Спутниковая система ГЛОНАСС

| Категория реферата: Рефераты по авиации и космонавтике
| Теги реферата: курсовые работы, бесплатные рефераты без регистрации скачать
| Добавил(а) на сайт: Артемьев.

С учетом радиогоризонта угловой радиус зоны обзора уменьшается [pic]. Здесь угол ( называют минимально допустимой высотой.
Продолжительность сеанса связи с НС [pic] (в пределах видимости НС) определяется разностью ([pic] ) и зависит от угла ( (т. е. от высоты полета
НС или периода его обращения Т).

Для круговой орбиты [pic], где [pic] — угловая скорость обращения спутника.

Для СРНС ГЛОНАСС [pic]км, [pic]% при [pic]км, [pic]; [pic]( 300 мин.

Очевидно, что если потребитель находится в стороне от трассы НС, то продолжительность наблюдения спутника уменьшается.

Навигационные алгоритмы, реализованные в бортовых приемоиндикаторах современных СРНС, обычно ориентированы на прием сигналов от нескольких НС одновременно. Наблюдение в любой точке рабочей зоны СРНС одновременно нескольких НС обеспечивается путем оптимального выбора стабильной пространственно-временной структуры (конфигурации) сети НС — числа, ориентации и формы орбит; числа НС на каждой из них; взаимного расположения орбит и спутников на них. Обычно число НС в сети превышает минимально необходимое за счет резервных НС.

4. Решение навигационной задачи

Основным содержанием навигационной задачи (НЗ) в СРНС является определение пространственно-временных координат потребителя, а также составляющих его скорости, поэтому в результате решения навигационной задачи должен быть определен расширенный вектор состояния потребителя П, который в инерциальной системе координат можно представить в виде [pic].
Элементами данного вектора служат пространственные координаты (х, у, z) потребителя, временная поправка t' шкалы времени потребителя относительно системной ШВ, а также составляющие вектора скорости [pic].

Элементы вектора потребителя недоступны непосредственному измерению с помощью радиосредств. У принятого радиосигнала могут измеряться те или другие его параметры, например задержка или доплеровское смещение частоты.
Измеряемый в интересах навигации параметр радиосигнала называют радионавигационным (РНП), а соответствующий ему геометрический параметр — навигационным (НП), поэтому задержка сигнала ( и его доплеровское смещение частоты [pic] являются радионавигационными параметрами, а соответствующие им дальность до объекта Д и радиальная скорость сближения объектов [pic] служат навигационными параметрами. Связь между этими параметрами дается соотношениями:

[pic]

де с — скорость света; ( — длина волны излучаемого НС сигнала.

Геометрическое место точек пространства с одинаковым значением навигационного параметра называют поверхностью положения. Пересечение двух поверхностей положения определяет линию положения — геометрическое место точек пространства, имеющих два определенных значения двух навигационных параметров. Местоположение определяется координатами точки пересечения трех поверхностей положения или двух линий положения. В ряде случаев (из-за нелинейности) две линии положения могут пересекаться в двух точках. При этом однозначно найти местоположение можно, только используя дополнительную поверхность положения или иную информацию о местоположении объекта.

Для решения навигационной задачи, т. с. для нахождения вектора потребителя П, используют функциональную связь между навигационными параметрами и компонентами вектора потребителя. Соответствующие функциональные зависимости принято называть навигационными функциями.
Конкретный вид навигационных функций обусловлен многими факторами: видом
НП, характером движения НС и потребителя, выбранной системой координат и т.д.

Навигационные функции для пространственных координат потребителя можно определить с помощью различных разновидностей дальномерных, разностно- дальномерных, угломерных методов и их комбинаций. Для получения навигационных функций, включающих составляющие вектора скорости потребителя, используют радиально-скоростные методы.

5. СРНС ГЛОНАСС

5.1. Структура и основные характеристики

Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная
НАвигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственного (трехмерного) местоположения вектора скорости движения, а также времени космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Земли или околоземного пространства. В настоящее время она состоит из трех подсистем:
. подсистема космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных спутников ГЛОНАСС на соответствующих орбитах;
. подсистема контроля и управления (ПКУ), состоящая из наземных пунктов контроля и управления;
. аппаратуры потребителей (АП).

Навигационные определения в ГЛОНАСС осуществляются на основе опросных измерений в аппаратуре потребителей псевдодальности и радиальной псевдоскорости до четырех спутников (или трех спутников при использовании дополнительной информации) ГЛОНАСС, а также с учетом принятыx навигационных сообщений этих спутников. В навигационных сообщениях, передаваемых с помощью спутниковых радиосигналов, содержится информация о различных параметрах, в том числе и необходимые сведения о положении и движении спутников в соответствующие моменты времени. В результате обработки этих данных в АП ГЛОНАСС обычно определяются три (две) координаты потребителя, величина и направление вектора его земной (путевой) скорости, текущее время
(местное или в шкале Госэталона Координированного Всемирного Времени
UTC(SU) или, по другому, UТC(ГЭВЧ) (ГЭВЧ — Государственный эталон времени и частоты). Основные характеристики СРНС ГЛОНАСС приведены в табл. 1 — 2, где для сравнения приведены сведения об американской срсдневысотной СРНС GPS. В табл. 1 приведены общесистемные характеристики СРНС ГЛОНАСС. В табл. 2 приведены как стандартные значения характеристик СРНС, так и их оценки на основе данных, полученных в 1993—1995 гг. Последние показаны в скобках, причем для С/А-кода, кода стандартной точности) значения приводятся для вариантов работы с А/без SA (SA — Selective Availability — селективный доступ) ).

Таблица 1. Системные характеристики СРНС ГЛОНАСС

|Параметр, способ |ГЛОНАСС |GPS |
|Число НС (резерв) |24 (3) |24 (3) |
|Число орбитальных плоскостей |3 |6 |
|Число НС в орбитальной |8 |4 |
|плоскости | | |
|Тип орбит |Круговая |Круговая |
| |(е =0±0,01) | |
|Высота орбит, км |19100 |20145 |
|Наклонение орбит, 1рад |64,8±0,3 |55 (63) |
|Драконический период обращения|11ч 15 мин 44 |11 ч 56,9 мин|
|НС |с ±5 с | |
|Способ разделения сигналов НС |Частотный |Кодовый |
|Несущие частоты навигационных | | |
|радиосигналов МГц: | | |
|L1 |1602,5625...16|1575.42 |
| |15,5 | |
|L2 |1246,4375...12|1227,6 ! |
| |56,5 | |
|Период повторения ПСП |1 мс |1 мс |
| | |(С/А-код) |
|(дальномерного кода или его | |7 дн (Р-код) |
|сегмента) | | |
|Тактовая частота ПСП, МГц |0,511 |1,023 |
| | |(С/А-код) |
| | |10,23 |
| | |(P,Y-код) |
|Скорость передачи цифровой | | |
|информации | | |
|(соответственно СИ- и D- код),|50 |50 |
|бит/с | | |
|Длительность суперкадра, мин |2,5 |12,5 |
|Число кадров в суперкадре |5 |25 ; |
|Число строк в кадре |15 |5 |
|Система отсчетов времени |UTC(SU) |UTC(USNO) . |
|Система отсчета | | |
|пространственных | | |
|координат |ПЗ-90 |WGC-84 |
|Тип эфемерид |Геоцентрически|Модифициро- |
| |е | |
| |координаты и |ванные кепле-|
| |их | |
| |производные |ровы элементы|

| | |
| | |
| | |
|Таблица 2. Точностные характеристики СРНС | |
| |Параметр | |Точность измерений | |
| | | |GPS |ГЛОНАСС |
| | | |(P=0,95) |(P=0,997) |
| |Горизонтальная |100 (72/18) |(С/А-код|60 (СТ-код)|
| |плоскость, м |300 (Р=0.9999) |) |(39) |
| | |18 |(С/А-код| |
| | | |) (Р-, | |
| | | |Y-код! | |
| |Вертикальная |156 |(135/34)|(С/А-кол|75 (СТ-код)|
| |плоскость, м |28 | |) (Р-, |(67,5) |
| | | | |Y-код) | |
| |Скорость, см/с |< 200 | |(С/А-код|15 |
| | |20 | |) (Р-. |(С'1-код) |
| | | | |Y-код) | |
| |Ускорение, мм/с2 |8 | |(С/А-код|— |
| | |