Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Так, математическая модель ухода шкалы БХВ, использующего цезиевый стандарт частоты, может быть представлена на интервале времени менее одних суток в виде х(1) = Гх(1)+ Ой1), где, х(1) =,, Г=, б= 61,(1), 6/,(1) — смещение шкалы времени и частоты БХВ; 6Со/2— спектральная плотность эквивалентного белого шума; $(1)— белый шум с единичной спектральной плотностью. Поправка на смещение цезиевого БХВ рассчитывается при этом в соответствии с выражением 61,(1)=бы+ам(1 — 19), где па.= =61 (1о), ам=6/(Со).
Погрешность вычисления поправки 6(, (1) оце'нивается по формуле о мкп = (вам(Со) + 2го м(Со) оавг(Со)(С вЂ” Со) + ом.(Со)(С вЂ” Со) + +(Фо/2) (С вЂ” Со) )пв (1! .1) где ома(10), па!,(Со), г — средиеквадратические значения и коэффи-. циент корреляции погрешностей знания коэффициентов, ам, ао на момент времени 1о. Слагаемое (йСо/2) (1 — Со) характеризует влияние случайных возмущений частоты генератора на погрешность синхронизации 192 БХВ. Для других типов хранителей модель ухода шкалы времени может представляться полнномом более высокой степени, например второй [112, 135]. Релятивистские эффекты приводят к дополнительному смешению шкалы БХВ за счет изменения гравитационного потенциала и переменной скорости полета НИСЗ.
Смешение, обусловленное этими явлениями, определяется выражением [135] б1»(1) >>е ~а, >йпЕ(1), (!! .2) где й = — 4,443. 10 'о с ° м Ыо; е — эксцеитриситет; Е(1) — эксцентрическая аномалия; а, — полуось орбиты. Для упрощения алгоритма П временную поправку 51р(1) можно представить, как и поправку на дрейф б1,(1), в виде полииома. Это позволяет использовать обобщенную полнномиальиую модель ухода шкалы времени, учитывающую как дрейф б1,(1) БХВ, так и релятивистское смещение 61р(1). Для орбит с эксцентриситетом менее 0,3 уравнение (1!.2) аппроксимируется выражением 51р(1) — пор+ а> р(1 — 1о)+ аор(1 — 1о)', + ....
где пор=5,бб9 1О 'з!пЕ(1о)( а>,=1,002 10 "созЕ(1о); пор —— = — 7,307 ° !О 'оз!пЕ(1о). Ограничившись полииомом 2-й степени, можно вычислить поправку б1»(1) с погрешностью не более 1 нс на интервале времени 0,55 ч [!35], Рассмотренный способ учета смещения шкалы БХВ НИСЗ используется в сетевой СРНС «Навстар», где модель ухода шкалы времени НИСЗ описывается полиномом 2-й степени с помощью трех коэффициентов ао, аь ар и времени 1о, на которое вычислены коэффициенты. Диапазоны изменения этих величин и требуемое число разрядов для их представления даны в табл. 10.2. Скорректированное значение времени 1=1,— б1, где б1=ар+ +а>(1,— 1о)+ар(1.— 1о)о, 1, — время, передаваемое НИСЗ.
Для (1 — 1о)(1 ч такая аппроксимация обеспечивает коррекцию смещения шкалы времени из-за нестабильности БХВ и релятивистских эффектов с погрешностью не более 1 нс [!35]. Параметры ухода шкалы БХВ передаются на спутник ежесуточно в виде 24 комплектов данных, каждый комнлскт используется для учета смешений на интервале времени 1 ч. ООЦЬ СОГЛАСОВАНИЕ ШКАЛ ВРЕМЕНИ СИСГЕМ «ГЛОНАСС«И «НАВСТАР» В ССРНС «Глонасс» и «Навстар» в качестве хранителей ШВ используются соответствующие высокостабильные НХВ и а каждой из систем наземный комплекс управления (НКУ) осуществляет синхронизацию шкал БХВ НИСЗ и НХВ.
Как отмечалось >эз 7 за«.>о»р в $11,4, модель ухода НИСЗ в системе «Навстар» с достаточной степенью точности на интервале времени до 1 ч описывается полиномом 2-й степени, коэффициенты полинома ао, аь аа, определяемые средствами НКУ, передаются в кадре сигнала в составе служебной информации и позволяют обеспечить синхронизацию ШВ сети НИСЗ системы.
Система «Навстар» предназначена не только для навигационных определений, но и для временных. При этом под временным определением понимается оценка поправки к шкале времени по. требителя относительно некой универсальной шкалы. В качестве последней в системе «Навстар» принята шкала Морской обсерватории США — (/ТСцвмо . Дополнительно НКУ решает задачу синхронизации шкалы НХВ системы «Навстар» и шкалы ПТСцвмо.
Кроме того, для обеспечения временных определений в составе служебной информации (СИ) передаются два коэффициента Ао, А!, позволяющие потребителям определять время в шкале итсц „ Аналогичный способ синхронизации ШВ БХВ используется и в системе «Глонасс». Отличие заключается в следующем: уход ШВ БХВ на интервале времени 0,5 ч описывается полиномом первой степени (коэффициенты ао, а~), в качестве универсальной ШВ используется шкала СЕВ, поправка к системной ШВ относительно шкалы СЕВ передается в виде коэффициента Ао.
Формирование ШВ в системах «Глонасс» и «Навстар» схематично показано на рис. 11.1. Принятая идеология синхронизации ШВ БХВ в системах «Глонасс» и «Навстар» позволяет достаточно просто обеспечить взаимную синхронизацию ШВ НИСЗ этих систем. Простейший вариант решения этой задачи заключается в следующем. К НХВ системы «Глонасс» подключается навигационно-временная аппаратура системы «Навстар» (или универсальная аппаратура), по сигналам НИСЗ системы «Навстар» решается временная задача и определяется расхождение системных ШВ.
Расхождение в виде соответствуюших коэффициентов закладывается на борт НИСЗ и передается в составе СИ. Аналогичный способ можно использовать и в НХВ системы «Навстар», где временная задача будет решаться аппаратурой «Глонасс» ШН сиснгемы и. г Ю.ог.аг л,л „Наасмар" вйю Рис, 11.!. Схемы формировании шиал системного времени ССР«1С «Глонасс> и «Навстар> 194 по сигналам ее НИСЗ.
Более высокую точность сведения ШВ систем можно обеспечить при синхронизации НХВ в дифференциальном режиме. Методы синхронизации удаленных НХВ описываются в гл. 17. 11АЬ СИНХРОНИЗАцмя ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ СЕТИ НИСЗ НА ОСНОВЕ ВЗАИМНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Основным источником погрешностей навигационно-временных определений по данным ССРНС являются погрешности частотно-временного и эфемеридного обеспечении НИСЗ.
В настоящее время в ССРНС «Глонасс» и «Навстар» требуемые точностные характеристики обеспечивает КИК, который на основании измерений, проводимых наземной аппаратурой, решает задачу определения и прогнозирования на заданный интервал времени эфемерид НИСЗ и частотна-временных поправок к его БХВ. Полученные значения параметров закладываются на борт НИСЗ н передаются П в составе СИ. Точность определения параметров НИСЗ таким неавтономным способом зависит от точностных характеристик наземных измерителей РНП, от точностных характеристик бортового и наземного ХВ и от степени соответствия моделей, используемых для прогнозирования движения НИСЗ и ухода шкалы БХВ, реальным процессам. Такой способ формирования эфемеридной и временной информации позволяет обеспечить высокие точностные характеристики системы за счет статистической обработки большого объема информации и использования сложных математических моделей и алгоритмов прогнозирования состояния НИСЗ, ориентированных на универсальные ЭВМ.
Однако при данном способе решения задачи погрешность синхронизации БХВ НИСЗ является функцией времени и именно эта величина в первую очередь определяет время автономной работы системы, т. е. интервал времени, в течение которого характеристики системы поддерживаются точными без помощи КИК. Повышение точности частотно-временного и эфемерндного обеспечения НИСЗ и увеличение интервала автономного функционирования системы весьма актуальны. Один из возможных способов автономного решения этой задачи основывается на использовании текущей информации, получс1шой путем взаимных измерений НИСЗ вЂ” НИСЗ 1197~.
Суть метода заключаетсн в следующем. Каждый НИСЗ в течение отведенного интервала времени излучает измерительный сигнал, который остальные НИСЗ созвездия (находящиеся в зоне радиовидимости излучающего НИСЗ) используют для измерения квазидальности до них. Измеряемый каждым НИСЗ параметр включает разность показаний БХВ спутников и время распространения сигналов между ними. Каждый НИСЗ за достаточно !95 7» короткий интервал времени, кроме передачи измерительного сигнала, осуществляет также прием результатов квазидально.
мерных измерений, проводимых другими НИСЗ. Полученные данные позволяют определить уходы ШВ НИСЗ относительно собственной шкалы. Рассмотрим два НИСЗ, проводящие взаимные временные определения. Обозначим тп результат измерения квазидальиости, полученный бм НИСЗ по сигналу /-го спутника. Тогда в результате обмена информацией имеем где г», гп — расстояние между НИСЗ в момент измерения квазидальности соответственно ~-м и /-м НИСЗ; 66п — уход ШВ ~-го НИСЗ относительно шкалы /-го спутника; с — скорость света. Если цикл взаимных измерений достаточно короткий, то гп=гп н бгп= — бгн.
Вычитая тл нз т„, получаем 6Гч = — 6Гл =(тп — тл) /2, Таким образом, каждый НИСЗ после выполнения аналогичных операций определяет уход собственной шкалы относительно шкалы другого НИСЗ. Взаимные измерения могут проводиться либо всеми НИСЗ по одному «ведущему» спутнику, либо между всеми спутниками созвездия взаимно. В первом случае все НИСЗ определяют уход собственной шкалы относительно ШВ «ведущего» КА, и тогда эта ШВ может быть принята за системную, во втором — каждый НИСЗ определяет уход своей шкалы путем усреднения результатов, полученных по взаимным измерениям до всех остальных спутников созвездия, и на этой основе корректирует свою ШВ, так что разброс ШВ всех НИСЗ оказывается минимальным.
Полученную в результате взаимного обмена информацию можно использовать и для определения расстояний между спутниками гп = гл = с(то + тл)/2, Найденные значения дальпостсй позволяют уточнить эфемериды НИСЗ. С помощью такого метода эфемеридно-временного обеспечения НИСЗ можно не только увеличить время автономной работы системы, но и повысить точностные характеристики системы. При таком методе синхронизации временных шкал сети НИСЗ для организации взаимных измерений и обмена результатами измерений необходимо установить на борту НИСЗ соответствую- 196 щие радиотехнические средства и дополнительно использовать ие менее 1 Я вычислительных ресурсов бортовой ЭВМ (!97]. Основным недостатком данного метода является возможность ухудшения точности зфемеридно-временного обеспечения НИСЗ системы прн нарушении функционирования одного из НИСЗ.
Сочетание неавтономного и автономного методов синхронизации ШВ позволит устранить недостатки, присущие каждому иэ них в отдельности. ГЛАВА 12 ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕТЕВЫХ СПУТНИКОВЫХ РНС ИЛ. ПРИМЕНЕНИЕ ССРНС вЂ” ОСНОВА КООРДИНАТНО-ВРЕМЕННОГО ОЕЕСПЕЧЕНИЯ Развитие радионавигационных средств на протяжении всей истории их существования неизменно стимулировалось расширением области применения и усложнением задач, возлагавшихся на них, и прежде всего ростом требований к их дальности действия и точности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
