Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Потребителями, таким образом, устанавливается единая шкала времени. Расхождение этой шкалы с наземной шкалой времени системы не превышает 15...20 нс. Второй проблемой создания высокоорбитальной навигационной системы является высокоточное определение и прогнозирование параметров орбит навигационных спутников. Достижение необходимой точности эфемерид навигационных спутников потребовало проведения большого объема работ по учету факторов второго порядка малости таких, как световое давление, неравномерность вращения Земли и движение ее полюсов, а также исключение действия на спутник в полете реактивных сил, вызванных негерметичностью двигательных установок и газоотделением материалов покрытий.
Для экспериментального определения параметров геопотенциала на орбиты навигационных спутников были запущены два пассивных ИЗС «Эталон» («Космос-1989» и «Космос-2024»), предназначенных для измерения параметров их движения высокоточными квантово-оптическими измерительными средствами. Благодаря этим работам достигнутая в настоящее время точность эфемерид навигационных спутников при прогнозе на 30 ч составляет: вдоль орбиты — 20 м; по бинормали к орбите — 10 м; по высоте — 5 м (среднеквадратическая ошибка (СКО)). Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 г.
запуском спутника «Космос-1413» ...» В 1995 г. было завершено развертывание СРНС ГЛОНАСС до ее штатного состава (24 НС). В 1999 — 2002 гг. состав группировки существенно сократился в результате вывода из эксплуатации отработавших свой ресурс спутников и недостаточным финансированием новых запусков. В настоящее время действует федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», в рамках которой орбитальная группировка системы ГЛОНАСС к 2008 г. должна быть доведена до установленной численности (18 — 24 космических аппаратов). Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС запатентована в Соединенных Штатах Америки [В.61. В рассматриваемый период времени в США также проведены интенсивные разработки СРНС.
В 1958 г. в рамках создания первого поколения атомных ракетных подводных лодок «Полярис» была создана система «Транзит» (аналог СРНС «Цикада»), введенная в эксплуатацию в 1964 г. [В.31. В начале 70-х годов начаты работы по созданию СРНС второго поколения — ОРИ!«Навстар» (аналога отечественной системы ГЛОНАСС). Спутниковая радионавигационная система бРЯ полностью развернута и введена в эксплуатацию в 1995 г. С 2007 г. в РФ принят ряд директивных документов, направленных на ускорение развития технологий спутниковой навигации, в том числе издан Указ Президента РФ от 17 мая 2007 г.
№ 638 «Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально- зкономического развития РФ», а во исполнение этого указа Правительство РФ выпустило Постановление от 30 апреля 2008 г. № 323 об утверждении Положения о полномочиях федеральных органов исполнительной власти по поддержанию, развитию и использованию ГЛОНАСС, принято Постановление Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. № 641 "Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС!ОРЯ". В феврале 2008 г. в РФ принята «Концепция развития навигационных сигналов глобальной навигационной системы ГЛОНАСС», в которой определена необходимость совершенствования системы ГЛОНАСС.
В соответствии с решениями директивных органов РФ основными направлениями дальнейших работ в области СРНС являются: создание и внедрение перспективных технологий навигационно- временного обеспечения на основе систем спутниковой навигации во все сферы человеческой деятельности (экономику, быт, науку и технику); 1О Введение модернизация СРНС ГЛОНАСС с целью обеспечения ее характеристик на уровне зарубежных аналогов и конкурентоспособности на мировом рынке навигационных услуг; развитие, в том числе в регионах РФ, дифференциальных подсистем СРНС; развитие сотрудничества с различными международными и зарубежными организациями и фирмами в области расширения использования возможностей навигационной системы ГЛОНАСС для широкого круга потребителей; совершенствование нормативно-правовой базы в области навигационно- временного обеспечения на территории РФ.
Работы в указанных направлениях ведутся в соответствии с требованиями, выдвигаемыми различными потребителями (воздушными, морскими и речными судами, наземными и космическими средствами, топогеодезическими, землеустроительными и другими службами). Литература В.1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования/ Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова.
— М.: Радиотехника, 2005. В.2. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС/ Под ред. В.А. Болдина, А.И. Перова, В.Н. Харисова. — М.: ИПРЖР, 1998. В.З. Решетнев М Ф. Развитие спутниковых радионавигационных систем// Инф. бюллетень НТЦ «Интернавигация», 1992, й. 6 — 10. В.4.
РагКтвоп В. И'. А Н1згогу оГ Яаге11йе 1чаъч8айоп// Мам8айоп (1)ЯА), Зрг1п8, 1995, чо1. 42, по. 1, рр. 109 — 164. В.5. Шебшаевич В. С. Развитие теоретических основ спутниковой радионавигации ленинградской радиокосмической школой// Радионавигация и время, РИРВ, 1992, № 1, рр. 6 — 9. В.б. Шебшаевич В. С. Основные возможности использования ИСЗ для радионавигации самолетов: Докл. на семинаре ЛВВИА 25.12.57// Информационный сборник. — Л., 1958, № 33. В.7.
Рак 5,331,329 (1)Б), Ы1. 19. 1994, 1пь С1.' 0018 5/02$ Н04В 15/00. Яаге11йеаЫед Кайо Хач18айоп1пд Мегод апг1 Кайо 1Мач18агюп Яузгепз ТЬеге1ог. Глава 1 Раздел1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ Глава 1 СТРУКТУРА СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ 1.1. Общие сведения Основными требованиями к спутниковой радионавигационной системе второго поколения ГЛОНАСС являются: глобальность навигационно-временного обеспечения потребителей, т.е, потребитель, находящийся в любой точке околоземного пространства, должен иметь возможность определения своих координат; непрерывность навигационно-временного обеспечения, т.е.
возможность определять координаты потребителя в любое время суток; неограниченность числа потребителей системы; высокая точность навигационно-временных определений (НВО), под которыми понимают вычисление трех пространственных координат потребителя, трех составляющих его вектора скорости и текущего времени. Удовлетворение первого требования обеспечивается выбором параметров орбит навигационных спутников (искусственных спутников Земли) и их расположением на орбитах. Для решения проблемы неограниченности числа потребителей системы была выбрана концепция независимой навигации, предусматривающая выполнение НВО непосредственно в аппаратуре потребителя ~1.1, 1.2], а в рамках этой концепции использован метод пассивных (беззапросных) дальномерных и доплеровских измерений по сигналам нескольких НС.
Концепция независимой навигации и пассивные измерения, дополненные непрерывным излучением сигналов с НС, решают задачу непрерывности навигационно-временного обеспечения потребителей. Высокая точность НВО достигается за счет использования сложных радиосигналов, излучаемых с НС; правильного выбора рабочего созвездия НС, т.е. тех НС, сигналы которых принимаются в обработку при НВО; излучения сигналов с НС с достаточной мощностью; использования высокоточной информации о параметрах движения НС; оптимизации алгоритмов обработки сигналов в аппаратуре потребителей (АП) и рядом других факторов.
Структура спутниковых радионавигационных систем Реализация перечисленных методов и подходов, обеспечивающих выполнение основных требований к СРНС, возможна в сетевой структуре СРНС, включающей три основные подсистемы 11.3, 1.41 (рис. 1.1): космических аппаратов (ПКА), состоящую из навигационных спутников (космический сегмент); контроля и управления (ПКУ) (наземный командно-измерительный комплекс или сегмент управления); навигационная аппаратура потребителей (НАП) СРНС (сегмент потребителей).
-4- нс, + нс, 4 нс, опальные дополнения (дифференциальные ы НСот Навигационная аппаратура потребителей Рис. 1.1. Глобальная спутниковая радионавигационная система В последнее время в структуру СРНС часто включают еще одну подсистему, которую называют функциональным дополнением СРНС (рис. 1.1). Данная подсистема позволяет расширить функциональные возможности СРНС и улучшить ее потребительские характеристики 11.4] (подробнее см. в гл. 12). Приведем более подробную характеристику основных подсистем СРНС. 1.2. Подсистема космических аппаратов 13 Подсистема космических аппаратов СРНС состоит из определенного числа навигационных спутников (штатно 24 НС). Основные функции НС вЂ” формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей СРНС, контроля бортовых систем спутника подсистемой контроля и управления СРНС.
В состав аппаратуры НС включают радиотехническое оборудование (передатчики навигационных сигналов и телеметрической информации, приемники данных и команд от ПКУ, антенны, блоки ориентации), ЭВМ, бортовой эталон времени и частоты (БЭВЧ), солнечные ба- Глава 1 тареи и т. д. Бортовые эталоны времени и частоты обеспечивают практически синхронное излучение навигационных сигналов всеми спутниками, что необходимо для реализации режима пассивных дальномерных измерений в аппаратуре потребителей.
Навигационные сигналы спутников являются сложными сигналами, позволяющими точно измерять дальность и доплеровское смещение частоты, которые, кроме того, переносят навигационное сообщение. Сложный радиосигнал получается в результате цифровой фазовой модуляции ~манипуляции) гармонического колебания кодовой последовательностью, которую называют дальномерным кодом. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
