Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 56
Текст из файла (страница 56)
В дальнейшем А(~) можно усреднить на длительном интервале, экстраполировать на заданный момент времени (г+Т) и привести к соответствующей размерности для коррекции, например, шкалы времени и частоты бортового эталона. Результаты измерений, проводимых в СКФ, автоматически передаются в ЦУС для расчета поправок к фазе и частоте бортового эталона, входящих в навигационные сообщения соответствующего спутника. Сверка фаз дальномерных сигналов выполняется 1 раз/сут для каждого спутника. Параметры для синхронизации бортовой шкалы времени обновляются 2 раз/сут, поэтому вклад ошибки из-за сдвига фазы дальномерного сигнала спутника в результирующую ошибку измерения псевдо дальности может составить не более 5 ...
б м. 10.1.б. Аппаратура контроля поля Аппаратура контроля поля представляет собой высокоточную НАП, располагаемую на контрольных станциях и имеющую высокоточную геодезическую привязку. Она обеспечивает непрерывный контроль характеристик навигационного обеспечения (в частности, точностных характеристик координатно- временного обеспечения, которые должны поддерживаться с достаточно высокой достоверностью — с вероятностью не хуже 0,997, а также характеристик целостности) с помощью системы ГЛОНАСС на территории России. Для оценки качества работы ГЛОНАСС предусматривается: диагностика работы основных бортовых систем спутников; контроль точности решения на- 365 Глава 10 вигационной задачи и качества информации, содержащейся в навигационных сообщениях спутников.
Диагностику бортовых систем спутника можно осуществлять на АКП, например по результатам его самоконтроля, которые передаются в навигационном кадре. В случае обнаружения неисправности, влияющей на качество навигационного сигнала, признак непригодности данного спутника для навигационных определений потребителей (соответствующее значение параметра "В" навигационного кадра) автоматически включается в состав навигационного сообщения спутника не позднее, чем через одну минуту после обнаружения неисправности. Это позволяет потребителям исключить неисправный спутник из процедуры навигационных определений. Контроль качества навигационного обеспечения системой ГЛОНАСС ведется АКП, в основном, в двух режимах: контроля НС и контроля поля.
Режим контроля НС предусматривает непрерывное сравнение измеренных значений псевдо дальностей и псевдо скоростей с их прогнозируемыми значениями для всех видимых спутников ГЛОНАСС (одновременно в зоне радиовидимости АКП может находиться до 8 ... 11 спутников). За время сеанса связи от каждого спутника принимаются и контролируются данные, содержащиеся в навигационных кадрах, а также осуществляется измерение с помощью его сигналов первичных навигационных параметров (псевдо дальности и псевдо скорости).
После окончания сеанса связи в АКП выполняется автономный анализ полученной информации и контролируется отсутствие сигнала вызова ПКУ. При отрицательном результате проверки спутника об этом автоматически сообщается в ЦУС с указанием конкретных причин, где принимаются необходимые меры по устранению неисправностей, ограничивающие или временно исключающие использование спутника по целевому назначению. Выход из строя отдельных спутников ГЛОНАСС не приводит к заметному ухудшению точностных характеристик навигационного поля системы, так как группировка спутников имеет необходимую избыточность по числу НС. Режим контроля навигационного поля предусматривает решение навигационной задачи по каждому оптимальному созвездию спутников над соответствующим АКП.
Эта процедура включает в себя также сравнение эталонных координат с текущими результатами определения местоположения по данному созвездию и выполняется непрерывно по автономному плану. Результаты навигационных определений (а при отрицательных данных контроля и измерительная информация, используемая в этом сеансе) передается в ЦУС для оценки текущих характеристик навигационного обеспечения, анализа причин аномальных характеристик и принятия решения по дальнейшему варианту функционирования системы.
В такой ситуации могут быть предприняты следующие меры: передача на борт спутника команды, формирующей в составе кадра навигационной информации признака непригодности НС для использования его сигналов потребителями системы ГЛОНАСС; проведение с использованием те- Збб Наземный сегмент (подсистема контроля и управления) леметрического канала работ с аппаратурой спутника по отысканию в ней неисправностей; пересчет и перезакладка на борт спутника навигационной информации; выполнение сеанса навигационных измерений с данным спутником с помощью другой аппаратуры АКП.
Перечисленных видов контроля с учетом избыточности орбитальной группировки обычно достаточно для поддержания требуемых характеристик навигационного поля. В СРНС ГЛОНАСС, в отличие от ОРИ, осуществляется раздельное решение задач эфемеридного и частотно-временного обеспечения. 10.2. Эфемеридное обеспечение Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и программных средств, выполняющих радиоконтроль орбит спутников с нескольких наземных КС, обработку результатов траекторных измерений и расчет эфемеридной информации (ЭИ), передаваемой далее с помощью загрузочных станций на спутник.
Высокая точность расчета эфемерид (определение и структура эфемерид НС ГЛОНАСС описаны в п. 11.4.2) обеспечивается соответствующей точностью измерительных средств, внесением поправок на выявленные методические погрешности, применением в процессе расчета эфемерид не только текущих траекторных измерений, но и накапливаемых за недельный срок.
При этом дальномерные данные, получаемые от станций слежения за спутниками, периодически калибруются, что обеспечивает высокое качество траекторных измерений в системе ГЛОНАСС. В ближайшем будущем планируется переход на новые технологии, включающие межспутниковые угломерно-дальномерные измерения, что обеспечит качественный скачок в координатно-временном обеспечении потребителей. 10.2.1. Особенности формирования эфемеридной информации в ГЛОНАСС Система ГЛОНАСС создавалась в условиях, когда уровень фундаментальных исследований в области геодезии, геодинамики и геофизики не обеспечивал требуемую точность эфемеридного обеспечения системы.
Был проведен комплекс работ по обоснованию путей решения этой проблемы через построение согласующих моделей движения спутников, параметры которых определяют в процессе решения задачи баллистико-навигационного обеспечения системы. Исследования показали, что необходимо отказаться от типовых острорезонансных (например, с периодом обращения спутника 12 ч, как в СРНС ОРИ, когда период вращения Земли вокруг своей оси равен двум периодам обраще- 367 Глава 10 ния спутника) орбит спутников. В процессе моделирования уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их решений и ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений (моделирующих, например, изменение геопотенциала, координат измерительных средств, радиационного давления).
Кроме того, оказалось, что наивысшая точность баллистико-эфемеридного обеспечения системы при решении многомерной навигационной задачи с расширенным вектором состояния обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параметров на инервале 8 суток. Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем увеличения числа витков спутника (по сравнению с ОРИ) до 16...17 на интервале 8 суток.
Число спутников в системе выбрано равным 24 с равномерным распределением по трем орбитальным плоскостям. Все спутники системы фазируются таким образом, что на больших временных интервалах они имеют один след на поверхности Земли. Это обеспечивает высокую баллистическую устойчивость системы и относительно высокую точность и простоту расчетов траекторий. Опыт эксплуатации системы показал, что при обеспечении начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на протяжении заданного срока активного существования спутника его положение в системе корректировать не нужно.
В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для расчета эфемерид служат данные измеренных текущих параметров (ИТП) спутников, поступающие в ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10...12 сеансов передачи информации по каждому спутнику.
10.2.2. Типовые операции управления Процесс эфемеридного обеспечения реализуется в ходе отработки типовых операций управления ПКУ, который предполагает решение следующих задач: предварительная обработка ИТП; расчет начальных условий на начало каждого интервала работы; определение параметров движения; расчет и формирование ЭИ и альманаха системы; апостериорная оценка точности формирования ЭИ; оперативная и камеральная оценка возможности использования измерений КС и временной информации в интересах эфемеридного обеспечения системы; обработка и прогнозирование параметров вращения Земли (ПВЗ).
Рассмотрим подробнее отдельные операции управления. Предварительная обработка ИТП. Цикл управления в ЦУС начинается с запроса сеансов связи с КС для получения наборов ИТП и предварительной обработки этой информации. При этом выполняются следующие операции: дешифровка и анализ ключевых, технологических, калибровочных и информационных посылок наборов (массива) данных; расчет априорных навигационных функций; преобразование информационных параметров, полученных в резуль- 368 Наземный сегмент (подсистема контроля и управления) тате дешифровки массивов, в значения навигационных параметров; коррекция измерений массивов ИТП с учетом поправок на распространение измерительного сигнала в ионосфере и тропосфере Земли; формирование и запись массивов ИТП в базу данных.
Время решения задачи предварительной обработки информации для первого сеанса составляет 1,5 мин. Расчет начальных условий. Для расчета начальных условий спутника на начало мерного интервала осуществляется считывание из БД исходных начальных условий, настройка математической модели движения спутника, расчет параметров движения спутника на заданное время численным методом интегрирования и запись полученных кинематических параметров движения в БД. В типовой операции управления интервал прогнозирования составляет около двух витков.
Определение параметров движения. После подготовки начальных условий, проведения измерений и решения задачи определения параметров движения спутника на восьмисуточном интервале производится уточнение расширенных начальных условий, включающих кинематические параметры движения, коэффициенты модели движения и измерений. В задаче определения параметров движения реализован итерационный метод Ньютона, при этом число итераций равно 3...4. Формирование эфемерид. Полученные в ходе предыдущей операции начальные условия используют для расчета эфемеридной информации (кинематические параметры движения спутника и составляющие действующего на него возмущающего ускорения), которая записывается в базу выходных данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
