1.5. История создания, современное состояние и тенденции развития ГНСС (1151909)
Текст из файла
1.5 История создания, современное состояние и тенденции развитияГНССОблик ГНСС в том виде, в котором они существуют и используютсясейчас, в основном сформировался в начале 70-х годов 20-го века, когда Советский Союз и США практически в одном время начали разработку систем ГЛОНАСС и GPS. До настоящего времени только эти две системы имеют полноразмерные орбитальные группировки НКА, которые обеспечивают предоставление услуг в глобальном масштабе, хотя работы по созданию собственныхГНСС Galileo и Compass ведут соответственно страны Европейского союза иКитай. Кроме того, ряд Япония и Индия реализуют национальные программыпо построению региональных РНС навигационной системы (РНСС).
В таблице№№ приведены данные о штатном составе орбитальной группировки и типахорбит каждой из существующих и создаваемых систем. Краткие сведения оГНСС ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Compass приведены ниже.Таблица №№ Характеристики ГНСС и РНССНазваниеCтранаГЛОНАССGPSGalileoCompassРоссийская ФедерацияСШАЕСКНРШтатный состав орбитальнойгруппировки2424/3227273QZSSЯпония54IRNSSИндия43Тип орбитыСредняя круговаяСредняя круговаяСредняя круговаяСредняя круговаяГеосинхроннаянаклонная околокруговаяГеостационарнаяВысокая эллиптическаяГеосинхроннаянаклонная околокруговаяГеостационарнаяВ состав бортовой аппаратуры входят передатчики и антеннынавигационныхприемникисигналовданныхиителеметрическойкоманд,информации,передаваемыхотНКУ,антенныибортовоесинхронизирующее устройство (БСУ), блоки ориентирования, источникипитания и различное вспомогательное оборудование.
На НКА может такжеразмещаться дополнительное оборудование, такое как аппаратура контролявнешней среды и другое.1.5.1 ГЛОНАССОрбитальная группировкаГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) разрабатывалась на основе опыта создания и успешной эксплуатации советскойСРНС «Цикада». Первые НКА серии «Глонасс» («Космос-1413», «Космос1414» и «Космос-1415») (рис. 1.14) были выведены на орбиту 12 октября 1982г. [7]. Далее развертывание сети НКА продолжилось с темпом 1-2 запуска вгод.Рис.
1.14 Навигационный космический аппарат «Глонасс»К концу 1988 г., имея сеть из шести НКА, используемых по целевомуназначению, система вышла на предэксплуатационный этап. Первая фаза следующего этапа – опытной эксплуатации начата в 1993 г. В 1996 г. орбитальнаягруппировка ГЛОНАСС была развернута до штатного состава в 24 НКА. К со-жалению, проблемы в экономике Российской Федерации 90– х годов не позволили своевременно вводить в строй новые аппараты, взамен исчерпавшихсвой ресурс, что привело к деградации орбитальной группировки (в 1999 г. в еесоставе было лишь 10 аппаратов, из которых только 8 использовались по целевому назначению, см. рис.
7.3).Рис. 1.15 Динамика изменения состава орбитальной группировки ГЛОНАСС (1982-2012 г.г.)В 2001г. По инициативе Президента РФ плана была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система». В рамках ФЦП была завершена разработка НКА серии «Глонасс-М» (рис. 1.15), летные испытания которых начались в 2003 году. 27 марта 2009 года ГНСС ГЛОНАСС, орбитальная группировка которой на тот момент насчитывала 22 НКА «Глонасс-М», принята в эксплуатацию. К концу 2011 года орбитальная группировка ГЛОНАСС была укомплектована до штатного состава – 24 НКА, используемых по целевому назначению,при этом общее количество НКА на орбитах составило 31 НКА, в том числе – первый НКА нового поколения «Глонасс-К» (рис.
1.16), выведенный на околоземнуюорбиту 26 февраля 2011 года для летных испытаний.Рис. 1.15 НКА Глонасс-МРис. 1.16 НКА Глонасс-КДействующая на данный момент производственная программа предусматривает выпуск 51 НКА данного типа. Сравнительные характеристики различных поколений НКА «Глонасс» приведены в таблице.
7.1Табл. 7.1 Характеристики НКА ГЛОНАССХарактеристикаГлонасс Глонасс-ММасса, кг14151415Масса полезной нагрузки, кг180250Срок активного существования, лет37Мощность системы электропитания, Вт10001400Потребляемая мощность полезной600580нагрузки, ВтСуточная нестабильность частоты5×10-131×10-13Глонасс-К93530510226510605×10-14В состав бортовой аппаратуры входят передатчики и антеннынавигационныхприемникисигналовданныхиителеметрическойкоманд,информации,передаваемыхотантенныНКУ,ибортовоесинхронизирующее устройство (БСУ), блоки ориентирования, источникипитания и различное вспомогательное оборудование. На НКА может такжеразмещаться дополнительное оборудование, такое как аппаратура контролявнешней среды, ретрансляторы системы КОСПАС-САРСАТ и другое.Спутники ГНСС ГЛОНАСС размещены на трех круговых орбитах.Наклонение орбитальных плоскостей =64,8°, долготы восходящих узлов (точек пересечения экваториальной плоскости с полуплоскостями орбит, соответствующим движению НКА с юга на север), различаются на 120°.
В каждой ор-битальной плоскости восемь НКА разнесены по аргументу широты через 45°, всвою очередь, аргументы широты НКА в каждой из орбитальных плоскостяхсдвинуты относительно соседней на ± 15° (рисунок 7.7).Рис.1.17 Схема размещения НКА ГЛОНАСС на орбитахВысотекруговыхорбит,равной19100кмнадповерхностьюЗемли, соответствует номинальный период обращения НКАТ = 11 ч 15 мин 44 с [2, 7], не кратный периоду суточного вращения Земли.Орбиты с таким периодом, называемые несинхронными, менее чувствительнык возмущениям, обусловленным неоднородностью гравитационного поля Земли, по сравнению с синхронными резонансными круговыми орбитами (Т = 12 ч00 мин), используемыми в системе GPS (см. разд. 7.2). Действительно, следсинхронной орбиты НКА на поверхности Земли раз в сутки проходит через одни и те же точки, поэтому картина возмущения орбиты неоднородностями гравитационного поля будет повторяться для каждого НКА, и при этом заметноотличаться от картины возмущений для всех других НКА.
След же несинхронной круговой орбиты, благодаря вращению Земли, медленно (с периодом 7 сут23 ч 27 мин 28 с) перемещается относительно поверхности Земли, при этомвозмущения орбит для всех НКА в среднем практически одинаковы [2].Наземный комплекс управления (НКУ) решает следующие основные задачи.1. Проводит траекторные измерения с целью контроля, уточнения и прогнозирования параметров орбит (эфемерид) НКА.2. Выполняет временные измерения с целью определения и прогноза отклонений бортовых шкал времени (БШВ) всех НКА, относительно общесистемной шкалы (СШВ), формируемой центральным синхронизатором.3. Формирует массив данных, содержащий прогноз эфемерид, поправки кбортовым ШВ НКА, альманах и другие данные.4. Обеспечивает передачу («закладку») этих данных в бортовой цифровойвычислительный комплекс НКА для включения в навигационное сообщение,передаваемое потребителю, а также для коррекции бортовых ШВ (их синхронизацию с СШВ).5.
Ведет радиотелеметрический контроль, диагностику и прогноз состояния бортовой аппаратуры НКА.6. Ведет мониторинг качества радионавигационных сигналов, излучаемых НКА, с целью выявления возможных неисправностей и отклонений в работе бортовой аппаратуры; контролирует сдвиг фазы дальномерного сигналаНКА относительно фазы сигнала ЦС.7. Осуществляет планирование, программное и командное управлениеполетом НКА и функционированием бортовых систем.8. Планирует работу всех элементов НКУ, обработку и обмен даннымимежду его элементами.Для решения перечисленных задач НКУ ГЛОНАСС включает в себя рядвзаимосвязанных элементов, важнейшими из которых являются: центр управления системой (ЦУС); система синхронизации (СС), включающая центральные синхронизаторы (ЦС); контрольные станции (КС).Укрупненная схема наземного комплекса управления приведена нарис.1.18Рис.1.18 Укрупненная схема подсистемы контроля и управленияРассмотрим основные функции, выполняемые составными частями НКУ.Центр управления системой, соединенный каналами связи различных типов со всеми элементами НКУ, осуществляет планирование и координациювсех используемых в его работе средств.
В том числе, вычислительные средства баллистического центра НКУ рассчитывают, на основе полученных данных прогноза эфемерид и частотно-временных поправок, пространственновременные характеристики группировки НКА. При этом используются данныесистемы единого времени, системы определения параметров вращения Земли,систем мониторинга гелио- и геофизической обстановки.Необходимо отметить, что требования к точности контроля параметроворбиты и синхронизации временных шкал, которые должен обеспечивать НКУГЛОНАСС, существенно выше, чем в любой другой области космонавтики, поскольку погрешности в этих параметрах непосредственно определяют итоговую точность НВО.
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}
