Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 24
Текст из файла (страница 24)
При проектировании системы первоначально предполагалось разместить на каждом НКА по два передатчика. Один из них должен был излучать навигационный сигнал в направлении центра Земли, для наземных пользователей и низкоорбитальных КА. Второй должен был излучать сигнал в противоположном направлении, "в зенит", для КА на высоких геостационарных орбитах.
В результате оптимизации системы остался лишь один передающий комплект, излучающий в направлении земной поверхности. Эффективная излучаемая мощность составляет: по каналу ~1— ЗО Вт; по каналу 1.2 — 21 Вт при суммарной потребляемой мощности 530 Вт. Система ориентации и стабилизации спутников построена по активной трехосной схеме с управляющими маховиками и реактивной системой разгрузки [21.
Система ориентации обеспечивает реализацию программы начальной ориентации НКА после выведения на орбиту, успокоение спутника, ориентацию продольной оси спутника на центр Земли, а солнечных батарей на Солнце, управление вектором тяги двигателей системы коррекции. Система глобального позиционирования ГЛОНАСС Таблица 3.2.
Параметры земного зллипсоида и фундаментальные геодезические константы 7,292115 10 радиан(с Угловая скорость вращения Земли Геоцентрическая константа гравитационного поля Земли с учетом атмосферы 398600,4410 м (с Геоцентрическая константа гравитационного поля атмосферы Земли, НИ, 0,3510 м (с Скорость света Большая полуось земного эллипсоида 299 792 548 м(с 6 378136 м Коэффициент сжатия зллипсоида 1(298,25?839303 117 Система координат.
Передаваемые каждым НКА эфемериды описывают положение фазового центра передающей антенны спутника, так как при определении псевдодальности измеряется время распространения сигнала от фазового центра передающей антенны, до фазового центра приемной. Положение фазового центра передающей антенны легко приводится к положению центра масс спутника, поскольку при орбитальном движении небесного тела орбитой является траектория движения его центра масс.
Координаты фазового центра передающей антенны описываются в связанной с Землей геоцентрической системе координат ПЗ-90. Данная система координат определяется следующим образом: ° начало координат расположено в центре масс Земли; ° ось Е направлена на Условный полюс Земли; ° ось Х направлена в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана, определенного Международным бюро времени; ° ось У дополняет геоцентрическую прямоугольную систему координат до правой.
Земля рассматривается как эллипсоид, геометрические параметры которого приведены в таблице 3.2. Геодезическая широта точки Р определяется как угол между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Геодезическая долгота точки Р определяется как угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку Р. Геодезическая высота определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки Р. Глава 3 Продолжение таблицы 3.2 Гравитационное ускорение на экваторе Земли 9?8 032,8 мгал Поправка к гравитационному ускорению на уровне моря, обусловленная влиянием атмо- сферы Земли — 0,9 мгал 1 082 625,7.10 Вторая зональная гармоника геопотенциала, ~о Четвертая зональная гармоника геопотенциала, ~4 О -2370,9.10 9 Нормальный потенциал на поверхности об- щеземного зллипсоида, 0о 62 636 861,074 м (с 3.2.
Сегмент управления 118 Сегмент управления системы ГЛОНАСС состоит из следующих функциональных компонентов: центра управления системой; ° центрального синхронизатора; ° контрольных станций; ° системы контроля фаз; ° кванто-оптических станций; е аппаратуры контроля поля. Все компоненты функционально связаны между собой. Наземный сегмент осуществляет: ° траекторные измерения дпя уточнения и прогнозирования орбит спутников; ° временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени относительно системной шкапы и синхронизацию бортовых шкал; е формирование и выгрузку на спутники массива служебной информации, включая эфемериды, альманах и временные поправки; ° контроль за работой бортовых систем НКА на основе телеметрической информации; е контроль за содержанием навигационных сообщений НКА; ° слежение за характеристиками навигационного поля.
Наземные станции слежения находятся в точках, координаты которых определены с максимальной доступной точностью и предназначены для проведения траекторных и временных измерений и сбора телеметрической информации. С их помощью также происходит выгрузка служебной информации в бортовое запоминающее устройство НКА. Система глобальноао позиционирования ГЛОНАСС Санкт .Й- чЬ - Станция слежения а - Квантово-оптическая станция - Центр управления *- Рис. 3.3.
Расположение наземных станций слежения СНС ГЛОНАСС 119 Сеть станций слежения СНС ГЛОНАСС выгодно отличается от аналогичной сети 6РЯ тем, что расположена только на территории своей страны. Отчасти этому способствует большая протяженность российской территории с востока на запад (рис. З.З). Измерения траекторных параметров осуществляются запросным способом. По запросу со станции слежения спутник формирует ответ. По задержке ответа и доплеровскому сдвигу частоты определяются дальность до спутника с погрешностью не более 2...3 м и его радиальная скорость.
Одновременно с измерением траекторных параметров происходит сбор телеметрической информации и выгрузка служебных данных. В настоящее время на территории России, кроме Центра управления, действует семь станций слежения. На данный момент существующая сеть станций считается достаточной, так как даже при выходе из строя одной из станций, она равноценно заменяется другой, благодаря избыточности системы [2). Кроме того, на станциях предусмотрено тройное резервирование аппаратуры.
Входящие в состав наземного комплекса кванто-оптические станции предназначены для периодического высокоточного измерения дальности до НКА при помощи лазерного дальномера. В настоящее время используется несколько типов кванто-оптических станций, в том числе расположенных за пределами России. Так, например, кванто-оптическая станция "Майданаки (Узбекистан) по- Глава 3 зволяет измерять дальность до объектов на высотах до 40 000 км. Дальномерная ошибка станции не превышает 1,5...1,8 см, а угломерная от 0,5" до 2".
Для эффективной работы кванто-оптических станций требуется наличие хорошей оптической видимости в ночное время, поэтому они, как правило, применяются не при систематическом наблюдении за НКА, а для юстировки радиодальномерных каналов. Кроме измерения траекторных и временных параметров НКА, наземные станции слежения обеспечивают контроль за качеством навигационного сервиса СНС. Поскольку координаты эталонных приемников точно определены, для каждого видимого НКА можно рассчитать прогнозируемые значения псевдодальностей и псевдо- скоростей в заданные моменты времени. В режиме контроля НК4 происходит сбор навигационных сообщений от всех видимых спутников (при завершенной системе их может быть от 8 до 11) и измерение псевдодальностей и псевдо- скоростей.
Затем, в автономном режиме, происходит обработка и проверка полученной информации. При обнаружении неисправности спутника сигнал об этом автоматически передается в Центр управления, где принимается решение об ограничении функциональности или выведении спутника из системы и о мерах по устранению неисправности.
В режиме контроля навигационного поля происходит решение навигационной задачи по оптимальному созвездию над станцией слежения. Результат определения координат сравнивается с эталонным. При наличии сверхнормативных расхождений сообщение об ошибке и пакет принятой информации передаются в Центр управления для дальнейшего анализа и принятия решения [21. С неисправным спутником может быть проведен сеанс запроса телеметрии для поиска неисправности. После анализа ситуации на борт спутника может быть передана команда включения в навигационное сообщение признака неисправности этого НКА или пересчет и перезагрузка обновленного массива навигационных данных.
Также для этого НКА могут быть проведены внеплановые сеансы контрольных измерений с использованием других станций слежения. З.З. Сегмент потребителей В состав сегмента потребителей принято включать сообщество потребителей навигационной услуги, приемники навигационного сигнала, излучаемого спутниками, и подключаемое периферийное оборудование — антенны, устройства отображения информации, 120 Система глобального позиционирования ГЛОНАСС блоки автоматики и вспомогательное программное обеспечение. Потребитель может быть стационарным или подвижным, наземным (сухопутным или морским), воздушным или космическим.
Присутствие человека в качестве оператора или прямого потребителя навигационной услуги не является обязательным. Но, в любом случае, конечными потребителями навигационной услуги являются люди. Поскольку по ряду причин более широкое распространение в мире получила система 6РЯ, практически все приемники системы ГЛОНАСС принимают также сигналы ОРЯ, но отнюдь не все приемники системы 6РЯ принимают сигналы системы ГЛОНАСС. После приема и обработки навигационных сигналов аппаратура потребителя измеряет и вычисляет навигационные параметры: псевдодальность и псевдоскорость; вычисляет геоцентрические координаты, переводит их в геодезические координаты, вектор скорости и высоту над опорным эллипсоидом; находит поправку к местной шкапе времени относительно системного времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
