Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 5
Текст из файла (страница 5)
За более чем 20-летнюю историю существования этой службы с ее помощью были спасены несколько тысяч жизней. Успешный опыт эксплуатации СРНС «Транзит» и «Цикада» подтвердил перспективность спутниковой радионавигации как основной линии развития радионавигации в целом. В то же время стали очевидными принципиальные недостатки СРНС первого поколения. Первый недостаток состоял в том, что наличие перерывов между сеансами наблюдения НКА исключает возможность местоопределения в произвольный момент времени или непрерывного местоопределения в течение длительного интервала времени. Уменьшить интервал между сеансами, увеличив количество НКА, было нельзя, поскольку все НКА использовали идентичные сигналы и при их одновременном наблюдении возникали взаимные помехи.
Основные технические характеристики: ° точность навигации 2о = 80...100 м а плане ° покрьггне — глобальное ° доступность — перерыв а навигационных определениях - 30 мнн на широтах 80' 1Ч, Б н -110 мнн на экваторе. В менее 558 случаев перерыв может достаппь 6...8 ч н никогда не превышает 24 ч непрерывная доступность требует 45...70 КА на подобных орбитах ° частоты навигационных радиосигналов 150 н 400 Мгц ° мощность бортоаого передатчика 3...5 Вт ° стабильность бортового стандарта частоты !О 10 за ау кн Преимущества н недостатки: ° наземная инфраструктура значительно проще н ао многом совмещена со сганхнртной инфраструктурой обслужняання орбитальной группировки любых КА ° достаточно компактная аппаратура потребителя ° большая точность по срааненню с разностно- даяьномернымн системами ° экологически «чнстая» система ° отсутствие непрерывной доступности ° возможность определения галька плановых координат ° недостаточная точносзь длх многих гражданских н военных приложений Рис.
2.4. Основные технические характеристики СРНС первого поколения Второй недостаток обусловлен тем, что при интегральном доплеровском методе меспюпределения необходимо результаты измерений, соответствующие различным моментам времени, приводить к одному моменту. Технические средства, существовавшие на момент создания СРНС первого поколения, обеспечивали точность синхронизации бортового эталона времени НКА и опорного генератора аппаратуры потребителя, соответствующую погрешности местоопределения неподвижного обьекта порядка 50 м (СКО). Для движущихся объектов точность интегрального доплеровского метода измерений существенно зависит от точности определения собственной скорости движения потребителя.
Так, погрешности изме- 22 ения собственной скорости, равной 0.5 мlс, соответствуют погрешности местоопределения порадка 500 м, т. е. по сравнению с неподвижным потребителем погрешность возрастает примерно в 10 раз. Таким образом, СРНС первого поколения не удовлетворяли требованиям непрерывного высокоточного местоопределения динамичных обьекгов в любой точке Земли с выдачей результатов измерений в реальном масштабе времени. Рассматривавшиеся нв определенном этапе варианты расширения возможностей этих систем за счет увеличения числа спутников при одновременном увеличении высоты орбиты, а также за счет добавления к доплеровскому каналу дальномерного канала, не обеспечивали радикального улучшения ситуации, поскольку перспективная СРНС должна предоставлять потребителю возможность в любой момент времени определять трн координаты, векюр скорости и точное время.
Для реализации такой возможности необходимо проводить измерения нс менее чем по четырем спутникам, что накладывает соответствующее условие на структуру орбитальной группировки НКА: в любой момент времени в любой точке земной поверхности должна быть обеспечена возможность наблюдения не менее четырех НКА, при этом общее число НКА в группировке должно быль минимальным. Удовлетворить эти и другие важные требования путем модернизации и СРНС первого поколения было невозможно. Поэтому начиная с 1970-х годов в СССР и США практически одновременно были начаты рабаты по созданию СРНС второго поколения.
22. СРНС второго поколения В основу концепции построения СРНС второго поколения (ГЛОНАСС и ОРВ) был положен ряд принципиальных требований, вытекающих из назначения систем. Согласно этим требованиям, создаваемое ими навигационное поле должно быть глобальным, непрерывным в пространстве и времени, обеспечивать необходимую кратность (не менее четырех) покрытия рабочей зоны, возможность НВО независимо от метеоусловий, рельефа местности (при условии радиовидимости необходимого числа НКА), а также от характера движения обьекта.
Требовалось также обеспечить беззалрос"ость и независимость НВО. Беззапросность системы означает, что "Роцесс формирования н излучения навигационных сигналов происходит автономно и не требует инициализации со стороны потребителя. Независимость подразумевает возможность определения искомых навигационных параметров непосредственно в аппарату- 23 ре потребителя без привлечения других средств.
При этом аппаратура потребителя должна быть максимально компактной и иметь невысокую стоимость, поэтому максимум функциональной нагрузки перенесен на аппаратуру НКА и наземного комплекса управления (НКУ). В дальнейшем, по мере развития гражданских применений СРНС, таких как управление воздушным движением и судовождением, все большее значение приобретали следующие характеристики СРНС: доступность, целостность и непрерывность обслуживания.
Дадим определения этим терминам: ° доступность (готовность) — вероятность работоспособности СРНС в момент обрагцения к ней и в процессе навигационного сеанса; ° целостность — вероятность выявления отказа системы в течение заданного времени или быстрее; ° непрерывность — вероятность сохранения непрерывной работоспособности системы на заданном промежутке времени (Под заданным, как правило, подразумевается наиболее важный с практической точки зрения отрезок времени, например, время захода на посадку воздушного судна.) Современные требования к указанным характеристикам весьма высоки. Так, доступность при маршрутном полете должна быть не ниже 0,999, а при полете в зоне аэродрома — не ниже 0,99999.
Целостность, согласно требованиям Международной организации гражданской авиации, должна быть не ниже 1 — 5 '" при допустимом времени предупреждения не более ! с. Для решения поставленной задачи при проектировании СРНС второго поколения были избраны среднеорбитальные НКА с высотой орбиты порядка 20 тыс. км (дальнейшее увеличение высоты орбиты нецелесообразно, так как практически не приводит к расширению зоны видимости НКА). Период обращения НКА при такой высоте орбиты равен примерно 12 ч. В этом случае, чтобы гарантировать в любой точке Земли одновременное наблюдение не менее четырех НКА, в составе орбитальной группировки должно быть не менее 18 НКА, однако для повышения точности и надежности навигационных измерений было решено увеличить это число до 24.
Кроме изменения структуры и геометрии орбитальной группировки, в СРНС второго поколения с самого начала были заложены средства, обеспечивающие прецизионную взаимную синхронизацию бортовых шкал (эталонов) времени НКА. Большое внимание уделялось также развитию средств высокоточного определе- 24 иия и прогнозирования параметров орбит (эфемерид) НКА.
Решение перечисленных, а также и многих других второстепенных задач позволило создать, ввести в эксплуатацию и предоставить в пользование всему населению Земли две среднеорбитальные СРНС второго поколения: российскую, получившую название ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), и американскую, первоначально названную ЫАУЯТАК (Ыау!да!!оп Яа!е11!ге Типе апс1 Капп!пя), а в настояшее время обычно именуемую ОРБ (6!оЬа! Роз!!!оп!пл Яуз!еш), Первоначально эти системы проектировались как сугубо военные и предназначались для решения задач навигации стратегических подводных лодок и авиации, а также для наведения ракетного вооружения, прежде всего высокоточного оружия дальнего радиуса действия. Это обстоятельство нашло свое отражение и в терминологии: СРНС, разработку которой ВВС США начали в 1973 г., получила название ПМЯБ (Пе(епзе Ыачдайоп Ба!еййе Бух!ет — оборонительная система спутниковой навигации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
