Спутниковые системы местоопределения

| Категория реферата: Рефераты по авиации и космонавтике
| Теги реферата: измерения реферат, конспект урока 8 класс
| Добавил(а) на сайт: Vanzin.

5.1 GPS в деталях

Кроме высокой точности измерения координат своего местоположения и скорости различных подвижных объектов, а также определения времени, важными ее достоинствами являются непрерывность выдачи информации, всепогодность и скрытность.
Сигналы, несущие навигационную информацию, излучаются на двух частотах:
1575,45 МГц (L1) и 1227,6 Мгц (L2). На второй частоте излучаются только сигналы с военным кодом P(Y), несущим высокоточную информацию (P —
Precision, точный) и защищенным криптографическим методом от имитационных помех, о чем свидетельствует индекс Y. На первой частоте передаются сигналы как с кодом P(Y), так и общедоступным кодом C/A. Сигналы обоих кодов представляют собой псевдошумовую последовательность импульсов, с помощью которой осуществляется фазовая манипуляция несущей частоты. Военный код
P(Y) имеет продолжительность 267 суток, а код С/А — 1 мс. Прием сигналов с кодом P(Y) дает возможность работы в режиме высокой точности измерений
(PPS), а сравнение времени прихода сигналов на частотах L1 и L2 позволяет вычислять дополнительную задержку, возникающую при прохождении сигналов через ионосферу из-за нелинейности (увеличении пути) распространения в ней радиоволн.

Прием сигналов с кодом С/А только на одной частоте не дает возможности вычислять ошибки, вносимые при прохождении радиоволн через ионосферу. Кроме того, сама структура кода обеспечивает значительно худшие характеристики в режиме стандартной точности измерений (SPS). За счет преднамеренного ухудшения точности путем ввода ошибок при формировании навигационных параметров (режим избирательного доступа — SA) погрешность измерений в режиме SPS может быть доведена до 300 м и более.
Кроме кодов С/А и Р навигационные спутники регулярно передают специальные сообщения, которые содержат дополнительные сведения: о состоянии спутников и их параметрах — системном времени, эфемеридах (наборах параметров, точно описывающих орбиты спутников), прогнозе ионосферной задержки, показателях работоспособности. Передача навигационного сообщения длиной 1500 бит осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и L2. Для передачи полного сообщения обо всех спутниках требуется 12,5 минуты.

7. Сравнение GPS и ГЛОНАСС

Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, но имеют и различия (что хорошо видно из таблицы А). Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних.
Таблица A. Основные характеристики навигационных систем ГЛОНАСС и GPS
|Характеристки |ГЛОНАСС |GPS |
|Количество спутников |24 |24 |
|(проектное) | | |
|Количество орбитальных |3 |6 |
|плоскостей | | |
|Количество спутников в |8 |4 |
|каждой плоскости | | |
|Тип орбиты |Круговая |Круговая |
| |(S=0+-0,01) | |
|Высота орбиты |19100 км |20200 км |
|Наклонение орбиты, град |64,8+-0,3 |55 (63) |
|Период обращения |11 ч 15,7 мин. |11 ч 56,9 мин. |
|Способ разделения |Частотный |Кодовый |
|сигналов | | |
|Навигационные частоты, |1602,56 — 1615,5 |1575,42 |
|МГц: |1246,44 — 1256,5 |1227,6 |
|L1 | | |
|L2 | | |
|Период повторения ПСП |1 мс |1 мс (С/А-код) |
| | |7 дней (Р-код) |
|Тактовая частота ПСП, МГц|0,511 |1,023 (С/А-код) |
| | |10,23 (Р,Y-код) |
|Скорость передачи |50 |50 |
|цифровой информации, | | |
|бит/с | | |
|Длительность суперкадра, |2,5 |12,5 |
|мин | | |
|Число кадров в суперкадре|5 |25 |
|Число строк в кадре |15 |5 |
|Погрешность* определения |не указана |18 (P,Y-код) |
|координат в режиме | |28 (P,Y-код) |
|ограниченного доступа: | | |
|горизонтальных, м | | |
|вертикальных, м | | |
|Погрешности* определения |15 (СТ-код) | Модернизация КНС осуществляется поэтапно с учетом реальных возможностей промышленности и бюджетного финансирования;

> Государство гарантирует международному сообществу поддержание КНС с требуемыми характеристиками на период до 2010 г.;

> Разработка и эксплуатация системы учитывает возможность сотрудничества с другими странами в части координации использования КНС, внедрения передовых технологий, элементной базы;

> Навигационный сигнал КНС ГЛОНАСС сертифицирован на соответствие международным стандартам;

> Точностные характеристики КНС (СКО) в пределах 1 - 10 м обеспечиваются с применением дифференциального режима измерений, свыше 10 м в режиме прямой навигации;

> Выполнение требований по целостности и оперативному оповещению потребителей о состоянии системы осуществляется с помощью оперативного канала мониторинга целостности системы;
Долговременная программа развития КНС реализовывается по следующим укрупненным этапам.
Этап 1 (до 2003 г.). Поддержание КНС ГЛОНАСС на минимально допустимом уровне запусками КА «Глонасс», модернизация контура информационного обмена наземного комплекса управления, расширенное оснащение потребителей аппаратурой, работающей по сигналам двух систем: ГЛОНАСС и GPS. Разработка и создание КА "Глонасс-М" .
Этап 2 (до 2005 г.). Развертывание на базе КА "Глонасс-М" рабочей орбитальной группировки до 18 КА, переход в новый частотный диапазон навигационного сигнала. Отработка технологии эфемеридно-временного обеспечения с использованием межспутниковых измерений. Расширение номенклатуры и количества потребителей, работающих по сигналам КНС ГЛОНАСС и GPS. Разработка и создание маломассогабаритного КА "Глонасс-К".
Этап 3 (до 2010 г.). Развертывание штатной орбитальной группировки на базе маломассогабаритного КА "Глонасс-К". Расширение использования межспутниковой радиолинии для решения задач автономного эфемеридно- временного обеспечения, оперативного управления и контроля КА, обеспечения целостности. Создание наземной сети станций мониторинга КНС ГЛОНАСС и функциональных дополнений. Оснащение парка потребителей НАП, работающей по сигналам ГЛОНАСС, GPS, Galileo.

Сравнительные характеристики навигационных КА

|Наименование КА |"Глонасс|"Глонасс-М" |"Глонасс-К"|
| |" | | |
|1. Решаемые задачи: | | | |
|• излучение навигационного сигнала|+ |+ |+ |
|• межспутниковые измерения |- |+ |+ |
|2. Количество выводимых КА | | | |
|одновременно: | | | |
|• РН «Протон», РБ ДМ/Бриз-М |3 КА |3 КА |6 КА |
| |(ДМ) |(Бриз-М) |(Бриз-М) |
|• РН "Союз-2" (мод.1А), РБ |- |1КА |2КА |
|"Фрегат" | | | |
|3. Гарантированный САС, лет |3 |7 |10 и более |
|4. Погрешность навигационных |50/70 |15/25 |15/25 |
|определений (план/высота), 3( | | | |
|5. Срок начала летных испытаний |1982 |2001 |2004 |

В соответствии с Соглашением от 26 июня 1996 г. между Правительством РФ и
ИКАО о предоставлении системы ГЛОНАСС для использования международному авиационному сообществу, ИКАО в 2000 г. завершает разработку стандартов и рекомендуемой практики, стандартизирующих использование системы ГЛОНАСС в составе глобальной навигационной спутниковой системы GNSS и до 2002 г. планирует скорректировать их в части использования системы ГЛОНАСС-М. Этим же Соглашением гарантируется поддержание характеристик системы ГЛОНАСС в течение не менее 15 лет.
Во исполнение Распоряжения Президента РФ от 18.02.99 г. (упомянуто выше)
Правительство РФ выступило с Заявлением о предоставлении КНС ГЛОНАСС в качестве основы для создания и развития международных глобальных спутниковых систем.
НПО ПМ совместно с кооперацией основных изготовителей принимает участие в разработке международной навигационной системы GNSS-2. Проработаны вопросы по возможности размещения на КА "Глонасс-М" дополнительной полезной нагрузки (бортовая навигационная аппаратура европейской разработки), создания наземного комплекса мониторинга, определен облик перспективного навигационного аппарата. КА "Глонасс-К", разработанный НПО ПМ с учетом последних достижений науки и техники, предложен Европейскому сообществу в качестве космической платформы для международной навигационной системы GNSS-
2.

12. ГЛОССАРИЙ

GPS (Global Positioning Systems) — глобальная система позиционирования.

ГЛОНАСС — глобальная навигационная спутниковая система.

SPS (Standard Positioning Service) — стандартная точность измерений.

PPS (Precise Positioning Service) — прецизионное определение местоположения.

NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging) — навигационная система определения времени и дальности.

C/A (Coarse Acquisition) — грубый захват.

S/A (Selective Availability) — избирательный доступ.
СРНС – спутниковая радионавигационная система
ЕС КВО – Единая глобальная система координатно-временного обеспечения
КА – космический аппарат
НКА – навигационный КА
ЭО –эфемеридное обеспечение
UTC – координированное всемирное время

ЛИТЕРАТУРА

1. ГЛОНАСС, Интерфейсный контрольный документ. КНИЦ, 1995.
2. GPS Interface Control Document (ICD-GPS-200), 1991.
3. Rossbach U. et al. Transformation Parameters Beetween PZ-90 and WGS-84,

1996.
4. Misra P. et al. SGS85-WGS84 Transformation, Manuscripta Geodaetica,

Vol.19, 1994.
5. Бутенко В.В., "Возможности использования ПКА “Эталон” для решения фундаментальных и прикладных задач геодезии, геофизики и геодинамики",