Супутникова система ГЛОНАСС

1. Історичні сведения…3 2. Структура супутникових радіонавігаційних систем…6 1. Підсистема космічних аппаратов…7 2. Наземний командно-измерительный комплекс…8 3. Навігаційна апаратура споживачів СРНС…9 4. Взаємодія підсистем СРНС у процесі визначення поточних координат спутников…9 3. Основні навігаційні характеристики НС…10 4. Рішення навігаційної задачи…13 5. СРНС ГЛОНАСС…14 1. Структура й захопити основні характеристики…14 2. Призначення і склад підсистеми контролю та управления…16 1. Центр управління системой…16 2. Контрольні станции…17 3. Эфемеридное обеспечение…18 4. Особливості формування эфемеридной інформацією ГЛОНАСС…18.

ЛИТЕРАТУРА

…19.

1. Історичні сведения.

Розвиток вітчизняної супутникового радионавигационной системи (СРНС) ГЛОНАСС має вже сорокарічну історію, започаткована ще належить, як найчастіше вважають, запуском 4 жовтня 1957 р. у Союзі першого історії всього людства штучного супутника Землі (ШСЗ). Виміри доплеровского зсуву частоти передавача цього ШСЗ на пункті спостереження з такими відомими координатами дозволили визначити параметри руху цього спутника.

Зворотний задачу очевидною: з вимірювань тієї самої доплеровского зсуву при відомих координатах ШСЗ знайти координати пункту наблюдения.

Наукові основи низькоорбітальних СРНС були істотно розвинені в процесі виконання досліджень з темі «Супутник «(1958—1959 рр.). Чільну увагу у своїй приділялося питанням підвищення точності навігаційних визначень, забезпечення глобальності, круглосуточности застосування та незалежності самої від погодних условий.

Проведені роботи дозволили перейти в 1963 р. до дослідно-конструкторських роботам над першої вітчизняної низкоорбитальной системою, яка дістала подальшому назва «Цикада » .

У 1979 р. здала в експлуатацію навігаційна система 1-го покоління «Цикада «у складі 4-х навігаційних супутників (СР), виведених на кругові орбіти заввишки 1000 км, нахиленням 83° і рівномірним розподілом площин орбіт вздовж екватора. Вона дозволяє споживачеві загалом через кожні години укладати радиоконтакт одним із СР та імідж визначатимуть планові координати свого місця при тривалості навігаційного сеансу до 5 … 6 мин.

У результаті випробувань було встановлено, що його внесок у похибка навігаційних визначень вносять похибки переданих супутниками власних ефемерид, визначених і закладаються на супутники засобами наземного комплексу управління. Тому поруч із удосконаленням бортових систем супутника і корабельної приемоиндикаторной апаратури, розробниками системи серйозну увагу приділялася питанням підвищення точності ухвали і прогнозування параметрів орбіт навігаційних спутников.

Була відпрацьована спеціальна схема проведення вимірів параметрів орбіт засобами наземно-комплексного управління, розроблено методики прогнозування, враховують все гармоніки в розкладанні геопотенциала.

Проведено роботи з уточненню координат вимірювальних засобів і вирахування коефіцієнтів согласующей моделі геопотенциала, призначеної спеціально визначення і прогнозування параметрів навігаційних орбіт. Через війну точність що передаються у складі навігаційного сигналу власних ефемерид підвищили на лад і становить час на інтервалі добового прогнозу величину (70 … 80 м, а среднеквадратическая похибка визначення морськими судами свого місцеположення зменшилася до 80 … 100 м.

Для оснащення широкого класу морських споживачів розроблено й серійно виготовляються комплектації приемоиндикаторной апаратури «Шхуна «і «Човен ». Надалі супутники системи «Цикада «були дооборудованы приймальні вимірювальної апаратурою виявлення терплять лихо об'єктів, які оснащуються спеціальними радиобуями, що випромінюють сигнали лиха на частотах 121 і 406 МГц. Ці сигнали приймаються супутниками системи «Цикада «і ретранслюються на спеціальні наземні станції, де проводять обчислення точних координат аварійних об'єктів (судів, літаків і др.).

Дооснащенные апаратурою виявлення терплять лихо супутники «Цикада «утворюють системи «Коспас ». Разом з американо-франко-канадской системою «Сарсат «вони утворюють єдину службу пошуку і рятування, справа рук якої кілька тисяч врятованих жизней.

Успішна експлуатація низькоорбітальних супутникових навігаційних систем морськими споживачами залучила широке увагу до супутникового навігації. Виникла необхідність створення універсальної навігаційної системи, задовольняє вимогам всіх можливих споживачів: авіації, морського флоту, наземних транспортних засобів і космічних кораблей.

Виконати вимоги всіх зазначених класів споживачів низкоорбитальные системи з принципів, закладених основу їх побудови, було неможливо. Перспективна супутникова навігаційна система мають забезпечувати споживачеві будь-якої миті часу можливість визначати три просторові координати, вектор швидкості і точний час. Для отримання споживачів трьох просторових координат беззапросным методом потрібне проведення вимірів навігаційного параметра щонайменше як на чотирьох супутників, у своїй одночасно з трьома координатами місцеположення споживач визначає і розбіжність власних годин щодо шкали часу супутникового системы.

З принципу навігаційних визначень, обрано структура супутникового системи, що забезпечує одночасну будь-якої миті часу радиовидимость споживачів, які у будь-якій точці Землі, не менше 4-х супутників, при мінімальної загальному їх кількості у системі. Це обставина обмежило висоту орбіти навігаційних супутників 20 тис. км, (подальше збільшення висоти не веде до розширення зони радиообзора, а, отже, і до зменшення необхідної кількості супутників у системі). Для гарантованої видимості споживачем щонайменше чотирьох супутників, їх кількість у системі має становити 18, однак було збільшено до 24- x з метою підвищення точності визначення власних координат і швидкості споживача шляхом надання йому вона дуже обмежена у складі видимих супутників четвірки, які забезпечують найвищу точность.

Однією із центральних проблем створення супутникового системи, які забезпечують беззапросные навігаційні визначення одночасно по кільком супутникам, є проблема взаємної синхронізації супутникових шкал часу з точністю до мільярдних часткою секунди (наносекуд), оскільки розсинхронізація випромінюваних супутниками навігаційних сигналів в 10 нс викликає додаткову похибка у визначенні місцеположення споживача до 10 … 15 м.

Рішення завдання високоточної синхронізації бортових шкал часів зажадало установки на супутниках высокостабильных бортових цезиевых стандартів частоти відносною нестабільністю 1•1013 і наземного водневого стандарту відносною нестабільністю 1(1014, і навіть створення наземних коштів звірення шкал з похибкою 3 … 5 нс.

З допомогою цих засобів і спеціального математичного забезпечення виробляється визначення розбіжностей бортових шкал часу з наземної шкалою і їх прогнозування кожному за супутника системи. Результат прогнозу як правок супутниковими годинах щодо наземних закладаються на відповідні супутники і передаються ними на складі цифрової інформації навігаційного сигналу. Споживачами в такий спосіб встановлюється єдина шкала часу. Розбіжність цієї шкали з наземної шкалою часу системи вбирається у 15 … 20 нс.

Другий проблемою створення высокоорбитальной навігаційної систем є високоточну означення й прогнозування параметрів орбіт навігаційних спутников.

Досягнення необхідної точності ефемерид навігаційних супутнику зажадало проведення великого об'єму робіт з обліку чинників другого порядку дрібниці, як-от світлове тиск, нерівномірність обертання Землі та рух її полюсів, і навіть виняток дії на супутник в польоті реактивних сил, викликаних негерметичностью рухових установок газоотделением матеріалів покрытий.

Для експериментального визначення параметрів геопотенциала на орбіти навігаційних супутників було запущено два пасивних ИЗС «Еталон («Космос- 1989 «і «Космос-2024 »), виділені на виміру параметрів їх руху високоточними квантово-оптическими вимірювальним засобами. Завдяки цим роботам досягнута нині точність ефемерид навігаційних супутників за прогнозу на 30 год становить: вздовж орбіти — 20 м; по бинормали до орбіті — 10 м; за висотою 5 м (СКО).

Льотні випробування высокоорбитальной вітчизняної навігаційної системи, що отримала назву ГЛОНАСС, були розпочаті жовтні 1982 р. запуском супутника «Космос-1413 » … «.

У 1995р. завершили розгортання СРНС ГЛОНАСС до її штатних осіб (24 СР). Нині робляться великих зусиль з підтримки группировки.

Розроблено самолетная апаратура АСН-16, СНС-85, АСН-21, наземна апаратура АСН-15 (РИРВ), морська апаратура «Шкіпер «і «Репер «(РНИИ КП) і др.

Основним замовником і відповідальних випробування і управління системами є Военно-космические сили РФ.

У аналізований період США також проведено інтенсивні розробки СРНС. У 1958 р. у межах створення покоління атомних ракетних підводних човнів «Полярис «було створено систему «транзит «(аналог СРНС «Цикада »), введена до ладу в 1964 г.

На початку 1970;х років почалися роботи з створенню СРНС другого покоління — ОР5/ «Навстар «(аналога вітчизняної системи ГЛОНАСС). Супутниковий радіонавігаційна система GPS повністю розгорнуто в 1993 г.

Відповідно до Постановою Уряди РФ № 237 від 7 березня 1995 р. основними напрямами подальших робіт є:. модернізація СРНС ГЛОНАСС з урахуванням модернізованого супутника ГЛОНАСС-М з підвищеним гарантійним терміном служби (п'ять лет"и більш замість трьох нині) вищими технічними характеристиками, що дозволить підвищити надійність і точність системи загалом;. впровадження технології супутникового навігації в вітчизняну економіку, науку і техніку, і навіть створення нової покоління навігаційної апаратури споживачів, станцій диференційних поправок і місцевого контролю цілісності;. розробка та реалізація концепції російської широкозонной диференціальної підсистеми з урахуванням інфраструктури Військово-космічних сил її взаємодії з відомчими регіональними і локальними диференціальними підсистемами, які перебувають як у терені Росії, і там;. розвиток співробітництва з різними міжнародними і закордонними організаціями та фірмами у сфері розширення використання можливостей навігаційної системи ГЛОНАСС для кола споживачів;. вирішення питань, що з використанням спільних навігаційних полів систем ГЛОНАСС і GPS у сфері кола споживачів світового співтовариства: пошук єдиних підходів до надано послуг світового співтовариства із боку космічних навігаційних систем, узгодження опорних систем координат і системних шкал часу; вироблення заходів для недопущення використання можливостей космічних навігаційних систем у сфері терористичних режимів і группировок.

Роботи у напрямах досліджують відповідно до вимог, висунутими різними споживачами (повітряними, морськими річковими судами, наземними і космічними засобами, топогеодезическими, землевпорядними та інші службами).

Структура супутникових радіонавігаційних систем.

Структура, способи функціонування та необхідні характеристики підсистем СРНС великою мірою залежить від заданого якості навігаційного забезпечення і обрану концепцію навігаційних вимірів. Досягнення таких найважливіших якостей, як безперервність та висока точність навігаційних визначень, у глобальній робочої зоні у складі сучасної СРНС типу ГЛОНАСС і GPS функціонують три основні підсистеми (рис. 1): [pic].

> космічних апаратів (ПКА), що складається з навігаційних ШСЗ (надалі її називаємо мережею навігаційних супутників (СР) чи космічним сегментом); > контролю та управління (ПКУ) (наземний командно-измерительный комплекс (КИК) чи сегмент управління); > апаратура споживачів (АП) СРНС (приемоиндикаторы (ПІ) чи сегмент споживачів). Розмаїття видів приемоиндикаторов СРНС забезпечує потреби наземних, морських, авіаційних і космічних (не більше ближнього космосу) потребителей.

Основний операцією, виконуваної в СРНС з допомогою цих сегментів, є визначення просторових координат місцеположення споживачів і часу, т. е. просторово-часових координат (ПВК). Цю операцію ведуть у відповідність до концепцією незалежної навігації, яка передбачає обчислення шуканих навігаційних параметрів у апаратурі споживача. У межах цю концепцію в СРНС обраний позиційний спосіб визначення місцезнаходження споживачів з урахуванням беззапросных (пасивних) дальномерных вимірів за сигналами кількох навігаційних штучних супутників Землі з такими відомими координатами.

Вибір концепції незалежної навігації і беззапросных вимірів забезпечили можливість досягти необмеженої пропускної здібності СРНС. У порівняні з залежною навігацією, не яка передбачає процедури обчислень ПВК в ПІ СРНС, сталося ускладнення апаратури споживачів. Проте сучасні досягнення у галузі технологій зробили можливої реалізацію таких підходів під час вирішення проблеми навігаційних визначень в СРНС.

Висока точність визначення місцезнаходження споживачів обумовлена багатьох чинників, включаючи взаємне розташування супутників і параметри їх навігаційних сигналів. Структура космічного сегмента забезпечує для споживача постійну видимість необхідного числа спутников.

Нині вважається доцільним введення до складу СРНС регіональних додаткових систем, які забезпечують реалізацію найбільш суворих вимог споживачів. Ці структури дозволяють істотно підвищити точність обсервацій, виявляти і ідентифікувати порушення у режимах роботи СРНС, неприпустиме погіршення якості її функціонування та своєчасно попереджати звідси споживачів, т. е. можуть здійснювати контроль цілісності системи та підтримувати режим диференційних измерений.

2.1. Підсистема космічних аппаратов.

Підсистема космічних апаратів СРНС складається з певної кількості навігаційних супутників. Основні функції СР — формування та випромінювання радіосигналів, необхідні навігаційних визначень споживачів СРНС, контролю бортових систем супутника підсистемою контролю та управління СРНС. З цією метою у складі апаратури СР зазвичай мають: радіотехнічне устаткування (передавачі навігаційних сигналів і телеметричним інформації, приймачі даних, і команд від КИК, антени, блоки орієнтації), ЕОМ, бортовий еталон часу й частоти (БЭВЧ), сонячні батареї тощо. буд. Бортові еталони часу й частоти забезпечують практично синхронне випромінювання навігаційних сигналів усіма супутниками, що необхідне реалізації режиму пасивних дальномерных до апаратурі потребителей.

Навігаційні сигнали супутників містять дальномерные компоненти і компоненти службових повідомлень. Перші уживають на означення в апаратурі споживачів СРНС навігаційних параметрів (дальності, її похідних, ПВК тощо. буд.), другі — передачі споживачам координат супутників, векторів їх швидкостей, часу й ін. Більшість службових повідомлень супутника підготовлена в наземному командно-измерительном комплексі передав по радіолінії на борт супутника. І тільки невеличка їхня частина формується безпосередньо бортовий аппаратурой.

Дальномерные компоненти навігаційних сигналів містять дві складові, відмінні забезпечувана ними точністю навігаційних визначень (стандартної і високої). У апаратурі цивільних споживачів обробляється сигнал стандартної точності. Для використання сигналу високої точності потрібно санкція військових органов.

Вибір складу та конфігурацій орбітальної угруповання СР може забезпечити задану робочу зону, можливість різних методів навигационно-временных визначень (НБО), безперервність і точність НБО, діапазон зміни параметрів радіосигналів СР тощо. буд. Наприклад, збільшення висоти польоту СР сучасних средневысотных СРНС до приблизно 20 000 км дозволяє приймати сигнали кожного СР великих територіях (приблизно на половині Землі). І тоді кілька СР, розташованих на певних орбітах, можуть формувати суцільне, з місця зору наземного і авіаційного споживача, радионавигационное полі (глобальну робочу зону).

Відповідні характеристики сигналів СР і їх обробки дозволяють проводити навігаційні виміру із високим точностью.

У середовищі сучасних СРНС типу ГЛОНАСС і GPS приділяють значну увагу взаємної синхронізації СР по орбітальним координатам і випромінюваним сигналам, що зумовило застосування до них терміна «мережні СРНС » .

2.2. Наземний командно-измерительный комплекс.

Підсистема контролю та управління є комплексом наземних коштів (командно-измерительный комплекс — КИК), що забезпечують спостереження контроль над траєкторіями руху СР, якістю функціонування їх апаратури; управління режимами її і параметрами супутникових радіосигналів, складом, обсягом і дискретністю переданої зі супутників навігаційної інформації, стабільністю бортовий шкали часу і др.

Зазвичай КИК складається з координационно-вычислительного центру, (КВЦ), станцій траекторных вимірів та управління (СТІ), системної (наземного) еталона часу й частоти (СЭВЧ).

Періодично під час польоту СР у зоні видимості СТІ, відбувається спостереження супутником, що дозволяє собі з допомогою КВЦ визначати й прогнозувати координатну і той необхідну інформацію. Потім ці дані вкладають у пам’ять бортовий ЕОМ і передають споживачам службовому повідомленні як кадрів відповідного формата.

Синхронізація різних процесів в СРНС забезпечується за допомогою высокостабильного (атомного) системного еталона часу й частоти, що використовується, зокрема, у процесі юстировки бортових еталонів часу й частоти навігаційних супутників СРНС.

2.3. Навігаційна апаратура споживачів СРНС.

Приемоиндикаторы СРНС, які з радіоприймача і обчислювача, призначені прийому і методи обробки навігаційних сигналів супутників з метою визначення необхідної споживачам інформації (просторовотимчасових координат, напряму, і швидкості, просторової орієнтації й т. п.).

Просторове становище споживача зазвичай визначається приемоиндикаторе удвічі етапу: спочатку визначаються поточні координати супутників і первинні навігаційні параметри (дальність, її похідні і ін.) щодо відповідних СР, та був розраховуються вторинні — географічна широта, довгота, висота споживача тощо. д.

Порівняння поточних координат споживачів із координатами вибраних навігаційних точок (точок маршруту, реперів тощо. п.) дозволяє сформувати в ПІ сигнали керувати різними транспортними засобами. Вектор швидкості споживача обчислюють шляхом обробки результатів вимірів доплеровских зрушень частоти сигналів СР з урахуванням відомого вектора швидкості супутника. Для перебування просторової орієнтації споживача в приемоиндикаторе СРНС здійснюються разностные виміру з допомогою спеціальних антенних решеток.

2.4. Взаємодія підсистем СРНС у процесі визначення поточних координат спутников.

Спосіб функціонування сучасних СРНС стаття дозволяє віднести їх до радиомаячным навігаційним засобам. Проте необхідність постійного визначення поточних координат СР і вибрати з них видимих споживачеві СР і робочого сузір'я справних СР істотно відрізняє СРНС від традиційних радиомаячных РНС (РСБН, РСДН), у яких координати радіомаяків відомий і постійні. Безупинне перебування поточних координат СР, рухомих з великими изменяющимися але часу швидкостями, є складну задачу.

Координати СР можуть визначити у випадку на КИК чи на супутнику (самоопределяющиеся СР). Нині віддається перевагу першому підходу. Це з тим, що є добре апробовані практично методи і засоби розв’язання проблеми в наземних умовах. У середовищі сучасних СРНС управління СР здійснюється з обмежених територій і, отже, не забезпечується на постійній взаємодії КИК і мережі СР. У зв’язку з цим виділяють два етапу вирішення цього завдання. У першому етапі в апаратурі КИК вимірюють координати супутників у процесі їх прольоту у зоні видимості і обчислюють параметри їх орбіт. Ці дані прогнозуються на фіксовані (опорні) моменти часу, наприклад кожного півгодинного інтервалу майбутніх діб, до вироблення наступного прогнозу. Спрогнозированные координати СР та його похідні (ефемериди) передаються на СР, потім у вигляді навігаційного (службового) повідомлення, відповідного зазначеним моментів часу, споживачам. З другого краю етапі в апаратурі споживача за цими даними здійснюється наступне прогнозування координат СР, т. е., обчислюються поточні координати СР у інтервалах між опорними точками траєкторії. Процедури первинного і вторинного прогнозування координат проводять при відомих закономірності руху НС.

На відміну від самоопределяющихся СР, розглянутий варіант функціонування СРНС забезпечує спрощення апаратури супутників з допомогою ускладнення структури КИК з досягнення заданої надежности.

Зауважимо, що у навігаційне повідомлення СР КИК, ще, закладає альманах — набір довідкових даних про в усій мережі СР, зокрема загрубленные ефемериди СР, які зазвичай йдуть на визначення видимих споживачеві СР і вибору робочого сузір'я, забезпечує високу якість НБО. Темп відновлення точної эфемеридной інформації (ЭИ) значно вища, тому її часто називають оперативної ЭИ на відміну довгострокової ЭИ в альманахе.

3. Основні навігаційні характеристики НС.

До основним навігаційним характеристикам СР відносять зону огляду, зону видимості, тривалість спостереження, орбітальну конфігурацію мережі СР і ін. На кресленні (рис. 2) пояснюються основні определения.

Зона огляду СР є ділянку земної поверхні, на якій неважко наглядати за СР, прийом його сигналів. Центром зони огляду є подспутниковая точка О3, звана географічним місцем супутника (ГМС).

Координати ГМН (географічні широта і довгота) можна розрахувати по формулам:

[pic].

где [pic] — орбітальні елементи СР; [pic] — гринвичское зоряне час; [pic] — кутова швидкість прецесії вузла орбіти. Зона огляду обмежена лінією істинного горизонту у точці СР, тому воно залежить від висоти СР ([pic]). Розмір зони огляду характеризується кутом [pic] чи відповідної йому дугою АО3, що називається радіусом зони огляду [pic] [км]. З рис. 2 видно, що [pic].

[pic] (1).

Бортові приемоиндикаторы СРНС забезпечують задану точність до зоні огляду, обмеженою радиогоризонтом, який піднято для користувача на кут 5 … 10((кут маски). І тут зона огляду визначається кутом [pic], где.

[pic] (2).

Площа зони огляду [pic]. Тоді відносна площа огляду [pic], де [pic] - площа земного шара.

При збільшенні висоти СР до [pic]40 000 км радіус зони огляду змінюється незначно ([pic] 9 400 км), а видатки формування такої орбіти зростають существенно.

Розглянута вище зона огляду відповідає фіксованому моменту часу (миттєва зона обзора).

У нестаціонарних СР миттєва зона огляду, переміщуючись поверхнею Землі, утворює зону огляду як смуги шириною [pic]. Її віссю є сукупність ГМН — траса НС.

Встановимо умови видимості СР для спостерігача, що за точці [pic], лежачої на трасі СР (рис. 3). Область небосхилу СС', у якій [pic].

НС спостерігається з точки [pic]; від часу сходу [pic] над обрієм до моменту заходу [pic] називають зоною видимості (геометричній зоною видимості), на яку справедливі співвідношення (1), (2). З рис. 3 видно, що максимальний кутовий радіус зони видимості (дуга, А «З »).

[pic].

С урахуванням радиогоризонта кутовий радіус зони огляду зменшується [pic]. Тут кут (називають мінімально припустимою заввишки. Тривалість сеансу зв’язки України із СР [pic] (не більше видимості СР) визначається різницею ([pic]) і від кута ((т. е. від висоти польоту СР чи періоду його звернення Т).

Для кругової орбіти [pic], де [pic] — кутова швидкість звернення спутника.

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

Вочевидь, що й споживач знаходиться збоку від траси СР, то тривалість спостереження супутника уменьшается.

Навігаційні алгоритми, реалізовані бортових приемоиндикаторах сучасних СРНС, зазвичай орієнтовані прийом сигналів від кількох основних СР одночасно. Спостереження у будь-якій точці робочої зони СРНС одночасно кількох СР забезпечується шляхом оптимального вибору стабільної просторово-часової структури (конфігурації) мережі СР — числа, орієнтації й форми орбіт; числа СР з кожної їх; взаємного розташування орбіт і супутників ними. Зазвичай число СР у мережі перевищує мінімально необхідне з допомогою резервних НС.

4. Рішення навігаційної задачи.

Основним змістом навігаційної завдання (НЗ) в СРНС є визначення просторово-часових координат споживача, і навіть складових його швидкості, у результаті рішення навігаційної завдання має бути визначено розширений вектор стану споживача П, що у инерциальной системі координат можна як [pic]. Елементами даного вектора служать просторові координати (x, у, z) споживача, тимчасова поправка t «шкали часу споживача щодо системної ШВ, і навіть складові вектора швидкості [pic].

Елементи вектора споживача недоступні безпосередньому виміру з допомогою радиосредств. У прийнятого радіосигналу можуть вимірюватися ті чи інші його параметри, наприклад затримка чи доплеровское усунення частоти. Вимірюваний у сфері навігації параметр радіосигналу називають радионавигационным (РНП), а відповідний йому геометричний параметр — навігаційним (НП), тому затримка сигналу (та її доплеровское усунення частоти [pic] є радіонавігаційними параметрами, а відповідні їм дальність до об'єкта Д і радіальна швидкість зближення об'єктів [pic] служать навігаційними параметрами. Зв’язок між тими параметрами дається соотношениями:

[pic].

де з — швидкість світла; (— довжина хвилі випромінюваного СР сигнала.

Геометричне місце точок простору з значенням навігаційного параметра називають поверхнею становища. Перетин двох поверхонь становища визначає лінію становища — геометричне місце точок простору, мають два певних значення двох навігаційних параметрів. Місце Розташування визначається координатами точки перетину трьох поверхонь становища чи двох ліній становища. Нерідко (через нелінійності) дві лінії становища можуть перетинатися у двох точках. При цьому однозначно знайти місце розташування можна, лише використовуючи додаткову поверхню становища або ту інформацію місце розташування объекта.

Аби вирішити навігаційної завдання, т. з. перебування вектора споживача П, використовують функціональну зв’язок між навігаційними параметрами і компонентами вектора споживача. Відповідні функціональні залежності прийнято називати навігаційними функціями. Конкретний вид навігаційних функцій обумовлений багатьох чинників: виглядом НП, характером руху СР і споживача, обраної системою координат і т.д.

Навігаційні функції для просторових координат споживача можна визначити з допомогою різних різновидів дальномерных, разностнодальномерных, угломерных методів та його комбінацій. Для отримання навігаційних функцій, які включають складові вектора швидкості споживача, використовують радиально-скоростные методы.

5. СРНС ГЛОНАСС.

5.1. Структура й освоєно основні характеристики.

Вітчизняна мережна среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Супутниковий Система) варта безперервного і високоточної визначення просторового (тривимірного) місцеположення вектора швидкість руху, і навіть часу космічних, авіаційних, морських і наземних споживачів на будь-якій точці Землі чи навколоземного простору. Нині вона з трьох підсистем:. підсистема космічних апаратів (ПКА), що складається з навігаційних супутників ГЛОНАСС на відповідних орбітах;. підсистема контролю та управління (ПКУ), що складається з наземних пунктів контролю та управління;. апаратури споживачів (АП).

Навігаційні визначення в ГЛОНАСС здійснюються з урахуванням опитувальних до апаратурі споживачів псевдодальности і радіальної псевдоскорости чотирьох супутників (чи трьох супутників під час використання додаткової інформації) ГЛОНАСС, ні з урахуванням принятыx навігаційних повідомлень цих супутників. У навігаційних повідомленнях, переданих з допомогою супутникових радіосигналів, міститься інформацію про різних параметрах, зокрема й необхідні інформацію про становищі й русі супутників на відповідні моменти часу. Через війну обробки цих даних в АП ГЛОНАСС зазвичай визначаються три (дві) координати споживача, величина і напрям вектора його земної (шляховий) швидкості, час (місцеве чи шкалою Госэталона Скоординованого Світового Часу UTC (SU) чи, з іншого, UТC (ГЭВЧ) (ГЭВЧ — Державний еталон часу й частоти). До основних рис СРНС ГЛОНАСС наведені у табл. 1 — 2, де порівнювати наведено дані про американську срсдневысотной СРНС GPS. У табл. 1 наведено загальносистемні характеристики СРНС ГЛОНАСС. У табл. 2 наведено як стандартні значення характеристик СРНС, продовжує їх оцінки на основі даних, здобутих у 1993—1995 рр. Останні показані в дужках, причому для С/А-кода, коду стандартної точності) значення наводяться для варіантів роботи з А/без SA (SA — Selective Availability — селективний доступ)).

Таблица 1. Системні характеристики СРНС ГЛОНАСС.

|Параметр, спосіб |ГЛОНАСС |GPS | |Кількість СР (резерв) |24 (3) |24 (3) | |Кількість орбітальних площин |3 |6 | |Кількість СР у орбітальної |8 |4 | |площині | | | |Тип орбіт |Кругова |Кругова | | |(е =0±0,01) | | |Висота орбіт, км |19 100 |20 145 | |Нахил орбіт, 1рад |64,8±0,3 |55 (63) | |Драконівський період обращения|11ч 15 хв 44 |11 год 56,9 хв| |СР |з ±5 з | | |Спосіб поділу сигналів СР |Частотний |Кодовий | |Які Мають частоти навігаційних | | | |радіосигналів МГц: | | | |L1 |1602,5625…16|1575.42 | | |15,5 | | |L2 |1246,4375…12|1227,6 ! | | |56,5 | | |Період повторення ПСП |1 мс |1 мс | | | |(С/А-код) | |(дальномерного коду або його | |7 дн (Р-код) | |сегмента) | | | |Тактова частота ПСП, МГц |0,511 |1,023 | | | |(С/А-код) | | | |10,23 | | | |(P, Y-код) | |Швидкість передачі цифровий | | | |інформації | | | |(відповідно СІі Dкод),|50 |50 | |бит/с | | | |Тривалість суперкадра, хв |2,5 |12,5 | |Кількість кадрів в суперкадре |5 |25; | |Кількість рядків кадрі |15 |5 | |Система отсчетов часу |UTC (SU) |UTC (USNO). | |Система відліку | | | |просторових | | | |координат |ПЗ-90 |WGC-84 | |Тип ефемерид |Геоцентрически|Модифициро- | | |е | | | |координати і |ванні кепле-| | |їх | | | |похідні |ровы элементы|.

| | | | | | | | | |Таблиця 2. Точностные характеристики СРНС | | | |Параметр | |Точність вимірів | | | | | |GPS |ГЛОНАСС | | | | |(P=0,95) |(P=0,997) | | |Горизонтальна |100 (72/18) |(С/А-код|60 (СТ-код)| | |площину, м |300 (Р=0.9999) |) |(39) | | | |18 |(С/А-код| | | | | |) (Р-, | | | | | |Y-код! | | | |Вертикальна |156 |(135/34)|(С/А-кол|75 (СТ-код)| | |площину, м |28 | |) (Р-, |(67,5) | | | | | |Y-код) | | | |Швидкість, см/с |< 200 | |(С/А-код|15 | | | |20 | |) (Р-. |(З «1-код) | | | | | |Y-код) | | | |Прискорення, мм/с2 |8 | |(С/А-код|— | | | |.