Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Ïîýòîìó íà÷èíàÿ ñ ñåðåäèíû 90-õ ãîäîâ XX â. ïî èíèöèàòèâå Åâðîïåéñêîãî ñîîáùåñòâà (ÅÑ) è Åâðîïåéñêîãî êîñìè÷åñêîãî àãåíòñòâà, âåäåòñÿðàçðàáîòêà ïðîåêòà åâðîïåéñêîé ñïóòíèêîâîé íàâèãàöèîííîé ñèñòåìû, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå «Ïðîåêò Ãàëèëåî». Àðõèòåêòóðà ýòîãî ïðîåêòà ÿâëÿåòñÿ îòêðûòîé è ïðåäïîëàãàåò âçàèìîäåéñòâèå ñ äðóãèìè ÑÐÍÑ ìîäåðíèçèðîâàííîé GPS è, âîçìîæíî, ÃËÎÍÀÑÑ.  ÷àñòíîñòè ïëàíèðóåòñÿ, ÷òîñîâìåñòíî ñ GPS ñèñòåìà «Ãàëèëåî» îáðàçóåò ÃÍÑÑ, îáåñïå÷èâàþùóþ áîëåå âûñîêóþ òî÷íîñòü ìåñòîîïðåäåëåíèÿ, ÷åì êîììåð÷åñêèé êàíàë GPS. ýòèõ óñëîâèÿõ ÅÑ è Åâðîïåéñêîå êîñìè÷åñêîå àãåíòñòâî (ESA) ïðèñòóïèëè ê ñîçäàíèþ ñîâåðøåííî íîâîé îòêðûòîé ÑÐÍÑ ïðîåêòà «Ãàëèëåî», íàõîäÿùåéñÿ ïîä óïðàâëåíèåì ãðàæäàíñêîé àäìèíèñòðàöèè ÅÑ èESA è èìåþùåé êðîìå îáùåäîñòóïíîãî áåñïëàòíîãî íàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà òàêæå ðÿä îïëà÷èâàåìûõ (çàêàçûâàåìûõ ïî ïîäïèñêå) ñëóæá ñ ãàðàíòèðîâàííûì êà÷åñòâîì íàâèãàöèîííîãî îáåñïå÷åíèÿ.
Îäíîâðåìåííîçàïëàíèðîâàíî òàêæå îñâîåíèå ðÿäà íîâûõ ÷àñòîòíûõ ïîëîñ è ñïåöèàëüíûõ øèðîêîïîëîñíûõ ñèãíàëîâ. Âûáðàíà íîâàÿ ñðåäíåîðáèòàëüíàÿ ãðóïïèðîâêà äëÿ ÍÊÀ «Ãàëèëåî» ñ ëó÷øèì ãåîìåòðè÷åñêèì ôàêòîðîì èõ íàáëþäåíèÿ. Ïðîãðàììà «Ãàëèëåî» óòâåðæäåíà Ïðåçèäèóìîì Åâðîïåéñêîãî ñîâåòà â Áàðñåëîíå 1516 ìàðòà 2002 ã.12.1. Îðáèòàëüíàÿ ãðóïïèðîâêà ïðîåêòà «Ãàëèëåî»Ìîäåëü îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» ïðåäóñìàòðèâàåò ãðóïïèðîâêó èç 30 ÍÊÀ íà òðåõ ñðåäíèõ îðáèòàõ âûñîòîé23 616 êì ñ íàêëîíåíèåì 56° [9].
Íàïîìíèì, ÷òî íàêëîíåíèå øåñòèîðáèò ãðóïïèðîâêè ÍÊÀ ÑÐÍÑ GPS ðàâíî 55°, à òðåõ îðáèò ÑÐÍÑÃËÎÍÀÑÑ 64,8°. Âåëè÷èíà íàêëîíåíèÿ îðáèò ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî»âûáðàíà ñ òî÷êè çðåíèÿ îáåñïå÷åíèÿ ëó÷øåé íàáëþäàåìîñòè ãðóïïèðîâêè â ñåâåðíîì ïîëóøàðèè.169Òèï ãðóïïèðîâêè ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» óñëîâíî îáîçíà÷åí Walker27/3/1 ïî èìåíè àâòîðà ðàçðàáîòîê ìîäåëåé êîñìè÷åñêèõ ãðóïïèðîâîê.
Öèôðû îçíà÷àþò êîëè÷åñòâåííîå íàïîëíåíèå óñëîâíûõ áóêâåííûõ îáîçíà÷åíèé ìîäåëåé T/P/F: Ò = 27 ÷èñëî ñèììåòðè÷íîðàçìåùåííûõ â ïðîñòðàíñòâå ÍÊÀ; Ð = 3 ÷èñëî ïëîñêîñòåé îðáèò. Òîãäà T/P = 9 ÷èñëî ÍÊÀ, ðàâíîóäàëåííûõ (ñèììåòðè÷íûõ) âêàæäîé îðáèòàëüíîé ïëîñêîñòè.  ãðóïïèðîâêå èñïîëüçóþòñÿ òàêæå òðè äîïîëíèòåëüíûõ àêòèâíûõ ÍÊÀ (ïî îäíîìó íà êàæäîé îðáèòå), ðàçìåùåííûõ â ïðîìåæóòêàõ ìåæäó ðàâíîóäàëåííûìè ÍÊÀ.Çíà÷åíèå F = 1 õàðàêòåðèçóåò ñïåöèôè÷åñêóþ ãåîìåòðèþ ãðóïïèðîâêè â ÷àñòè ìåæïëîñêîñòíîé ôàçèðîâêè îðáèò ÷åðåç 360° ïî âîçâûøåíèÿì óçëîâ (ascending node).
Ãðóïïèðîâêà ÍÊÀ «Ãàëèëåî» ïðèäàííîé ãåîìåòðèè è âûñîòå îðáèò ïîâòîðÿåòñÿ â íåáå ïðèìåðíî êàæäûå 24 ÷, â òî âðåìÿ êàê äâèæåíèå êàæäîãî ñïóòíèêà îòíîñèòåëüíîÇåìëè ïîâòîðÿåòñÿ êàæäûå òðîå ñóòîê.Ïîêàçàíî, ÷òî òàêîå ðàçìåùåíèå ÍÊÀ èìååò ïðåèìóùåñòâî ïîãåîìåòðè÷åñêîìó ôàêòîðó (ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷èñòî ñèììåòðè÷íûìðàçìåùåíèåì òåõ æå 30 ÍÊÀ) ïðè äåãðàäàöèè ñîçâåçäèÿ â ïðîöåññå åãî ýêñïëóàòàöèè, êîãäà íàáëþäàåòñÿ âåðîÿòíîñòíûé âûõîä èçñòðîÿ îòäåëüíûõ ÍÊÀ. Ïëàíîâûé, òàê íàçûâàåìûé «íîìèíàëüíûé»(ãàðàíòèðîâàííûé ïî ïàðàìåòðàì), ñðîê ñëóæáû ãðóïïèðîâêè â ñîñòàâå 27 + 3 íà÷èíàåòñÿ ÷åðåç 2 ã. ïîñëå çàïóñêà è ðàññ÷èòàí íà10 ëåò áåçîòêàçíîé ýêñïëóàòàöèè.
×åðåç 13 ëåò ïîñëå çàïóñêà ãðóïïèðîâêè íàñòóïàåò ïðè âåðîÿòíîñòè 0,95 îòêàç îäíîãî ÍÊÀ (ðåæèì«Äåãðàäàöèÿ 1»), ÷åðåç 6 ìåñÿöåâ ïîñëå ýòîãî âåðîÿòíîñòíûé îòêàç âòîðîãî (ðåæèì «Äåãðàäàöèÿ 2»). Ïîêà áóäåò ïîäãîòîâëåíî âîñïîëíåíèå ñîçâåçäèÿ â òî÷êàõ âûøåäøèõ èç ñòðîÿ ÍÊÀ, â ýòè òî÷êèîðáèò ïåðåâîäÿòñÿ àêòèâíûå àïïàðàòû èç ÷èñëà äîïîëíèòåëüíûõ.Âîñïîëíåíèå ïëàíèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ çàðåêîìåíäîâàâøåé ñåáÿ ïîíàäåæíîñòè ðàêåòîé «Ñîþç», îñóùåñòâëÿþùåé îïòèìèçèðîâàííûéïî ñòîèìîñòè ãðóïïîâîé çàïóñê äâóõ àïïàðàòîâ.Íà ðèñ. 12.1 ïîêàçàíà îáîáùåííàÿ ñòðóêòóðà ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî»,ñîñòîÿùàÿ èç òðåõ êðóïíûõ ÷àñòåé:1) êîñìè÷åñêîãî ñåãìåíòà ãðóïïèðîâêè ñðåäíåîðáèòàëüíûõ (ÌÅÎ)è ãåîñòàöèîíàðíûõ (ÃÅÎ) ÍÊÀ;2) íàçåìíîé èíôðàñòðóêòóðû, âêëþ÷àÿ êîìïëåêñ óïðàâëåíèÿ;3) ïîëüçîâàòåëüñêîãî ñåãìåíòà â âèäå àïïàðàòóðû ïîëüçîâàòåëåé. ïåðâóþ î÷åðåäü ñëåäóåò îòìåòèòü îòêðûòûé õàðàêòåð àðõèòåêòóðû ñèñòåìû.
Èìååòñÿ â âèäó, ÷òî â ñòðóêòóðå ïðåäóñìîòðåíûöåíòðû îáñëóæèâàíèÿ ïîëüçîâàòåëåé, à òàêæå, êðîìå îñíîâíîãî êîìïîíåíòà ñèñòåìû, ëîêàëüíûå è ðåãèîíàëüíûå ïîäñèñòåìû. Âïåð170Ðèñ. 12.1. Ïëàíèðóåìàÿ ñòðóêòóðà ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî»âûå â ñèñòåìå «Ãàëèëåî» â ðåæèìå S&R (Search and Rescue Service,ò. å. ñëóæáà ïîèñêà è ñïàñåíèÿ) èìååòñÿ âîçìîæíîñòü ñîïðÿæåíèÿ ññóùåñòâóþùåé ñèñòåìîé ïîèñêà è ñïàñåíèÿ òåðïÿùèõ áåäñòâèå íàìîðå è â òðóäíîäîñòóïíûõ ðåãèîíàõ Çåìëè.
Ðå÷ü èäåò îá èçâåñòíîéñèñòåìå Cîspàs-Sarsat, ðàäèîìàÿêè-îòâåò÷èêè êîòîðîé èçëó÷àþò âäèàïàçîíå UHF. Êîñìè÷åñêèå àïïàðàòû ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» áóäóò ðåòðàíñëèðîâàòü ñèãíàëû îêîëî 300 ðàäèîìàÿêîâ ýòîé ñèñòåìû, çíà÷èòåëüíî ðàñøèðÿÿ èõ çîíó äåéñòâèÿ.Ïðåäóñìîòðåíî òàêæå ñîïðÿæåíèå ñ òàêèìè âíåøíèìè íàâèãàöèîííûìè ñèñòåìàìè, êàê íàçåìíàÿ èìïóëüñíî-ôàçîâàÿ ðàäèîíàâèãàöèîííàÿ ñèñòåìà (ÈÔÐÍÑ) «Ëîðàí-Ñ» è ìîáèëüíûìè ñèñòåìàìè ñâÿçè Globalstar è Orbcomm, èìåþùèìè â ñâîåì ñîñòàâå íàâèãàöèîííûå âñòðîåííûå óñëóãè GPS.Ðàáîòó ñèñòåìû «Ãàëèëåî» îáåñïå÷èâàþò ÷åòûðå êëþ÷åâûåñëóæáû.1. Îòêðûòàÿ îáùåäîñòóïíàÿ ñëóæáà Open Service (OS) ïî îáåñïå÷åíèþ íàâèãàöèè è îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò ïîäâèæíûõ îáúåêòîâñ ïåðåäà÷åé äàííûõ ïî ìîáèëüíîé ñâÿçè. Ýòè óñëóãè ïðåäîñòàâëÿþòñÿ áåñïëàòíî.2.
Ñëóæáà, ñâÿçàííàÿ ñ îáåñïå÷åíèåì áåçîïàñíîñòè äâèæåíèÿSafety-of-Life Service (SLS), îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ âåðîÿòíîñòü171(äî 0,999) îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò ñ «õîëîäíîãî» ñòàðòà (ñ ïåðâîãî âêëþ÷åíèÿ) â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè ðÿäà ìåæäóíàðîäíûõ àâèàöèîííûõ è ìîðñêèõ îðãàíèçàöèé: ICAO, IMO è äð.3. Ñëóæáà Public Regulated Service (PRS), â çàäà÷è êîòîðîé âõîäèò ïðåäîñòàâëåíèå íàâèãàöèîííîé èíôîðìàöèè ãîññòðóêòóðàì, ïîëèöèè, ãðàæäàíñêîé îáîðîíå, ýêñòðåííîé ïîìîùè è ò. ï. Îñíîâíûìòðåáîâàíèåì ê ýòîé ñëóæáå ÿâëÿåòñÿ çàùèòà èíôîðìàöèè îò âíåøíèõ âîçäåéñòâèé (ïîìåõ) è íåñàíêöèîíèðîâàííîãî äîñòóïà ñî ñòîðîíû íåçàðåãèñòðèðîâàííûõ ïîëüçîâàòåëåé.4.
Êîììåð÷åñêàÿ ñëóæáà Commercial Service (CS) áóäåò ïðåäîñòàâëÿòü ãàðàíòèðîâàííûå ïëàòíûå óñëóãè çàðåãèñòðèðîâàííûìïîëüçîâàòåëÿì.  ïåðå÷åíü óñëóã, êðîìå óñëóã ñëóæáû ÎS, âõîäèòïåðåäà÷à äîïîëíèòåëüíûõ äàííûõ, èñïîëüçóåìûõ ïðè óïðàâëåíèèäâèæåíèåì (ýëåêòðîííûå êàðòû è äð.).Êàê âèäíî íà ðèñ 12.1, â ñîñòàâ ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» âõîäèò òàêæååâðîïåéñêàÿ ïîäñèñòåìà øèðîêîçîííîãî äîïîëíåíèÿ ê ÑÐÍÑ GPSêîñìè÷åñêîãî áàçèðîâàíèÿ EGNOS, ðàçðàáîòàííàÿ ESA. Ãëàâíûìè ïðåäïîñûëêàìè ñîçäàíèÿ ïîäñèñòåì ýòîãî êëàññà ÿâëÿåòñÿ óëó÷øåíèå óñëîâèé èñïîëüçîâàíèÿ îòêðûòîãî êîäà Ñ/A ãðàæäàíñêèìèïîëüçîâàòåëÿìè ÑÐÍÑ GPS è ÃËÎÍÀÑÑ. Äëÿ ýòîãî ÷åðåç ðåòðàíñëÿòîðû ãåîñòàöèîíàðíûõ ñïóòíèêîâ ñâÿçè Inmarsat-3 èçëó÷àþòñÿ íå òîëüêî äîïîëíèòåëüíûå íàâèãàöèîííûå ñèãíàëû òèïàGPS, íî è ñëóæåáíûå ñîîáùåíèÿ î öåëîñòíîñòè ñîçâåçäèé ÑÐÍÑGPS è ÃËÎÍÀÑÑ.12.2.
×àñòîòíûé ïëàí è ñèãíàëû ñèñòåìû «Ãàëèëåî»Äëÿ ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» Ìåæäóíàðîäíûé ñîþç ýëåêòðîñâÿçè ÌÑÝâûäåëèë ÷àñòîòíûé ðåñóðñ, êîòîðîãî íå èìååò íè îäíà èç ñóùåñòâóþùèõ ñèñòåì: øåñòü ïîëüçîâàòåëüñêèõ â äèàïàçîíå L è îäèíñëóæåáíûé â äèàïàçîíå Ñ. ×àñòîòû âñåõ òðåõ ÑÐÍÑ («Ãàëèëåî»,GPS è ÃËÎÍÀÑÑ) ðàñïîëîæåíû äîñòàòî÷íî êîìïàêòíî, ïðè÷åì äëÿ«Ãàëèëåî» è GPS äàæå â ïåðåêðûâàþùèõñÿ ó÷àñòêàõ ÷àñòîòíîãîñïåêòðà, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðèíèìàòü èõ âñå îäíèì ìíîãîêàíàëüíûìðàäèîíàâèãàöèîííûì ïðèåìíûì óñòðîéñòâîì.
×àñòîòíàÿ ìíîãîêàíàëüíîñòü ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî», íàðÿäó ñ ïëàíèðóåìûìè øèðîêîïîëîñíûìè ñèãíàëàìè, ãàðàíòèðóåò íàäåæíóþ ïîìåõîóñòîé÷èâóþ ðàáîòó ñèñòåìû, ó÷åò è êîìïåíñàöèþ èîíîñôåðíûõ ïîãðåøíîñòåé ìåñòîîïðåäåëåíèÿ è, â êîíå÷íîì èòîãå, âûñîêóþ òî÷íîñòü íàâèãàöèè.Ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ïåðåêðûòèÿ ÷àñòîòíûõ ñïåêòðîâ172ÑÐÍÑ «Ãàëèëåî» è GPS ñîñòîèò â òîì, ÷òî îáå ýòè ñèñòåìû èñïîëüçóþò êîäîâîå ðàçäåëåíèå ñèãíàëîâ CDMA.×àñòîòíûé ïëàí «Ãàëèëåî» èçîáðàæåí íà ðèñ 12.2.Ðèñ. 12.2. ×àñòîòíûé ïëàí ñèñòåìû «Ãàëèëåî»Â ñîîòâåòñòâèè ñ ðåøåíèåì ÌÑÝ íà ýòîò ïðîåêò ÑÐÍÑ âûäåëåíî óíèêàëüíîå ÷èñëî ðàáî÷èõ ÷àñòîò è ñèãíàëîâ: 10 íàâèãàöèîííûõ â îáùåì äèàïàçîíå, îáîçíà÷åííîì êàê RNSS (ðàäèîíàâèãàöèîííàÿ ñïóòíèêîâàÿ ñëóæáà), è îäèí (äëÿ ñèñòåìû S&R) â äèàïàçîíå1544...1545 ÌÃö.
×åòûðå ñèãíàëà ïîä îáîçíà÷åíèåì Å5à è Å5b (ñèíôàçíî è â êâàäðàòóðå) èçëó÷àþòñÿ â äèàïàçîíå 1164...1215 ÌÃö. Èçíèõ îäíà ïàðà ñèãíàëîâ Å5à (ñì. ðèñ. 12.2, ñèãíàëû 1 è 2) íà öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå 1176,45 ÌÃö, ïî ñóòè, ñîâìåñòíî ñ GPS èñïîëüçóåò äèàïàçîí, âûäåëåííûé äëÿ ìîäåðíèçàöèè â ïîñëåäóþùèõ ìîäèôèêàöèÿõ ÍÊÀ GPS ïîä îáîçíà÷åíèåì L5.
Ñèãíàë 1 íåñåò íàâèãàöèîííîå ñîîáùåíèå ñ èíôîðìàöèîííûì îáúåìîì 25 áèò/ñ, ñèãíàë 2â êâàäðàòóðå íå íåñåò íèêàêîé èíôîðìàöèè, íå ìîäóëèðîâàí è èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå ïèëîò-ñèãíàëà. Åùå îäíà ïàðà ñèãíàëîâ Å5b(3 è 4) ðàñïîëîæåíà íà öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå 1207,14 ÌÃö â ïîëîñå1188...1215 ÌÃö, èç íèõ ñèãíàë 3 íåñåò íàâèãàöèîííîå ñîîáùåíèåè äàííûå 125 áèò/ñ, âêëþ÷àÿ ñèãíàëû öåëîñòíîñòè ÑÐÍÑ è S&R.Ñèãíàë 4 â êâàäðàòóðå, êàê è ñèãíàë 2, íå ìîäóëèðîâàí è èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå ïèëîò-ñèãíàëà.Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ñèãíàëû Å5à è Å5b êîãåðåíòíû ìåæäó ñîáîé.
Èõ ñîâìåñòíàÿ îáðàáîòêà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü òî÷íîñòü ÍÂÎè èçáûòî÷íîñòü ñèñòåìû, â ÷àñòíîñòè, äëÿ ñìÿã÷åíèÿ âëèÿíèÿ ïîìåõ îò àâèàöèîííûõ ïðèâîäíûõ ñèñòåì.Òðè ñèãíàëà Å6 â äèàïàçîíå 1260...1300 ÌÃö ñ öåíòðàëüíîé ÷àñòîòîé 1278,75 ÌÃö (èç íèõ ñèãíàë 5 ñ ðàñùåïëåííûì ñïåêòðîì),èñïîëüçóþòñÿ ëèáî äëÿ ñåðâèñà ïî ïîäïèñêå, ëèáî äëÿ ïðàâèòåëü173ñòâåííîé êðèïòîãðàôè÷åñêîé çàùèòû äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîòêàçíîéðàáîòû â îñîáûé ïåðèîä. Ðàñùåïëåííûé ñïåêòð ïðèìåíÿåòñÿ äëÿóìåíüøåíèÿ èíòåðôåðåíöèè ìåæäó ñèãíàëàìè äðóãèõ ñèñòåì RNSS,ðàáîòàþùèõ íà áëèçêèõ íåñóùèõ ÷àñòîòàõ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
