Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 55
Текст из файла (страница 55)
На приведенных схемах АРМ вЂ” автоматизированное рабочее место. Основные функции элементов ПКУ заключаются в следующем. 10.1.2. Центр управления системой Центр управления системой ~1.1, 1.41 соединен каналами автоматизированной и неавтоматизированной связи, а также линиями передачи данных со всеми элементами ПКУ, планирует и координирует работу всех средств ПКУ на основании принятого для ГЛОНАСС ежесуточного режима управления спутниками в рамках технологического цикла управления. При этом ЦУС собирает и обрабатывает данные для прогноза эфемерид и частотно-временных поправок, осуществляет с помощью так называемого баллистического центра расчет и анализ пространственных характеристик системы, анализ баллистической структуры и расчет исходных данных для планирования работы элементов ПКУ.
Информацию, необходимую для запуска спутников, расчета параметров их орбитального движения, управления ими в полете, ЦУС получает от системы единого времени и эталонных частот, системы определения параметров вращения Земли, системы мониторинга гелио- и геофизизической обстановки [10.2]. Центральный синхронизатор, взаимодействуя с ЦУС, формирует шкалу времени ГЛОНАСС, которая используется для синхронизации процессов в системе, например, в системе контроля фаз. Он включает в свой состав группу водородных стандартов. 10.1.3. Контрольные станции Контрольные станции (станции управления, измерения и контроля или наземные измерительные пункты) по принятой схеме радиоконтроля орбит осуществляют сеансы траекторных и временных измерений, необходимых для определения и прогнозирования пространственного положения спутников и расхождения их шкал времени с временной шкалой ГЛОНАСС, а также собирают телеметрическую информацию о состоянии бортовых систем спутников.
С их помощью происходит закладка в бортовые ЭВМ спутников массивов служебной информации (альманах, эфемериды, частотно-временные поправки и др.), временных программ и оперативных команд для управления бортовыми системами. 362 Наземный сегмент (подсистема контроля и управления) Траекторные измерения осуществляются с помощью радиолокационных станций, которые запросным способом определяют дальность до спутников и радиальную скорость. Дальномерный канал характеризуется максимальной ошибкой около 2...3 м. Процесс измерения дальности до спутника совмещают по времени с процессом закладки массивов служебной информации, временных программ и команд управления, а также со съемом телеметрических данных со спутника.
ЯВ -кс -кос цуС вЂ” центр управления системой АКП вЂ” аппаратура контроля поля СКФ вЂ” система контроля фаз ЦС вЂ” центральный сннхроиизатор - КСС вЂ” командная станция слежения й Рис. 10.3. Наземный сегмент СРНС ГЛОНАСС 363 Для эфемеридного обеспечения с КС в ЦУС ежесуточно выдается по каждому спутнику по 10...12 наборов (сеансов) измеренных текущих навигационных параметров объемом примерно 1 Кбайт каждый. В настоящее время для обеспечения работ ГЛОНАСС могут использоваться КС, рассредоточенные по всей территории России (рис.
10.3). Часть КС и других элементов наземного сегмента ГЛОНАСС осталась вне территории России (в странах СНГ) и может быть использована лишь при наличии соответствующих договоренностей. Размещение сети КС выбрано с учетом существующей инфраструктуры управления НС и из условий надежного решения задач траекторных измерений для всей орбитальной группировки. Такая сеть КС обеспечивает закладку на спутники системы высокоточных эфемерид и временных поправок 1 раз/сут (возможна закладка 2 раз/сут).
Глава 10 В случае выхода из строя одной из станций возможна ее равноценная замена другой, так как сеть КС обладает достаточной избыточностью и в наихудшей ситуации работу системы может обеспечивать ЦУС и одна станция, однако интенсивность ее работы будет очень высокой. При планировании работы КС на сутки определяются основные и резервные станции для проведения сеансов измерений с необходимой избыточностью. Контрольные станции имеют тройное резервирование по аппаратуре (один комплект рабочий, второй — в резерве, третий — профилактические работы). Коэффициент готовности средств ПКУ в сеансе измерений и закладки информации на борт спутника близок к единице. Описанная сеть КС отличается от аналогичной структуры СРНС бРЯ тем, что обеспечивает высокое качество управления орбитальной группировкой только с национальной территории.
КС ГЛОНАСС могут использоваться для обеспечения функционирования других космических средств. 10.1.4. Квантово-оптические станции Квантово-оптические станции предназначены для периодической юстировки радиотехнических каналов измерения дальности КС с помощью лазерного дальномера. В этих целях на каждом спутнике размещены специальные лазерные отражатели. Применение КОС обеспечивает высокоточное измерение параметров движения спутников ГЛОНАСС. В РФ разработаны три отечественные лазерные станции слежения или КОС: лазерная дальномерная система «Гео-ИК»; КОС «Эталон»; КОС «Майданак» (Узбекистан). Всего в России было сооружено 20 таких комплексов.
Станция «Гео-ИК» является частью спутниковой геодезической системы «Гео-ИК», которая используется для определения земных координатных систем и моделей гравитационного поля Земли. Эти модели являются основой для высокоточных определений орбит спутников ГЛОНАСС.
Квантово-оптические станции типа «Эталон» и «Майданак» используются для корректировки радиолокационных измерений и в процессе определения орбит в ГЛОНАСС. Второе поколение КОС «Эталон» позволяет определять положение спутников, видимых по отраженному вниз солнечному свету (со звездной величиной менее, чем 13), на максимальной высоте 20000 км. Погрешность измерений дальности при интервале усреднения в 15 с составляет около 1,5...2 см, а углового положения — 2 ... 3" . Квантово-оптическая станция «Майданак» представляет собой многофункциональный комплекс, который позволяет измерять дальность до космических объектов на высотах до 40 000 км (со звездной величиной 16). Максимальная угловая ошибка определения положения спутника имеет порядок от 0,5 до 1...2", а дальномерная ошибка — не более 1,5...1,8 см.
Наиболее эффективно лазерные станции работают в ночное время при хорошей видимости. 364 Наземный сегмент ~подсистема контроля и управления) 10.1.5. Система контроля фаз Система контроля фаз обеспечивает контроль (сверку) сигнала, излучаемого спутником с целью измерения фазового и частотного сдвига бортовых эталонов времени и частоты относительно эталона ЦС. Эта информация необходима для синхронизации фаз навигационных сигналов, излучаемых всеми спутниками ГЛОНАСС.
Такая процедура производится с помощью контрольного навигационного приемника СКФ. В процессе сверки (для определения сдвига бортовой шкалы времени) принятые дальномерные сигналы спутника сравниваются с опорными сигналами, полученными от высокостабильного (относительная нестабильность порядка 10 ") эталона частоты ЦС.
В результате сравнения измеряется псевдо дальность РКЯ = Я(г)+ А(г), где Я(~) — дальность от СКФ до спутника; АЯ вЂ” ошибка ее измерения, обусловленная, в частности, рассогласованием фаз между бортовым стандартом времени и частоты и ЦС. В связи с тем, что псевдо дальность является измеряемой величиной, и учитывая максимальную ошибку Я(~), значение А~с) можно определить с точностью 3...4 м.
В дальнейшем А(~) можно усреднить на длительном интервале, экстраполировать на заданный момент времени (г+Т) и привести к соответствующей размерности для коррекции, например, шкалы времени и частоты бортового эталона. Результаты измерений, проводимых в СКФ, автоматически передаются в ЦУС для расчета поправок к фазе и частоте бортового эталона, входящих в навигационные сообщения соответствующего спутника. Сверка фаз дальномерных сигналов выполняется 1 раз/сут для каждого спутника. Параметры для синхронизации бортовой шкалы времени обновляются 2 раз/сут, поэтому вклад ошибки из-за сдвига фазы дальномерного сигнала спутника в результирующую ошибку измерения псевдо дальности может составить не более 5 ... б м. 10.1.б. Аппаратура контроля поля Аппаратура контроля поля представляет собой высокоточную НАП, располагаемую на контрольных станциях и имеющую высокоточную геодезическую привязку. Она обеспечивает непрерывный контроль характеристик навигационного обеспечения (в частности, точностных характеристик координатно- временного обеспечения, которые должны поддерживаться с достаточно высокой достоверностью — с вероятностью не хуже 0,997, а также характеристик целостности) с помощью системы ГЛОНАСС на территории России.
Для оценки качества работы ГЛОНАСС предусматривается: диагностика работы основных бортовых систем спутников; контроль точности решения на- 365 Глава 10 вигационной задачи и качества информации, содержащейся в навигационных сообщениях спутников. Диагностику бортовых систем спутника можно осуществлять на АКП, например по результатам его самоконтроля, которые передаются в навигационном кадре. В случае обнаружения неисправности, влияющей на качество навигационного сигнала, признак непригодности данного спутника для навигационных определений потребителей (соответствующее значение параметра "В" навигационного кадра) автоматически включается в состав навигационного сообщения спутника не позднее, чем через одну минуту после обнаружения неисправности. Это позволяет потребителям исключить неисправный спутник из процедуры навигационных определений. Контроль качества навигационного обеспечения системой ГЛОНАСС ведется АКП, в основном, в двух режимах: контроля НС и контроля поля.
Режим контроля НС предусматривает непрерывное сравнение измеренных значений псевдо дальностей и псевдо скоростей с их прогнозируемыми значениями для всех видимых спутников ГЛОНАСС (одновременно в зоне радиовидимости АКП может находиться до 8 ... 11 спутников). За время сеанса связи от каждого спутника принимаются и контролируются данные, содержащиеся в навигационных кадрах, а также осуществляется измерение с помощью его сигналов первичных навигационных параметров (псевдо дальности и псевдо скорости). После окончания сеанса связи в АКП выполняется автономный анализ полученной информации и контролируется отсутствие сигнала вызова ПКУ. При отрицательном результате проверки спутника об этом автоматически сообщается в ЦУС с указанием конкретных причин, где принимаются необходимые меры по устранению неисправностей, ограничивающие или временно исключающие использование спутника по целевому назначению.
Выход из строя отдельных спутников ГЛОНАСС не приводит к заметному ухудшению точностных характеристик навигационного поля системы, так как группировка спутников имеет необходимую избыточность по числу НС. Режим контроля навигационного поля предусматривает решение навигационной задачи по каждому оптимальному созвездию спутников над соответствующим АКП. Эта процедура включает в себя также сравнение эталонных координат с текущими результатами определения местоположения по данному созвездию и выполняется непрерывно по автономному плану.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
