1.3. Спутниковые РНС первого поколения (1151903), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

По результатам испытаний СРНС «Циклон» и «Цикада было установлено, что погрешность позиционирования движущегося судна по навигационным сигналам этих систем составляет 250... 300 м (СКО). Выяснилось также, что основной вклад в погрешность навигационных определений вносят погрешности передаваемых спутникам собственных координат, которые рассчитываются и закладываются на борт КА средствами НКУ. С целью повышения точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников была отработана специальная схема проведения измерений параметров орбит средствами НКУ, разработаны более точные методики прогнозирования. Для выявления локальных особенностей гравитационного поля Земли, оказывающих воздействие на выбранные орбиты навигационных КА (НКА), на такие же орбиты были запущены специальные геодезические спутники. Комплекс принятых мер позволил уточнить координаты измерительных средств и вычислить параметры согласующей модели гравитационного поля, предназначенной специально для определения и прогнозирования параметров движения НКА. В результате точность передаваемых в составе навигационного сигнала собственных координат была повышена практически на порядок, так что их погрешность на интервале суточного прогноза не превышала 70...80 м. Как следствие, погрешность определения морскими судами своего местоположения уменьшилась до 80...100 м.

Оснащение спутниковой навигационной аппаратурой судов торгового флота оказалось очень выгодным, поскольку благодаря повышению точности судовождения достигалась такая экономия времени плавания и топлива, что бортовая аппаратура потребителя окупала себя после первого же года эксплуатации.

В дальнейшем НКА СРНС «Цикада» были дооборудованы аппаратурой для приема и ретрансляции сигналов бедствия, передаваемых радиобуями системы «Коспас». Радиобуи, которыми оснащаются различные морские суда, самолеты и другие объекты, работают на частотах 121 и 406 МГц. Их сигналы, ретранслированные с НКА, принимаются специальными наземными станциями, где определяются координаты объекта, терпящего бедствие. Система «Коспас» совместно с американо-франко-канадской системой «Сарсат» образуют Всемирную службу поиска и спасения. За более чем 20-летнюю историю существования этой службы с ее помощью были спасены несколько десятков тысяч человек.

В США в конце 1960-х годов была создана низкоорбитальная СРНС «Транзит», облик и основные параметры которой близки к СРНС «Цикада».

Успешный опыт эксплуатации СРНС «Цикада» и «Транзит» подтвердил перспективность спутниковой радионавигации как основной линии развития радионавигации в целом. В то же время стали очевидны следующие принципиальные недостатки низкоорбитальных СРНС первого поколения:

1) Не была обеспечена непрерывная глобальная доступность их сигналов. Перерывы между сеансами наблюдения НКА (см. выше) исключали для потребителя возможность оперативного позиционирования в произвольный момент времени или непрерывного позиционирования в течение длительного интервала времени. Уменьшить интервал между сеансами, увеличив количество НКА, было нельзя, поскольку все НКА использовали идентичные сигналы и при их одновременном наблюдении возникали взаимные помехи;

2) При использовании интегрального доплеровского метода необходимо результаты измерений, полученные в ходе навигационного сеанса в разные моменты времени, приводить к одному отсчетному моменту. Технические средства, существовавшие на момент создания СРНС первого поколения, обеспечивали точность синхронизации бортового эталона времени НКА и опорного генератора аппаратуры потребителя, соответствующую погрешности местоопределения неподвижного потребителя порядка 50 м (СКО). Для определения координат движущегося потребителя требуется независимая (полученная от других источников) оценка его собственной скорости. При этом точность местоопределения интегральным доплеровским методом существенно зависит от точности указанной оценки. Так, при погрешности измерения собственной скорости, равной 0,5 м/с, погрешность позиционирования достигает уже порядка 500 м, т. е. по сравнению с неподвижным потребителем возрастает примерно в 10 раз. Испытания самолетного варианта аппаратуры потребителя подтвердили, что погрешность определения местоположения слабо зависит от маневров носителя и определяется, в основном, точностью оценки путевой скорости; максимальная погрешность измерения координат самолета достигала 2 км;

3. По результатам наблюдения одного НКА практически невозможно трехмерное позиционирование. Для описанного выше интегрального доплеровского метода данное утверждение непосредственно следует из того, что в качестве одной из поверхностей положения потребителя априори принимается земная (или морская) поверхность. Проблема высокоточного определения высоты воздушных судов и других летательных аппаратов в рамках СРНС первого поколения оставалась нерешенной.

Таким образом, СРНС первого поколения не могли обеспечить выполнения требования, которое все настойчивее предъявлялось к навигационным системам по мере появления новых классов потребителей: в глобальном масштабе обеспечить возможность в любой момент времени определять три координаты, вектор скорости и точное время.

Для реализации такой возможности необходимо проводить измерения не менее чем по четырем ОРНТ (см. раздел 3.1.2), что накладывает соответствующее условие на структуру орбитальной группировки НКА: в любой момент времени в любой точке земной поверхности должна быть обеспечена возможность наблюдения не менее четырех НКА. Удовлетворить эти и другие важные требования путем модернизации СРНС первого поколения было невозможно. Рассматривавшиеся на определенном этапе варианты расширения возможностей этих систем за счет наращивания числа НКА при одновременном увеличении высоты орбиты, а также за счет добавления к доплеровскому каналу дальномерного, не обеспечивали радикального улучшения ситуации. Поэтому, начиная с 1970-х годов, в СССР и США практически одновременно были развернуты работы по созданию СРНС второго поколения – глобальных навигационных спутниковых систем.

Характеристики

Список файлов лекций