| |||||
МЕНЮ
| Спутниковые системы местоопределенияконфигурации-24 КА в 6 орбитальных плоскостях. Запуском 17 января 1997 г, который закончился аварией, должен был начаться этап замены ИСЗ серий 2 и 2А новыми аппаратами 2R. Компания LOCKHEED MARTIN изготавливает 21 аппарат этой серии, которые планируется запустить до 2001 г. Габаритные размеры корпуса ИСЗ - 1.52 м 1.93 м 1.91 м, размах солнечных батарей 19.3 м, площадь 13.4 кв. м. Мощность бортовой системы электропитания к концу срока эксплуатации 1136 Вт. Масса аппарата при запуске 2032 кг, на рабочей орбите 1075 кг. Навигационную аппаратуру поставляет ITT AEROSPASE/COMMUNICATIONS. Новые спутники имеют трехосную стабилизацию и позволят обеспечить определение времени с точностью до 0.000001 сек, положение объекта с точностью до единиц метров и скорость - примерно до 0.1 м/сек. Срок службы увеличен до 10 лет по сравнению с 7 годами для ИСЗ типа 2А. Стоимость ИСЗ серии 2R составляет 40 млн. долл. Группировка из 24 ИСЗ ГЛОНАСС выведена на орбиту и позволяет определить координаты с погрешностью не более 50 м для гражданского кода. Создан наземный сегмент управления спутниками, разработанный в СССР и реализованный Россией. В настоящее время в России отсутствует серийный производитель абонентской аппаратуры ГЛОНАСС для гражданского пользования. Структура орбитальной группировки и наблюдаемость ИСЗ системы даны в приложении. 4. Система местоопределения, использующая геостационарные спутники связи. Широкое развитие спутниковой связи на основе геостационарных спутников, вращающихся на экваториальных орбитах с периодом 24 часа, позволили использовать эти спутники как неподвижные опорные радионавигационные точки для измерения относительно них координат подвижных объектов. Схема построения системы местоопределения с двумя геостационарными спутниками связи представлена на Рис. 2. Примером таких систем могут служить системы EUTELTRACS (ECA) и GEOSTAR (США). Спутники ГСС-1 и ГСС-2 не являются составной частью системы местоопределения, они выполняют роль ретрансляторов сигналов в линии радиосвязи между наземной станцией центра сбора и аппаратурой подвижного объекта. При этом ГСС-1 обеспечивает ретрансляцию сигналов от наземной станции к подвижному объекту и обратно, а ГСС-2 только от подвижного объекта к наземной станции. Координаты подвижного объекта вычисляются на наземной станции по сигналам, полученным от подвижного объекта с двух направлений (от ГСС-1 и ГСС-2). система четырех объектов, в которой координаты трех объектов ГСС-1, ГСС-2 и наземной станции известны, позволяет по методу триангуляции рассчитать координаты четвертого объекта, если измерить дальности от подвижного объекта до ГСС-1 и ГСС-2. Приближенно это можно представить следующим образом. Если измерены дальности от ГСС-1 и ГСС-2 до объекта L1 и L2, то подвижный объект находится на линии пересечения двух сфер, описанных радиусом L1 с центром на ГСС-1 и радиусом L2 с центром на ГСС-2. Пересечение же этой линии с поверхностью Земли даст точку местоположения подвижного объекта. Значения L1 и L2 определяются вычитанием из известных расстояний от наземной станции до ГСС-1 и ГСС-2 дальностей от наземной станции до подвижного объекта через ГСС-1 и ГСС-2 соответственно. Эти дальности определяются на наземной станции по временной задержке между запросным сигналом от наземной станции и ответными сигналами от подвижного объекта, принимаемыми через ГСС-1 и ГСС-2. Полученные на наземной станции координаты подвижного объекта могут быть переданы ему по каналу связи через ГСС-1. Аппаратура каждого подвижного объекта имеет свой код, что позволяет наземной станции устанавливать связи одновременно со всеми объектами, с группой или с одним. В нормальном состоянии аппаратура на подвижном объекте находится в пассивном режиме (прием сигналов от наземной станции). Активизация (включение передатчика) аппаратуры осуществляется по запросу от наземной станции. Наземная станция и центр сбора могут быть совмещены или соединены между собой отдельным каналом связи (радиорелейным, телефонным, спутниковым). 5. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС-М. Назначение: Обеспечение навигационной информацией и сигналами точного времени военных и гражданских наземных, морских, воздушных и космических потребителей. С 1996 года по предложению Правительства Российской Федерации Международная организация гражданской авиации и Международная морская организации используют систему ГЛОНАСС вместе с системой GPS (США) в качестве международных. Характеристики: |Зона обслуживания |Глобально по поверхности Земли в | | |воздушном и околоземном космическом | | |пространстве | |Возможность использования |В любой момент, независимо от | | |времени суток, года и метеоусловий | |Точность навигационных определений | | |(вероятность 0,95): | | |в стандартном режиме: | | |- по плановым координатам |( 20 м | |- по высоте |( 30 м | |- по скорости |5 м/с | |- по времени привязки к Госэталону |0,7 мкс | |в дифференциальном режиме |от 0,1 м до 5 м | |Доступность |99,64% | |Количество КА в орбитальной |24 (по 8 КА в трех плоскостях) | |группировке | | |Орбита |круговая | |- высота |19140 км | |- наклонение |64,8( | |Частотный диапазон |( 1,6 ГГц | |- частота L1 |( 1,2 ГГц | |Гарантированный срок |7 лет | |функционирования КА | | |Средства выведения: | | |- одиночный запуск с к. Плесецк |РН "Союз-2" и РБ "Фрегат" | |- групповой запуск (3 КА) с к. |РН "Протон" и РБ "Бриз-М" | |Байконур | | 6. Система Глобального Позиционирования (GPS) Global Positioning System (GPS) - спутниковая система определения местонахождения подвижных объектов. Система GPS создана министерством обороны США и позволяет с точностью до 20 м определять в любой точке земного шара место нахождения неподвижного либо движущегося объекта на земле, в воздухе и на море в трех измерениях с очень высокой точностью. Более того, GPS сообщает скорость передвижения объекта. Эта система позволяет оснастить речные и морские суда, автомобили, самолеты электронными картами, на которых показывается место нахождения объекта и кратчайший (либо наиболее удобный) путь к пункту назначения. GPS используется также для составления географических карт и в задачах геодезии. Система широко используется и гражданскими абонентами. Система создана в спутниковой сети, образованной спутниками связи, вращающимися вокруг земли по высоким орбитам. В 1995 г. сеть имела 24 спутника. Для вхождения в GPS каждый абонент должен иметь небольшое устройство. Последнее в бытовом варианте имеет размер, равный портсигару, что позволяет носить его в кармане костюма. Устройство с высокой точностью показывает три координаты объекта, находящегося в любой точке планеты. Одним из важнейших компонентов устройства являются атомные часы, способные измерять время с точностью до наносекунды. Сигналы устройства синхронизируются с приемо-передатчиками спутников связи. 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", Геодезия и картография, № 12, 1993. 6. Журнал «Новости навигации» , номер 2(4) 1999. 7. Богданов В.А., Сорочинский В.А., Якшевич Е.В. "Спутниковые системы морской навигации." – М.: Транспорт, 1987. 8. Баранов Ю.К. "Определение места судна с помощью навигационных спутников." - М.: Транспорт, 1984. 9. Оружие России. Том VI: Ракетно-космическая техника. - М.:Военный Парад, 1997.-589 стр. с илл. 10. Н.М. Волков, Н.Е. Иванов, В.А. Салищев, В.В. Тюбалин. Глобальная навигационная спутниковая система "ГЛОНАСС"//Успехи современной радиоэлектроники. 1997. №1. 11. А. Владимиров. В полете - тройка "Ураганов"//Новости космонавтики. 1999. №2,3. 12. http://www.geokosmos.ru 13. http://www.satellite.srd.mtuci.ru 14. http://www.mcc.rsa.ru 15. http://www.terraspace.ru/activity/geodez/library 16. http://www.rssi.ru/SFCSIC/SFCSIC_main.html 17. http://www.online.ru/news 18. http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0145.htm 19. http://www.comizdat.com.ua/nets/y1999/no2/a51.htm 20. http://kunegin.narod.ru/ref1/glonass/6.htm ----------------------- Рис.1 Схема построения системы радиоместоопределения Рис.2 Схема построения системы местоопределения с двумя геостационарными спутниками связи Рис. 4 Отечественный спутник ГЛОНАСС - М [pic] Рис. 5 Горизонтальная и вертикальная ошибки до и после отмены S/A Рис 6. Портативный приёмник GPS фирмы "Magellan" Рис. 7 Персональные системы позиционирования на основе магнитных карт. Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|