Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Вплоть до 1991 г. большая часть пользовательского оборудования ОРИ продавалась только по лицензиям. На Х конференции по радионавигации, состоявшейся в 1991 г., было объявлено, что, начиная с 1993 г. 6РБ как минимум в ближайшие ! 0 лет будет доступна на уровне стандартной точности как бесплатная, непрерывная и всемирная. Впоследствии этот срок был распространен «на все обозримое будущее», однако военные приемники, антенны и другое специальное оборудование запрещены для экспорта и в настоящее время.
На ! 99! — 1992 гг. (кризис в Персидском заливе) пришлось и первое крупномасштабное боевое применение 6РБ, причем, по мнению экспертов, спутниковая навигация стала одним из двух средств (под вторым подразумевалась аппаратура ночного видения), без которых победить в современной войне невозможно. Отметим, что перед началом проведения операции «Буря в пустыне» США предприняли ряд специальных мер по расширению возможностей 6РЯ: была пополнела группировка НКА, а орбиты 1б НКА были изменены так, чтобы обеспечить максимальное покрытие зоны боевых действий.
В то же время отметим, что только ! О '.4 обшего числа высокоточного оружия, примененного во время операции «Буря в пустыне», использовало 6РБ в качестве средства наведения (во время боевых действий в Косово этот показатель составил 95 0' ). Интересно, что конфликт в Персидском заливе дал сильный ~олчок развитию коммерческого применения 6РРн поскольку 25 военные приборы нужного класса в необходимом количестве американской промышленностью не выпускались, для сухопутных войск были заказаны и приобретены 10 тыс. коммерческих (гражданских) малогабаритных приемоиндикаторов, что стимулировало расширение выпуска и применения таких устройств.
Следует признать, что финансовая политика США в данном вопросе оказалась весьма дальновидной: быстрое развитие коммерческого сектора спутниковой навигации позволило привлечь средства гражданских потребителей, которые ннвестировались в развитие системы. История применения российской СРНС ГЛОНАСС не так богата, но и в ней были заметные события. В частности, успешный во всех отношениях, но, к сожалению, ставший первым и последним полет советского космического челнока «Буран», включая эффектную автоматическую «самолегную» посадку корабля на аэродром, контролировался спутниковой навигационной аппаратурой отечественного производства.
Контрольные вопросы 1. Ограничения, присущие РНС наземного базирования. 2. Основные постулаты спутниковой навигации. 3. Траверзный метод местоопределения. 4. Интегральный доплеровский метод местоопределения. 5. СРНС «Цикада» и «Транзит», параметры, принципы навигационных измерений. 6. Факторы, определяющие достижимую точность СРНС первого поколения. 7.
Что ограничивало возможности развития и модернизации СРНС первого поколения? 8. СРНС юорого поколения (ГНСС). Концепция создання, их характеристики (доступность, целостность, непрерывность и др.). 9. Соображения, положенные в основу выбора состава и параметров орбитальных группировок СРНС второго поколения. 10.
Основные этапы создания СРНС второго поколения. 3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЛ. Методы НВО, основанные иа измерении времени прихода сигнала 3.1.1. Дальномерный метод Наиболее простой, дальномерный метод навигационных определений основан на измерениях дальности 111 между 1-м НКА н потребителем.
Рсше"ие задачи на плоскости данным методом иллюстрирует рис. 3.1. Линии попожения в этом случае представпягот окружности радиусов 111 = ст1 и пг = стз. Как видно на рисунке, окруж"ости пересекаются в двух точках, Рис. ЗД. Дальномерные изме- рения на плоскости Напомним (см. Разд. 1), что основным содержанием задачи НВО в ГНСС является определение вектора состояния потребителя. В качестве компонент этого вектора обычно рассматривают пространственные координаты х, у, х потребителя временную поправку тя шкалы времени потребителя относительно системной шкалы, а также составпяющие вектора скорости х,у, х. Указанные навигационные параметры определяются на основании измерения РНП. В ГНСС ГЛОНАСС н СтРБ используются в основном дальномерный и радиально-скоростной методы измерений.
В этом случае РНП являются время распространения (задержка) т сигнала на трассе НКА — потребитель и доплеровское смещение несущей частоты Р~1. Соответствующая им дальность НКА — потребитель 11 и радиальная скорость потребителя относительно НКА г„яаапстся навигационными параметрами, а связыва|ощие нх навигационные функции в данном сяучае имеют вид Р = ст; г,= Рд/А.
Рассмотрим основные виды НВО, базирующиеся на результатах измерений указанных РНП. т. е. при измерениях возникает неоднозначносп,, для устранения которой необходима дополнительная информация. При трехмерных измерениях поверхность положения для каждого 1-го НКА представляет сферу радиуса ль центр которой расположен в центре масс НКА. Уравнение этой сферы имеет вид Л;= 1 < ! < л. (3.1) Здесь хса у„, г„— известные на момент измерения координаты 1-го НКА (данные, необходимые для расчета текущих координат НКА, так называемая зфем~ридная инфорчаиия, передаются с НКА потребителю в составе навигационного сообщения, см.
разд. 6); х, у, х— координаты потребителя, которые необходимо определить; ~' — номер НКА Местоположение потребителя, т. е. его координаты х, у, г, определяют как координаты точки пересечения трех поверхностей положения, другими словами, трех сфер (рис. 3.2). Поэтому для реализации дальномерного метода необходимо измерить дальности до трех НКА, т. е. 1 = 1, 2, 3.
Ряс. 3.2. Поверхности положения для дальномерного метода Таким образом, для дальномерного метода навигационная функция представляет собой систему из трех квадратных уравнений вида (3.!). Ввиду нелинейности такой системы уравнений возникает проблема неоднозначности определения координат, устраняемая с помощью известной потребителю дополнительной информации (априорные координаты потребителя, его радиальная скорость и т.
д.). Принципиально важным с точки зрения практического использования дальномерного метода является следующее. Уравнение (3.1) 28 праведливо в предположении, что все входящие в это выражение еличины относятся к одному и тому же моменту времени. На са~ом деле момент наступления любого события, происходящего на боргу НКА (например, начало излучения сигнала), может быть опеделен только относительно бортовой шкалы времена (БШВ), фор,ируемой бортовым тгалоном времени и частоты. При этом потреб„пель П фиксирует момент приема этого сигнала в собственной анапе враиени потребителя (ШВП). Если БШВ и ШВП идеально синхронизированы, то проблем не возникает, однако для этого необходимо иметь в аппаратуре потребителя (АП) высокостабильный эталон времени (частоты) и периодически проводить его калибровку по ШВ НКА, что технически сложно и экономически не оправдано.
При наличии смещения ШВП относительно БШВ Ь, = гвшв — гшвп измеренная потребителем величина т„задержки сигнала на трассе распространения НКА-П будет отличаться от истинной задержки т на величину б, поэтому величина т„фактически является псевдозадержхой. (Более строгое определение понятия псевдозадержкн см. в [121.) Соответственно, рассчитанная на основании измеренного потребителем значения т„дальность до (-го НКА л; = ста отличается от истинной на величину бя = сб„т. е.
представляет собой псевдодаяьность. Координаты потребителя х, у, х в этом случае также определяются с погрешностью, значение которой с учетом реальных значений смещения шкал о может достигать десятков и сотен метров. Поэтому на практике дальномерный метод практически не применяется, вместо него используют псевдодальномерный метод. 3.!.2. Осевдодалвномерный метод Итак, под псевдодальностью от г-го НКА до потребителя понимают измеренную дальность й; этого НКА, отличающуюся от не~инной дальности Л, на неизвестную, но постоянную за время опРеделения навигационных параметров величину Ля = сЛ,. Таким образом, псевдодальность до ~-го НКА можно описать формулой А,= + сбг, (3.2) где Ь, — смещение временной шкалы потребителя относительно сис- темного времени.
В псевдодальномерных методах поверхностью положения по"рожнему является сфера с центром в точке центра масс НКА, но Р~диус этой сферы отличается от истинной дальности Л на неизвест- ную величину Ал = сб . Существенно, что поскольку БШВ всех НКА синхронизированы с высокой точностью, величина задержки считается одинаковой для всех НКА (рис. 3.3).
Измерение псевдодальностей до трех НКА приводит к системе трех уравнений, содержащих четьзре неизвестных — координаты потребителя х, у, я и задержку бл. Для устранения возникшей неопределенности необходимо провести дополнительное измерение, т. е. измерить псевдодальность до четвертого спутника. Палученная таким образом система четырех уравнений имеет однозначное решение и, следовательно, местоположение потребителя при измерениях псевдодальностей определяется как точка пересечения четырех поверхностей положения.
Именно необходимость обеспечить в любой точки Земли возможность одновременного наблюдения как минимум четырех НКА в значительной степени определяет структуру и параметры орбитальной группировки ГНСС. КА2 Рис. З.З. Схема лсевлодальномерных измерений лри определении положения на плоскости Необходимо обратить внимание, что положенное в основу псевдодальномерного метода допущение о том, что бортовые шкалы всех НКА синхронизированы с высокой точностью, справедливо только для каждой нз ГНСС вЂ” ГЛОНАСС и ОРИ вЂ” по отдельности. Если же в рабочее созвездие включены НКА обеих ГНСС, то, поскольку их БВШ в настоящее время не синхронизированы, система ЗО уравнений, которую необходимо решить при НВО, содержит не че. ыре„а пять неизвестных — три псевдодальности и две величины ~мещения шкал: Ь глонасс и Ь пгз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
