ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Структура сети спутников такова, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства, в которой находится потребитель, в любой момент времени в зоне видимости находится одновременно не менее четырех спутников, взаимное расположение и качество сигналов которых обеспечивает ему возможность координатно-временных измерений с заданными характеристиками. Требование по количественному составу орбитальной группировки обусловлено тем, что заданные точностные характеристики навигационного обеспечения могут быть получены в системе ГЛОНАСС при наличии в орбитальной группировке, например, 21 спутника (по семь спутников в каждой орбитальной плоскости), а остальные обеспечивают "горячий" резерв и высокую устойчивость системы.
Спутники ГЛОНАСС размещаются на трех практически круговых орбитах, высоты которых — 18 840...19 440 км (номинальное значение составляет 19 100 км), что позволяет отнести ГЛОНАСС к среднеорбитальным СРНС. Номинальные значения других параметров орбит НС ГЛОНАСС приведены в табл. 9.1. Точность приведения спутника в заданную (рабочую) точку орбиты составляет: по периоду обращения 0,5 с; по аргументу широты Г; по эксцентриситету + 0,01; по наклонению орбиты +0,3 . Орбитальные плоскости разнесены по долготе восходящего узла на 120' (рис. 11.1). При полном созвездии НС в каждой орбитальной плоскости равномерно размещается по 8 спутников с номинальным сдвигом в 45' по истинной аномалии (которую в [1.31 называют «аргументом широты» ю).
Спутники в соседних орбитальных плоскостях сдвинуты на 15' по значению истинной 374 Подсистема космических аппаратов аномалии. Нумерация орбитальных плоскостей осуществляется по направлению вращения Земли, а нумерация позиций (так называемых рабочих точек орбиты или орбитальных точек) в последовательности спутников на орбите на определенный момент времени — против их движения. Спутники, занимающие эти позиции, часто обозначаются с помощью соответствующих (системных) номеров, совпадающих с номером позиции, несмотря на известную неоднозначность данного термина.
При этом спутники с системными номерами 1...8 располагаются в первой орбитальной плоскости, 9...16 — во второй и 17...24 — в третьей соответственно. На рис. 11.1 приведено расположение НС по орбитальным плоскостям и рабочим точкам на 20.01.96 г. Частотный канал 49 766[101 70[ 1[з1 [41 211 21 Экватор Но 21 1З Плоскость 3 Плоскость 2 Плоскость 1 Рис. 11.1. Распределение НС по орбитальным плоскостям на 20.01.96 г.
Номинальные значения й абсолютных долгот восходящих узлов идеальных орбитальных плоскостей, зафиксированных на 0 ч 00 мин 00 с 1.01.83 г. (московского декретного времени), равны 251'15'00" + +120'(1 — 1), где 1 =1,3 — номер орбитальной плоскости. Идеальные значения истинных аномалий НС с системными номерами у'=%+8 и у = %+16 отличаются от истинных аномалий НС с номерами у'=Ж и у'= %+8 соответственно на 15', где %=1, 8 и составляют на 0 ч 00 мин 00 с 1.01.83 г.
(московского декретного времени) 3 = ю =145'26'37" +15' 27 — Зу'+ 25у*, где у — системный номер НС; у' = еп11ег Н у — 1) /8) — целая часть числа (*). Состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС на 11.09.09 г. показано в табл. 11.1, где «+» означает штатную работу. 375 Глава 11 Таблица 11.1. Состояние орбитальной группировки Расположение НС, приведенных в табл. 11.1, по орбитальным плоскостям и рабочим точкам приведено на рис. 11.2. При полностью развернутой группировке интервал повторяемости трасс движения НС и зон радиовидимости НС наземными потребителями составляет 17 витков (7 сут 23 ч 27 мин 28 с). Таким образом, спутники СРНС ГЛОНАСС не имеют резонанса с вращением Земли. Период обращения спутников подобран таким образом, что приблизительно за 8 суток они совершают 17 оборотов вокруг Земли.
При этом начало каждого витка смещается относительно поверхности Земли приблизительно на 21' по долготе. Каждые восемь суток спутник проходит над одними и теми же точками на поверхности Земли. За счет смещения спутников внутри орбитальных плоскостей все они движутся относительно поверхности Земли практически по одному и тому же следу (полосе). Это свойство обеспечивает высокоточное определение орбит спутников и ПВЗ при использовании региональной ПКУ.
376 Подсистема косми ческих аппаратов Роспрсдслсппс НС по ор07польпым п7мпс остом мт 11.09.2009 Ноиср глонлсс 45 315 270 !00 Плоскость 2 Плоскость 3 Плоскость 1 Рис. 11.2. Распределение НС по орбитальным плоскостям на 11.09.09 г. Орбитальная группировка спутников ГЛОНАСС с несинхронными почти круговыми орбитами более стабильна по сравнению с группировкой спутников С2РБ с синхронными 12-ти часовыми орбитами.
0,75 0,5 0,25 1 2 3 4 РРОР Рис. 11.3. Статистические характеристики орбитального созвездия ГЛОНАСС Рассмотренная структура орбитальной группировки позволяет обеспечить практически непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и около- 377 Глава 11 земного пространства (включая ближний космос) навигационным полем с заданными характеристиками. Доступность спутников в системе ГЛОНАСС на широтах более 50' выше, чем в системе ОРИ.
Это связано с большим значением наклонения орбит спутников ГЛОНАСС. На рис. 11.3 приведены 11.5, 10.21 расчетные зависимости вероятности, с которой пространственный фактор ухудшения точности местоопределения (РРОР, см. п. 7.9.2) принимает заданное значение (для угла маски, равного 5', и при нахождении в зоне видимости потребителя Ф спутников). Сравнительные характеристики ПКА систем ГЛОНАСС, ОРИ показаны на рис.
11.4 111.1~ для полных созвездий. Эти данные дополняют сведения о характеристиках доступности СРНС ГЛОНАСС, приведенных в табл. 7.5. Р, 0,4 о,з 0,2 о,1 5 б 7 8 9 10% Рис. 11.4. Статистические характеристики полных орбитальных созвездий ОРИ и ГЛОНАСС Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС характеризуется высокой устойчивостью и не требует дополнительных коррекций в течение всего срока активного существования НС. Так, максимальные уходы НС относительно идеального положения на орбите не превышают +5' на интервале в 5 лет, а средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей составляет 0,59251 10 ~ рад/с. Кроме того, структура сохраняет свои функциональные качества при выходе из строя одновременно до б НС (по два в каждой плоскости). Поддержание структуры ПКА осуществляется выведением новых навигационных спутников при снижении общего числа НС в любой плоскости менее восьми.
Запуск в заданную плоскость орбиты осуществляется по групповой схеме (три спутника одновременно) с помощью ракеты носителя ПРОТОН с космодрома «Байконур». Использование групповой схемы выведения приводит к тому, что в каждой плоскости могут находиться избыточные работоспособные НС, которые переводятся в нештатный способ функционирования, когда целевая (навигационная) аппаратура выключена, и возможна профилактика 378 Подсистема космических аппаратов систем, так как обеспечивающие системы поддерживают штатную ориентацию НС, заданный тепловой режим и энергоснабжение.
Схема выведения НС включает: выведение космической головной части на промежуточную круговую орбиту высотой около 200 км; переход на эллиптическую орбиту с перигеем примерно 200 км, апогеем около 19 100 км и наклонением 64,3'; переход на круговую орбиту высотой 19 100 км. В общем случае эксплуатация спутника предполагает следующие этапы полета: выведение спутника на орбиту после отделения его от разгонного блока продолжительностью от 5 до 12 витков; здесь производится проверка работоспособности всех бортовых систем; приведение и постановка спутника в системную точку с заданными периодом обращения и угловым положением в системной плоскости (продолжительность этого этапа — от одной недели до одного месяца и определяется угловым положением спутника в точке выведения на орбиту и системной точкой спутника); штатная эксплуатация спутника; нахождение спутника вне системы (например, при проведении профилактических и восстановительных работ по командам с ПКУ).
Реконфигурация рассмотренной орбитальной группировки ГЛОНАСС допускается в связи с ограниченными запасами топлива для двигательных установок спутника только в крайних случаях и проводится в целях оптимизации структуры и используемых частот (в целях повышения точности навигационных определений и обеспечения электромагнитной совместимости с другими системами). Орбитальные маневры проводятся на этапе установки новых спутников после их выведения на орбиту. При этом один НС остается в точке выведения, а два других разводятся в соседние рабочие точки (предварительно возможен перевод уже функционирующих НС в новую рабочую точку).
11.2. Радиосигналы в СРНС ГЛОНАСС 11.2.1. Виды используемых сигналов Каждый спутник системы ГЛОНАСС излучает фазоманипулированные навигационные радиосигналы в диапазоне П (-1600 МГц) и Ь2 (-1250 МГц). В СРНС ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов различных спутников в каждом из диапазонов. При этом спутники ГЛОНАСС, находящиеся в противоположных точках орбиты (антиподные НС), т.е.
невидимые приземными потребителям одновременно, обычно передают навигационные радиосигналы на одинаковых частотах (см., например, рис. 11.2), что позволяет более рационально использовать частотный диапазон. 379 Глава 11 В СРНС ОРИ, в отличие от СРСН ГЛОНАСС, сигналы всех НС в каждом из частотных диапазонов Е1 и Е2 излучаются на одной несущей частоте, при этом используется кодовое разделение сигналов, т.е. сигнал каждого НС имеет свой дальномерный код.
В радиолинии частотного диапазона Е1 спутники системы ГЛОНАСС излучают навигационные радиосигналы двух типов: стандартной и высокой точности (СТ- и ВТ-сигнал соответственно), которые позволяют выделить два соответствующих канала навигационного обслуживания — каналы стандартной и высокой точности. Сигнал стандартной точности предназначен для использования гражданскими потребителями, и предоставляемое им обслуживание доступно всем владельцам аппаратуры потребителей ГЛОНАСС. Сигнал высокой точности модулирован специальным кодом и не рекомендован к использованию без согласования с МО РФ, поэтому рассматриваемые каналы можно называть открытыми и закрытыми. Иногда в иностранной литературе применительно к указанным навигационным каналам используют обозначения СЯА (СЬаппе1 о( з1апйагд ассцгасу) и СНА (СЬаппе1 оК 1нуЬ ассигасу) соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
