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

Текст из файла (страница 3)

Характеристики НКА GPS всех поколений приведены в таблице 1.4.

Табл. 1.4 Характеристики НКА GPS

В заключение описания истории развития GPS отметим два важных этапа развертывания системы: фазу первоначальной работоспособности (IOC) и фазу полной работоспособности (FOC). Этап IOC начался в 1993г., когда в составе ОГ насчитывалось 24 НКА различных модификаций (Блоки I/II/IIA), готовых к использованию по целевому назначению. Переход в режим FOC состоялся в июле 1995 г., после завершения всех летных испытаний, хотя фактически система начала предоставлять услуги в полном объеме с марта 1994г.

Таким образом, GPS является полностью работоспособной уже в течение более чем двух десятилетий, при этом за прошедшие годы актуальность проблемы повышения надежности, точности и доступности услуг, предоставляемых различным категориям как гражданских, так и военных потребителей, только возрастала.

Ш
татная орбитальная группировка GPS состоит из 24 основных НКА расположенных на 6 круговых орбитах, обозначаемых латинскими буквами от A до F. Дополнительно на некоторых орбитах может находиться один или два резервных НКА, предназначенных для сохранения параметров системы при выходе из строя основных НКА. Наклонение орбитальных плоскостей =55°; долготы восходящих узлов различаются на 60°. Высоте орбит 20200 км соответствует период обращения Т=12 ч 00 мин, т.е. орбиты НКА GPS являются синхронными.

Рис. 1.25 Состав орбитальной группировки GPS на 1 апреля 2012 г.

Штатный состав ОГ позволяет в любой точке земного шара наблюдать от четырёх до восьми НКА одновременно.

Состояние орбитальной группировки GPS по состоянию на 1 февраля 2014 года приведено на рисунке 1.25.? Актуальные данные о составе орбитальной группировки GPS и других ГНСС на любой момент времени имеются в источниках [ №№].

Как видно из рисунка, в настоящее время используются НКА трех поколения – Блок IIA, Блок IIR и Блок IIR-M.

О
братим внимание, что одним из основных факторов, сдерживающих модернизацию состава орбитальной группировки GPS, является длительный срок активного существования (САС) уже запущенных НКА. В частности, полное обновление существующей в настоящий момент орбитальной группировки, которое позволит использовать новые сигналы L2C и М, возможно не ранее 2025 гг. (см. рис. 1.25).

Рис 1.26 Программа развития GPS

Б
азовым элементом программы модернизации является НКА следующего поколения, получивший название «Block III».

Рис.1.26.а Внешний вид НКА «Block III»

Тактико-техническими требованиями на Block III предусматривается 12 летний срок использования НКА по целевому назначению при 15-летнем САС. Навигационный ансамбль радиосигналов включает старые радиосигналы L1 C/A, L1 P(Y) и L2 P(Y), модернизированные радиосигналы L1M, L2C и L2M, а также новые гражданские радиосигналы L5 и L1C.

Почти на 5 дБ должна быть повышена мощности военных М-сигналов на поверхности Земли (до -153 дБВт против -158 дБВт) для повышения качества навигационного обеспечения вооруженных сил на театрах военных действий.

Точность является важнейшим критерием оценки качества навигационного обеспечения. Требования к погрешности ЭВО на любом суточном интервале для НКА Block II составляли 3.5 м, для НКА Block IIR – 2.2 м, для НКА Block IIF – 3 м. Новый НКА Block III должен обеспечить погрешность ЭВО менее 1 м.

Наземный комплекс управления

Н
КУ GPS включает в себя основной (авиабаза Шривер, шт. Колорадо) и запасной (авиабаза Ванденберг, штат Калифорния) центры управления системой (ЦУС), четыре стационарные (рис. 1.27) и одна мобильная закладочно-измерительных станции, сеть станций слежения, инженерно-аналитическая группа и центр обслуживания.

Рисунок 1.27 Наземный комплекс управления GPS

Задачами НКУ являются слежение за НКА, прогноз эфемерид и частотно-временных поправок, синхронизация шкал времени системы и НКА, загрузка навигационной информации на борт НКА. НКУ также реализует управление режимами работы НКА, например, включает или выключает режим селективного доступа.

В составе НКУ насчитывается 16 станций слежения: 6 станций слежения расположены в экваториальной зоне на базах Военно-воздушных сил (ВВС) США. Остальные 10 станций принадлежат национальному агентству геопространственной разведки (НГР, National Geospatial intelligence Agency (NGA). Подобным размещением станций удается обеспечить глобальное сопровождение КА ОГ, а при развертывании межспутниковой линии связи и мгновенное обновление навигационной информации, передаваемой с борта КА.

Каждая станция слежения L-диапазона представляет собой беззапросный двухчастотный измеритель, оборудованный атомным стандартом частоты и сопряженный с метеорологической станцией. Вычислительный комплекс станции слежения на основе совместной обработки отсчетов псевдодальности и фазы, вырабатываемых с темпом раз в 1.5 секунды, данных о состоянии ионосферы и метеорологической информации формирует 15 минутные отсчеты, которые передаются в ЦУС для формирования эфемерид и частотно-временных поправок.

Четыре закладочно-измерительных станции, входящие в НКУ GPS (острова Вознесения – Южная Атлантика, (Диего Гарсиа – Индийский океан, Кважалейн – северная часть Тихого океана и мыс Канаверал – Флорида), закладывают на борт НКА команды управления, эфемериды и частотно-временные поправки, данные альманаха ОГ, а также принимают телеметрическую информацию и измеряют дальность до НКА. Управление и закладка информации на НКА производится по радиолинии в S-диапазоне. Первоначально загрузка информации на каждый спутник осуществлялась раз в восемь часов; затем периодичность загрузки сократилась до одного раза (максимум- двух) раз в день. В настоящее время в соответствии с новой стратегией информация на каждом НКА обновляется три раза в день.

7.3 GaliLeo (Евросоюз)

Официальный старт европейской программы по созданию ГНСС был дан в том же 1994 году, когда Европейский Совет потребовал от Европейской Комиссии предпринять шаги по развитию информационных технологий, включая и спутниковую навигацию. Программа развития Galileo реализуется в 4 этапа (см. рис 1.28).

Рисунок 1.28 Этапы создания системы Galileo

В настоящее время орбитальная группировка. «Galileo» состоит из четырех НКА: парные запуски были выполнены 21 октября 2011г и 12 октября 2012 года с помощью российских носителей «Союз». На 2014 год запланированы запуски еще шести НКА

Технические характеристики НКА Galileo приведены в таблице1.5

Таблица 1.5 Характеристики НКА Galileo

В
нешний вид НКА Galileo приведен на Рис. 1.29

Рис. 1.29 НКА Galileo

Навигационная полезная нагрузка по своему составу аналогична полезной нагрузке НКА ГЛОНАСС и GPS – она обеспечивает формирование в цифровом виде всего ансамбля навигационных радиосигналов, цифро-аналоговое преобразование, перенос спектра на несущие частоты, усиление и передачу в антенно-фидерное устройство для излучения.

При проектировании структуры ОГ Galileo была выбрана стратегия обеспечения наиболее равномерной доступности НКА по всему земному шару – 6 НКА должны быть видны из любой точки при маске угла места 10°.

Для этого в каждой из трех орбитальных плоскостей расположено девять равноудаленных НКА, а также три дополнительных активных НКА (по одному на каждой орбите), размещенных в промежутках между равноудаленными НКА. Показано, что при деградации созвездия, т. е. при выходе из строя отдельных НКА, такое размещение НКА имеет преимущество по геометрическому фактору по сравнению с чисто симметричным размещением тех же 30 НКА.

Для ГНСС «Galileo» Международный союз электросвязи МСЭ (ITU) выделил рекордное число участков частотных полос: шесть пользовательских в диапазоне L и один служебный в диапазоне С. В системе реализован аналогичный GPS режим кодового разделения (CDMA), при котором все НКА излучают соответствующие типы сигналов на одной общей несущей частоте. При этом в качестве модулирующих используются меандровые (ВОС) последовательности.

7.4 Beidou/Compass (КНР)

Идея создания китайской национальной региональной навигационной системы была предложена в 1983 г. Концепция системы, использующей два геостационарных КА (рабочее название системы Twinsat), прошла экспериментальную проверку в 1989 г на базе двух связных КА DFH-2/2A, уже находившихся на орбите. Предназначенные специально для навигации НКА Beidou-1 были запущены в конце 2000 г. 1 (Beidou – «Северный Ковш» – китайское название созвездия Большой Медведицы).

В отличие от описанных выше СРНС (ГЛОНАСС, GPS, Galileo), в которых реализован беззапросный принцип НВО, Beidou-1 является запросной дальномерной системой, что налагает серьезные эксплуатационные ограничения, поскольку пропускная способность такой системы низка, а потребитель должен излучать сигнал, демаскирующий его местоположение. Тем не менее, такая концепция позволила получить свою собственную, независимую, высокоточную региональную систему плановой (прежде всего – морской) навигации, произведя всего два запуска НКА, в отличие от десятков запусков, необходимых для создания глобальной средневысотной орбитальной группировки.

15 декабря 2003 г. китайская система Beidou первого поколения была сдана в эксплуатацию, что позволило Китаю войти в тройку стран, владеющих собственной спутниковой навигационной системой.

В 2006 г. Китай объявил о начале второго этапа работ по созданию национальной ГНСС, включающей группировку НКА на средней круговой орбите. Этот этап получил условное обозначение Beidou-2 (в некоторых источниках для создаваемой ГНСС используется название Compass).

Орбитальная группировка Beidou-2 будет состоять из 35 НКА, среди которых пять НКА Compass-G будут находиться на геостационарной орбите (ГСО), 27 НКА Compass-M- на средней круговой орбите (высота 21 500 км, период обращения 12 ч, наклонение 55˝) и 3 НКА Compass-IGSO – на геосинхронной наклонной высокой орбите (ГСНО).

27 НКА на средних круговых орбитах будут расположены следующим образом: 24 спутника будут размещены равномерно с шагом 45˝по долготе в трёх орбитальных плоскостях, имеющих наклонение 55˝. Три дополнительных спутника являются резервными.

Первый запуск НКА Compass-G был произведён в апреле 2007 г., однако проблемы с бортовыми системами потребовали доработки второго НКА, который был запущен лишь спустя 2 года. К настоящему времени на орбите находится 10 действующих НКА Beidou-2, из которых 5 находятся на ГСО и еще 5 на ГСНО. В 2012 г. на средние круговые орбиты выведены 4 НКА Compass-M. системы.

Таким образом, система начнёт предоставлять региональные навигационные услуги с помощью созвездия из 5 + 5 + 4 НКА соответственно на ГСО, ГСНО и средней круговой орбитах. Указанная архитектура несколько отличает от ранее запланированной; завершить создание первоначально предложенной системы планируется к 2020 г.

В системе Beidou-2 предполагается излучение навигационных радиосигналов в трёх частотных диапазонах, расположенных в тех же областях L-диапазона, что и сигналы других ГНСС, и носящих условные обозначения B1 (1,56-1,58 ГГц), B2 (1,18-12,07 ГГц) , B3 (1,25-1,28 ГГц). Развитие радиосигналов предполагается поэтапным. На первом этапе предусматривается излучение двух открытых радиосигналов и трёх радиосигналов с санкционированным доступом. Данные радиосигналы используют модуляцию, аналогичную старым навигационным радиосигналам ГЛОНАСС и GPS. На втором этапе развития Beidou предполагается изменение видов модуляции данных радиосигналов на более современные, а также отказ от использования диапазона B2 для передачи сигналов с санкционированным доступом.

Характеристики

Список файлов лекций