Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 41
Текст из файла (страница 41)
ность частоты (эа сутки) Температурный коэффициент частоты ((7'С) факторы, ограничиваюшие срок службы (3,5 25,0 ((,3 (Π— ~з 33,75 30,0 28 ! (О ),35 2,0 (,! 3 5!О (!О |в 2 )О 2,25 ! 3,0 (,(3 ! )О Старение кварца Уровень шумов в атомно-лу- чевой трубке Запас водо- рода Ухудшение характеристик лампы Необходимо отметить, что на уход бортовой шкалы времени немалое влияние оказывают и индивидуальные особенности того или иного образца БХВ.
Это — точность установки номинала частоты опорного генератора, точность воспроизводимости частоты от включения к включению, шумовые характеристики электронной схемы БХВ и др Основные характеристики некоторых типов спутниковых бортовых стандартов частоты приведены в табл.
1!.1 [93, !31]. 11ЗЬ МЕТОДЫ СВЕРКИ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ (88 Сверка времени в СРНС проводится для выявления ухода бортовой шкалы времени относительно эталонной шкалы НХВ. По размеру ухода можно судить о функционировании БХВ и о необходимости коррекции бортовой шкалы. В обшем случае, ведя прием радионавигационного сигнала на пункте сверки, определяют значение времени в бортовой шкале на момент излучении сигнала НИСЗ.
К моменту приема сигнала значение времени в бортовой шкале (в, изменится и будет определяться Выражением !выв = !чзч+ Л(в+ Л(рз+ Л(вр, где Л(, — время распространения сигнала на трассе НИСЗ— Земля; Л(р, — «отставание» бортового времени, вызванное релятивисткими эффектами; Л(„— прочие аппаратурные и методи- ! ческие погрешности.
Время распространения сигнала Л(, определяется расстоянием между НИСЗ н пунктом сверки и скоростью распространения радиоволн. При этом необходимо учитывать, что в фазу радионавигационного сигнала, являющуюся, носителем информации о бортовом времени, вносятся дополнительные фазовые сдвиги за счет рефракционных явлений в ионосфере и тропосфере. Существенный вклад в погрешность определения времени распространения могут вносить задержки сигнала в наземной и бортовой аппаратуре радиоканала. Поэтому наземная аппаратура периодически калибруется и задержка учитывается при сверке шкал.
Релятивистские эффекты порождают различное течение вре- НИСЗ и на наземном пункте. Это вызвано, с одной сторомени на гой, изменены, относительным движением систем отсчета и, с другой, и нием течения времени под влиянием гравитационного потенциала [103[. Знание с высокой точностью параметров взаимного дви- НИСЗ и наземного пункта на моменты сверки позволяжения . н р, и аносек нд ют рассчитать величину Л(„ с точностью до единиц нанос у [112).
В зависимости от процедуры определения времени распространения сигнала от НИСЗ до наземного пункта различают и ассивный и активный методы сверки времени. П и пассивном методе сверки времени на наземном пункт е принимают радионавигационный сигнал и фиксируют значение времени бортовой шкалы. На основе данных траекторных измерений вычисляют дальность до НИСЗ и определяют время распространения сигнала.
При этом учитывают параметры, характеризуюшие состояние ионосферы и тропосферы на трассе НИСЗ— Земля. Для проведения высокоточной сверки необходимо рассч итывать дальность до НИСЗ с погрешностью до ! м, что треб по ьзования измерительных систем высокой точно сти. С е бдругой стороны, для учета рефракционных погрешностей неоходимо иметь надежную модель распространения радиоволн. После проведения серии измерений, используя известные методы ст тн а стической обработки информации, определяют значения с ждення бортовой н наземной шкал времени.
Метод р НС временных шкал, подобный описанному, используется в СР «Глонасс» и «Навстар», П и активном методе сверки для определения времени распространения привлекаются измерительные каналы Земля —- НИСЗ и НИСЗ вЂ” Земля. Время между посылкой запросного и пр немом ретранслированного навигационным искусственным спутником Земли сигнала составляет удвоенное значение времен и распространения Л(р. Рефракционные и прочие погрешности учитываются расчетным путем так же, как и при пассивном методе, с помощью поправок.
Выб р метода сверки временных шкал зависит от требуемой ор точности сверки, знания модели распространения радиоволн с целью расчета рефракционных поправок, точности расчета положения НИСЗ на моменты сверки и т. д. Ясно, что активный метод более прост в методическом обеспечении и прочих равных условиях позволяет реализовать более высокие точности, но требует дополнительной аппаратуры как иа наземном пункте, так и на борту НИСЗ.
Значение бортового времени, полученное одним из описанных методов, сравнивается с временем НХВ, в результате чего и определяется расхождение шкал и его знак. Поправка к бортовой шкале времени, формируемая в виде кода коррекции, поступает в пункт управления для передачи на НИСЗ. Полезной оказывается также оценка относительного ухода частоты БХВ. По результатам сверки можно установить закономерность ухода шкалы времени БХВ и прогнозировать его на определенные интервалы времени. Параметры модели ухода БХВ (например, в виде коэффициентов аппроксимирующего полинома) включаются в состав информационного кадра навигационного сигнала и используются П для повышения точности местоопределения [!!2! (см. гл. !0). При недостаточной инструментальной точности коррекции бортовой шкалы может рассчитываться значение дополнительной поправки к бортовой шкале, которая также вносится в кадр навигационного сигнала.
Другой важной стороной использования СРНС является передача сигналов единого времени. Без особых трудностей шкала системы может быть синхронизирована со шкалой системы единого времени (СЕВ), Расхождения шкал, выявляемые в процессе синхронизации, фиксируются как поправка к системному времени. Эта поправка в виде соответствующего кода вносится в состав кадра навигационного сигнала. Потребители в процессе навигационного сеанса определяют системное время, а учитывая указанную поправку, и время в шкале СЕВ. ЕЦЗ.
КОРРЕКЦИВ ВРЕМЕННЫХ ШКаЛ Необходимость в коррекции бортовых шкал времени НИСЗ возникает в нескольких случаях: при первоначальном включении БХВ после вывода НИСЗ на орбиту, при уходе шкалы БХВ относительно шкалы НХВ, превышающем допустимое значение, при переключении резервных блоков БХВ. Коррекция может выражаться в совмещении временных интервалов бортовой и наземной шкал или в приведении в соответствие их оцифровки.
В первом случае операция носит название фазирования БШВ, во втором — коррекции кода БШВ. Г1ри фазировании управлшо)цие команды воздействуют на блок делителей БХВ, а при коррекции кода — на блок кодирования (оцифровки) меток времени. Управление бортовой шкалой времени при фазировании осуществляется двумя способами: установкой в нулевое состояние блока делителей и сдвигом шкалы бортового времени на значение, необходимое для совмещения с наземной ц1калой. При установке БШВ в исходное состояние с наземного пункта управления подается команда, привязанная к «нулсвой» метке !9о времени НХВ. При этом подача команды производится с упреждением на время распространения радиоволн от наземного пункта о НИСЗ. Шкала времени БХВ устанавливается в нулевое состояние независимо от того, какое значение времени было д б о фазирования.
Обычно бортовая шкала переводится в нулевое состояние после вывода НИСЗ на орбиту, включения резервных блоков БХВ или грубых сбоев в отсчете бортового времени. Точность такого способа фазирования определяется аппаратурными погрешностями, точностью расчета времени распространения радиоволн и флуктуационными задержками приемопередающего тракта Земля — НИСЗ. При фазировании сдвигом шкалы бортового времени команда изменяет коэффициент деления в блоке делителей БХВ.
Время воздействия команды зависит от величины необходимой коррекци, ии, которая закладывается в код этой команды, и таким образом к бортовому времени прибавляется или из него вычитается некоторое значение, определенное по результатам сверки. Этот способ фази рова ния более точен, так как не зависит от параметров радиолинии и наземной аппаратуры. Сочетание обоих способов фазирования позволяет оперативно и рационально управлять бортовой шкалой времени НИСЗ и до ив обиваться точности совмещепия временных интервалов со шкалой НХВ до десятков наносекунд.
Коррекция кода БШВ производится, когда имеет место расхождение в оцифровке временных интервалов бортовой и наземной шкал времени. Обычно расхождение в оцифровке может быть при начальном включении БХВ, сбоях счетчиков бортового времени и сдвиге шкалы на целое число единиц времени. Команда на коррекцию кода БШВ формируется на наземном пункте и содержит информацию об оцифровке соответствующих временных интервалов наземного хранителя. После приема на борту НИСЗ команда поступает на вход кодирующего устройства БХВ и в соответствии с заложенным кодом производится коррекция состояния счетчиков бортового времени. 11ЫЬ СПОСОБЫ УЧЕТА В НАВИГАЦИОННОМ СЕАНСЕ СМЕЩЕНИЙ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ НИСЗ В СРНС, управляемых с ограниченной территории, коррекция временных шкал путем непосредственного изменения (сведения) фаз генераторов НИСЗ может производиться лишь периодически.
В интервалах времени между сведениями БХВ работают автономно, что приводит к снижению точности синхронизации из-за погрешностей сведения и хранения шкал. Погрешности хранения шкал времени определяются главным образом нестабильностью генератора БХВ и релятивистскими эффектами. Точность синхронизации можно повысить алгоритмическим спо- !9! собом путем учета систематических смещений шкал времени. При алгоритмической коррекции на время автономной работы БХВ задается модель ухода его шкалы, параметры модели определяются в пункте сверки и передаются потребителю вместе с эфемеридной информацией. Нестабильность генератора вносит в измерения погрешности как случайного, так и систематического характера.
Вид и размер возмущений определяются физическими принципами построения и конструктивными особенностями генератора. Так, возмущении частоты цезиевого стандарта представляют собой белый шум; частоты кварцевых и рубидиевых стандартов кроме случайных возмушений имеют и систематические дрейфы [82, 89, 112[. При разработке алгоритма ввода поправок систематические дрейфы могут аппроксимироваться, например, полнномиальными функциями времени; степень полинома определяется интервалом аппроксимации и требуемой точностью представления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
