ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Перечисленных видов контроля с учетом избыточности орбитальной группировки обычно достаточно для поддержания требуемых характеристик навигационного поля. В СРНС ГЛОНАСС, в отличие от ОРИ, осуществляется раздельное решение задач эфемеридного и частотно-временного обеспечения. 10.2. Эфемеридное обеспечение Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и программных средств, выполняющих радиоконтроль орбит спутников с нескольких наземных КС, обработку результатов траекторных измерений и расчет эфемеридной информации (ЭИ), передаваемой далее с помощью загрузочных станций на спутник.
Высокая точность расчета эфемерид (определение и структура эфемерид НС ГЛОНАСС описаны в п. 11.4.2) обеспечивается соответствующей точностью измерительных средств, внесением поправок на выявленные методические погрешности, применением в процессе расчета эфемерид не только текущих траекторных измерений, но и накапливаемых за недельный срок. При этом дальномерные данные, получаемые от станций слежения за спутниками, периодически калибруются, что обеспечивает высокое качество траекторных измерений в системе ГЛОНАСС. В ближайшем будущем планируется переход на новые технологии, включающие межспутниковые угломерно-дальномерные измерения, что обеспечит качественный скачок в координатно-временном обеспечении потребителей. 10.2.1. Особенности формирования эфемеридной информации в ГЛОНАСС Система ГЛОНАСС создавалась в условиях, когда уровень фундаментальных исследований в области геодезии, геодинамики и геофизики не обеспечивал требуемую точность эфемеридного обеспечения системы.
Был проведен комплекс работ по обоснованию путей решения этой проблемы через построение согласующих моделей движения спутников, параметры которых определяют в процессе решения задачи баллистико-навигационного обеспечения системы. Исследования показали, что необходимо отказаться от типовых острорезонансных (например, с периодом обращения спутника 12 ч, как в СРНС ОРИ, когда период вращения Земли вокруг своей оси равен двум периодам обраще- 367 Глава 10 ния спутника) орбит спутников.
В процессе моделирования уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их решений и ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений (моделирующих, например, изменение геопотенциала, координат измерительных средств, радиационного давления). Кроме того, оказалось, что наивысшая точность баллистико-эфемеридного обеспечения системы при решении многомерной навигационной задачи с расширенным вектором состояния обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параметров на инервале 8 суток.
Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем увеличения числа витков спутника (по сравнению с ОРИ) до 16...17 на интервале 8 суток. Число спутников в системе выбрано равным 24 с равномерным распределением по трем орбитальным плоскостям. Все спутники системы фазируются таким образом, что на больших временных интервалах они имеют один след на поверхности Земли. Это обеспечивает высокую баллистическую устойчивость системы и относительно высокую точность и простоту расчетов траекторий.
Опыт эксплуатации системы показал, что при обеспечении начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на протяжении заданного срока активного существования спутника его положение в системе корректировать не нужно. В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для расчета эфемерид служат данные измеренных текущих параметров (ИТП) спутников, поступающие в ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10...12 сеансов передачи информации по каждому спутнику. 10.2.2.
Типовые операции управления Процесс эфемеридного обеспечения реализуется в ходе отработки типовых операций управления ПКУ, который предполагает решение следующих задач: предварительная обработка ИТП; расчет начальных условий на начало каждого интервала работы; определение параметров движения; расчет и формирование ЭИ и альманаха системы; апостериорная оценка точности формирования ЭИ; оперативная и камеральная оценка возможности использования измерений КС и временной информации в интересах эфемеридного обеспечения системы; обработка и прогнозирование параметров вращения Земли (ПВЗ). Рассмотрим подробнее отдельные операции управления. Предварительная обработка ИТП.
Цикл управления в ЦУС начинается с запроса сеансов связи с КС для получения наборов ИТП и предварительной обработки этой информации. При этом выполняются следующие операции: дешифровка и анализ ключевых, технологических, калибровочных и информационных посылок наборов (массива) данных; расчет априорных навигационных функций; преобразование информационных параметров, полученных в резуль- 368 Наземный сегмент (подсистема контроля и управления) тате дешифровки массивов, в значения навигационных параметров; коррекция измерений массивов ИТП с учетом поправок на распространение измерительного сигнала в ионосфере и тропосфере Земли; формирование и запись массивов ИТП в базу данных. Время решения задачи предварительной обработки информации для первого сеанса составляет 1,5 мин. Расчет начальных условий.
Для расчета начальных условий спутника на начало мерного интервала осуществляется считывание из БД исходных начальных условий, настройка математической модели движения спутника, расчет параметров движения спутника на заданное время численным методом интегрирования и запись полученных кинематических параметров движения в БД. В типовой операции управления интервал прогнозирования составляет около двух витков. Определение параметров движения. После подготовки начальных условий, проведения измерений и решения задачи определения параметров движения спутника на восьмисуточном интервале производится уточнение расширенных начальных условий, включающих кинематические параметры движения, коэффициенты модели движения и измерений. В задаче определения параметров движения реализован итерационный метод Ньютона, при этом число итераций равно 3...4. Формирование эфемерид.
Полученные в ходе предыдущей операции начальные условия используют для расчета эфемеридной информации (кинематические параметры движения спутника и составляющие действующего на него возмущающего ускорения), которая записывается в базу выходных данных. Из нее формируется служебная информация в заданном виде (форме) и передается на КС для закладки на борт спутника. Высокая точность расчета траектории движения спутника достигается в основном за счет разработки адекватной модели движения спутников, описываемой системой дифференциальных уравнений и учитывающей следующую совокупность сил: притяжение Земли (с учетом аномалий), Луны и Солнца; воздействие лунно-солнечных приливных вариаций геопотенциала, давление солнечного излучения.
Основным фактором, определяющим характер движения спутника, является геопотенциал, возмущающая часть которого задает общую эволюцию орбиты. Действие остальных возмущающих факторов примерно в 1000 раз меньше воздействия геопотенциала. Задача определения начальных условий движения спутника, а также расширенного вектора состояния решается на основе математической обработки измерений, полученных на восьмисуточном интервале наблюдений методом наименьших квадратов (см. п. 6.4.3), который в настоящее время является основным методом статистического оценивания траектории движения спутника [10.31.
369 1"лава 10 Формирование альманаха. Расчет альманаха (определение альманаха и его структура описаны в п. 11.4.3) в системе ГЛОНАСС осуществляется на заданном интервале с шагом расчета 1 сутки. Информация альманаха системы предназначена, в частности, для выбора потребителем созвездия спутников, по которым определяется местоположение. Результаты расчетов записываются в базу выходных данных.
Из них формируется служебная информация и передается на КС для закладки на борт спутника. Оценка точности эфемерид. В процессе проведения типовых операций управления производится неоперативное оценивание точностных характеристик эфемерид, ежесуточно уточняемых для каждого спутника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
