Константинов М.С., Каменков Е.Ф., Перелыгин Б.П., Безвербый В.К. Механика космического полета (1989) (1246269), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Для расчета необходимого числа спутников связи для данного региона требуется определять интервалы времени одновременной радиовидимости с территории региона. Космический аппарат наблюдаем с некоторой территории, если он наблюдается из каждой точки этой территории. Практически имеет смысл характеризовать радиовидимость данной территории для конечного числа точек (например двух). Тогда разность вре- 167 ззззз=3пуз( ) созм Р Лез= — пХ ~ ' ~ (1 — 5созз(), 3 1лзз 2 17 (4.20) (4,21) где экваториальный радиус земного эллипсоида Яз,з= =6378,245 км, коэффициент в представлении потенциала грас витацнонного поля Земли Уз— - — 0,109808 10-'. Данные формулы аналогичны ранее полученным (3.69) и (3.72), в которых следует принять 6=66,07 10' км'.
Для повторяемости сеансов (или сеанса) связи в каждые последующие сутки должно выполняться условие совпадения трасс полета в каждых смежных сутках. Это получается в том случае, когда за время 1х спутник сделает целое число оборотов в сутки з зв ~в з 1— иззз вс 2я (4.22) где Л(з~ — уход долготы восходящего узла за один оборот; я, — количество витков в сутки. Рассмотрим кратко последовательность определения количества спутников с целым числом оборотов в сутки, равномерно распределенных по долготам восходящих узлов для обеспечения непрерывной связи в течение суток для заданной территории.
Для этого нужно построить зависимость сеансов радиовидимости от долготы восходящего узла орбиты Х,. На рис. 4.9 приведен приближенный график зависимости времени радио- восхода и раднозахода от восходящего узла орбиты для терри- 188 мен самого позднего радиозахода и самого раннего радиовосхода является сеансом связи для граничных точек и считается сеансом радиовидимости для всей территории. В общем случае задача формулируется следующим образом: для территории с заданными координатами граничных точек требуется определить минимальное число спутников системы и параметры их орбит, обеспечивающих круглосуточную связь или связь с временными интервалами,разрь1вов не больше заданных, Выбор параметров орбит зависит от географических координат граничных точек. При выборе наклонений эллиптических орбит большого эксцентриситета следует учитывать условие стабильности углового положения линии апсид, поэтому наклонение 1=63,4' считается наиболее целесообразным для орбитальных систем длительного функционирования.
Зависимости изменения долготы восходящего узла и аргумента широты перицентра за один виток, вызываемые нецентральностью гравитационного поля Земли, определяются соотношениями а Ва гга 7аа гча гаа Лв, а Оа гга гоа гоа Уаа Л,; Рис. 4.9. Зависимость времени радиовосхода и радиозахода от долготы восходящего узла орбиты: 7 — радновосход дла граничных точек; 2 — радиоааход дла граничных точек; 3 — радноВидимость дли обеих граничных точек Рис. 4.10. Зависимость времени сеансов связи для граничных точек от долготы восходящего узла орбиты торин с граничными точками грг=45', Хг=!5', грз=45', Ха=105'.
Приняты орбиты с наклонением 1=63,4', угловым положением перигея го=270', низким перигеем и =500 км и числом оборотов за время гд (4.22), равным трем (апогей орбиты примерно равен 27000 км). Продолжительность сеансов связи (заштрихованная область 8 на рис. 4.9) перенесем на другой график и получим зависимость продолжительности сеансов связи от долготы восходящего узла орбиты Х, (рис. 4.10). Из графика видно, что существует долгота восходящего узла, прн которой реализуется максимальный интервал сеанса связи го=6 ч прн Х, = 260'. Определим число спутников, потребное для осуществления непрерывной связи в течение суток. Систему можно строить а Ф В 72 7В га а Ф В 72 тв Рис.
4 11. Сеансы связи на суточном интервале 169 так, что в момент радиозахода одного спутника другой в это время входит в сеанс связи. Построим схемы покрытия сеансами связи суточного интервала для двух случаев (рис. 4.10): 1 — долготы восходящих узлов, равны Х,=ВО', 150', 270'; П вЂ” долготы восходящих узлов равны А.=60', 160', 300'. Как видно из схемы покрытия суточного интервала (рис. 4.11), для случая 1 существует разрыв в радиосвязи продолжительностью 1 ч, а для случая П вЂ” три спутника обеспечивают непрерывную радиовидимость на суточном интервале.
В общем случае для других высот орбит, а значит и для другого числа оборотов в сутки л„ следует искать такое сочетание суточных сеансов связи, которое дает минимальное число аппаратов в системе. Сетевые спутниковые радионавигационные системы Спутниковой радионавигационной системой принято называть такую систему, в которой роль навигационных точек выполняют искусственные спутники Земли, несущие навигационную аппаратуру. Навигационные системы космических аппаратов могут создать радионавигационное покрытие всей поверхности земного шара и обеспечить навигационное обслуживание самолетов, кораблей и других подвижных объектов.
Спутниковая радионавигационная система содержит следующие элементы: собственно орбитальную систему аппаратов на определенных орбитах; наземный измерительный комплекс и вычислительный центр, определяющий точные параметры орбит; средства для передачи параметров орбит каждому аппарату; средства передачи собственных координат аппарата пользователям системы.
Наиболее целесообразными орбитами для навигационной системы представляются полярные или близкие к ним. Высоты орбит находятся в диапазоне 600 ... 1000 км, а для системы «Навстар» [59) — 20 000 км, что диктуется следующими соображениями: орбиты с меньшей высотой подвержены влиянию сопротив. ления атмосферы, вариации плотности которой недостаточно известны, и поэтому приходится часто определять параметры орбиты и передавать их на борт аппарата; дальнейшее увеличение высоты требует увеличения мощности сигнала трансляции навигационной информации. Для навигационных систем определение местоположения наземного объекта возможно только в случае, когда определяющийся объект находится в зоне радиовидимости нескольких 170 аппаратов. Пусть и аппаратов находятся в плоскости орбиты на одинаковых угловых расстояниях между собой и каждый имеет зону обзора эр. Кратность перекрытия зависит от углового расстояния между двумя смежными аппаратами и зоны обзора эр.
Обозначим угловое расстояние 2а 2а = 2и!и, (4,23) где и — число аппаратов в одной плоскости (рис. 4.12). Максимальная кратность перекрытия зоны обзора, как это видно из рисунка, равна шах й„= Е ( — 1 + 1, 2а (4 24) Рнс.
4.12. Кратность перенры тня эоны или в конечном виде Ь = агссоз соэ эр пам соэ— (4.25) где "яи и Рассмотренную на рис. 4.12 цепочку и спутников можно считать находяшейся на полярной орбите. Тогда для условия непрерывности перекрытия экватора зонами непрерывного обзора потребное число плоскостей орбит находится по соотношению (4.13) т=Е( — )+1, 171 Если эй(2а — целое число, то в плоскости орбиты будет и точек между смежными парами аппаратов с кратностью перекрытия Аи (например, подспутниковая точка 3'). В сферическом прямоугольном треугольнике Ьас угол Ь вЂ” геоцентрнческий угол э зоны перекрытия с кратностью йи. Угол са от середины зоны перекрытия до подспутниковой точки крайнего аппарата, зона обзора которого накрывает зону перекрытия, равен аии.
Тогда ширина зоны перекрытия кратности Аи находится по формуле Ь= агссоз соэ ф соэ о йи а потребная кратность перекрытия зоп обзора йл в такое же количество раз увеличивает число плоскостей. В этом случае необходимое количество космических апцаратов в навигационной системе при известной зависимости ширины полосы обзора (4.9) в функции от кратности перекрытия и числа аппаратов в плоскости орбиты с использованием соотношений (4.13) и (4.25) определяется по формуле У= птйл.
(4.26) Определение требуемого количества аппаратов в навигационной системе с заданным интервалом по времени перекрытия приводится в 15). Таким образом, в этом разделе рассмотрены геометрические схемы построения орбитальных систем космических аппаратов различного назначения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
