Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Передаваемое навигационное сообщение является цифровым и содержит информацию о параметрах движения НС (эфемеридная инфор.т аиил) и некоторую дополнительную (елулееблум) информацию. Ооноанан часть навигационного сообщения спутника готовится в наземной ПКУ и передается по радиолинии на борт спутника. И только небольшая его часть формируется непосредственно бортовой аппаратурой. В бортовой аппаратуре предусмотрено формирование двух типов дальномерных кодов: стандартной и высокой точности. В НАП гражданских потребителей обрабатывается сигнал с дальномерным кодом стандартной точности.
Для использования сигнала с кодом высокой точности требуется санкция военных органов ~1.2, 1.3~. Выбор состава и конфигурации орбитальной группировки НС обеспечивает заданную рабочую зону, непрерывность НВО, возможность реализации различных методов НВО и т. д. Например, увеличение в СРНС ГЛОНАСС высоты полета НС примерно до 20 000 км позволило принимать сигналы каждого НС на значительных территориях. А использование 24 НС, расположенных на определенных орбитах, формирует сплошное, с точки зрения наземного и авиационного потребителя, радионавигационное поле (глобальную рабочую зону). В современных СРНС ГЛОНАСС1бРЯ большое внимание уделяется взаимной синхронизации НС по орбитальным координатам и излучаемым сигналам, что обусловило применение к ним термина «сетевые СРНС». 1.3.
Подсистема контроля и управления Наземная подсистема контроля и управления выполняет следующие основные задачи [1.51: эфемеридное и частотно-временное обеспечение НС; мониторинг радионавигационного поля; радиотелеметрический мониторинг НС; командное и программное радиоуправление функционированием НС. Под эфемеридным обеспечением понимают определение и прогноз параметров движения всех НС с помощью наземных средств и передачу этой ин- 14 Структура спутниковь храдионавигаиионных еиетеи формации («закладка») на НС с целью ее последующей передачи в навигационном сообщении потребителям. Частотно-временное обеспечение означает определение и прогноз отклонений бортовых шкал времени НС от системной шкалы времени и «закладка» на борт НС частотно-временных поправок (ЧВП) с целью последующей их передачи в навигационном сообщении потребителям.
Излучаемые с НС непрерывные радиосигналы образуют в околоземном пространстве радионавигаиионное поле. Мониторинг радионавигационного поля в ПКУ осуществляется с целью обеспечения потребителей навигационными радиосигналами гарантированного качества, реализующими требуемую точность НВО. При выявлении сигналов НС, не удовлетворяющих заданным требованиям, принимаются меры по выявлению и устранению возникших дефектов или исключению этих сигналов из процедур НВО.
При штатной комплектации ПКУ состоит из координационно-вычислительного центра (КВЦ), станций траекторных измерений и управления (СТИ), системного (наземного) эталона времени и частоты. Периодически при полете НС в зоне видимости СТИ происходит наблюдение за спутником, что позволяет с помощью КВЦ определять и прогнозировать эфемеридную и другую необходимую информацию. Затем эти данные закладывают в память бортовой ЭВМ и передают потребителям в навигационном сообщении. Синхронизация различных процессов в СРНС обеспечивается с помощью высокостабильного (атомного) системного эталона времени и частоты, который используется, в частности, в процессе юстировки бортовых эталонов времени и частоты навигационных спутников СРНС.
1.4. Навигационная аппаратура потребителей Навигационная аппаратура потребителей предназначена для приема и обработки радиосигналов НС с целью определения необходимой потребителям информации (пространственно-временных координат, направления и скорости, пространственной ориентации и т.п.). В состав НАП входят антенна с равномерной диаграммой направленности в верхнюю полусферу; высокочастотный приемник, осуществляющий фильтрацию и разделение сигналов, и вычислитель, решающий задачу НВО. Обычно используют двухэтапное решение задачи НВО.
На первом этапе формируют оценки параметров радиосигнала— задержки и доплеровского смешения частоты, и извлекают из сигнала навигационное сообщение, содержащее, в том числе, информацию о параметрах движения НС. На втором этапе рассчитывают координаты потребителя и составляющие его вектора скорости. В зависимости от типа НАП (носимая человеком, авиационная, морская, автомобильная, геодезическая и т.д.) в ней реализуются дополнительные сер- Глава 1 висные функции, например, привязка к карте местности, движение по заданному маршруту, определение положения потребителя относительно заданной точки и др. Области использования НАП СРНС неуклонно расширяются и в настоящее время охватывают авиацию, мореплавание, железнодорожный и автомобильный транспорт, геодезию и картографию, геодинамику и сейсмологию, военное дело, космонавтику, сельское хозяйство, системы связи и телекоммуникаций и т.д.
1.5. Особенности формирования эфемеридной информации в среднеорбитальных СРНС Способ функционирования среднеорбитальных СРНС ГЛОНАСС, ОРБ позволяет отнести их к радиомаячным навигационным средствам, где роль маяков выполняют НС. Однако они отличаются от традиционных радиомаячных систем ближней и дальней навигации (РСБН, РСДН) [1.61 тем, что координаты маяков 1НС) постоянно меняются, причем с достаточно большой скоростью. Непрерывное высокоточное определение координат НС представляет собой сложную задачу. Координаты НС могут быть определены в общем случае либо в ПКУ, либо непосредственно на спутнике (самоопределяющиеся НС) [1.Ц. При разработке СРНС ГЛОНАСС предпочтение отдано первому подходу.
Это связано с тем, что существуют хорошо апробированные на практике методы и средства решения этой проблемы в наземных условиях. В современных СРНС управление НС осуществляется с ограниченных территорий и, следовательно, не обеспечивается постоянное взаимодействие сети НС с ПКУ. В связи с этим выделяют два этапа решения данной задачи [1.2~.
На первом этапе в ПКУ измеряют координаты спутников в процессе их пролета в зоне видимости и вычисляют параметры их орбит. Эти данные прогнозируются на фиксированные (опорные) моменты времени, например на середину каждого получасового интервала предстоящих суток, до выработки следующего прогноза.
Спрогнозированные координаты НС и их производные (эфемериды) передаются на НС, а затем в виде навигационного (служебного) сообщения— потребителям. На втором этапе в аппаратуре потребителя по этим данным осуществляется последующее прогнозирование координат НС, т.е. вычисляются текущие координаты НС в интервалах между опорными точками траектории. Процедуры первичного и вторичного прогнозирования координат проводят при известных закономерностях движения НС. В отличие от самоопределяющихся НС [1.Ц, рассмотренный вариант функционирования СРНС обеспечивает упрощение аппаратуры спутников за счет усложнения структуры и аппаратуры ПКУ.
16 Структура спутниковых радионавигационных систем 1.6. Требования различных потребителей к спутниковым радионавигационным системам В п. 1.1 приведены основные требования к СРНС ГЛОНАСС, сформулированные на этапе разработки системы. После введения системы в эксплуатацию и при непрерывном расширении сфер ее применения в интересах различных потребителей возникла необходимость введения ряда новых требований и конкретизации ~уточнения) отдельных требований. Следуя 11.71, введем следующие дополнительные характеристики СРСНС: доступность (готовность), мерой которой является вероятность работоспособности радионавигационных систем перед выполнением той или иной задачи и в процессе ее выполнения; целостность, мерой которой является вероятность выявления отказа в течение времени, равного заданному или меньшего; непрерывность обслуживания, мерой которой служит вероятность работоспособности системы в течение наиболее ответственных отрезков времени движения (выполнения задачи).
Требования к навигационному обеспечению различных гражданских объектов, реализуемому, в частности, с помощью СРНС, впервые в РФ сформулированы, обобщены и приведены в Российском радионавигационном плане ~1.81, подготовленном с участием специалистов заинтересованных ведомств и служб. Они учитывают также положения документов таких международных организаций, как ИКАО (Международная организация гражданской авиации), ИМО (Международная морская организация), а также ряда национальных радионавигационных планов других стран, например, США [1.91. Требования к навигационному обеспечению воздушних судов Эти требования определяются, в первую очередь, необходимостью обеспечения безопасности полетов воздушных судов (ВС) в условиях сложившейся структуры деления воздушного пространства.
В соответствии с этим рассматриваются различные этапы полета: по трассам, воздушным линиям, вне трасс, в аэродромной или аэроузловой зоне, взлет, заход на посадку и посадка, пробег по взлетно-посадочной полосе (ВПП) и руление по рулежным дорожкам. В табл. 1.1 приведены требуемые СКО определения плановых координат и высоты полета ВС (абсолютной по трассам и местным линиям, геометрической — при заходе на посадку) 11.81. Требуемые показатели даны для основных решаемых задач таких, как маршрутный полет, полет в зоне аэродрома, специальный полет, заход на посадку. Для задачи захода на посадку по категориям ИКАО указаны высоты над ВПП, на которых должна осуществляться проверка точностных характеристик.
Требования к доступности зависят от этапов полета и интенсивности воздушного движения. Численные значения доступности при маршрутных поле- Глава 1 тах составляют 0,999...0,99999; при полете в зоне аэродрома и некатегорированном заходе на посадку — 0,99999. Требования по доступности для захода на посадку и посадки по категориям ИКАО соответствуют требованиям к системам инструментальной посадки. Численные значения их близки к единице !!.81. Требования к целостности для маршрутных полетов, полетов в зоне аэродрома и некатегорированному заходу на посадку составляют 0,999 при допустимом времени предупреждения соответственно 10, 1О и 2 с, а для захода на посадку и посадки по 1, 11 и 111 категориям ИКАΠ— 0,999999, 0,9999999 и 0,9999999995 при допустимом времени предупреждения не более 1 с !1.8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
