Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 5
Текст из файла (страница 5)
верхиостью Земли, используя наиболее полно возможности космической техники для глобального навигационного обеспечения П. Региональные системы, создающие радионавигационное поле иа ограниченных территориях и акваториях, лучше отвечают задачам контроля координат подвижных П прн организации управления ими в районах интенсивного морского или воздушного движении. 1эк СОГЛАСОВАНИЕ НАЧАЛ ОТСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ И ВРЕМЕННОЙ КООРДИНАТ В ССРНС Измеряемые навигационные параметры и определяемые параметры движения потребителя отсчитываются в различных системах пространственных координат: измерения ведутся в системе НИСЗ, в то время как результаты определений фиксируются в системах, свнзанных с Землей !ее цснтром в гсоцентрической системе или с се поверхностными точнами в топоцсптрических) .
Необходимо приводить используемые данные к единой системе отсчета или, иными словами, согласовывать начала отсчета пространственных координат, Ввиду орбитального движения НИСЗ начала отсчета расходятся непрерывно, поэтому согласование необходимо проводить в каждом навигационном сеансе. Требование это реалкзуется путем снабжения П данными об эфемеридах всех НИСЗ, задаваемых в геоцентрической ГВ системе отсчета. Одновременно считается, что к этому же началу отсчета используемые П топоцентрнческие системы методами высшей геодезии могут быть привязаны с требуемой точностью. Возможны различные способы обеспечения навигатороа эфемеридной информацией [70, ! 17, !35].
Наиболее удобным был бы такой способ работы, когда рассчитанный заранее весь набор эфемерид на, требуемый отрезок времени выдавался бы в виде таблицы, данные которой могли бы вводиться в память навигационной ЭВМ до начала движения. Но такой способ пока еще не может использоваться, так как нельзя дать прогноз с высокой точностью ( ! м) на интервалы времени, исчисляемые педелями и даже месяцами. По необходимости применяется передача на борт П зфемеридной информации последовательными порциями.
В этом варианте сам НИСЗ выступает в качестве ретранслятора эфемерид, переносимых с задержкой. Рассчитанные на Земле эфемериды сообщаются на борт НИСЗ, где закладываются в блок памяти н затем во время последующего движения НИСЗ посылаются в соответствии с текущим временем с его борта всем П, находящимся в зоне приема навигационных сигналов. Хранимые эфемериды с периодичностью, обеспечивающей учет их изменения, корректируются на основе свежих данных прогноза. Для передачи одного эфемеридного комплекта может потребоваться до 380 дв.
ед., поэтому для формирования массива эфемеридной информации иа одни сутки с дискретностью ! мин потребуется около 550 !0~ дв. ед, При дискретности (! мин и для ббльшнх сроков прогноза объем эфемеридной информации составит миллионы дв. ед. Естественно поэтому стремление избежать закладки в память НИСЗ столь большого объема цифровой информации. К этому ведет несколько путей. Первый, наиболее радикальный путь состоит в возложении задачи расчета эфемерид для моментов навигационных измерений непосредственно на ЭВМ П. В этом случае с Земли достаточно периодически передавать только начальные условия движения НИСЗ, а решение соответствующих уравнений его движения будет проводиться на борту П совместно с решением самой навигационной задачи. В будущем такие возможности, вероятно, и откроются, по н пастоящсе время далеко нс все П располагают бортовыми ЭВМ с требуемыми хпрактс!шгтиками.
Второй путь связан с использованном дли расчета эфемерид бортовой ЭВМ НИСЗ. Здесь также но начальным условиям, переданным с Земли,'могут решаться уравнения движения с выдачей эфемерид на требуемые моменты времени. Правда, эти моменты теперь не будут соответствовать моментам реальных измерений, выполняемых на различных П в зоис ш приема сигналов данного НИСЗ. Однако при правильно выбранной дискретности выдачи эфемерид на борту П путем интерполяции можно получать эфемериды, приведенные к моментам измерений.
Понятно, что при такой схеме работы аппаратура НИСЗ существенно усложняется, что не может не 'сказаться на ее надежности. Вследствие этого и данный способ не предполагается реализовать и ССРНС ближайшего будущего, Остается путь, являющийся по существу компромиссным, который предусматривает наземный расчет эфемерид с некоторой дискретностью и ретрансляцию их с задержкой через НИСЗ на борт П с последующим перерасчетом эфемерид на моменты измерений в пределах интервала дискретности. Так, в системах «Глонасс» и «Навстар» интервал дискретности равен 30 или 60 мин, что возлагает на ЭВМ П задачу вести краткосрочный прогноз движения НИСЗ в этих временных пределах, принимая за' начальные условия эфемериды ближайшей точки.
Поскольку в сетевых СРНС измерения проводятся одновременно по нескольким НИСЗ, которые выбираются из числа НИСЗ, находящихся над радиогоризонтом, П должен располагать априорной информацией о положении и движении всех НИСЗ, входящих в систему. Для этого каждый НИСЗ наряду с собственными эфемеридами ретранслирует на П эфемериды всех остальных НИСЗ системы. Эту информацию называют эфемеридами 2-го рода, или альманахом. Эфемериды 2-го рода нужны не для собственно навигационных расчетов, а для выбора НИСЗ, поиска их н вхождения в радиосвязь, поэтому требования к их точности могут быть понижены.
В связи с этим для передачи одного нх комплекта предусматривают всего 180 дв. ед., гарантируя при этом действенность прогноза до 5 недель. Альманах заготовляет информацию впрок, вследствие чего может передаваться частями от кадра к кадру, распределяясь, например, в системе «Глонасс» по 5 последовательным кадрам сигнала, а в системе «Навстар» — по 25 последовательным кадрам. Применение самоопределения НИСЗ на основе бортовых измерений по наземным и внеземным РНТ и обработки траекторной информации в спутниковой ЭВМ ~70, !! 7] откроет новые возможности для повышения эффективности эфемеридной службы (см. гл, >О). ССРНС функционирует в собственном системном времени.
Все процессы в ее звеньях развертываются и фиксируются в этой временной шкале. Периодически начала отсчета местных временных шкал принудительно согласовываются с системной шкалой, синхронизируются с ней. Необходимость взаимной синхронизации бортовых шкал се- 20 ти НИСЗ с высокой точностью связана с избранным способом навигационных измерений — применением пассивного дальномера с хранением начала отсчета (псевдодальномера). Поскольку по бортовой шкале П одновременно измеряются псевдодальности до нескольких НИСЗ, необходимо, чтобы временные шкалы группы используемых НИСЗ были согласованы между собой.
Это достигается независимой привязкой каждой из шкал к системному времени. При измерении псевдодальиости погрешность из-за смещения временной шкалы НИСЗ непосредственно входит в погрешность измерений. Дли того чтобы эта погрешность не превышала, например, 0,3 м, смещение не должно превышать 1 ис. Если принять, что каждый из НИСЗ синхроннзируется один раз за период обращения (12 ч), для хранения системного времени на борту НИСЗ потребуются генераторы со стабильностью !О э/43200.ы2 10 Для повышения точности реализации системного времени сетью НИСЗ желательно сокращать период между последовательными синхронизациями, а также давать прогноз ухода частоты каждого из генераторов НИСЗ.
Что касается синхронизации временной шкалы П, то она проводится в сеансе навигационных определений, когда наряду с координатами и составляющими скорости П оценивается уход фазы бортового генератора относительно фазы генераторов НИСЗ. В связи с этим можно считать, что ССРНС являются также глобальными системами единого времени. Установленная в любом пункте аппаратура П позволяет привязывать к системному времени с указанной точностью местные временные шкалы.
Системная шкала времени задается координационным центром (1421, где она хранится главным синхронизатором системы. Этот наземный хранитель времени поддерживает ее с точностью более высокой, чем бортовые хранители времени каждого НИСЗ. Однако системное время может расходиться со всемирным или каким-либо региональным. Подстраивать системное время ССРНС под временную шкалу более широкого использования не требуется. Достаточно знать расхождение этих систем времени. Соответствующая поправка к системному времени может передаваться в виде постоянной величины в каждом кадре навигационного снюшла или публиковаться в спеииальных бюллетенях (см.
гл, !О). П5. ОБЩАЯ ХАР*К1ЕРМС1МКА ЭЛЕМЕН1ОВ ССРНС Сеть ИИСЗ. Система коордииированно обращающихся па своих орбитах спутников может развертываться постепенно: вначале создается часть сети, обеспечивающая периодически региональное покрытие, затем по мере наращивания ее образу- 2! ется глобальное непрерывное покрытие. Так, вначале можно разместить по три НИСЗ на двух орбитах (1-я фаза развития), затем добавить еще три НИСЗ на третью орбиту (2-я фаза развития) и, наконец, доводить на каждой из орбит число спутников до их полного состава. Сеть НИСЗ выбирается из соображений обеспечения заданной кратности глобального покрытия зонами видимости, заданной точности местоопределения н минимальной взаимной интерференции принимаемых сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
