Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 7
Текст из файла (страница 7)
4.1. Îáùàÿ ñòðóêòóðà ÃÍÑÑÏðèíöèïû è îñîáåííîñòè ïîñòðîåíèÿ ïîäñèñòåì ÍÊÀ è ÍÊÓ,ïðèñóùèå ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ è GPS, îïèñàíû íèæå.4.2. Ïîäñèñòåìà ÍÊÀ ÃËÎÍÀÑÑÎñíîâíîå íàçíà÷åíèå ÍÊÀ ôîðìèðîâàíèå è èçëó÷åíèå æåñòêîñèíõðîíèçèðîâàííûõ ñèãíàëîâ, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ ïîòðåáèòåëÿìè äëÿ íàâèãàöèîííûõ îïðåäåëåíèé, à íàçíà÷åíèå ÍÊÖ êîíòðîëüôóíêöèîíèðîâàíèÿ áîðòîâûõ ñèñòåì è îðãàíèçàöèÿ óïðàâëåíèÿ èõðàáîòîé. Ñîîòâåòñòâåííî, â ñîñòàâ áîðòîâîé àïïàðàòóðû âõîäÿò ïåðåäàò÷èêè è àíòåííû íàâèãàöèîííûõ ñèãíàëîâ è òåëåìåòðè÷åñêîéèíôîðìàöèè, àíòåííû è ïðèåìíèêè äàííûõ è êîìàíä, ïåðåäàâàåìûõîò ÍÊÓ, áîðòîâîé ýòàëîí âðåìåíè è ÷àñòîòû, áëîêè îðèåíòèðîâàíèÿ, èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ è ðàçëè÷íîå âñïîìîãàòåëüíîå îáîðóäîâàíèå.
Íà ÍÊÀ ìîæåò òàêæå ðàçìåùàòüñÿ äîïîëíèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå, íàïðèìåð äåòåêòîðû îáíàðóæåíèÿ ÿäåðíûõ âçðûâîâ è ýëåìåíòû ñèñòåì áîåâîãî óïðàâëåíèÿ.Ñîãëàñíî ïðîåêòó, ïîëíàÿ îðáèòàëüíàÿ ãðóïïèðîâêà ðîññèéñêîéÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ äîëæíà ñîäåðæàòü 24 øòàòíûõ ÍÊÀ, ðàçìåùåííûõ íà òðåõ êðóãîâûõ îðáèòàõ, ïî âîñåìü ÍÊÀ â êàæäîé (ðèñ. 4.2).Îòìåòèì, ÷òî çàäàííàÿ òî÷íîñòü ÍÂÎ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè íàëè÷èè21 ÍÊÀ (ïî ñåìü íà êàæäîé îðáèòå), à ïîëíóþ ôóíêöèîíàëüíîñòü37Ðèñ. 4.2. Òåêóùåå ñîñòîÿíèå îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè ÃËÎÍÀÑÑñèñòåìà ñîõðàíÿåò ïðè âûõîäå èç ñòðîÿ äî øåñòè ÍÊÀ (ïî äâà íàêàæäîé îðáèòå). Òàêèì îáðàçîì, ïîëíàÿ ãðóïïèðîâêà ÃËÎÍÀÑÑ ñîäåðæèò «ãîðÿ÷èé ðåçåðâ» îò òðåõ äî øåñòè ÍÊÀ.Ïîëíîìàñøòàáíûå ëåòíûå èñïûòàíèÿ ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ íà÷àëèñüâ 1982 ã. çàïóñêîì ñïóòíèêà «Êîñìîñ-1413». Ïåðâîíà÷àëüíî ðàçðàáàòûâàâøàÿñÿ êàê ñèñòåìà âîåííîãî íàçíà÷åíèÿ, ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑâ 1999 ã.
ïîëó÷èëà ñòàòóñ ñèñòåìû äâîéíîãî (âîåííîãî è ãðàæäàíñêîãî) ïðèìåíåíèÿ, îòâåòñòâåííûìè çà èñïîëüçîâàíèå, ïîääåðæàíèå è ðàçâèòèå êîòîðîé ÿâëÿþòñÿ Ìèíèñòåðñòâî îáîðîíû ÐÔ è Ðîññèéñêîå êîñìè÷åñêîå àãåíòñòâî. Ñîîòâåòñòâóþùèìè ïîñòàíîâëåíèÿìè Ïðàâèòåëüñòâà ÐÔ îò 1995 è 1999 ãã. îïðåäåëåíî, ÷òî ÃÍÑÑÃËÎÍÀÑÑ â ñòàíäàðòíîì ðåæèìå ìîæåò áåñïëàòíî èñïîëüçîâàòüñÿâ ãðàæäàíñêèõ, êîììåð÷åñêèõ è íàó÷íûõ öåëÿõ ëþáûìè ïîòðåáèòåëÿìè. Îñíîâíûì äîêóìåíòîì, óñòàíàâëèâàþùèì âçàèìîîòíîøåíèÿ ïîòðåáèòåëåé ñ ñèñòåìîé, ÿâëÿåòñÿ Èíòåðôåéñíûé êîíòðîëüíûéäîêóìåíò ÃËÎÍÀÑÑ [14].
Ðàçâåðòûâàíèå îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè äî ïîëíîãî ñîñòàâà 24 ÍÊÀ çàâåðøèëîñü â 1995 ã., îäíàêîçàòåì èç-çà âûðàáîòêè ðåñóðñà ÍÊÀ è îòñóòñòâèÿ ñðåäñòâ íà çàïóñê íîâûõ àïïàðàòîâ ïðîèçîøëà ñóùåñòâåííàÿ äåãðàäàöèÿ ñèñòå38ìû è â êîíöå 1990-õ ãîäîâ ÷èñëî ðàáîòîñïîñîáíûõ ÍÊÀ ñîêðàòèëîñü äî 810 åäèíèö. Äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñèñòåìû â íà÷àëå XXI â. áûëà ïðèíÿòà Ôåäåðàëüíàÿ öåëåâàÿ ïðîãðàììàÃËÎÍÀÑÑ, ïðåäóñìàòðèâàþùàÿ âûäåëåíèå íåîáõîäèìûõ ñðåäñòâ íàãëóáîêóþ ìîäåðíèçàöèþ è äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ðîññèéñêîé ÃÍÑÑ.Êîëè÷åñòâåííûé ñîñòàâ Îà ÃËÎÍÀÑÑ íà ìîìåíò íàïèñàíèÿ äàííîãî ïîñîáèÿ è áëèæàéøèå ïåðñïåêòèâû åå íàðàùèâàíèÿ èëëþñòðèðóåò ðèñ.
4.2. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, ÍÊÀ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿÃËÎÍÀÑÑ, èìåâøèå ãàðàíòèðîâàííûé ñðîê àêòèâíîãî ñóùåñòâîâàíèÿ (ÑÀÑ) 3 ãîäà (ôàêòè÷åñêèé ñðåäíèé ñðîê ïîðÿäêà 4,5 ëåò),çàìåíÿþòñÿ àïïàðàòàìè ÃËÎÍÀÑÑ-Ì (ÑÀÑ 7 ëåò), à â äàëüíåéøåìïëàíèðóåòñÿ ïåðåõîä íà àïïàðàò ÃËÎÍÀÑÑ-Ê (ÑÀÑ 10 ëåò). Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ïåðå÷èñëåííûõ ìîäèôèêàöèé ÊÀ ïðèâåäåíûíà ðèñ. 4.3.Êðîìå çàìåíû óñòàðåâøèõ ÍÊÀ Ôåäåðàëüíàÿ öåëåâàÿ ïðîãðàììà ÃËÎÍÀÑÑ ïðåäóñìàòðèâàåò êîìïëåêñ ìåðîïðèÿòèé, íàïðàâëåííûõ íà ïîâûøåíèå âñåõ îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê ñèñòåìû, â òîì÷èñëå íà ïîýòàïíîå ïîâûøåíèå òî÷íîñòè ïîçèöèîíèðîâàíèÿ äî2 3 ì (ÑÊÎ) (ðèñ. 4.4). Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è ïîòðåáóåòñÿ öåëûé ðÿä ìåðîïðèÿòèé:ñíèæåíèå íà ïîðÿäîê íåñòàáèëüíîñòè áîðòîâîãî ñèíõðîíèçèðóþùåãî óñòðîéñòâà (ÁÑÓ) (òðåáóåìîå çíà÷åíèå íå áîëåå 1014; íåñòàáèëüíîñòü èìåþùåãîñÿ ÁÑÓ ÃËÎÍÀÑÑ-Ì 1013);ïåðåõîä íà áåççàïðîñíûå ñðåäñòâà èçìåðåíèé;ðàñøèðåíèå ñåòè èçìåðèòåëüíûõ ñòàíöèé;èñïîëüçîâàíèå ìåæñïóòíèêîâîé ðàäèîëèíèè;ââîä â øòàòíóþ ýêñïëóàòàöèþ ñèñòåìû äèôôåðåíöèàëüíûõ êîððåêöèé è ìîíèòîðèíãà ñèñòåìû ÃËÎÍÀÑÑ (ôóíêöèîíàëüíîå äîïîëíåíèå).Ñðåäè ïåðå÷èñëåííûõ íàïðàâëåíèé ðàçâèòèÿ ñèñòåìû íîâûì ÿâëÿåòñÿ ðåàëèçàöèÿ òåõíîëîãèè àâòîíîìíîé íàâèãàöèè.
Äëÿ ýòîãî íàÍÊÀ ðàçìåùàåòñÿ áîðòîâàÿ àïïàðàòóðà ìåæñïóòíèêîâûõ èçìåðåíèé (ÁÀÌÈ), îñóùåñòâëÿþùàÿ èçìåðåíèÿ ðàññòîÿíèé ìåæäó ÍÊÀè ñêîðîñòåé èõ îòíîñèòåëüíîãî ïåðåìåùåíèÿ, à òàêæå ñðåäñòâà ìåæñïóòíèêîâîé ñâÿçè è îáìåíà äàííûìè. Ðåçóëüòàòû ìåæñïóòíèêîâûõ èçìåðåíèé ïîçâîëÿþò äîïîëíÿòü è êîððåêòèðîâàòü èíôîðìàöèþ, «çàãðóæàåìóþ» ñ íàçåìíûõ êîíòðîëüíûõ ñòàíöèé è ñîõðàíÿòüðàáîòîñïîñîáíîñòü ñèñòåìû ïðè åå îòñóòñòâèè (ðèñ. 4.5).Ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 4.5 öèêëîãðàììà ïîêàçûâàåò, ÷òî ïîëíûé20-ìèíóòíûé öèêë îáìåíà äàííûìè ðàçäåëåí íà ÷åòûðå 5-ìèíóòíûõ èíòåðâàëà, â êàæäîì èç êîòîðûõ ïðîèñõîäèò îáìåí èíôîðìàöèåé ìåæäó øåñòüþ ÍÊÀ.3940Ðèñ. 4.3. Èñòîðèÿ ñîçäàíèÿ è ïðîãðàììà ìîäåðíèçàöèè îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè ÃËÎÍÀÑÑÐèñ. 4.4.
Ïðîãðàììà ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ÍÂÎ ÃËÎÍÀÑÑÐèñ. 4.5. Ìåæñïóòíèêîâàÿ ëèíèÿ ñâÿçèÑïóòíèêè ÃËÎÍÀÑÑ-Ñ ðàçìåùåíû íà òðåõ êðóãîâûõ îðáèòàõ.Íàêëîíåíèå îðáèòàëüíûõ ïëîñêîñòåé ψ = 64,8°, äîëãóòû âîñõîäÿùèõ óçëîâ (òî÷åê ïåðåñå÷åíèÿ ýêâàòîðèàëüíîé ïëîñêîñòè ñ ïîëóïëîñêîñòÿìè îðáèò, ñîîòâåòñòâóþùèì äâèæåíèþ ÍÊÀ ñ þãà íà ñåâåð) ðàçëè÷àþòñÿ íà 120°.  êàæäîé îðáèòàëüíîé ïëîñêîñòè âîñåìü ÍÊÀ ðàçíåñåíû ïî àðãóìåíòó øèðîòû ÷åðåç 45°, à àðãóìåíòû41Ðèñ. 4.6. Ñõåìà ðàçìåùåíèÿ ÍÊÀ ÃËÎÍÀÑÑ íà îðáèòàõøèðîòû ÍÊÀ â êàæäîé èç îðáèòàëüíûõ ïëîñêîñòÿõ ñäâèíóòû îòíîñèòåëüíî ñîñåäíåé íà ±15° (ðèñ. 4.6).Âûñîòå êðóãîâûõ îðáèò, ðàâíîé 19100 êì íàä ïîâåðõíîñòüþÇåìëè, ñîîòâåòñòâóåò íîìèíàëüíûé ïåðèîä îáðàùåíèÿ ÍÊÀ Ò == 11 ÷ 15 ìèí 44 ñ [2, 7], íå êðàòíûé ïåðèîäó ñóòî÷íîãî âðàùåíèÿÇåìëè.
Îðáèòû ñ òàêèì ïåðèîäîì, íàçûâàåìûå íåñèíõðîííûìè, ìåíåå ÷óâñòâèòåëüíû ê âîçìóùåíèÿì, îáóñëîâëåííûì íåîäíîðîäíîñòüþ ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ Çåìëè ïî ñðàâíåíèþ ñ ñèíõðîííûìè êðóãîâûìè îðáèòàìè (Ò = 12 ÷ 00 ìèí), èñïîëüçóåìûìè â ñèñòåìå GPS(ñì. äàëåå). Äåéñòâèòåëüíî, ñëåä ñèíõðîííîé îðáèòû ÍÊÀ íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè ðàç â ñóòêè ïðîõîäèò ÷åðåç îäíè è òå æå òî÷êè,ïîýòîìó êàðòèíà âîçìóùåíèÿ îðáèòû íåîäíîðîäíîñòÿìè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ áóäåò ïîâòîðÿòüñÿ äëÿ êàæäîãî ÍÊÀ, ïðè ýòîì çàìåòíî îòëè÷àÿñü îò êàðòèíû âîçìóùåíèé äëÿ âñåõ äðóãèõ ÍÊÀ.
Ñëåäæå íåñèíõðîííîé êðóãîâîé îðáèòû, áëàãîäàðÿ âðàùåíèþ Çåìëè,ìåäëåííî (ñ ïåðèîäîì 7 ñóò 23 ÷ 27 ìèí 28 ñ) ïåðåìåùàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ïîâåðõíîñòè Çåìëè, ïðè ýòîì âîçìóùåíèÿ îðáèò äëÿ âñåõÍÊÀ â ñðåäíåì ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâû [2].4.3. Ïîäñèñòåìà ÍÊÀ GPS ÑØÀ ðàçðàáîòêè êîíöåïöèè ñðåäíåîðáèòàëüíîé ÃÍÑÑ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ áûëè íà÷àòû â 1970-å ãîäû. Ïîëíîìàñøòàáíûå ðàáîòû ïî ñîçäàíèþ è èñïûòàíèþ ÃÍÑÑ, â òî âðåìÿ íàçûâàâøåéñÿNAVSTAR, íà÷àëèñü â 1978 ã.
çàïóñêîì ÷åòûðåõ ÍÊÀ. Ïîëíîå ðàç42âåðòûâàíèå ÃÍÑÑ, â íàñòîÿùåå âðåìÿ îôèöèàëüíî èìåíóåìîé GPS,çàâåðøèëîñü â 1995 ã.Òàê æå, êàê è ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ, GPS èìååò ñòàòóñ ñèñòåìû äâîéíîãî ïðèìåíåíèÿ, çà åå âîåííîå èñïîëüçîâàíèå îòâåòñòâåííîñòü íåñåò Ìèíèñòåðñòâî îáîðîíû, à çà êîììåð÷åñêîå Ìèíèñòåðñòâî òðàíñïîðòà ÑØÀ.
Îñíîâíûì äîêóìåíòîì, ðåãëàìåíòèðóþùèì èñïîëüçîâàíèå ñèñòåìû, ÿâëÿåòñÿ Èíòåðôåéñíûé êîíòðîëüíûé äîêóìåíò GPS[15], ðàñïðîñòðàíåíèå êîòîðîãî âîçëîæåíî íà êîìïàíèþ ARINC.Øòàòíàÿ îðáèòàëüíàÿ ãðóïïèðîâêà ÃÍÑÑ GPS ñîñòîèò èç 24 îñíîâíûõ ÍÊÀ, ðàñïîëîæåííûõ íà øåñòè êðóãîâûõ îðáèòàõ. Äîïîëíèòåëüíî íà íåêîòîðûõ îðáèòàõ ìîãóò íàõîäèòüñÿ ðåçåðâíûå ÍÊÀ,ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ïðè âûõîäåèç ñòðîÿ îñíîâíûõ ÍÊÀ (ðèñ. 4.7). Íàêëîíåíèå îðáèòàëüíûõ ïëîñêîñòåé ψ = 55°; äîëãóòû âîñõîäÿùèõ óçëîâ ðàçëè÷àþòñÿ íà 60°.Âûñîòå îðáèò îêîëî 20 000 êì ñîîòâåòñòâóåò ïåðèîä îáðàùåíèÿ Ò == 12 ÷ 00 ìèí, ò. å.
îðáèòû ÍÊÀ GPS ÿâëÿþòñÿ ñèíõðîííûìè.Ðèñ. 4.7. Îðáèòàëüíàÿ ãðóïïèðîâêà GPS ïðîöåññå ñîçäàíèÿ ýêñïëóàòàöèè ÃÍÑÑ GPS ÍÊÀ ïîäâåðãàëèñüíåîäíîêðàòíîé ìîäåðíèçàöèè (ðèñ. 4.8). Îïûòíûå ÍÊÀ ¹ 1-12(Áëîê-I) áûëè ñêîíñòðóèðîâàíû òàê, ÷òîáû ïîääåðæèâàòü íîðìàëüíóþ ðàáîòó áåç êîíòàêòà ñ íàçåìíûìè ñðåäñòâàìè â òå÷åíèå 34 äíåé.ÍÊÀ, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ðåãóëÿðíîé ýêñïëóàòàöèè, ïîëó÷èëèíàèìåíîâàíèå Áëîê-II, Áëîê-IIR.
ÍÊÀ Áëîê-II (¹ 13-40) îáåñïå÷èâàåò ìåñòîîïðåäåëåíèå áåç êîíòàêòà ÍÊÓ â òå÷åíèå 14 äíåé.ÍÊÀ Áëîê-IIR (¹ 41-66) äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ìåñòîîïðåäåëåíèåáåç êîíòàêòà ñ ÍÊÓ ïî êðàéíåé ìåðå â òå÷åíèå 14 äíåé ïðè ðàáîòåñîâìåñòíî ñ ÍÊÀ Áëîê-II è â òå÷åíèå ìèíèìóì 180 äíåé ñ ðàáîòàþùåé ñèñòåìîé àâòîíîìíîé íàâèãàöèè Autonav.43Ðèñ. 4.8. Ñîñòîÿíèå è ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè GPSÄëÿ ðåàëèçàöèè òåõíîëîãèè Autonav íà ÍÊÀ Áëîê-IIR ðàçìåùàþòñÿ ñðåäñòâà ìåæñïóòíèêîâîé ñâÿçè, îáìåíà äàííûìè è èçìåðåíèÿ âçàèìíûõ äàëüíîñòåé, ïîçâîëÿþùèå ïðîâîäèòü àâòîíîìíóþñèíõðîíèçàöèþ ÁØ è àâòîíîìíîå óòî÷íåíèå ïàðàìåòðîâ îðáèò.Èìåííî ýòè ñðåäñòâà è îáåñïå÷èâàþò àâòîíîìíóþ ðàáîòó ÃÍÑÑ âòå÷åíèå 180 äíåé áåç ñóùåñòâåííîãî óõóäøåíèÿ òî÷íîñòè (ÑÊÎ îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò â òå÷åíèå óêàçàííîãî ïåðèîäà íå áîëåå 16 ì)ñ ñîõðàíåíèåì õàðàêòåðèñòèê ïî óñòîé÷èâîñòè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ.Ïðè îòñóòñòâèè ñèñòåìû Avtonav òàêàÿ òî÷íîñòü ìîæåò áûòü ñîõðàíåíà òîëüêî â òå÷åíèå äâóõ íåäåëü. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ýòàòåõíîëîãèÿ ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíà ëèøü ïðè íàëè÷èè íà îðáèòåíå ìåíåå 16 ÍÊÀ òèïà II-R.Ïåðñïåêòèâíûå ÍÊÀ Áëîê-IIF, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ çàìåíû ÍÊÀÁëîê-IIR, ïðåäïîëàãàþò óâåëè÷åíèå ñðîêà ñëóæáû äî 14 è áîëååëåò, à òàêæå ñîâåðøåíñòâîâàíèå ñòðóêòóðû ñèãíàëà è êîîðäèíàòíîâðåìåííîãî îáåñïå÷åíèÿ ÍÊÀ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
