Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Благодаря этому сокращается объем информации при передаче потребителям величины расхождения СШВ и 1!ТС(Я1). Между системным временем ГЛОНАСС и 1)ТС(Я1) существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования ПКУ: гглод сс —— 1!ТС(Я1) + 03 ч 00 мин. 358 Общие сведение о СРНС ГЛОНАСС В перспективе предполагается снизить погрешность взаимной синхронизации фаз сигналов НС до 15 нс за 24 ч, а также провести согласование СШВ ОРЯ и ГЛОНАСС. Согласование этих ШВ основывается на высоких характеристиках шкалы УТС (Я1) [8.10~.
Спутники «Глонасс-М» передают два коэффициента (В1 и В2) для перехода к шкале всемирного времени УТ1 (см. п. 2.2) и поправку торя для перехода к шкале времени системы ОРБ. Точность определения поправки торя не хуже 30 нс (СКО). Литература 9.1. 1СО-ОРЯ-2000. 9.2.
Шебшаевич В. С. Этапы становления и проблемы развития спутниковых РНС в СССР// Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР, вып. 8, 1991. 9.3. вюв.д1опавя-сеп1ег.гн (Интернет). 9.4. Письмо министра транспорта РФ Президенту Совета ИКАО/ Компьютерный бюллетень ВВЯ КНИЦ ВКС РФ. 9.5. Российский радионавигационный план. — М.: НТЦ «Интернавигация», 1994. 9.6. Характеристики системы ГЛОНАСС: качество измерений и функционирование системы/ Пер.
П. Мишра и др. 10М ОРИ-96. Компьютерный бюллетень ВВЯ КНИЦ ВКС РФ. 359 Глава 10 Глава 10 НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ ПОДСИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ 10.1. Назначение и состав подсистемы контроля и управления 10.1.1. Общие сведения Наземный сегмент СРНС ГЛОНАСС вЂ” подсистема контроля и управления, предназначенная для контроля правильности функционирования, управления и информационного обеспечения сети спутников системы и состоящая из следующих взаимосвязанных стационарных элементов 11.3, 9.3, 10.Ц: центра управления системой ГЛОНАСС; центрального синхронизатора; контрольных станций (КС); системы контроля фаз; квантово-оптических станций (КОС); аппаратуры контроля поля (АКП). Схема наземного сегмента ГЛОНАСС приведена на рис.
10.1. и - измерения — -и - команды — - время — — — — — -н - телеметрия — — - - — — - -и - измерения Рис. 10.1. Схема наземного сегмента с направлением движения потоков информации Наземный сегмент выполняет следующие функции: проведение траекторных измерений для определения, прогнозирования и непрерывного уточнения параметров орбит всех НС; временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех НС с системной шкалой времени ГЛОНАСС, синхронизация шкал времени НС с временной шкалой центрального синхронизатора и службы единого времени путем фазирования и коррекции БШВ НС; формирование массива служебной информации (навигационных сообщений), содержащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к бортовой шкале времени каждого НС и другие данные, необходимые для формирования навигационных кадров; 360 Наземный сегмент (подсистема контроля и управления) ,'Подсистема связи, Реэервиыб ~ с абоиеитами КС , 'травт связи а) Г Группа общего оперативного управления АРМ адмииистратора базы даидыя Сервер печати Рис.
10.2. Схемы локальной вычислительных сетей ЦУС (а) и КС ® 361 передача (закладка) массива служебной информации в память ЭВМ каждого НС и контроль за его прохождением; контроль по телеметрическим каналам за работой бортовых систем НС и диагностика их состояния; контроль информации в навигационных сообщениях НС, прием сигнала вызова ПКУ; управление полетом НС и работой их бортовых систем путем выдачи на спутники временных программ и команд управления; контроль прохождения этих данных; контроль характеристик навигационного поля; определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала НС по отношению к фазе сигнала центрального синхронизатора; планирование работы всех технических средств ПКУ, автоматизированная обработка и передача данных между элементами ПКУ.
В автоматизированном режиме решаются практически все основные задачи управления НС и контроля навигационного поля. Глава 10 С использованием специального математического обеспечения в сетях ЭВМ решаются следующие задачи ~10.2, а, б): планирование работы ПКУ с НС и формирование программы работы для средств ЦУС и других элементов; расчет баллистической информации для планирования и управления НС; командно - программной информации; обработка телеметрической информации; контроль навигационного поля; обработка траекторных измерений и прогнозирование пространственного положения НС и расхождение их шкал времени с временной шкалой системы.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
