Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 2
Текст из файла (страница 2)
6 На среднеорбитных спутниках оказывалось возможным реализовать важную для нового поколения СРНС техническую идею— координацию пространственного расположения НИСЗ на орбитах и координацию по времени излучаемых спутниками сигналов. Именно координация лвижения всех НИСЗ придает системе сетевые свойства, которых она лишается при отсутствии коррекции положения НИСЗ. С конца 60-х и в 70-е гг, в Советском Союзе н в США отрабатывались отдельные принципы и технические решения среднеорбитных СРНС, причем применялись специальные технологические навигационные спутники.
В результате этих крупномасштабных работ уточнился общий облик СРНС 2-го поколения и определились основные варианты аппаратурных решений. Созданные независимо в Советском Союзе и в США варианты СРНС 2-го поколения оказались достаточно близкими, что создало предпосылку для их будущего совместного использования. В Советском Союзе СРНС 2-го поколения получила наименование «Глонасс» (Глобальная навигационная спутниковая система). В США в качестве системы 2-го поколения была принята СРНС, названная «Навстар» (Мачз!аг — Каира(1- опа! За!е!1!!е Т!гпе апд Кап8)п8 — навигационный спутник измерения времени и координат) илн по ее фактическому назначению ОР5 (О)оЬа) Роз!!(оп!пд Зуз!егп — глобальная система местоопределения), Основные свойства обеих СРНС определяются выбором системы НИСЗ (баллистическим построением), высокой стабильностью бортовых эталонов частоты, выбором сигнала и способов его обработки, а также действенными способами устранения и компенсации ряда погрешностей.
СРНС 2-го поколения являются сетевыми системами непрерывного действия, обеспечивающими глобальное высокоточное определение полного вектора состояния П. Сеть НИСЗ развертывается из 18 — 24 спутников, координированно обращающихся по круговым орбитам высотой около 20 000 км (период обращения 12 ч), лежащим в 3 — 6 пересекающихся плоскостях с наклонением 55„.65' так, что на каждой из орбит равномерно размещается 3 — 8 НИСЗ.
Определение пространственных координат и составляющих скорости основывается на дальномерных и доплеровских измерениях. Параметры системы и ее отдельных звеньев, а также математическое обеспечение (МО) выбираются так, чтобы точность навигационных определений оценивалась значениями по коорлинатам до 10 м, по скорости до 0,05 м/с [139, ! 43] . В 1988 г.
сети НИСЗ систем «Глонасс» и «Навстар» удалось развить примерно до половинного состава. К этому времени было объявлено о предоставленйи систем «Навстар» и «Глонасс» в международное пользование [187, 190) и были опу- 7 Г>ликованы их основные характеристики, уточненные несколько позднее в [214, 226[. Разработка системы «Глонасс» проводилась крупными коллективами под руководством акад. М.
Ф. Решет- нева, докторов техн. наук Ю. Г. Гужвы, Л. И. Гусева, Н. Е. Иванова, А. Г. Геворкяна. Фирмам любой страны была предоставлена возможность создавать аппаратуру потребителей (АП) для навигации любых объектов по сигналам как «Навстара», так и «Глонасса». Выявилась целесообразность совместного использования сигналов обеих систем и начались работы по созданию соответствующей объединенной (интегрированной) АП. С советскими фирмами-разработчиками (НПО прикладной механики, Научноисследовательский институт приборостроения, Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт — ныне Российский институт радионавигации и времени) установили сотрудничество многие фирмы США, ФРГ, Англии, Франции, Канады, Китая и других стран. Интерес к спутниковой радионавигационной тематике резко возрос, стали издаваться специальные международные журналы «ОР5 %ог(б» и «Врй)».
В конце 80-х гг. началась реализация ранее разработанных принципов дифференциальных подсистем (ДПС) спутниковых систем «Навстар» и «Глонасс» [211, 2!5, 227[. Было экспериментально подтверждено, что дифференциальный режим способен устранить наиболее опасные систематические погрешности навигационных измерений и в результате этого повысить точность местоопределения подвижных объектов до единиц метров, что дало возможность обеспечить, например, посадку самолетов на заранее необорудованные посадочными средствами аэродромы.
Для дальнейшего повышения точности навигационных определений стала развиваться методика измерений псевдо- дальности по фазе несущих колебаний. Это позволило выйти при использовании спутниковых навигационных сигналов на геодезическую точность — сантиметровую. Постепенно в радионавигационной проблематике центр тяжести сместился в область теоретических и экспериментальных исследований дифференциального режима и фазовых измерений по несущей частоте. Актуальность этих вопросов настолько обострилась, что в сентябре 1991 г.
в Брауншвейге (ФРГ) им был посвящен специальный международный симпозиум с участием специалистов 23 стран [217 — 225[, а на международной конференции по навигации в ноябре 1991 г. в Лондоне они также заняли центральное место, На март †апре 1993 г. планируется проведение второго такого симпозиума в Амстердаме (Нидерланды). Можно утверждать, что основой навигационно-временного обеспечения потребителей всех видов (исследовательских, народнохозяйственных, оборонных) на ближайшие десятилетия явятся именно сетевые спутниковые системы «Глонасс» и «Навстар». Проблематике спутниковой радионавигации посвящен ряд монографий [36, 70, !17]. Однако все они отражают в основном технические идеи СРНС 1-го поколения.
Хотя ССРНС развивались на базе техники наземных РНС и выросли из спутниковых систем дискретной навигации, научные основы их построения и применения значительно расширились и продолжают обогащаться благодаря привлечению новых идей, методов и технических принципов. К сожалению, новые вопросы продолжают излагаться лишь в разрозненных периодических и эпизодических публикациях. В 1-м издании предлагаемой книги впервые с достаточной глубиной, в едином методическом стиле при сохранении требуемого уровня математического анализа был изложен комплекс вопросов, связанных с принципами построения, функционирования и навигационного применения современных ССРНС. Содержание настоящего издания книги значительно расширено за счет рассмотрения новых актуальных вопросов современной проблематики ССРНС. РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЕТЕВЫХ СРНС ГЛАВА ! ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ СЕТЕВЫХ СПУТНИКОВЫХ РНС 1.1.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СРНС Спутниковой радионавигационной системой (СРНС) принято называть такую РНС, в которой роль опорных радионавигационных точек (РНТ) выполняют ИСЗ, несущие навигационную аппаратуру. Навигационные ИСЗ (НИСЗ) являются аналогом неподвижных РНТ, представляющих собой опорные пункты наземных РНС. Перенос РНТ из наземных точек с фиксированнычи географическими координатами в точки, совершающие орбитальное движение, привел к существенным изменениям в построении этих РНС. Если наземные РНС содержат в качестве основных своих звеньев только аппаратуру РНТ и потребителей (П), тр СРНС включают в себя ряд дополнительных звеньев.
Упрощенная структурная схема СРНС (рис. !.!) включает космодром, систему НИСЗ, аппаратуру П, командно-измерительный комплекс (КИК) и центр управления (ЦУ). Космодром обеспечивает вывод НИСЗ на требуемые орбиты при первоначальном развертывании СРНС, а также периодическое восполнение числа !1ИСЗ по мере выработки каждым из них ресурса. Главными г(у объектами космодрома являют! ся техническая позиция и стартовый комплекс [55). Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет- арам ннк ~~~~~~~„носителей и НИСЗ, их испыта- — — ния, заправку НИСЗ и их соРнс. !.!. упрощенная структурная ске- стыковку.
В число задач старна СРНС тового комплекса входят: до- !о ставка носителя с НИСЗ на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск. Приданные космодрому командно-измерительные средства по телеметрическому и траекторному каналам контролируют работу бортовых систем и траекторию полета на участке вывода на орбиту. Система НИСЗ представляет собой совокупность источников навигационных сигналов, передающих одновременно значительный объем служебной информации.
На НИСЗ, как на КА, размещается разнообразная аппаратура: средства пространственной стабилизации, аппаратура траекторных измерений, теле- метрическая система, аппаратура командного и программного управления, системы энергопитания и терморегулирования. С навигационными блоками взаимодействуют бортовой эталон времени и бортовая ЭВМ. Аппаратура потребителей предназначается для приема сигналов от НИСЗ, измерения навигационных параметров и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре П предусматривается специализированная ЭВМ.
Командно-измерительный комплекс (именуемый также подсистемой контроля и управления) служит для снабжения НИСЗ служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля за НИСЗ и для управления ими как космическими аппаратами. Для этого с помощью наземных средств КИК выполняется телечетрический контроль за состоянием спутниковых систем и управление их работой, осуществляется определение параметров движения НИСЗ и управление их движением, проводится сверка и согласование бортовой и наземной шкал времени, а также ведется снабжение П так называемой эфемеридной информацией, т.
е. сведениями о текущих координатах сети НИСЗ, информацией о состоянии их бортовых шкал времени, а также рядом поправок. Координирует функционирование всех элементов СРНС центр управления, который связан информационными и управляющими радиолиниями с космодромом н КИК. 1ЛЬ ОСОБЕННОСТИ СЕТЕВЫХ СРНС Быстрое развитие и расширяющееся использование СРНС обусловлены достоинствами, вытекающими из особенностей их струкзуры. Эти особенности определяются прежде всего орбитальным расположением и движением РНТ. Основной особенностью является высокая скорость относительного перемещения НИСЗ и П.
С ней связаны возможность применения радиально-скоростного метода навигационных определений и вы- сокий уровень быстродействия всех звеньев системы. Эта же особенность позволяет в течение ограниченных интервалов времени получать значительные объемы измерительной информации, а стало быть, пользоваться статистическими методами обработки измерений. Быстрое изменение навигационных параметров (НП) открывает возможность для навигационных определений при числе НИСЗ, меньшем числа определяемых координат. Все это предопределяет введение в состав аппаратуры П цифровых ЭВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
