Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869)
Текст из файла
УДК 62 (.396.96:629.763 Сетевые спутниковые радионавигационные системы/В. С. Шебшасаич, П. П. Дмитриев. Н. В. Иваицевич и дрл Под рсд, В. С. Шебшаеиича.— 2-е нзд., перераб. и доп.— Мс Радио и связь, 1993.— 408 сл нл.— !ЗВН $-2$$-00!74-4. Рассматриваются принципы построения, использования н комплексного проектировании сетевых спутниковых радионавигационных систем (ССРНС), н также основные свойства нх как больших измерительно-вычислительных систем высокого класса точности. В общем виде характернэуетсн структура ССРНС с указанием взаимодействия отдельных звеньев системы, кратко описываются системы «Глонасс> н «Нввстар», анализируются сигналы, энергетика иавигационнык радиолнний с учетом влияния ионосферы и тропосферы, сини. роннзация временных шкал сети навигационных ИСЗ (НИСЗ) н формирование кадра служебной информации.
Подробно рассматриваются принципы построе. ния аппаратуры потребителей (АП) н ее разновидности, процессы н устройствах первичной и вторичной обработки, возможности фазовых измерений по несущей частоте, дифференциальный режим навигационных определений. Приводятся алгоритмы решения навигационно-временнйх задач как конечными, так и итерационными способами по полным выборкам результатов измерений и по выборкам нарастающего объема, оценки точности навигационио-временных сеансов, структура математического обеспечения 4П.
Даются основы системных принципов проектирования ССРНС с хараитернстнкой последовательности выбора и расчета основных параметров системы в целом и ее составных элементов, синтез сетей НИСЗ как по условиям наблюдаемистн, так и по точностным критериям, основы объединения радионавигацион. иых полей от спутниковых н наземных РНС и комплексной обработки информацим на борту потребителя. В отличие от 1-го издания (!982 г,) здесь впервые описывается советская система «Глонасс», анализируется АП.
совместно использующая системы «Глонасс» н «Навстар», приводятся раэличпыс способы навигационного, вре. менного н геодезического использования ССРНС, рассматриваются разновидности АП. Для научных работников и преподавателей вузов. Может быть полезна судоводительскому н штурманскому составу.
Табл. 33. Ил. !1$. Библиогр. 227 ивэи. Авторы: В. С. Швбшиевич, Л. Н. Дмитриев, Н. В. Нвиниввич, А. В. Калугин, Э. Г. Ковилввский, Н. В. Кудрявцев, В. Ю. Кутиков, Ю. Гд А(олчинов, Ю. А. Мпксютенко Редакция литературы по радиотехнике и элентросвязи 2302040000-063 С 93-92 046(01)-93 $1) Шебшаевич В. С.,' Дмитриев П. П.. Иванцевич Н. В.
и др., 1993 1$В)4 $-2$6-00174-4 ПРЕДИСЛОВИЕ Первое издание этой книги было выпущено в 1982 г. и разошлось в кратчайший срок. По прошествии десяти лет с выхода в свет эта книга так и осталась единственной в мировой литературе монографией по сетевым спутниковым РНС. Авторы получили за это время многочисленные свидетельства того, насколько широко используется книга специалистами соответствующих профилей, преподавателями и студентами вузов и как велик неудовлетворенный спрос на нее. Поэтому авторы с признательностью приняли предложение издательства «Радио и связь» подготовить книгу к переизданию.
Актуальность повторного издания подкрепляется еще и тем обстоятельством, что оно позволит восполнить пробел в освещении принципов построения советской сетевой СРНС «Глонасс», информация о которой до сих пор скудна и отрывочна, в то время как интерес к сопоставлению характеристик независимо созданных советской системы «Глонасс» и американской системы «Навстар» достаточно возрос, особенно в связи с предполагаемым международным использованием системы «Глонасс».
Во втором издании структура книги в основном сохранена, но содержа не ее подверглось существенной переработке. В результате в ней нашли отражение многие направления проблематики ССРНС, ставшие актуальными и развившиеся в 80-е гг.: совместное использование отличающихся способом разделении сигналов систем «Глонасс» и «Навстар», дифференциальный режим навигационно-временных определений, синхронизация шкал времени в удаленных пунктах, геодезическое использование ССРНС с применением измерений по фазе несущей чнстотьь определение угловых координат, режим наблюдения по СС!'НС в системах управления движением объектов, комплексирование бортовой аппаратуры ССРНС с другими бортовыми датчиками навигационной информации, целеуказания в системе обнаружения терпящих бедствие.
Прн подготовке второго издания были учтены замечания и советы, полученные от ряда читателей, за что авторы выражают им свою искреннюю благодарность. ВВЕДЕНИЕ Спутниковая навигация — новая, быстро развивающаяся ветвь навигации подвижных объектов. Она явилась одной иэ первых областей прикладной космонавтики, ориентированной на удовлетворение потребностей практической деятельности человека. Навигация по спутникам Земли начала развиваться с появлением первых советских ИСЗ, опираясь на уже подготовленную теоретическую базу. Впервые научно-исследовательские работы по навигационному использованию ИСЗ начались в Советском Союзе, в Ленинграде, в 1955 г. под руководством проф. В. С.
Шебшаевича, причем первые их результаты были опубликованы уже в октябре 1957 г. [6]. Аналогичные проработки стали проводиться также в г. Горьком (ныне — Нижний Новгород) под руководством проф. М. М. Кобрина. В 1958 — 59 гг. были определены структура и состав радионавигационной спутниковой системы, выбраны методы радионавигационных измерений и обоснованы основные проектные параметры системы с высотой орбиты 1000 км, что определило облик 1-го поколения спутниковых систем [8].
Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) 1-го поколения, появившиеся в начале 60-х гг., быстро зарекомендовали себя как весьма точные н надежные средства морского судовождения. Их использование позволило оценить возможности применения СРНС также для воздушной навигации, для навигации наземных подвижных объектов, для определения параметров движения космических аппаратов (КА) и для систем управления движением.
Успешная эксплуатация советской СРНС «Цикада» получила' наиболее яркую демонстрацию при обеспечении похода атомохода «Арктика» к Северному полюсу, когда с ее помощью предельно точно было зафиксировано достижение полюса [130]. В США с 1964 г. действует радиально-скоростная (доплеровская) СРНС «Транзит», созданная по заказу ВМФ для навигационного обеспечения атомных подводных лодок, оснащенных баллистическими ракетами. В результате длительной отработки этой системы достигнуты высокие точности, которые для неподвижного потребителя (П), оборудованного 2-канальной аппа- ратурой, характеризуются среднеквадратической погрешностью 32 м, причем прн движении погрешности возрастают из-за неточности счисления, Оказалось выгодным оснащать спутниковой навигационной аппаратурой и суда торгового флота, так как благодаря точности судовонденни удается настолько сэкономить время плавания и топливо, что бортовая аппаратура потребителя (БАП) окупает себя после первого же года эксплуатации [79].
Стал расширяться круг задач, решаемых на море с применением СРНС. В их число входят: обеспечение рыбных промыслов, координирование работ на прибрежном шельфе, географическая привязка гидрометеобуев и исследовательских платформ, определение места аварий и несчастных случаев и т. и. Следует 'отметить, что техническая идеология и аппаратурные решения СРНС 1-го поколения оказали влияние на выбор принципов построения радиотехнической системы обнаружения терпящих бедствие и были использованы при создании международной системы «Коспас» — «Сарсат», в разработке которой приняли участие СССР, США, Канада и Франция [!85]. Успехи применения СРНС 1-го поколения для морского судоходства стимулировали поиски возможностей применения навигационных ИСЗ (НИСЗ) для других потребителей.
Была испытана самолетная аппаратура применительно к сигналам и «Цикады», и «Транзита». При этом оказалось, что погрешность определения местоположения слабо зависит от маневров самолета и определяется преимущественно погрешностями знания путевой скорости, не выходя за пределы 1,8 км [86]. Стало очевидным, что спутниковые системы можно использовать также для навигации наземных П, в особенности при движении в безориентирной местности. Наряду с этим возможность точного определения координат П не только на их борту, но и в выделенных наземных центрах навигации (НЦН) явилась основой для проектирования спутниковых систем связи н управления движением — воздушным («Аэросат») и морским («Марсат», «Инмарсат») [117].
' СРНС 1-го поколения (типа «Цикада» и «Транзит») обладают, однако, существенным недостатком — при движении П точность местоопределения уменьшается из-за влияния погрешностей счисления. В свмом дплс, такие системы строят па псскояькнх (шести) НИСЗ, обращающихся по независимым орбитам высотой 1000 км, узлы которых равномерно раснределнются по экватору. При такой структуре системы, во-первых, НИСЗ проходят через зону видимости наземного потребителя независимо друг от друга, в среднем через 1,5 ч на экваторе, что допускает проведение только дискретных навигационных сеансов; во-вторых, ввиду использования в сеансе лишь одного НИСЗ продолжительность измерений может доходить до 10...16 мин.
Таким образом, большая длительность сеансов и значительные интервалы между ними делают неизбежным использование счисления координат, при этом ошибки счисления ограничивают точность местоопределения. СРНС 2-го поколения создавались как системы, которым такие недостатки несвойственны.
При обосновании и разработке структуры СРНС основное внимание было уделено принципам построения таких систем, которые обеспечивали бы для любых П (как движущихся, так и неподвижных относительно поверхности Земли) повышенную точность местоопределения, непрерывность . навигационной работы н практически мгновенную выдачу определяемых параметров. Первоначальные поиски связывались с совершенствованием низкоорбитальных СРНС 1-го поколения путем увеличения числа независимо обращающихся НИСЗ при подъеме высоты их орбиты с одновременным добавлением к доплеровскому каналу еще и дальномерного. Однако этот путь не мог привести к более радикальным решениям, чем непрерывное измерение двух параметров по двум НИСЗ.
дальнейшее развитие идей непрерывной и одномоментной спутниковой навигации связано с изысканием путей определения полного вектора состояния П, включающего трн пространственные координаты и три составляющие скорости. Поскольку при использовании пассивного метода измерения дальности (с хранением начала отсчета иа борту П) необходимо дополнительно определять в навигационном сеансе также смещение бортовой временной шкалы, а для повышения точности радиально- скоростных (доплеровских) измерений требуется дополнительно определять смещение бортовой опорной частоты, число определяемых параметров возрастает с 6 до 8.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
