03. Основные принципы построения и функционирования СРНС второго поколения (1151888)
Текст из файла
3. Основные принципы построения и функционирования СРНС второго поколения3.1 Обобщенная структурная схема СРНС.Принципиальная особенность СРНС, состоит в том, что роль ОРНТ вних играют НКА, совершающие автономное орбитальное движение. Поэтому,в отличие от РНС наземного базирования, основными подсистемами которыхявляются аппаратура базовых станций и аппаратура потребителя, в составеСРНС обязательно входит еще одна подсистема – контрольно измерительныйкомплекс (КИК).
Эта подсистема обеспечивает контроль прогнозирование параметров орбиты НКА, контрольточности и коррекцию бортовых эталоноввремени, дистанционный мониторинг исправности бортовой аппаратуры иуправление режимами ее работы, составом, объемом и скоростью передачислужебной информации и пр.С учетом сказанного, в структуре СРНС в настоящее время принятовыделять три основные подсистемы: подсистему (орбитальную группировку) НКА; подсистему контроля и управления (контрольно-измерительныйкомплекс, КИК); подсистему аппаратуры потребителей (АП).Кроме указанных подсистем в структуру СРНС входят так называемыесредства функциональных дополнений, т.е. специальная наземная аппаратура, используемая для обеспечения потребителям в определенном регионе илилокальной области дополнительных возможностей, например повышения точности измерений за счет использования дифференциальных методов измерений (подробнее см. далее).Общие принципы взаимодействия отдельных подсистем и функциональных дополнений СРНС иллюстрируются структурной схемой рис.
3.1.1Рис.3.1Отличительные особенности построения подсистем НКА и КИК, присущие СРНС ГЛОНАСС и GPS, обсуждаются ниже.3.2. Подсистема НКА ГЛОНАССОсновное назначение НКА – формирование и излучение жестко синхронизированных сигналов, которые используются потребителями для навигационных определений, а КИК – для контроля функционирования бортовыхсистем и организации управления их работой. Соответственно, в состав бортовой аппаратуры входят передатчики и антенны навигационных сигналов ителеметрической информации, антенны и приемники данных и команд, передаваемых от КИК, бортовой эталон времени и частоты, блоки ориентирования, источники питания и различное вспомогательное оборудование. На НКАможет также размещаться дополнительное оборудование, такие как детекторыобнаружения ядерных взрывов и элементы систем боевого управления.Общий вид НКА ГЛОНАСС приведен на рис.
3.22Рис 3.2На поверхности контейнера, обращенной к Земле, смонтирована антенно-фидерная система и панель уголковых отражателей, на противоположной - двигатели ориентации и их топливные баки.. Поперечный размер НКА сраскрытыми солнечными батареями – 7,23 м., масса – 1487 кг, в том числе,масса навигационного оборудования- 237 кг., суммарнаямощность – 530 Вт., мощность солнечных батарейпотребляемая1250 Вт. Антенно-фидерная система конструктивно представляет собой фазированную решеткуиз спиральных излучателей.
Система ориентации включает в себя управляющие маховики и двигатели коррекции.Сигналы, излучаемые НКА обеих рассматриваемых СРНС, лежат в коротковолновой части дециметрового диапазона волн. При этом с цельюуменьшения погрешностей в измерениях, возникающих при распространении сигналов от НКА через ионосферу (см. раздел.6), в СРНС ГЛОНАСС иGPS организовано излучение навигационных сигналов в двух полосах частот: L1=1,6 ГГц и L2=1,25 ГГц. Мощность сигнала в диапазоне L1 порядка 30Вт, в диапазоне L2 –порядка 20 ВТ.3Сигналы СРНС содержат дальномерную и служебную составляющие.Дальномерная составляющая используется потребителями непосредственнодля определения радионавигационных параметров, на основании которых рассчитываются навигационные параметры.Служебная составляющая включает в себя координаты НКА и ихпроизводные (эфемеридная информация), частотно-временная поправки длябортового эталона времени и частоты данного НКА, прогноз погрешностей,связанных с условиями распространения радиоволн, данные об исправностиаппаратуры и т.п.
В основном служебная информация формируется на КИК итранслируется в бортовую память НКА во время сеансов связи (эта процедурачасто называется «загрузкой» или «закладкой» данных). Бортовой аппаратурой НКА формируется лишь небольшая часть служебной информации.Соответственно, навигационные сигналы НКА модулируются по фазедвумя видами псевдослучайных последовательностей (ПСП):- широкополосной (длительность символа 0,1 или 1 мкс), используемой в АП для дальномерных измерений;узкополосной (длительность символа 20 мс), предназначенной для передачи потребителям навигационного сообщения (НС),Дальномерная составляющая содержит две компоненты: стандартной точности (эта компонента доступна всем потребителям) и высокойточности (использование этой компоненты регламентировано, подробнеесм.
ниже).Более подробно тип, структура и другие особенности сигналов СРНС,тесно связанные с используемыми методами навигационных измерений, описаны в соответствующих разделах.Как уже указывалось, структура и параметры орбитальной группировки НКА выбраны исходя из соображений обеспечения заданной кратностиглобального покрытия поверхности Земли зонами видимости НКА, т.е. возможности круглосуточного наблюдения в любой точке Земли числа НКА, необходимого для навигационных измерений (для используемых в СРНС ГЛОНАСС и GPS псевдодальномерных методов измерений минимально необхо4димое число НКА равно четырем, подробнее см. п..4).
Кроме этого учитываются соображения связанные с геометрическим фактором точности (см. п.6),минимизацией интерференции сигналов от разных НКА в точке приема и ряддругих.Рассмотрим более подробно структуры орбитальных группировокГЛОНАСС и GPS.Полная орбитальная группировка российской СРНС ГЛОНАСС содержит 24 штатных НКА, размещенных на трех круговых орбитах, по восемьНКА в каждой (см. рис. 3.2, 3.3) . Отметим, что заданная точность НВО обеспечивается при наличии 21 НКА (по семь на каждой орбите), а полную функциональность система сохраняет при выходе из строя до 6 НКА (по два накаждой орбите). Таким образом, полная группировка ГЛОНАСС содержит«горячий резерв» от трех до шести НКА.Рис.3.35Плоскость 1Плоскость 2534211291141222172418610232422910234162124229151321Экватор61468211357Плоскость 310193201НомеррабочейточкиЧастотныйканалРис.3.4Наклонение орбитальных плоскостей =64,8° , долготы восходящихузлов (точек пересечения экваториальной плоскости с полуплоскостями орбит, соответствующим движению НКА с юга на север) различаются на 120°.
Вкаждой орбитальной плоскости восемь НКА разнесены по аргументу широтычерез 45°, а аргументы широты НКА в каждой из орбитальных плоскостяхсдвинуты относительно соседней на ± 15° (см. рис. 3.3.). Высоте круговых орбит, равной 19100 км над поверхностью Земли, соответствует номинальныйпериод обращения НКА Т=11 ч 15 мин 44 с [115, 116], не кратный периодусуточного вращения Земли. Орбиты с таким периодом, называемые несинхронными, менее чувствительны к возмущениям, обусловленная неоднородностью гравитационного поля Земли, по сравнению с синхронными круговыми орбитами (Т=12 ч 00 мин), используемыми в системе GPS (см.
ниже). Действительно, след синхронной орбиты НКА на поверхности Земли раз в суткипроходит через одни и те же точки, поэтому картина возмущения орбиты неоднородностями гравитационного поля будет повторяться для каждого НКА,при этом заметно отличаясь от картины возмущений для всех других НКА.След же несинхронной круговой орбиты, благодаря вращению Земли, мед6ленно (с периодом 7 сут. 23ч. 27 мин. 28с.) перемещается относительно поверхности Земли, при этом возмущения орбит для всех НКА в среднем будутпрактически одинаковы [116].Полномасштабные летные испытания СРНС ГЛОНАСС начались в1982 году запуском спутника «Космос-1413».
Первоначально разрабатывавшаяся как система военного назначения, СРНС ГЛОНАСС в 1999 г получиластатус системы двойного (военного и гражданского) применения, ответственными за использование, поддержание и развитие которой являются Министерство обороны РФ и Российское космическое агентство. Соответствующими постановлениями Правительства РФ от 1995 и 1999 г.г. определено, чтоСРНС ГЛОНАСС в стандартном режиме может бесплатно использоваться вгражданских, коммерческих и научных целях любыми потребителями. Основным документом, устанавливающим взаимоотношения потребителей с системой, является Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС. Развертывание орбитальной группировки до полного состава – 24 НКА завершилось в1995 году, однако из-за выработки ресурса НКА на 22.02 2005 г.
действующийсостав орбитальной группировки ГЛОНАСС составлял 12 НКА.КОМПЬЮТЕРНЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ КНИЦ МО РФСОСТОЯНИЕ ОГ ГЛОНАСС(22 февраля 2005 г.)«ГЛ»№796794789795711701712797787783792791793«К» Пл-ть/№ точка2413 1/012402 1/022381 1/032403 1/042382 1/052404 1/062411 1/072412 1/082375 3/172374 3/182395 3/212394 3/222396 3/23Част. ДатаДатаСостояние Датаномер запуска вводаспутника вывода02 26.12.2004 06.02.2005 выведен 17.02.200501 10.12.2003 02.02.2004 в системе12 01.12.2001 04.01.2002 в системе06 10.12.2003 30.01.2004 в системе02 01.12.2001 15.04.2003 в системе01 10.12.2003 09.12.2004 выведен 21.01.200526.12.2004.06 26.12.2004 06.02.2005 в системе05 13.10.2000 04.11.2000 в системе10 13.10.2000 05.01.2001 в системе05 25.12.2002 31.01.2003 в системе10 25.12.2002 10.02.2003 в системе11 25.12.2002 31.01.2003 в системе77882376 3/24 0313.10.2000 21.11.2000 в системеПримечание: все даты (ДД.ММ.ГГГГ) даны для моск.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
