Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Если в первые десятилетия радионавигационные системы обслуживали морские корабли и самолеты, то затем состав их потребителей значительно расширился и в настоящее время охватывает все категории подвижных объектов, принадлежащих различным ведомствам. Если для первых РНС вЂ” амплитудных радиомаяков и радиопеленгаторов — была достаточна дальность действия в несколько сотен километров, то затем постепенно требования к дальности возрослн до 1...2,5 тыс. км (для внутриконтинентальной навигации), до 8...10 тыс. км (для межконтнтентальной навигации) и, наконец, превратились в требования глобального навигационного обеспечения. Что касается точности, то поначалу устраивала точность в несколько километров, затем оказалось возможным реализовать точности в сотни метров н, наконец, с появлением технических возможностей для создания сетевых СРНС удалось удовлетворить требованиям на уровне десятка метров.
Но требования продолжают ужесточаться, возникает необходимость в дециметровых н сантиметровых точностях, которые можно обеспечить, совершенствуя сетевые СРНС и примсшш в пих дифференциальный режим работы, К настоящему времени в арсенале радионавигационной техники скопилось немало РНС, отличающихся между собой дальностью действия н точностью, что предопределяет различие их в принципах действия. Средства ближней навигации (РСБН) в диапазоне УКВ используют импульсные дальномеры и фазовые или частотные угломерные устройства на примерах системы «ВОР», «ДМЕ», «РСБН».
Из средств дальней радионавигации 197 (РСДН) можно отметить длинноволновые «Чайку» и «Лоран-С», работающие в импульсно-фазовом режиме, и сверхдлинноволновые «Омегу» и «РСДН-20» с фазовыми измерениями. Находят также применение амплитудные многолепестковые радиомаяки типа «ВРИ-5» и «Консол», Низкоорбитные спутниковые РНС «Цикада» и «Транзит», основанные на доплеровских (частотных) измерениях, широко обеспечивают кораблевождение. Наконец, находятся в стадии интенсивного развертывания средне- орбитные сетевые СРНС «Глонасс» и «Навстар», обладающие самыми высокими показателями; глобальностью, высокой точностью, непрерывным обслуживанием неограниченного числа потребителей.
Возникает естественный вопрос: по какому пути пойдет дальнейшее развитие радионавигационной техники и какое место займут сетевые СРНС? Общая схема дальнейшего развития средств навигационно- временного обеспечения может представляться в следующем виде. Сетевые СРНС «Глонасс» и «Навстар» к !995 гг.
должны быть развернуты до полного состава своих сетей НИСЗ. При этом внедрение дифференциального режима навигационных определений повысит точность местоопределения, а возможная реализация угловых измерений по сигналам спутников расширит область их применения на определение ориентирных направлений. Должна существенно возрасти эксплуатационная надежность этих систем, в частности, за счет автоматизации процессов выработки эфемеридной информации и синхронизации ШВ сети НИСЗ. Значимость наземных разностно-дальномерпых РНС длинноволнового и сверхдлинноволнового диапазонов (при импульсно- фазовых и фазовых измерениях) заметно снизится.
Системы эти сохранятся в основном как дублирующие средства. Правда, сверхлинноволновые ФРНС по-прежнему останутся единственными системами, сигналы которых можно принимать под слоем воды (льда). Наряду с глобальным использованием наиболее универсальных РНС «Глонасс» и «Навстар» могут найти развитие высокоточные РНС локального действия, работающие в пределах прямой видимости. Онн будут дополнять сетевые СРНС в тех районах, где в глобальном навигационном поле обнаружатся зоны недостаточной точности.
Синхронизации излучсн> я нссх радионавигационных средств с помощью сигналов СЕВ будет способна объединить частпыс радионавигационные поли в Единое радионавигационное поле, что позволит более гибко предоставлнть навигационно-временное обеспечение различным потребителям в необходимых районах. Важно подчеркнуть, что основу Единого поля составит глобальное поле сетевых СРНС, которое при успешном развитии международного сотрудничества будет образовано полями обеих систем «Глонасс» и «Навстар», В бортовой аппаратуре навига1за ционно-временного обеспечения подвижных объектов, создаваемой в виде комплексов соответствующих средств, основным радионавигационным каналом явится канал сетевых СРНС, позволяющий определять полный вектор состояния подвижного объекта — три его координаты, три составляющие вектора скорости, поправки к бортовои ШВ и к частоте местного эталонного генератора.
. Поскольку потребителями ССРНС будут не только подвижныс объекты, но и стационарные, нуждающиеся в высокоточном определении их координат и поправок к местной ШВ, речь может идти не только о навигационно-временном обеспечении, но и о более широкой задаче — координатно-временном обеспечении. Применительно к такой постановке вопроса можно также утверждать, что основу координатно-временного обеспечения составит именно применение сетевых спутниковых РНС. тз.з. Опведеление НООРдиндт.
Нх пРОизвпдных и нАВНТАциОнных ЭЛЕМЕНТОВ НАЗЕМНЫХ И ПРИЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ Сетевые спутниковые РНС разрабатывались прежде всего для обеспечения навигационных потребностей таких подвижных объектов, как самолеты и корабли. Их основная задача — определение координат, производных от координат н навигационных элементов движения. Обратим внимание на то, что текущие координаты навигационных ИСЗ задаются в геоцентрической прямоугольной системе координат, а по результатам навигационных измерений положение объекта привязывается к ИСЗ, поэтому наиболее естественно определять искомые координаты именно в той же геоцентрической прямоугольной системе. Так собственно и формулируется первичная координатная задача.
В то же время потребителей интересуют иные координаты — те, которыми они пользуются в процессе практической навигации: географические, прямоугольные Гаусса'-Крюгера, ортодромические, относительные н т. и. И АП должна иметь возможность выдавать координаты в любой необходимой форме. В соответствии с этим матобеспечение АП должно строиться так, чтобы после решения первичной координатной задачи решалась задача преобразования координат в удобную для применения систему. Поэтому состшиинощнс скорости ясрни нш рассчитываются по направлениям осей геоцснтрической системы, а затем пересчитываются в составляющие, ориентированные по оснм местных (топоцентрических) координатных систем, удобных для штурманских расчетов.
Кроме того, для самолето- или кораблевождения штурманам нужно располагать рядом вспомогательных величин, облегчающих процесс управления движением. К ним относятся: отклонение !99 от линии заданного пути (угловое или линейное), путевая скорость, угол сноса (ветром или течением), оставшееся расстояние и время движения до очередного поворотного пункта маршрута или пункта прибытия, угловое положение относительно выделенных ориентиров и т.
п. Сюда же примыкают некоторые коммерческие показатели, связанные,с режимом движения и способные влиять на выбор этого режима. Определяются этн величины в результате решения соответствующих сервисных задач, что предусматривается матобеспеченнем АП (подробнее см. в гл. 22).
пьз. опввдвлвнив плэлмвтвов движвнив околозвмных кл В связи с развитием космического землеведения околоземные КА широко привлекаются для метеонаблюдений, гидрологических исследований, изучения геологических процессов, для сельскохозяйственного и лесоводческого аналкза. Собираемую информацию необходимо привязывать по координатам, и требования к точности такой привязки неизменно возрастают. Это, естественно, приводит к необходимости совершенствовать бортовой навигационный комплекс КА. Одним из путей повышения точности и оперативности навигационных определений околоземных КА является применение бортовых измерений по сети НИСЗ [70]. В определении параметров движения по навигационным ИСЗ заинтересованы не только экипажи долговременных орбитальных станций типа «Скайлэб», но и штурманы транспортных космических кораблей многоразового действия типа «Спейс шаттл» (!9б).
На борту этих КА будет установлена АП ССРНС «Навстар», которая обеспечивает высокоточное определение координат и скорости КА как в орбитальном режиме, так и прн маневрировании. В такой же АП нуждается «Буран». Навигационные определения околоземных КА по сети НИСЗ имеют свои особенности по сравнению с другими видами П. По отношению к приземным П КА отличаются большей детерминированностью их движения на длительных временных интервалах полета. Траектория их движения в пассивном полете представляется возмущенной кеплеровской орбитой со специфическим составом характерных для нее возмущений. Зависимость точности определения параметров орбиталыюго движения от продолжительности интервала измерений приводит к новой задаче организации измерений на интервале навигационного сеанса.
В.то же время определение положения КА по сетевой СРНС имеет особенность по сравнению с определением орбиты средствами наземного КИК, заключающуюся в возникающей в данном случае новой возможности непрерывных многопараметрических измерений, позволяющих в каждый момент определять положение и скорость КА с высокой степенью точности. зоо В качестве простейшей модели орбитального движения КА можно принять круговую орбиту.
При этом, разумеется, оказываются неучтенными некоторые возмущения, порождающие систематические погрешности. Вид систематических погрешностей описания орбиты в значительной степени определяется ее пара. метрами, а также числом учктываемых возмущающих факторов и требуемой точностью аппроксимации. Наиболее сущеогвениыми на длинных интервалах будут возмущения, содержащие вековые члены. Важным вопросом явлиется выбор критерия оптимизации определения параметров движения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
