Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ äâóõîáúåêòîâ, ôàêòè÷åñêè ëåòÿùèõ íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó íà îäíîé àáñîëþòíîé âûñîòå, èçìåðåíèÿ òåêóùåé âûñîòû ìîãóò îòëè÷àòüñÿ, ÷òî ñîçäàåò èëëþçèþ áåçîïàñíîñòè ïîëåòà ñî âñåìè âûòåêàþùèìè ïîñëåäñòâèÿìè. Îòìåòèì, ÷òî íàâèãàöèîííûå èçìåðåíèÿ, ïðîâîäèìûå ïî ÎÐÍÒ, ðàñïîëîæåííûì íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè, òàêæå íå ìîãóò îáåñïå÷èòü òðåáóåìóþ òî÷íîñòüîïðåäåëåíèÿ àáñîëþòíîé âûñîòû, ïîñêîëüêó äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî, ÷òîáûõîòÿ áû îäíà ÎÐÍÒ ðàñïîëàãàëàñü íàä îáúåêòîì (ïîäðîáíåå îá ýòîì ñì.ðàçä.
9).Òàêèì îáðàçîì, ê ñåðåäèíå 1950-õ ãîäîâ ñëîæèëàñü íàñóùíàÿ ïîòðåáíîñòü êàðäèíàëüíîãî óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà íàâèãàöèîííîãî îáåñïå÷åíèÿ ðàçëè÷íûõ ïîòðåáèòåëåé.162.1. ÑÐÍÑ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿÎáùåïðèçíàííî, ÷òî äëÿ ÑØÀ òîë÷êîì ê íà÷àëó ïðàêòè÷åñêèõðàáîò â îáëàñòè ñïóòíèêîâîé ðàäèîíàâèãàöèè ïîñëóæèë óñïåøíûéçàïóñê â ÑÑÑÐ ïåðâîãî èñêóññòâåííîãî ñïóòíèêà Çåìëè (ÈÑÇ) (îêòÿáðü 1957 ã.).  ÑÑÑÐ ðàáîòû â îáëàñòè íàâèãàöèîííîãî èñïîëüçîâàíèÿ ÈÑÇ áûëè íà÷àòû â 1955 ã., èõ ðåçóëüòàòû áûëè îïóáëèêîâàíû â 1957 ã. îäíîâðåìåííî ñ çàïóñêîì ïåðâîãî ÈÑÇ. Âåäóùàÿ ðîëüâ ñîçäàíèè îñíîâ òåîðèè ñèñòåì íàâèãàöèè, â êîòîðûõ íîñèòåëåìèñòî÷íèêà íàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà ÿâëÿåòñÿ ÈÑÇ (äàëåå âñþäó íàâèãàöèîííûé êîñìè÷åñêèé àïïàðàò ÍÊÀ), ïðèíàäëåæàëà íàó÷íîìó êîëëåêòèâó Ëåíèíãðàäñêîé âîåííî-âîçäóøíîé èíæåíåðíîé àêàäåìèè (ËÂÂÈÀ) èì À.Ô.
Ìîæàéñêîãî ïîä ðóêîâîäñòâîì ïðîôåññîðà Â.Ñ. Øåáøàåâè÷à [5, 6].Âàæíåéøèé ïîñòóëàò, îáîñíîâûâàþùèé âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå ÎÐÍÒ îáúåêòà, äâèæóùåãîñÿ ñî ñêîðîñòüþ ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó, ñîñòîèò â òîì, ÷òî îðáèòà ÍÊÀè ïàðàìåòðû åãî äâèæåíèÿ ìîãóò ïðîãíîçèðîâàòüñÿ è êîíòðîëèðîâàòüñÿ ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ, ò. å. íà ìîìåíò ïðîâåäåíèÿ ÍÂÎ ñ÷èòàþòñÿ èçâåñòíûìè. 1957 ã. ïîä ðóêîâîäñòâîì àêàäåìèêà Â.À. Êîòåëüíèêîâà áûëèïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ, ïîäòâåðäèâøèå âîçìîæíîñòü îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ äâèæåíèÿ ÈÑÇ ïî ðåçóëüòàòàìèçìåðåíèé äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà ÷àñòîòû ñèãíàëà ÈÑÇ, ïðèíèìàåìîãî ïîòðåáèòåëåì, êîîðäèíàòû êîòîðîãî àïðèîðè èçâåñòíû. Îäíîâðåìåííî áûëàäîêàçàíà âîçìîæíîñòü ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàòïîòðåáèòåëÿ (ïðèåìíèêà) ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé äîïëåðîâñêîãî ñäâèãàñèãíàëà ÈÑÇ, òðàåêòîðèÿ äâèæåíèÿ êîòîðîãî èçâåñòíà ïîòðåáèòåëþ.
Ðàññìîòðèì äâà âîçìîæíûõ âàðèàíòà ðåøåíèÿýòîé çàäà÷è.Ïóñòü ÈÑÇ äâèæåòñÿ ñ ïîñòîÿííîéñêîðîñòüþ vÈÑÇ ïî êðóãîâîé îðáèòå ðàäèóñà RÈÑÇ, ëåæàùåé â ïëîñêîñòè, ïðî- Ðèñ. 2.1. Ñõåìà äèôôåðåíöèàëüíîãî äîïëåðîâñêîãî ìåõîäÿùåé ÷åðåç öåíòð çåìíîé ñôåðûòîäà ðàäèîíàâèãàöèè:(ðèñ. 2.1).Ï ïîòðåáèòåëü17Ïîòðåáèòåëþ, íàõîäÿùåìóñÿ íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè, èçâåñòíî ïîëîæåíèå ÈÑÇ íà îðáèòå â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè, à òàêæå ÷àñòîòà f0ãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèé, èçëó÷àåìûõ ïåðåäàò÷èêîì ÈÑÇ. Èçìåðÿÿäîïëåðîâñêèé ñäâèã ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà FÄ = f (t) f0, ìîæíîïîñòðîèòü çàâèñèìîñòü FÄ(t) äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà îò âðåìåíè.  ìîìåíò t0, ñîîòâåòñòâóþùèé êðàò÷àéøåìó ðàññòîÿíèþ ìåæäó ÈÑÇ èïîòðåáèòåëåì, äîïëåðîâñêàÿ ÷àñòîòà ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé íóëþ: FÄ(t0) == 0 è ìåíÿåò çíàê.
Íàáëþäàòåëü, çàôèêñèðîâàâ ýòîò ìîìåíò (â ìîðñêîé íàâèãàöèè åãî íàçûâàþò ìîìåíòîì ïðîõîæäåíèÿ òðàâåðçà, îòñþäà íàçâàíèå ìåòîäà), ìîæåò óòâåðæäàòü, ÷òî íàõîäèòñÿ â ïëîñêîñòè,íîðìàëüíîé ê âåêòîðó ñêîðîñòèÈÑÇ. Çíàÿ êîîðäèíàòû ÈÑÇ â ìîìåíò âðåìåíè t0 è íàïðàâëåíèå âåêòîðà åãî ñêîðîñòè, ìîæíî ïîñòðîèòü ïîâåðõíîñòü ïîëîæåíèÿ â âèäåïëîñêîñòè, à òàêæå ëèíèþ ïåðåñå÷åíèÿ ýòîé ïëîñêîñòè ñ ïîâåðõíîñòüþ Çåìëè, ò. å. ëèíèþ ïîëîæåíèÿ.Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íà ýòîé ëèíèèòî÷êè, ñîîòâåòñòâóþùåé ïîëîæåíèþ ïîòðåáèòåëÿ, ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ òåì ôàêòîì, ÷òî ïðè çàäàíÐèñ.
2.2. Çàâèñèìîñòè äîïëåðîâ- íûõ vÈÑÇ, RÈÑÇ è f0 ïðîèçâîäíàÿñêîãî ñäâèãà îò âðåìåíè è ðàññòî- êðèâîé FÄ′(t) â òî÷êå t = t0 îäíîçíà÷ÿíèÿíî çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ D(t0) ìåæäó ÈÑÇ è ïîòðåáèòåëåì (ðèñ. 2.2).Îïðåäåëèâ òàêèì ñïîñîáîì D(t0), ñòðîÿò ïîâåðõíîñòü ïîëîæåíèÿ â âèäå ñôåðû ðàäèóñà D(t0) ñ öåíòðîì â òî÷êå íàõîæäåíèÿ ÈÑÇâ ìîìåíò t = t0. Ìåñòîïîëîæåíèå ïîòðåáèòåëÿ ñîîòâåòñòâóåò òî÷êåïåðåñå÷åíèÿ ýòîé ñôåðû ñ ëèíèåé ïîëîæåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ îïðåäåëÿþòñÿ ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèÿ âðåìåíè t0 è ðàñ÷åòà âåëè÷èíû ïðîèçâîäíîé FÄ′ â òî÷êå t = t0, ïîýòîìóýòîò ìåòîä íàçûâàþò äèôôåðåíöèàëüíûì äîïëåðîâñêèì, èëè òðàâåðçíûì. Îñíîâíîé íåäîñòàòîê ìåòîäà ñîñòîèò â òîì, ÷òî äëÿ åãî ðåàëèçàöèè íåîáõîäèì çíà÷èòåëüíûé èíòåðâàë âðåìåíè, ãàðàíòèðîâàííîâêëþ÷àþùèé â ñåáÿ ìîìåíò ïðîõîæäåíèÿ ÈÑÇ ÷åðåç òðàâåðç. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðè èçìåðåíèÿõ èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî ýíåðãèÿ ñèãíàëà,íàêîïëåííàÿ íà êîðîòêîì èíòåðâàëå âðåìåíè, ïðèëåãàþùåì ê ìîìåíòó t = t0. Î÷åâèäíî, ÷òî òàêîé ðåæèì ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäåí,ïîñêîëüêó äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðèåìëåìîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé òðåáóåòñÿ áîëüøîå îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì íà âõîäå èçìåðèòåëÿ. Ýòî ñëîæ18íî ñäåëàòü, ïîñêîëüêó ïðèåìíèê äîëæåí áûòü øèðîêîïîëîñíûì(èç-çà íåîáõîäèìîñòè âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè äèôôåðåíöèðîâàíèÿ).Áîëåå ýôôåêòèâíûì ñ óêàçàííîé òî÷êè çðåíèÿ ÿâëÿåòñÿ äðóãîéìåòîä, îñíîâàííûé íà èíòåãðèðîâàíèè ñèãíàëà íà êîíå÷íûõ èíòåðâàëàõ âðåìåíè.
Ñóòü ýòîãî ìåòîäà, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå èíòåãðàëüíîãî äîïëåðîâñêîãî, ñâîäèòñÿ ê ñëåäóþùåìó. Ïóñòü â òî÷êå ïðèåìà àïïàðàòóðà ïîòðåáèòåëÿ îïðåäåëÿåò äîïëåðîâñêèé ñäâèã íåñóùåé ÷àñòîòû ñèãíàëà ÍÊÀ FÄ è âû÷èñëÿåò èíòåãðàët2t211f0f0f0FtdtvtdtRtRt=−=−=∆ R,()()()()[]Ä12∫∫cccttãäå t2 t1 ôèêñèðîâàííûé èíòåðâàë âðåìåíè; f0 èçâåñòíàÿ íåñóùàÿ ÷àñòîòà ñèãíàëà ÍÊÀ; ñ ñêîðîñòü ñâåòà; R ðàññòîÿíèå äîñïóòíèêà.Òàêèì îáðàçîì, çíà÷åíèå èíòåãðàëà îò äîïëåðîâñêîé ÷àñòîòû íàèíòåðâàëå ∆t = t2 t1 ïðîïîðöèîíàëüíî ðàçíîñòè äàëüíîñòåé äî ÍÊÀâ ìîìåíòû âðåìåíè t1 è t2.
Ïîñêîëüêó (ïî óñëîâèþ) êîîðäèíàòûÍÊÀ íà îðáèòå â îòñ÷åòíûå ìîìåíòû t1 è t2 èçâåñòíû, ïî çíà÷åíèÿì ∆R1 ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïîâåðõíîñòè ïîëîæåíèÿ ïîòðåáèòåëÿ îòíîñèòåëüíî ÍÊÀ, èìåþùèå âèä ãèïåðáîëîèäà. Îïðåäåëèâ âòîðîåçíà÷åíèå ∆ R2, îòíîñÿùååñÿ ê èíòåðâàëó âðåìåíè ∆t = t3 t2, ðàññ÷èòûâàþò âòîðóþ àíàëîãè÷íóþ ïîâåðõíîñòü ïîëîæåíèÿ, ïðè ýòîìïîëîæåíèå íàáëþäàòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ òî÷êîé ïåðåñå÷åíèÿ ýòèõ ãèïåðáîëîèäîâ è çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Ïîëó÷åííàÿ òî÷êà, âîîáùå ãîâîðÿ, íå ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííîé, ò. å.
ðåøåíèå íàâèãàöèîííîé çàäà÷è íå ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íûì. Äëÿ óñòðàíåíèÿ ýòîé íåîäíîçíà÷íîñòè ìîæíî èñïîëüçîâàòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé, ïîëó÷åííûå â äðóãèåìîìåíòû âðåìåíè, èëè èìåþùèåñÿ ó ïîòðåáèòåëÿ àïðèîðíûå äàííûå åãî ìåñòîïîëîæåíèÿ.Îòìåòèì, ÷òî èíòåãðàëüíûé äîïëåðîâñêèé ìåòîä, òàê æå, êàê èäèôôåðåíöèàëüíûé, èñïîëüçóåò ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé, ïîëó÷åííûåíà íåêîòîðîì èíòåðâàëå âðåìåíè, ò. å.
íå îáåñïå÷èâàþò âîçìîæíîñòè îäíîìîìåíòíûõ ÍÂÎ.Íà÷àëîì ïîëíîìàñøòàáíûõ ðàáîò ïî ñîçäàíèþ îòå÷åñòâåííîéÑÐÍÑ ïîñëóæèë çàïóñê ïåðâîãî ÍÊÀ («Êîñìîñ-192») â ñåðåäèíå1960-õ ãîäîâ [8]. Ýòîò ÍÊÀ è íîñèòåëü äëÿ íåãî áûëè ñîçäàíû ÍÏÎïðèêëàäíîé ìåõàíèêè (ã. Êðàñíîÿðñê) ïîä ðóêîâîäñòâîì àêàäåìèêàÌ.Ô. Ðåøåòíåâà. ( íàñòîÿùåå âðåìÿ Êðàñíîÿðñêîå ÍÏÎ èì. Ðåøåòíåâà ÿâëÿåòñÿ âåäóùèì ðàçðàáîò÷èêîì ÍÊÀ ðîññèéñêîé ÑÐÍÑÃËÎÍÀÑÑ). ÍÊÀ «Êîñìîñ-192» èçëó÷àë íåïðåðûâíûå ñèãíàëû íà19÷àñòîòàõ 150 è 400 ÌÃö; ñðåäíÿÿ êâàäðàòè÷åñêàÿ ïîãðåøíîñòü ìåñòîîïðåäåëåíèÿ ïî ýòîìó ñïóòíèêó ñîñòàâëÿëà 250 300 ì.Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé, ïðîâåäåííûõ â êîíöå 1950-õ íà÷àëå1960-õ ãîäîâ, îïðåäåëèëè òåõíè÷åñêèé îáëèê ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ ÑÐÍÑ,êîòîðûé áûë ðåàëèçîâàí â ñîâåòñêîé íèçêîîðáèòàëüíîé ñèñòåìå«Öèêàäà», ââåäåííîé â ýêñïëóàòàöèþ â êîíöå 1970-õ ãîäîâ (ðèñ. 2.3).Ñèñòåìà «Öèêàäà» ñîñòîÿëà èç ÷åòûðåõ ÍÊÀ, âûñîòà êðóãîâûõîðáèò êîòîðûõ ñîñòàâëÿëà îêîëî 1000 êì, ïåðèîä îáðàùåíèÿ îêîëî 100 ìèí, íàêëîíåíèå îðáèòàëüíîé ïëîñêîñòè îòíîñèòåëüíî ýêâàòîðèàëüíîé 83°.Ðèñ.
2.3. Ñïóòíèêîâûå ðàäèîíàâèãàöèîííûå ñèñòåìû «Öèêàäà» (ÐÔ),«Òðàíçèò» (ÑØÀ)20Ïðè òàêèõ ïàðàìåòðàõ çîíà ðàäèîâèäèìîñòè ÍÊÀ äëÿ íàçåìíîãî ïîòðåáèòåëÿ èìåëà ðàäèóñ ïîðÿäêà 2000 êì, à âðåìÿ ïðåáûâàíèÿÍÊÀ â ýòîé çîíå (äëèòåëüíîñòü íàâèãàöèîííîãî ñåàíñà) ñîñòàâëÿëà 5 15 ìèí, ïåðåðûâ ìåæäó ñåàíñàìè íàáëþäåíèÿ ðàçëè÷íûõñïóòíèêîâ ñîñòàâëÿëà îò 35 (â ïðèïîëÿðíûõ çîíàõ) äî 90 ìèí (âáëèçè ýêâàòîðà). Èíôîðìàöèþ î ïîëîæåíèè ÍÊÀ ïîòðåáèòåëü ïîëó÷àëèç íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ, ïåðåäàâàåìîãî ñ áîðòà ñïóòíèêà âñîñòàâå íàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà. Ïîñêîëüêó äëèòåëüíîñòü íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ ñîñòàâëÿëà 2 ìèí, èìåëàñü âîçìîæíîñòü çà âðåìÿ îäíîãî íàâèãàöèîííîãî ñåàíñà ïîëó÷èòü äîïîëíèòåëüíûå (èçáûòî÷íûå) èçìåðåíèÿ, êîòîðûå çàòåì óñðåäíÿëèñü äëÿ ïîâûøåíèÿòî÷íîñòè ìåñòîîïðåäåëåíèÿ.
 ïðèìîèíäèêàòîðàõ ÑÐÍÑ «Öèêàäà»èñïîëüçóåòñÿ èíòåãðàëüíûé äîïëåðîâñêèé ìåòîä, ïîãðåøíîñòü ìåñòîîïðåäåëåíèÿ (äëÿ ìîðñêèõ ñóäîâ) èìååò ïîðÿäîê 100 ì ñðåäíåãîêâàäðàòè÷åñêîãî îòêëîíåíèÿ (ÑÊÎ). ÑØÀ â êîíöå 1960-õ ãîäîâ áûëà ñîçäàíà íèçêîîðáèòàëüíàÿÑÐÍÑ «Òðàíçèò», îáëèê è îñíîâíûå ïàðàìåòðû êîòîðîé áëèçêè êïàðàìåòðàì ÑÐÍÑ «Öèêàäà» (ðèñ.
2.4). äàëüíåéøåì ÍÊÀ ÑÐÍÑ «Öèêàäà» áûëè äîîáîðóäîâàíû àïïàðàòóðîé äëÿ ïðèåìà è ðåòðàíñëÿöèè ñèãíàëîâ áåäñòâèÿ, ïåðåäàâàåìûõ ðàäèîáóÿìè ñèñòåìû «Êîñïàñ». Ðàäèîáóè, êîòîðûìè îñíàùàþòñÿ ðàçëè÷íûå ìîðñêèå ñóäà, ñàìîëåòû è äðóãèå îáúåêòû, ðàáîòàþò íà ÷àñòîòàõ 121 è 406 ÌÃö . Èõ ñèãíàëû, ðåòðàíñëèðîâàííûåñ ÍÊÀ, ïðèíèìàþòñÿ ñïåöèàëüíûìè íàçåìíûìè ñòàíöèÿìè, ãäå îïðåäåëÿþòñÿ êîîðäèíàòû îáúåêòà, òåðïÿùåãî áåäñòâèå. «Êîñïàñ» ñîâìåñòíî ñ àìåðèêàíî-ôðàíêî-êàíàäñêîé ñèñòåìîé «Ñàðñàò» îáðàçóþò âñåìèðíóþ ñëóæáó ïîèñêà è ñïàñåíèÿ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
