и «Транзита», При этом оказалось, что погрешность определения местоположения слабо зависит от маневров самолета и определяется преимущественно погрешностями знания путевой скорости, не выходя за пределы 1,8 км ]86].
Стало очевидным, что спутниковые системы можно использовать также для навигации наземных П, в особенности при движении в безориентирной местности. Наряду с этим возможность точного определения координат П не только на их борту, но и в выделенных наземных центрах навигации (НЦН) явилась основой для проектирования спутниковых систем связи и управления движением — воздушным («Аэросат») и морским («Марсат», «Инмарсат») [!!7]. СРНС 1-го поколения (типа «Цикада» и «Транзит») обладают, однако, существенным недостатком — при движении П точность местоопределения уменьшается из-за влияния погрешностей счисления.
В самом деле, такие системы строят ца нескольких (шести) НИСЗ, обращающихся по независимым орбитам высотой 1000 км, узлы которых равномерно распределяются по экватору. При такой структуре системы, во-первых, НИСЗ проходят через зону видимости наземного потребителя независимо друг от друга, в среднем через 1,5 ч на экваторе, что допускает проведение только дискретных навигационных сеансов; во-вторых, ввиду использования в сеансе лишь одного НИСЗ продолжительность измерений может доходить до 10...16 мин. Таким образом, большая длительность сеансов и значительные интервалы между ними делают неизбежным использование счисления координат, при этом ошибки счисления ограничивают точность местоопределения. СРНС 2-го поколения создавались как системы, которым такие недостатки несвойственны.
При обосновании и разработке структуры СРНС основное внимание было улелено принципам посзроения таких систем, которые обеспечивали бы для любых П (как движущихся, так и неподвижных относительно поверхности Земли) повышенную точность местоопределения, непрерывность навигационной работы и практически мгновенную выдачу опрелеляемых параметров. Первоначальные поиски связывались с совершенствованием низкоорбитальных СРНС 1-го поколения путем увеличения числа независимо обращающихся НИСЗ при под ьеме высоты их орбиты с одновременным добавлением к доплеровскому каналу еще и дальномерного. Однако этот путь не мог привести к более радикальным решениям, чем непрерывное измерение двух параметров по двум НИСЗ. Дальнейшее развитие идей непрерывной и одномоментной спутниковой навигации связано с изысканием путей определения полного вектора состояния П, включающего три пространственные координаты и три составляющие скорости.
Поскольку при использовании пассивного метода измерения дальности (с хранением начала отсчета на борту П) необходимо дополнительно определять в навигационном сеансе также смешение бортовой временной шкалы, а для повышения точности радиально- скоростных (доплеровских) измерений требуется дополнительно определять смещение бортовой опорной частоты, число определяемых параметров возрастает с 6 до 8. Поэтому прн измерении относительно каждого НИСЗ двух навигационных параметров (НП) для набора минимально необходимого числа измерений требуется одновременная видимость минимум четырех НИСЗ. В связи с этим детальной проработке подвергались такие варианты СРНС, которые обеспечивают в любой точке земной поверхности видимость не менее четыоех НИСЗ или, иначе говоря, создают 4-кратное покрытие земной поверхности зонами видимости спутников.
Интерес приобрели высокие НИСЗ с суточным периодом обращения как обладающие значительной зоной вилимости (угловой лиаметр 162 ), локализованной в определенном районе земной поверхности. Однако практического применения они пока не нашли (см. $ 23.3). Основное внимание сосредоточилось на средневысоких орбитах. Спутники на таких орбитах имеют достаточно обширную зону вилимости и позволяют уверенно выполнять по иим радиально-скоростные измерения.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
