Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации и их применения (2000) (1151868), страница 6
Текст из файла (страница 6)
ГЛОНАСС придан статус системы двойного (военного и гражданского) назначения [13]. Определено также, что федеральными органами исполнительной власти, ответственными за ее использование, поддержание и развитие, являются Министерство Обороны и Российское космическое агентство (сейчас Российское авиационно-космическое агентство). Координация вопросов развитзи н использования системы осуществляется Межведомственной комиссией "Интернавигашщ" и образованной в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации №34б от 29.3.1999 г. межведомственной оперативной группой.
В интересах мирового сообщества ГЛОНАСС используется в соответствии с Постановлениями Правительства Российской Федерации №237 от 7.3.1995 г. и №34б от 29.3.1999 г. Россия предоставляет систему в стандартном режиме для гражданского„коммерческого и научного использования без взимания за это специальной платы. Основным разработчиком и создателем по системе в целом и по космическому сегменту являются НПО прикяадной механики (г. Красноярск), а по НКА — ПО "Полет" (г. Омск). Головным разработчиком радиотехнических комплексов (подсистем) является РНИИ КП; ответственным за создание временного комплекса, системы синхронизации и навигационной аппаратуры потребителей определен Российский ниституг ракионавипщии и времени.
К созданию НАП в последующем были подюпочены и самостоятельно подюпочнлись также другие организации (глава 9). Документом, устанавливающим взаимоотношения потребителей с системой, является Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС [14]. Информирование потребителей о состоянии системы осуществляется через Координационный научно-информационный центр Министерства Обороны Российской Федерпщии (КНИЦ МО РФ), а также через Информационно-аналитический центр (ИАЩ Координатно-Временного Обеспечения (КВО) Центра управления полетами (ЦУЩ Российского авиационно-космического агентства. В ГЛОНАСС применяются навигационные космические аппараты (НКА) на круговых геоцентрических орбитах с высотой -20000 км 1ищ поверхностью Земли.
Благодаря нспользо- СНУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАИ СИСТЕМА ГЛОНАСС аваню в бортовых эталонах времени н часппы (БЭВЧ) НКА атомных станлартов частоты (АСЧ) в системе обеспечнвается взавмная сннхроннзашш навнгацнонных радноснгнаяов, нзлучаемых орбнтальной группировкой НКА. В НАП на подвнжном объекте в сеансе навнгацнн прнннмаются ралноснгналы не менее чем от четырех рккновнкнмых НКА н используются для взмерення не менее, чем четырех соответствующих псевдодальностей (ПД) н раднальных псевдоскоростей (ПС). Результаты измерений н эфемерндная ннформацня (ЭИ), прннятая от каждого НКА, позволяют определить (угочннть) трн коордннаты н трн составлжощне вектора скоростн подвижного объекта н определнть смещение шкалы времени (ШВ) объекта относительно ШВ системы. В СРНС чнсло потребнтелей не ограннчнваегся, поскольку НАП не передает радноснгналы на НКА„а только прнннмает нх от НКА (пассивная навнгацня).
Радионавигационное поле СРНС ГЛОНАСС наряду с основной функцией (глобальная оператнвная навнгацня прнземных подвнжных обьекгов) позволяет проводить 1121: ь локальную высокоточную навнгацшо наземных подвнжных объектов (сухопутных, морских, воздушных) на основе днфференцнальных методов навнгацнн с прнмененнем стационарных наземных корректирующих станций н НКА; ° высокоточную взаимную геодезическую "привязку" удаленных наземных объектов; ° взаимную сннхроннзацню стандартов частоты н времени на удаленных наземных обьекгах; я неоператнвную автономную навнгацню низко- н среднеорблтальных космнческнх объектов; ° опрелеленне орнентацнн объекта на основе радноннтерферометрнческнх измерений на объекте с помощью наввгашюнных радноснгналов, прнннмаемых разнесеннымн анте и нам н, СРНС ГЛОНАСС включает в себя трн сегмента: космнческнй сегмент с орбитальной группировкой (ОГ) НКА; сегмент управления — наземный комплекс управления (НКУ) орбитальной группировкой НКА; сегмент НАП вЂ” аппаратуры пользователей (рнс.
2.1). Рис. 2.1. Система ГЛОНАСС ГЛАВА 2 24 2.3. Космический сегмент 2.3.1. Орбитальная группировка Полная орбнтальнаа группировка (ОГ) в ГЛОНАСС [12] содержит 24 штатных НКА на круговых орбитах с иакяоиениеы 1=64,8' в трех орбитальных плоскостях по восемь НКА в каждой.
Долппы восходящих узлов трек орбитальных плоскостей различаются номнналыю иа 120'. Номинальный период обршцення НКА равен Т=11 ч 15 мин 44 с, и, соответсшенно, номинальная высота круговой орбиты составляет 19100 км над поверхностью Земли. В каждой орбитальной плоскости восемь НКА разнесены по аргументу шираты номинально через 45', и аргументы широты восьми НКА в трех орбитальных плоскостях сдвинуты на ~ 15'. За время эксплуатации НКА на орбите (до пяти лет) реальные положении НКА а ОГ могут отличаться от номинальных не более чеы иа а 5'. Для сравнения здесь отметим, что полная ОГ в системе ОРЗ содержит 24 штатных НКА на круговых синхронных орбитах с периодом обржцення Т=12 ч 00 мнн (высота орбиты составляет около 20000 км над поверхностью Земли) в шести орбитальных плоскостях (по четыре НКА в каждой) с наклонением 1 55', а долготы восходепих узлов которых смещены с интервалом номинально 60'.
Орбитальная группировка НКА с несинхронными круговыми орбитамн (Тж1! ч 16 мин) в системе ГЛОНАСС более стабильна по сравнению с ОГ НКА с сннхроннымн крутовымн орбитамн (Т=12 ч 00 мин) в системе ОРЗ. Данное обстоятельство можно обьяснить следующим образом. Синхронная орбита НКА цмеет даухвнтковый след на поверхности Земли, и возмущенна орбит отдельных НКА, обусловленные нецеитральностью поля тяготения Земли, будуг заметно отличаться. Несинхронная круговая орбита имеет миоговнтковый след иа поверхности Земли, н возмущения орбит для всех НКА в ОГ будут практически одииаковы [12]. Орбитальное построение ГЛОНАСС может быть схематично проиллюстрировано рис.
2.2, на которой выделены орбитальные плоскости и точки "размещения" НКА. 2.3.2. Навигационный кооьзичаокий аппарат Общий вид НКА представлен на рис. 2.3. Основу НКА составляет цилиндрический гермоконтейнер диаметром 1,350 м, в котором размещаются служебные системы и специальная аппаратура.
С выдвинугой (раскрытой) штангой магннтометра его длина состашшет 7,840 м. На "нижнем" (в положении штатной орнентацни) днище НКА смонтирована платформа с аитенно-фндернымк устройствами и панелью уголковых отражателей; на "верхнем" — топливные баки и штанга магнитометра. На боковой поверхности гермоконтейнера закреплены два привода системы одиоосной ориенпшии солнечных батарей, два раскрываощнхся на орбите радиатора системы терморегулирования, два блока двигателей и датчики орненгации [9].
Питание всех подсистем прюизводнтся от солнечных батарей, ширина которых в раскрытом виде сосгавлает 7,230 м. Общая масса составляет! 415 (1487) кг [15]. Прн этом масса конструкции равна всего 237 кг [9]. В число систем НКА входят [9]: бортовые навнпшнонный передатчик (БНП), хронизатор (БХ) ("чаем"), управляющий комплекс (БУК), срелстаа заправки и обеспечения параметров среды а гермокантейнере; системы ориентации и стабилизации (СО), коррекции, электропитания (СЭП), терморегулированиа (СТР); элементы конструкции и кабельная сеть. Время активного существования на орбите составляет 3 (5) лет [15].
Расчеты этого показатела по данныы [9] дают-3,5 года СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС 19 янааря 1999 г. 9:00 0ТС 180,0 У 80,0 -180,0 Рис. 2.2. Раамещение НКА ГЛОНАСС на орбитах Рис. 2.3. НКА ГЛОНАСС 26 ГЛАВА 2 Аппаратура НКА предназначена двя выполнения следующих основных функций 191: ° излучения высокостабильных навигационных сигналов стандартной и высокой точности (СТ н ВТ соответственно) в дециметровом диапазоне волн без преднамеренного ухудшения характеристик; ° приема, хранения, формирования н передачи навигационной информации (данных); ° формирования, оцифровки, хранения и передачи сигналов времени; ° ретрансляции илн излучения сигналов для радиоконтроля орбиты спутника и определения поправок к бортовой шкале времени; ° приема, квитироваиия, дешлфровки и отработки разовых команд; ° приема, запоминания и отработки программ управления режимами функционирования спутника на орбите; ° формирования телеметрическнх данных о состоянии бортовой апларатуры и передачи их в наземный комплекс управления (НКУ); ° приема н обработки кодов коррекции и фазнроваиия бортовой шкалы времени; ° выработки и передачи сигналов "Вызов НХУ" при сбое или выходе важных контролируемых параметров за пределы нормы; ° анализа и контроля состояния бортовой аппаратуры (совместно с НКУ) и выработки управляющих команд, а также сигналов "исправности" (целостности), 2.3.3.
Структура навигационнык рааиооигналов В системе ГЛОНАСС каждый штатный НКА в ОГ постоянно излучает шумоподобиые непрерывные навигационные радиосигналы в двух диапазонах частот 1б00 МГц (1.1) и !250 МГц (1.2). В НАП навигационные измерения в двух диапазонах частот позволяют исюпочить ионосферные погрешности измерений. Каждый НКА имеет цезиевый АСЧ, используемый для формирования бортовой шкалы (БШВ) и навигационных радиосигналов 1600 МГц и 1250 МГц. Шумоподобные навигационные радиосигналы в ОГ НКА различаются несущими частотамн. Поскольку лля взаимноаигиподных НКА в орбитальных плоскостях можно применять одинаковые несущие частоты, то для 24 штатных НКА минимально необходимое число несущих частот в каждом диапазоне частот равно 12.
Данное утверждение достаточно очевидно, если иметь в виду наземных потребителей (сухопугных, морскик, воздушных), поскольку в зоне радиовидимости наземного потребителя не могут одновременно находиться взаимноаитиподные НКА. Космический потребитель может одновремешю "видеть" вмимяоантилодные НКА. Однако имеются два благоприятных обстоятельства. 1. Из двух взанмиоаитнподных НКА хотя бы один будет находиться ниже местного горизонта по отношению к космическому потребнтелго. Практически невозможно применить на космическом объекте одну широконаправлениую антенну, способную принимать навигационные радиосигналы от всех "видимых" НКА выше и люке местного горизоппь Поэтому в НАП на космическом объекте применяют: либо одну широконаправленную антенну для приема навипгцнонных радиосигналов от НКА, находящихся выше местного горизонта, либо несколько антенн н несколько приемников для приема шаигациониых радиосигналов от НКА, находящихся выше и ниже местного горизонта.
В обоих вариантах НАП на космическом объекте будет осуществлять эффекпшную пространственную селекцию навигашюнных радиосигналов от взаимноантиподных НКА, 2, В НАП в сеансе навигации осуществляется поиск несущей частоты каждого принимаемого навнгашюнного радиосигнала в пределах узкой полосы (-1 кГц) около пропюзи- СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС руемого значения с учетом доплеровского сдвига несущей частоты. Доплеровский сдвиг может иметь максимальные значения е5 кГц в НАП на наземных объектах н я40 кГц в НАП на низкоорбитальных космических объектах. Следовательно, в НАП на косиическом объекте осуществляется эффективная доплеровская селекция навигационных радиосигналов от радиовидимых НКА, Таким образом, навигационные радиосигналы взаимноантнподных НКА с одинаковыме несушимн частотами будут належно разделены в НАП на космическом объекте за счет пространственной и доплеровской селекции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
