Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 58
Текст из файла (страница 58)
При решении задач определения и прогнозирования движения спутника эфемериды рассчитываются путем численного интегрирования дифференциальных уравнений движения комбинированным методом Рунге — Кутта и Адамса в координатной системе, заданной средним экватором и равноденствием эпохи начала бесселева года (в 1975 г.). В правых частях дифференциальных уравнений учитываются основные возмущающие силы.
Гравитационное поле Земли представлено разложением в ряд по сферическим функциям до гармоник степени 8 включительно. При моделировании расчетных аналогов измерений учитываются уходы полюса и поправки ко времени за счет неравномерности вращения Земли. При выводе спутника из системы требование к точности нахождения параметров движения определяют, исходя из необходимости надежного вхождения в связь со спутником. В этом случае параметры движения спутника определяют на мерных интервалах длительностью не менее четырех витков не реже одного раза в месяц.
В состав уточняемых параметров при этом включаются только кинематические. Литература 10.1. Состав ГЛОНАСС// Компьютерный бюллетень ВВЯ КНИЦ ВКС РФ, 1996. 10.2. Вагаюч К 1п1годпс11оп 1о О1оЬа! Ь!ач10а1!оп Ка1е11йе Яувйепзl/ АОАКР 1.ЕСТУКЕ БЕК1ЕБ 207. Був1ет ппр11сабопв апс$1ппоча6че арр11сабопв оГ за!е11йе пач!яайоп, Ь!АТО АОАКР, 1996. 10.3. Губин В, А., Клюев Н. Ф., Костылев А.
А. и др. Основы радионавигационных измерений/ Под ред. Н. Ф. Клюева. — М.: Изд-во Мин. обороны, 1987. 373 Глава 11 Глава 11 ПОДСИСТЕМА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Приводимые в и. 11.1...11.5 сведения соответствуют Интерфейсному контрольному документу 11.3). 11.1. Орбитальные характеристики спутников В соответствии с целевым назначением система ГЛОНАСС имеет в своем составе подсистему космических аппаратов (навигационных спутников), которая представляет собой орбитальную группировку из 24 спутников. Спутники, излучая непрерывные радионавигационные сигналы, формируют в совокупности сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и в околоземном пространстве, которое используется для навигационных определений различными потребителями.
Структура сети спутников такова, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства, в которой находится потребитель, в любой момент времени в зоне видимости находится одновременно не менее четырех спутников, взаимное расположение и качество сигналов которых обеспечивает ему возможность координатно-временных измерений с заданными характеристиками. Требование по количественному составу орбитальной группировки обусловлено тем, что заданные точностные характеристики навигационного обеспечения могут быть получены в системе ГЛОНАСС при наличии в орбитальной группировке, например, 21 спутника (по семь спутников в каждой орбитальной плоскости), а остальные обеспечивают "горячий" резерв и высокую устойчивость системы. Спутники ГЛОНАСС размещаются на трех практически круговых орбитах, высоты которых — 18 840...19 440 км (номинальное значение составляет 19 100 км), что позволяет отнести ГЛОНАСС к среднеорбитальным СРНС.
Номинальные значения других параметров орбит НС ГЛОНАСС приведены в табл. 9.1. Точность приведения спутника в заданную (рабочую) точку орбиты составляет: по периоду обращения 0,5 с; по аргументу широты Г; по эксцентриситету + 0,01; по наклонению орбиты +0,3 . Орбитальные плоскости разнесены по долготе восходящего узла на 120' (рис. 11.1). При полном созвездии НС в каждой орбитальной плоскости равномерно размещается по 8 спутников с номинальным сдвигом в 45' по истинной аномалии (которую в [1.31 называют «аргументом широты» ю).
Спутники в соседних орбитальных плоскостях сдвинуты на 15' по значению истинной 374 Подсистема космических аппаратов аномалии. Нумерация орбитальных плоскостей осуществляется по направлению вращения Земли, а нумерация позиций (так называемых рабочих точек орбиты или орбитальных точек) в последовательности спутников на орбите на определенный момент времени — против их движения. Спутники, занимающие эти позиции, часто обозначаются с помощью соответствующих (системных) номеров, совпадающих с номером позиции, несмотря на известную неоднозначность данного термина.
При этом спутники с системными номерами 1...8 располагаются в первой орбитальной плоскости, 9...16 — во второй и 17...24 — в третьей соответственно. На рис. 11.1 приведено расположение НС по орбитальным плоскостям и рабочим точкам на 20.01.96 г. Частотный канал 49 766[101 70[ 1[з1 [41 211 21 Экватор Но 21 1З Плоскость 3 Плоскость 2 Плоскость 1 Рис. 11.1. Распределение НС по орбитальным плоскостям на 20.01.96 г.
Номинальные значения й абсолютных долгот восходящих узлов идеальных орбитальных плоскостей, зафиксированных на 0 ч 00 мин 00 с 1.01.83 г. (московского декретного времени), равны 251'15'00" + +120'(1 — 1), где 1 =1,3 — номер орбитальной плоскости. Идеальные значения истинных аномалий НС с системными номерами у'=%+8 и у = %+16 отличаются от истинных аномалий НС с номерами у'=Ж и у'= %+8 соответственно на 15', где %=1, 8 и составляют на 0 ч 00 мин 00 с 1.01.83 г.
(московского декретного времени) 3 = ю =145'26'37" +15' 27 — Зу'+ 25у*, где у — системный номер НС; у' = еп11ег Н у — 1) /8) — целая часть числа (*). Состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС на 11.09.09 г. показано в табл. 11.1, где «+» означает штатную работу. 375 Глава 11 Таблица 11.1. Состояние орбитальной группировки Расположение НС, приведенных в табл. 11.1, по орбитальным плоскостям и рабочим точкам приведено на рис.
11.2. При полностью развернутой группировке интервал повторяемости трасс движения НС и зон радиовидимости НС наземными потребителями составляет 17 витков (7 сут 23 ч 27 мин 28 с). Таким образом, спутники СРНС ГЛОНАСС не имеют резонанса с вращением Земли. Период обращения спутников подобран таким образом, что приблизительно за 8 суток они совершают 17 оборотов вокруг Земли. При этом начало каждого витка смещается относительно поверхности Земли приблизительно на 21' по долготе.
Каждые восемь суток спутник проходит над одними и теми же точками на поверхности Земли. За счет смещения спутников внутри орбитальных плоскостей все они движутся относительно поверхности Земли практически по одному и тому же следу (полосе). Это свойство обеспечивает высокоточное определение орбит спутников и ПВЗ при использовании региональной ПКУ. 376 Подсистема косми ческих аппаратов Роспрсдслсппс НС по ор07польпым п7мпс остом мт 11.09.2009 Ноиср глонлсс 45 315 270 !00 Плоскость 2 Плоскость 3 Плоскость 1 Рис.
11.2. Распределение НС по орбитальным плоскостям на 11.09.09 г. Орбитальная группировка спутников ГЛОНАСС с несинхронными почти круговыми орбитами более стабильна по сравнению с группировкой спутников С2РБ с синхронными 12-ти часовыми орбитами. 0,75 0,5 0,25 1 2 3 4 РРОР Рис.
11.3. Статистические характеристики орбитального созвездия ГЛОНАСС Рассмотренная структура орбитальной группировки позволяет обеспечить практически непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и около- 377 Глава 11 земного пространства (включая ближний космос) навигационным полем с заданными характеристиками. Доступность спутников в системе ГЛОНАСС на широтах более 50' выше, чем в системе ОРИ.
Это связано с большим значением наклонения орбит спутников ГЛОНАСС. На рис. 11.3 приведены 11.5, 10.21 расчетные зависимости вероятности, с которой пространственный фактор ухудшения точности местоопределения (РРОР, см. п. 7.9.2) принимает заданное значение (для угла маски, равного 5', и при нахождении в зоне видимости потребителя Ф спутников). Сравнительные характеристики ПКА систем ГЛОНАСС, ОРИ показаны на рис. 11.4 111.1~ для полных созвездий.
Эти данные дополняют сведения о характеристиках доступности СРНС ГЛОНАСС, приведенных в табл. 7.5. Р, 0,4 о,з 0,2 о,1 5 б 7 8 9 10% Рис. 11.4. Статистические характеристики полных орбитальных созвездий ОРИ и ГЛОНАСС Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС характеризуется высокой устойчивостью и не требует дополнительных коррекций в течение всего срока активного существования НС. Так, максимальные уходы НС относительно идеального положения на орбите не превышают +5' на интервале в 5 лет, а средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей составляет 0,59251 10 ~ рад/с.
Кроме того, структура сохраняет свои функциональные качества при выходе из строя одновременно до б НС (по два в каждой плоскости). Поддержание структуры ПКА осуществляется выведением новых навигационных спутников при снижении общего числа НС в любой плоскости менее восьми. Запуск в заданную плоскость орбиты осуществляется по групповой схеме (три спутника одновременно) с помощью ракеты носителя ПРОТОН с космодрома «Байконур». Использование групповой схемы выведения приводит к тому, что в каждой плоскости могут находиться избыточные работоспособные НС, которые переводятся в нештатный способ функционирования, когда целевая (навигационная) аппаратура выключена, и возможна профилактика 378 Подсистема космических аппаратов систем, так как обеспечивающие системы поддерживают штатную ориентацию НС, заданный тепловой режим и энергоснабжение.
Схема выведения НС включает: выведение космической головной части на промежуточную круговую орбиту высотой около 200 км; переход на эллиптическую орбиту с перигеем примерно 200 км, апогеем около 19 100 км и наклонением 64,3'; переход на круговую орбиту высотой 19 100 км. В общем случае эксплуатация спутника предполагает следующие этапы полета: выведение спутника на орбиту после отделения его от разгонного блока продолжительностью от 5 до 12 витков; здесь производится проверка работоспособности всех бортовых систем; приведение и постановка спутника в системную точку с заданными периодом обращения и угловым положением в системной плоскости (продолжительность этого этапа — от одной недели до одного месяца и определяется угловым положением спутника в точке выведения на орбиту и системной точкой спутника); штатная эксплуатация спутника; нахождение спутника вне системы (например, при проведении профилактических и восстановительных работ по командам с ПКУ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
