Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 4
Текст из файла (страница 4)
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).
Таблица 1.1. Требования к точности определения координат и высоты полета ВС Маршрутный полет Над океаном (безори- ентирная местность) Трассы шириной 20 км Трассы шириной 10 км Местные воздушные линии: 5800 2500 1250 30...40 30...40 30...40 1 категории 11катего ии 500 250 30...40 30...40 Полет в зоне аэ од ома 200 Специальные полеты (разведка полезных ископае- 1...10 мых, поиск и спасение и д . Некатегорированный заход на посадк 50 Заход на посадку: по 1 категории, 0=30 м по11категории, 0=15 м по!11катего ии, 0=2,4 м 4,5...8,5 2,3...2,6 2,0 1,5...2 0,7...0,85 0,2...0,3 18 В ~1.!Π— !.121 приведены несколько иные требования, основанные на концепции требуемых навигационных характеристик (ТНХ или КМР), развиваемой ИКАО (табл. 1.2).
Структура спутниковьп радионавигаиионньп систем Таблица 1.2. Требования к точности выдерживания траектории захода на посадку Требования к точности боковых и вертикальных уклонений при категорированных заходах на посадку представляются в виде границ внешнего и внутреннего «туннелей», внутри которых должен оставаться снижающийся по глиссаде самолет с заданными вероятностями. Границы «туннелей» представляют собой предельные значения суммы погрешностей определения координат (в боковом канале) и высоты, а также соответствующих ошибок управления.
Сравнение численных значений, приведенных в табл. 1 и 2, показывает, что они не противоречат одно другому. В (1.12, 1.13~ даны несколько иные значения надежностных характеристик (табл. 1.3) захода на посадку по категориям ИКАО, уровни которых, однако, соответствуют приведенным выше из (1.8). Таблица 1.3. Требования к надежности при заходе на посадку по категориям ИКАО Глава 1 Требования, приведенные в табл. 1.1 1.3, относятся к точности и надежности определения координат на различных этапах полета ВС. Следует отметить, что совершенствование процедур и методов управления полетом может привести к обоснованию и формулировке требований к точности определения составляющих скорости и, возможно, времени.
Это, в частности, относится к разработке и использованию алгоритмов управления движением конфликтующих ВС в задаче предотвращения столкновений ВС в воздухе, а также в задаче предупреждения столкновений ВС с наземными объектами и для обеспечения более комфортных условий посадки. Требования к навигационному обеспечению морских судов Требования к навигационному обеспечению морских судов (МС), предьявляемые сейчас и к СРНС, вытекают из необходимости обеспечения безопасности и экономичности плавания, которые зависят от районов и этапов судовождения [1.81: открытое море (океан); прибрежные зоны (на удалении менее 50 миль от берега); узкости, входы в порты и гавани; акватории портов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
