Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 73
Текст из файла (страница 73)
2. Выбор метода радионавигационных измерений определяется требуемой точностью измерения РНП, допустимой продолжительностью интервала измерений, характеристиками достижимой стабильности опорных генераторов частоты на НИСЗ и П, приемлемой сложностью алгоритмов решения навигационной задачи и другими факторами. 3. При выборе рабочих частот навигационных радиоканалов необходимо прежле всего руководствоваться требованиями регламента радиосвязи [106], прелусматриваюшего выделение специальных диапазонов радиочастот для навигации. При этом должны учитываться уровень потерь электромагнитной энергии сигнала при распространении радиоволн, в том числе при прохождении границ раздела различных сред, и допустимые рефракционные погрешности при измерении РНП. При использовании двухчастотного способа устранения ионосферных погрешностей обе частоты должны находиться в одном диапазоне и обеспечивать требуемый уровень остаточной погрешности.
С другой стороны, выбранный диапазон лолжен обеспечить создание антенно-фидерных устройств на НИСЗ и П с необходимым коэффициентом усиления при приемлемых габаритных характеристиках. Необходимо учитывать также наличие элементной базы как для передаюших устройств НИСЗ, так и для приемоизмерительных устройств на П. 330 4. Структура и содержание кадра (формата) навигационного сигнала, как наиболее консервативного параметра системы, должны выбираться особенно тшательно. Навигационный сигнал обеспечивает необходимую точность измерения РНП, структурную устойчивость при приеме в условиях естественных и искуственных помех, минимальное время измерения РНП как при приеме сигнала на объекте-потребителе, так и по времени накопления данных )эфемериды, альманах и пр.) для решения навигационной задачи.
Кадр сигнала должен содержать минимальной объем информации и в то же время иметь необходимый резерв для его совершенствования без доработок действующего парка аппаратуры П. Распределение информации в кадре должно быть удобным для обработки в ЭВМ БАП. Излучаемая мощность навигационного сигнала при выполнении условий нормального приема должна удовлетворять требованию минимального энергопотребления передающих устройств на НИСЗ.
5. Обеспечение П эфемеридной информацией о координатах и скоростях НИСЗ, прогнозированных на момент измерений, является одной из специфических задач, решаемых при проектировании СРНС. Эта задача распадается на рял других значительных по сложности и объему задач по созданию командно- измерительных систем необходимой точности.
единой )всемирной) системы координат и привязке пунктов КИК к этой системе, разработке схем организации траекторных измерений и способов их обработки и т. д. Для высокоточного долгосрочного прогнозирования координат НИСЗ важно знать геопотенциал и другие факторы, влияющие на движение НИСЗ. Время устаревания эфемеридной информации ло предельно допустимых значений определяет длительность автономной работы НИСЗ без обновления начальных условий, а следовательно, загрузку наземных средств КИК сеансами связи с НИСЗ.
Вид представления эфемеридной информации в кадре сигнала определяет объем запоминающих устройств НИСЗ и, с другой стороны, объем вычислительных процедур на П. 6. Выбор и обоснование структуры сети НИСЗ производятся исходя из заданной пространственной зоны обслуживания, мерности вектора состояния и обеспечения непрерывности навигационных определений при минимальном числе НИСЗ в системе.
Высоту орбит НИСЗ выбирают такой, чтобы можно было измерять РНП с требуемой точностью и оперативностью. С друтой стороны, высота орбиты должна быть минимальной для уменьшения энергетических затрат на выведение НИСЗ и потерь энергии радиоволн при распространении. Сеть НИСЗ должна обладать необходимой структурной устойчивостью, чтобы на весь период сушествования системы сохранялись территориально-временные характеристики обслуживания. При этом не исключается активная коррекция положения НИСЗ на орбите.
зз~ Структура сети должна также обеспечивать управление НИСЗ и траекторные измерения с участков территории земного шара, где расположены пункты командно-измерительного комплекса (КИК). Помимо указанных требований имеется еще ряд условий, связанных с использованием существующих носителей, космодромов и пр. 7. Помехозащищенность обеспечивается выбором структуры навигационного сигнала, необходимым энергетическим потенциалом в месте приема, пространственной селекцией сигналов, сведением к минимуму внутрисистемных помех (разделение излучений НИСЗ), использованием нелинейных подавителей помех в приемном тракте аппаратуры П и т. п. 8. Геодезическое обеспечение призвано, как уже говорилось, способствовать точному долгосрочному прогнозированию движения НИСЗ.
Кроме того, необходимо обеспечить пересчет координат из геоцентрической системы в любую другую (геодезическую, географическую, ортодромическую и пр.) и обратно без существенных потерь точности. Для решения задачи геодезического обеспечения СРНС могут разрабатываться программы исследований с использованием космических геодезических комплексов и гравиметрических средств.
Помимо перечисленных основных задач при проектировании СРНС решается ряд крупных инженерно-технических задач по разработке, испытанию и изготовлению технических подсистем и комплексов. Прежде всего к ним относится создание НИСЗ как главного элемента СРНС, а также средств КИК с координационно-вычислительным центром (КВЦ), центра управления системой, системы быстродействующих наземных линий связи и т. п. Из анализа основных задач можно заключить, что они требуют, как правило, поиска компромиссных решений, а процесс проектирования СРНС имеет комплексныч характер. 23.2. ЭТАПЫ СОЗЯАННЯ ССРНС Процесс создания СРНС, как и любой технической системы, сугубо индивидуален и зависит от целей предпринимаемой разработки и условий, сопровождающих ее создание.
Тем не менее ему свойственна общая, разделяемая по времени и существу последовательность производимых работ. Так, в процессе создания системы можно усмотреть следующие этапы [125, 146]: !) формулирование и обоснование (согласование) технических и эксплуатационных требований (ТЭТ); 2) обоснование технических предложений; 3) разработка эксизного проекта; 4) разработка технического проекта; 5) выпуск рабочей документации и изготовление опытных образцов; 6) проведение натурных испытаний и сдача в эксплуатацию. 332 Гесноческид проект, раз дйтка 'пас чеи докуке линий Обоснование Гонконгские Эскизнснз гэг,предпптгния проект Спдсртание ропот Натурные испытания дтендпдые и зпдодские оспыпюни си — Ночапо робпл Ю - Окончание оабот о — Узппдые тпчнп — — — - возможные варианты конструипппание и изгопюдпснос изоеят ° опыта ноя накетод узпод и бппнпд конспюуиппоанае и иггплпепение макетод узппд и бпонпд зксперкненты, дт рапюртс испынагия Мадепирпдание на ввм Проекптрооание и расчел посометрпд "аосты пп Рис.
2З2. Этапы и содержание работ по созданию СРНС Указанные этапы могут частично совмещаться во времени или полностью обьединяться (например, этапы 3 и 4, этапы 4 и 5). Из рис. 23.2 видно, что процесс создания системы является итерационным, причем наиболее общий, комплексный характер имеют первые три этапа, а далее преобладают проектно-конструкторские работы.
Помимо такой естественной последовательности в процессе создания системы могут вводиться промежуточные этапы. Это может быть связано с поэтапным решением проблемных вопросов, например созданием высокостабильных генераторов [93, 131] или совершенствованием эфемеридного обеспечения, как это было в системе «Транзит» с введением устройства «Дискос» [!29]. Можно указать на этапность в развертывании такой много- спутниковой системы, как «Навстар», Как известно, создание этой системы производится в три этапа. На каждом этапе развития системы решается определенный круг задач (отработка высокостабильных генераторов, всестороннее исследование построения аппаратуры разнородных П, совершенствование НИСЗ и т.
д.) . И только лишь на третьем, завершающем этапе система доводится до конечных характеристик [124]. Чрезвычайно высокие затраты на создание ССРНС предопределяют ответственность и важность ранних этапов проектирования. Именно на этапах обоснования ТЭТ, технических предложений и эксизного проекта должен быть определен облик системы, ее состав и структура, основные технические характеристики. ззз Г!ринятие неправильных принципиальных решений в начале разработки может привести к большим материальным потерям. Повышение ответственности ранних этапов разработки конкретно выражается в усилении роли математического и полунатурного моделирования.
В процессе создания системы «Навстар» в интересах проектирования была предложена модель, которая учитывала движение НИСЗ, функционирование бортовых стандартов частоты и передающих устройств, влияние среды распространения радиоволн )в том числе ионосферы, тропосферы), работу приемоизмерительного устройства и устройства обработки информации. При этом моделировалось также движение П н экстремальные ситуации для каждого из указанных элементов модели. Естественно, что при таком подходе к проектированию обеспечивалась высокая гарантия получения требуемых технических и эксплуатационных характеристик.
В качестве примера полунатурного моделирования можно указать на проведение испытаний па полигоне в штате Юма !)34]. Здесь в наземных условиях имитировалось рабочее созвездие НИСЗ с помощью радиопередатчиков, аналогичных передающим устройствам НИСЗ, со специальной системой синхронизации их излучений. Эксперименты проводились на образцах аппаратуры, установленных на скоростном и транспортном самолетах, вертолете, грузовике. Оценка характеристик проводилась при большом разнообразии реальных условий функционирования аппаратуры и движения П.
Таким образом, при об!цем сходстве в этапах создания ССРНС с другими системами содержание их отличается широким использованием математических методов моделирования работы отдельных устройств и функционирования системы в целом, полунатурных и натурных экспериментов, глубокой наземной отработкой узлов и аппаратуры НИСЗ. 33.3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТОВ СРНС РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ К середине 70-х гг. стало известно о более 30 проектах СРНС, предложенных фирмами различных стран. Одной особенностью проектов является стремление обеспечить постоянное навигационное обслуживание отдельных районов или всей поверхности Земли при дискретности местоопределений, зависящей только от времени обработки информации в БАП. Другая особенность — возложение на СРНС дополнительяых задач, решение которых тесно связано с необходимостью определения координат. Несмотря на то, что большинство проектов не нашли прантического применения нз-за технической сложности, экономической нецелесообразности н пр., в совокупности они наиболее полно раскрывают возможности спутниковой навигации и их рассмотрение представляет интерес.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
