Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В состав РДПС входят одна или несколько ККС, а также аппаратура контроля целостности и средства передачи данных потребителю. Эти данные вырабатываются либо на главной станции, либо непосредственно на ККС. Локальные дифференциальные подсистемы (ЛДПС) функционируют при дальностях до потребителя в диапазоне 50...200 км и обычно имеют в своем составе одну ККС, аппаратуру управления и контроля целостности и средства передачи данных. В качестве аппаратуры передачи данных ЛДПС часто применяют имеющиеся радибмаяки, уплотняя их сигнал и включая в него данные от ЛДПС.
Такое решение обосновано экономически, но сигнал радиомаяков, часто работающих в средневолновом диапазоне, весьма подвержен помехам и не позволяет передавать данные с большой скоростью. Локальные дифференциальные подсистемы обычно разделяют по способу их применения на морские, авиационные и геодезические. Морские ЛДПС предназначены для обеспечения мореплавания в проливах, каналах, акваториях портов и гаваней. Авиационные ЛДПС обеспечивают точный заход на посадку и посадку воздушного судна в соответствии с требованиями ИКАО к посадке по категориям.
Геодезические ЛДПС используются при проведении исследований движения земной коры, землемерных, крупных строительных и иных специальных работ. Псевдоспутники (псевдолиты). Возможна разновидность дифференциальной подсистемы, когда передаваемые потребителю сигналы с поправками и другой информацией привязаны к местной шкале времени. После учета поправок шкала времени потребителя также оказывается привязанной к местной шкале времени, следовательно принятые потребителем сигналы дифференциаль- 109 Глава 2 ной подсистемы являются источником информации о взаимной дальности и скорости потребителя относительно дифференциальной станции ~11.
Если дифференциальная станция излучает сигнал, аналогичный сигналу НКА, она называется псевдоспутником (псевдолитом). Наиболее очевидным и частым примером применения псевдоспутников является выведение самолетов на пооадочную глиссаду. При неудачном расположении НКА наличие псевдоспутников позволяет снизить значение геометрического фактора в вертикальной плоскости в 6...8 раз и в горизонтальной плоскости в 3...4 раза. Глава 3. СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ГЛОНАСС (РОССИЯ) 3.1.
Космический сегмент Полная (проектная) группировка НКА системы ГЛОНАСС состоит из 24-х спутников, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях (рис. 3.1). Орбитальные плоскости разнесены относительно друг друга на 120 по абсолютной долготе восходящего узла и имеют условные номера 1, 2 и 3, возрастающие по направлению вращения Земли.
В каждой орбитальной плоскости расположено по 8 спутников со сдвигом по аргументу широты 45 . Орбитальные плоскости сдвинуты друг относительно друга на 15', т.е. спутники в соседних орбитальных плоскостях смещены на 15' по аргументу широты. Нумерация позиций спутников производится по порядку их последовательности на орбите в определенный момент времени и против их движения.
Спутникам 1-й орбитальной плоскости присвоены номера 1...8, 2-й орбитальной плоскости — 9...16, 3-й — 17...24. По состоянию на 0 ч 00 мин 00 с Московского времени 1 января 1983 г. аргументы широты спутников описывались выражением 145'26'37" + 15'(27 — 3/ + 2Ы), где/ = 1...24; ~с= целая часть числа (~-1)/8. Орбиты спутников являются близкими к круговым, с высотой 18840...19440 км (номинальное значение 19100 км). Наклонение орбиты — 64,8 с точностью ~ 0,3 . Точность выведения спутника в заданную точку орбиты составляет 0,5 с по периоду обращения, И' по аргументу широты и Ю,01 по эксцентриситету.
Орбитальная структура сети спутников построена таким образом, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства одновременно наблюдаются не менее четырех спутников. Их взаимное расположение обеспечивает необходимые точностные характеристики системы. Нужно заметить, что заданная 111 Глава 3 Рис. 3.1.
Орбитальная структура СНС ГЛОНАСС точность координатно-временных измерений может быть достигнута при наличии в системе 21 спутника, по семь в каждой орбитальной плоскости, а остальные используются в качестве "горячего" резерва. Непрерывность навигационного поля системы ГЛОНАСС обеспечивается на высотах до 2000 км. Система сохраняет полную функциональность при одновременном выходе из строя до 6 НКА ~по два в каждой плоскости). Интервал повторяемости трасс движения НКА и, соответственно, зон радиовидимости наземными потребителями составляет 17 витков или 7 сут 23 ч 27 мин 28 с. Отсюда видно, что СНС ГЛОНАСС не является резонансной ~или синхронной), т.е.
спутники в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронизма) с вращением Земли. Начало каждого витка смещается относительно поверхности Земли приблизительно на 21 по долготе и орбита каждого НКА имеет многовитковый след. Благодаря этому возмущающее влияние нецентральности гравитационного поля Земли на орбиты НКА значительно снижается и является одинаковым для всех НКА. Как следствие, орбитальная группировка СНС ГЛОНАСС более стабильна по сравнению с 6РВ, имеющей синхронные 12-часовые орбиты.
Орбитальная группировка ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования НКА, хотя срок функционирования НКА на сегодняшний день несколько меньше, чем в 6РЯ. Так как бортовой запас топлива ограничен, изменение действующей конфигурации орбитальной группировки за счет перевода НКА на другую орбиту допускается только в крайнем случае, для 112 Система алобальноао позиционирования ГЛОНАСС оптимизации навигационных определений или обеспечения электромагнитной совместимости.
Выведение НКА на орбиту осуществляется по групповой схеме„ по три спутника одновременно. Схема выведения НКА состоит из трех этапов: ° выведение головной части на промежуточную круговую орбиту высотой около 200 км; ° переход на эллиптическую орбиту с перигеем около 200 км, апогеем 19100 км и наклонением 64,3; ° переход на круговую орбиту высотой 19100 км.
Постановка НКА в заданную системную точку может занять от недели до месяца и зависит от соотношения между точкой выведения спутника на орбиту и конечной системной точкой. На момент подготовки материала книги состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС, по данным информационного бюллетеня КНИЦ МО РФ от 31 декабря 2003 г., соответствовало приведенному в табл. 3.1.
Таким образом, по состоянию на 31.12.2003 г. орбитальная группировка ГЛОНАСС включала в себя лишь семь действующих НКА, с последующим увеличением до десяти за счет введения НКА, запущенных 10.12.2003 г. Служебные системы и специальное оборудование НКА помещены в цилиндрический гермоконтейнер диаметром 1,35 м. Для уменьшения возмущений орбиты, возникающих от истечения микроструй газа, герметичность навигационного спутника повышена на порядок по сравнению с другими спутниками. Рис.
3.2. Внешний вид спутника системы ГЛОНАСС 113 Глава 3 Я Ф~ О ц й СЧ Ю ~О Ю % Ф Ш х К О С о ~' „О Я Ф О Ф ч о ао я ФХС »- щ СОХ ХОФ Й олаф о аО оО » ~о ЬС о аО Ф ~ 3т о 1 С С9 Ю Ю СЧ СЧ о Т С9 о о О3 СЧ Ю Ф 1 Ф и о С0 СЧ Ю Ю СЧ о 'Ф о о о СЧ Й С~Э о С1 СЧ Ю С9 о Ю СЧ СЧ С9 х Ф Ф с~ Ф 2 Ш С'Э о Ю СЧ 'Ф о й Ю о СЧ СЧ Ю Ф Ф о о Ш о о о 'Ф о Ю Ю о СЧ Ю с6 Ф й Ф 1 о К о С0 о Ю СЧ » о ~й Ю о о о СЧ о С9 Ф Ф 1 о о 03 С9 о Ю О3 о % С'Р СЧ Ю о СЧ $й' С9 Ю о СЧ Й о о СЧ Ю Ю СЧ Й 3.0 Ф :Е Ф о С0 СО Ю Ю СЧ Ю С9 о о О1 СЧ СМ о Ю о СЧ О3 о о о О3 о С~3 С0 Ю о СЧ СЧ » О) х Фа х о С1 О3 С1 'Ф Ю Ю Ю СЧ СЧ С9 о Ю СЧ СЧ ОЪ СО О) ОЪ СЧ Ю С'Э Система глобального позиционирования ГЛОНАСС На поверхности контейнера, обращенной к Земле, смонтированы антенно-фидерная система и панель уголковых отражателей.
На противоположной стороне находятся топливные баки двигателей ориентации. Спутник снабжен солнечными батареями, ширина которых в раскрытом виде составляет 7,23 м. Во время нахождения спутника в тени питание бортового оборудования осуществляется от аккумуляторов. Общая масса аппарата составляет 148? кг, из которых на долю целевого оборудования приходится 237 кг. Время активного существования спутника увеличено с 3,5 пет до 5 лет и ведутся работы по увеличению этого срока до 12...15 лет.
В противном случае расходы на поддержание орбитальной группировки наряду с необходимостью ее доукоплектования могут оказаться чрезмерно большими. Формирование высокостабильных синхрочастот и бортовой шкалы времени происходит при помощи бортового хронизатора. В состав хронизатора входят три комплекта цезиевого атомного стандарта частоты и устройство формирования синхрочастот и шкал времени.
Масса бортового хронизатора — 207 кг. Хронизатор обеспечивает формирование сигналов стандартной точности и сетки синхрочастот (Гц): 50 10 1 1/80 1/1 800 5 000 000 200 000 50 000 10 000 1 000 100 115 Сигнал ~, является синусоидальным, остальные — импульсные. Оцифровка времени производится 32-разрядным двоичным последовательным кодом с периодичностью 100 Гц [2). Бортовой хронизатор может работать в штатном или дежурном режиме.
В дежурном режиме в качестве задающего генератора используется кварцевый генератор, и синтезатор частот обеспечивает формирование сетки частот, необходимой на этапе ожидания команд, выведения в заданную точку орбиты или при аварийной ситуации. Оборудование переводится в штатный режим по команде наземного центра управления.
При этом происходит синхронное (по фронту импульсов) переключение на атомный стандарт частоты. Если уход бортовой шкалы времени превышает норму, по команде Глава 3 с наземной станции происходит коррекция и фазирование бортовой шкалы. Кроме бортового хронизатора в состав бортового оборудования входят: бортовой навигационный передатчик, блоки формирования навигационных сигналов, бортовая ЭВМ, системы ориентации и коррекции орбиты, телеметрии, приема сигналов наземного комплекса управления, терморегулирования и электропитания. Бортовой навигационный передатчик состоит из аппаратуры формирования навигационных сигналов и антенно-фидерного оборудования. Для повышения надежности предусмотрено дублирование силовых блоков передатчика и формирователей навигационного сигнала.
Для контроля за излучением используются амплитудные датчики ВЧ-излучения антенны, сигнал с которых поступает на бортовую телеметрическую систему. Переключение на резервные блоки может происходить автоматически или по команде с Земли. Антенно-фидерная система конструктивно представляет собой фазированную решетку, состоящую из двух групп спиральных излучателей: 4 центральных и один периферийный кольцевой из восьми излучателей на кольце диаметром 85 см. Излучатели разделены на 4 сегмента, состоящих из одного центрального и двух ближайших периферийных излучателей. Такая конструкция антенны обеспечивает одновременную работу на частотах ~1 и ~2, достаточное подавление внеполосных излучений и необходимую диаграмму направленности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
