Реферат: Спутниковая система ГЛОНАСС - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Спутниковая система ГЛОНАСС

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2573 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

19 Содержание 1. Исторические сведения…………………………………….…… … ..3 2. Структура спутниковых радионавигационных систем………… 6 2.1. Подсистема космических аппаратов……………………………… 7 2.2. Наземный командно-измерительный комплекс………………… .8 2.3. Навигационная аппаратура потребителей СРНС………..……… 9 2.4. Взаимодействие подсистем С РНС в процессе определения текущих координат спутников…………………………………..……… 9 3. Основные навигационные характеристики НС…………….…… 10 4. Решение навигационной задачи…………………………………… ..13 5. СРНС ГЛОНАСС……………………………………………………… 14 5.1. Структура и основные характеристи ки…………………………… 14 5.2. Назначение и состав подсистемы контроля и управления…… ..16 5.2.1. Центр управления системой…………………………………… ..16 5.2.2. Контрольные станции…………………………………………… .17 5.2.3. Эфемеридное обеспечение……………………………………… ..18 5.2.4. Особенности формиров ания эфемеридной информации в ГЛОНАСС……………………………………………… .18 ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………… ..19 1. Исторические сведения Развитие отечественной спутниковой радионавигационной системы (СРНС ) ГЛОНАСС имеет уже практически сорокалетнюю историю , начало которой положено , как чаще всего считают , запуском 4 октября 1957 г . в Со ветском Союзе первого в и с тории человечества искусственного спутника Зем ли (ИСЗ ). Измерения доплеровского сдвига частоты передатчика этого ИСЗ на пункте наблюдения с известными координ а тами позволили определить параметры движения этого спутника. Обратная задача была очевидной : по измерениям того же доплеровского сдвига при известных координатах ИСЗ найти координаты пункта наблюдения. Научные основы низкоорбитальных СР НС были существенно развиты в процессе выполнения исследований по теме "Спутник " (1958 — 1959 гг .). Основное внимание при этом уделялось вопросам повышения точности навигационных определений , обе с печения глобальности , круглосуточности применения и независимо сти от погодных условий. Проведенные работы позволили перейти в 1963 г . к опытно-конструк торским р а ботам над первой отечественной низкоорбитальной системой , по лучившей в дальне й шем название "Цикада ". В 1979 г . была сдана в эксплуатацию навигационная сист ема 1-го поко ления "Цикада " в составе 4-х навигационных спутников (НС ), выведенных на круговые о р биты высотой 1000 км , наклонением 83° и равномерным распреде лением плоскостей орбит вдоль экватора . Она позволяет потребителю в сред нем через каждые полтора -два часа входить в радиоконтакт с одним из НС и определять плановые координаты своего места при продолжительности нави гационного сеанса до 5 ... 6 мин. В ходе испытаний было установлено , что основной вклад в погрешность навиг а ционных определений вносят п огрешности передаваемых спутниками собственных эфемерид , которые определяются и закладываются на спутники средствами наземного комплекса управления . Поэтому наряду с совершенст вованием бортовых систем спу т ника и корабельной приемоиндикаторной ап паратуры, разработчиками системы сер ь езное внимание было уделено вопро сам повышения точности определения и прогноз и рования параметров орбит навигационных спутников. Была отработана специальная схема проведения измерений параметров орбит средствами наземно-комплекс ного управления , разработаны методики прогнозиров а ния , учитывающие все гармоники в разложении геопотенциала. Проведены работы по уточнению координат измерительных средств и вычисл е нию коэффициентов согласующей модели геопотенциала , предназначенной специ ал ьно для определения и прогнозирования параметров навигационных орбит . В р е зультате точность передаваемых в составе навигационного сигнала собст венных эф е мерид была повышена практически на порядок и составляет в на стоящее время на и н тервале суточного прог ноза величину 70 ... 80 м , а среднеквадратическая погре ш ность определения морскими судами своего ме стоположения уменьшилась до 80 ... 100 м. Для оснащения широкого класса морских потребителей разработаны и серийно изготавли ваются комплектации приемоиндикаторной аппаратуры "Шхуна " и "Челн ". В дальнейшем спутники системы "Цикада " были дооборудованы прием ной измерител ь ной аппаратурой обнаружения терпящих бедствие объектов , которые оснащаются сп е циальными радиобуями , излучающим и сигналы бедст вия на частотах 121 и 406 Мгц . Эти сигналы принимаются спутниками систе мы "Цикада " и ретранслируются на сп е циальные наземные станции , где про изводится вычисление точных координат авари й ных объектов (судов , самоле тов и др .). Дооснащенные аппаратурой обнаружения терпящих бедствие спутники "Цикада " образуют системы "Коспас ". Совместно с американо-франко-ка надской системой "Сарсат " они образуют единую службу поиска и спасения , на счету которой уже н е сколько тысяч спасенных жизней. Успешная э ксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигацион ных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутни ковой навигации . Возникла необходимость создания универсальной навига ционной системы , удовлетв о ряющей требованиям всех потенциальных потре бителей : авиации , морского флота , наземных транспортных средств и косми ческих кораблей. Выполнить требования всех указанных классов потребителей низкоорби тальные системы в силу принципов , заложенных в основу их построения , не могли . Перспе к тивная с путниковая навигационная система должна обеспечи вать потребителю в л ю бой момент времени возможность определять три про странственные координаты , ве к тор скорости и точное время . Для получения потребителей трех пространственных к о ординат беззапросным методо м требу ется проведение измерений навигационного п а раметра не менее чем до четы рех спутников , при этом одновременно с тремя коорд и натами местоположения потребитель определяет и расхождение собственных часов относительно шка лы времени спутниковой системы. Исходя из принципа навигационных определений , выбрана структура спутник о вой системы , которая обеспечивает одновременную в любой момент времени радиов и димость потребителей , находящимся в любой точке Земли , не менее четырех спутн и ков , при минимальной общем их количестве в системе . Это обстоятельство ограничило высоту орбиты навигационных спутников 20 тыс . км , (дальнейшее увеличение высоты не ведет к расширению зоны радиообзора , а , следовательно , и к уменьшению необх о димого количества спутников в системе ). Дл я гарантированной видимости потребит е лем не менее четырех спутников , их количество в системе должно составлять 18, одн а ко оно было увеличено до 24-х с целью повышения точности определения собственных координат и скорости потребителя путем предоставления ем у возможности выбора из числа видимых спутников четверки , обеспечивающей наивысшую точность. Одной из центральных проблем создания спутниковой системы , обеспечивающей беззапросные навигационные определения одновременно по нескольким спутникам , является про блема взаимной синхронизации спутниковых шкал времени с точностью до миллиардных долей секунды (наносекуд ), поскольку рассинхронизация излучаемых спутниками навигационных сигналов в 10 нс вызывает дополнительную погрешность в определении местоположения по т ребителя до 10 ... 15 м. Решение задачи высокоточной синхронизации бортовых шкал времен потребов а ло установки на спутниках высокостабильных бортовых цезиевых стандартов частоты с относительной нестабильностью 1• 10 13 и наземного водородного стандарта с отно с и тельной нестабильностью 1 10 14 , а также создания наземных средств сличения шкал с погрешностью 3 ... 5 нс. С помощью этих средств и специального математического обеспечения произв о дится определение расхождений бортовых шкал времени с наземной шкалой и их пр о гнозирование для каждого спутника системы . Результат прогноза в виде поправок к спутниковым часам относительно наземных закладываются на соответствующие спу т ники и передаются ими в составе цифровой информации навигационног о сигнала . П о требителями таким образом устанавливается единая шкала времени . Расхождение этой шкалы с наземной шкалой времени системы не превышает 15 ... 20 нс. Второй проблемой создания высокоорбитальной навигационной систем является высокоточное определе ние и прогнозирование параметров орбит навигационных спу т ников. Достижение необходимой точности эфемерид навигационных спутнике потреб о вало проведения большого объема работ по учету факторов второго порядка малости , таких как световое давление , неравномерн ость вращения Земли и движение ее пол ю сов , а также исключение действия на спутник в полете реактивных сил , вызванных н е герметичностью двигательных установок газоотделением материалов покрытий. Для экспериментального определения параметров геопотенциала на орбиты нав и гационных спутников были запущены два пассивных ИЗС "Эталон ("Космос -1989" и "Космос -2024"), предназначенных для измерения параметров их движения высокото ч ными квантово-оптическими измерительным средствами . Благодаря этим работам д о стигнутая в н астоящее время точность эфемерид навигационных спутников при пр о гнозе на 30 ч составляет : вдоль орбиты — 20 м ; по бинормали к орбите — 10 м ; по в ы соте 5 м (СКО ). Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы , получившей названи е ГЛОНАСС , были начаты в октябре 1982 г . за пуском спутника "Космос -1413"..." В 1995 г . было завершено развертывание СРНС ГЛОНАСС до ее штат ного с о става (24 НС ). В настоящее время предпринимаются большие усилия по поддержанию группировки. Разработаны само летная аппаратура АСН -16, СНС -85, АСН -21, наземная апп а ратура АСН -15 (РИРВ ), морская аппаратура "Шкипер " и "Репер " (РНИИ КП ) и др . Основным заказчиком и ответственным за испытания и управление сис темами являются Военно-космические силы РФ. В рассматривае мый период времени в США также проведены интенсив ные ра з работки СРНС . В 1958 г . в рамках создания первого поколения атом ных ракетных подводных лодок "Полярис " была создана система "Транзит " (аналог СРНС "Цик а да "), введенная в строй в 1964 г . В начале 70 -х годов начаты работы по созданию СРНС второго поколе ния — ОР 5/"Навстар " (аналога отечественной системы ГЛОНАСС ). Спутни ковая радионав и гационная система GPS полностью развернута в 1993 г. В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 237 от 7 марта 1995 г . основными направлениями дальнейших работ являются : · модернизация СРНС ГЛОНАСС на основе модернизированного спутника ГЛ О НАСС-М с повышенным гарантийным сроком службы (пять лет«и более вместо трех в настоящее время ) и более высокими техническими х арактери стиками , что позволит повысить надежность и точность системы в целом ; · внедрение технологии спутниковой навигации в отечественную эконо мику , науку и технику , а также создание нового поколения навигационной аппаратуры потребит е лей , станций диффе ренциальных поправок и контроля целостности ; · разработка и реализация концепции российской широкозонной дифференциальной подсистемы на базе инфраструктуры Военно-космических сил ее взаимодействия с ведомственными региональными и локальными дифференциальн ыми подсистем а ми , находящимися как на территории России , так и за рубежом ; · развитие сотрудничества с различными международными и зарубежными организ а циями и фирмами в области расширения использования возможностей навигацио н ной системы ГЛОНАСС для широко го круга потребителей ; · решение вопросов , связанных с использованием совместных навигационных полей систем ГЛОНАСС и GPS в интересах широкого круга потребителей мирового с о общества : поиск единых подходов к предоставлен услуг мировому сообществу со сторон ы космических навигационных систем , согласование опорных систем коо р динат и системных шкал времени ; выработка мер по недопущению использования возможностей космических навигационных систем в интересах террористических режимов и группировок. Работы в указан ных направлениях ведутся в соответствии с требованиями , в ы двигаемыми различными потребителями (воздушными , морскими речными судами , наземными и космическими средствами , топогеодезическими , землеустроительными и другими службами ). Структура спутниковых рад ионавигационных систем Структура , способы функционирования и требуемые характеристики подсистем СРНС во многом зависят от заданного качества навигационного обеспечения и в ы бранной концепции навигационных измерений . Для достижения таких важнейших к а честв , к ак непрерывность и высокая точ ность навигационных определений , в глобал ь ной рабочей зоне в составе со временной СРНС типа ГЛОНАСС и GPS функционируют три основные под системы (рис . 1): Ш космических аппаратов (ПКА ), состоящая из навигационных ИСЗ (в дальнейшем ее называем сетью навигационных спутников (НС ) или космиче ским сегментом ); Ш контроля и управления (ПКУ ) (наземный командно-измерительный комплекс (КИК ) или сегмент управления ); Ш аппаратура потребителей (АП ) СРНС (приемоиндикаторы (ПИ ) или сег мент потр е бителей ). Разнообразие видов приемоиндикаторов СРНС обеспечи вает потребности наземных , морских , авиационных и космических (в преде лах ближнего космоса ) потребителей . Основной операцией , выполняемой в СРНС с помощью этих сегментов , является определение пространственных координат местоположения потреби телей и времени , т . е . пространственно-временных координат (ПВК ). Эту опе рацию осуществляют в соо т ветствии с концепцией независ имой навигации , предусматривающей вычисление и с комых навигационных параметров непо средственно в аппаратуре потребителя . В ра м ках этой концепции в СРНС выбран позиционный способ определения местоположения потребите лей на основе беззапросных (пассивных ) да льномерных измерений по сигна лам нескольких навигационных искусственных спутников Земли с известны ми коорд и натами. Выбор концепции независимой навигации и использование беззапрос ных измер е ний обеспечили возможность достижения неограниченной пропу скной способности СРНС . По сравнению с зависимой навигацией , не преду сматривающей процедуры в ы числений ПВК в ПИ СРНС , произошло усложне ние аппаратуры потребителей . Однако современные достижения в области технологий сделали возможной реализацию таких подходов п ри решении про блемы навигационных определений в СРНС. Высокая точность определения местоположения потребителей обуслов лена мн о гими факторами , включая взаимное расположение спутников и пара метры их навиг а ционных сигналов . Структура космического сегмента обеспе чивает для потребителя постоянную видимость требуемого числа спутников. В настоящее время считается целесообразным введение в состав СРНС реги о нальных дополнительных систем , обеспечивающих реализацию наиболее строгих тр е бований потребителей . Эти стр уктуры позволяют существенно повысить точность о б серваций , обнаруживать и идентифицировать нарушения в режимах работы СРНС , н е допустимое ухудшение качества ее функциониро вания и своевременно предупреждать об этом потребителей , т . е . они могут осуществлять контроль целостности системы и поддерживать режим диффе ренциальных измерений. 2.1. Подсистема космических аппаратов Подсистема космических аппаратов СРНС состоит из определенного числа нав и гационных спутников . Основные функции НС — формирование и излучен ие радиоси г налов , необходимых для навигационных определений по требителей СРНС , контроля бортовых систем спутника подсистемой контроля и управления СРНС . С этой целью в состав аппаратуры НС обычно включают : радиотехническое оборудование (передатчики навига ционных сигналов и телеметрич е ской информации , приемники данных и команд от КИК , антенны , блоки ориентации ), ЭВМ , бортовой эталон времени и частоты (БЭВЧ ), сол нечные батареи и т . д . Бортовые эталоны времени и частоты обеспечивают практически синхронное из лучение навиг а ционных сигналов всеми спутника ми , что необходимо для реализации режима пасси в ных дальномерных измере ний в аппаратуре потребителей. Навигационные сигналы спутников содержат дальномерные компоненты и ко м поненты служебных сообщений . Первые ис пользуют для определения в аппаратуре потребителей СРНС навигационных параметров (дальности , ее производных , ПВК и т . д .), вторые — для передачи потребителям координат спутников , векторов их скор о стей , времени и др . Основная часть служебных сообщений спутн ика подготовлена в наземном командно-измерительном ком плексе и передана по радиолинии на борт спутника . И только небольшая их часть формируется непосредственно бортовой апп а ратурой. Дальномерные компоненты навигационных сигналов содержат две со ставляющие , отличающиеся обеспечиваемой ими точностью навигационных определ е ний (стандартной и более высокой ). В аппаратуре гражданских потре бителей обраб а тывается сигнал стандартной точности . Для использования сиг нала высокой точности требуется санкция военных ор ганов. Выбор состава и конфигурации орбитальной группировки НС может обеспечить заданную рабочую зону , возможность реализации различных мето дов навигационно-временных определений (НВО ), непрерывность и точность НВО , диапазон изменения параметров радиосигн алов НС и т . д . Например , увеличение высоты полета НС совр е менных средневысотных СРНС до при мерно 20 000 км позволяет принимать сигналы каждого НС на значительных территориях (приблизительно на половине поверхности Земли ). И тогда не сколько НС , расположе нных на определенных орбитах , могут фо р мировать сплошное , с точки зрения наземного и авиационного потребителя , радиона вигационное поле (глобальную рабочую зону ). Соответствующие характеристики сигналов НС и способы их обработки позв о ляют проводить навигац ионные измерения с высокой точностью. В современных СРНС типа ГЛОНАСС и GPS большое внимание уделя ется вз а имной синхронизации НС по орбитальным координатам и излучаемым сигналам , что обусловило применение к ним термина "сетевые СРНС ". 2.2. Наземный команд но-измерительный комплекс Подсистема контроля и управления представляет собой комплекс назем ных средств (командно-измерительный комплекс — КИК ), которые обеспечи вают набл ю дение и контроль за траекториями движения НС , качеством функ ционирования их а п пара туры ; управление режимами ее работы и параметрами спутниковых радиосигн а лов , составом , объемом и дискретностью передавае мой со спутников навигационной информации , стабильностью бортовой шка лы времени и др. Обычно КИК состоит из координационно-вычислитель ного центра , (КВЦ ), ста н ций траекторных измерений и управления (СТИ ), системной (наземного ) эталона вр е мени и частоты (СЭВЧ ). Периодически при полете НС в зоне видимости СТИ , происходит наблюдение за спутником , что позволяет с помощь ю КВЦ определять и прогнозировать координа т ную и другую необходимую информацию . Затем эти данные вкладывают в память бортовой ЭВМ и передают потребителям в служебном сообщении в виде кадров соо т ветствующего формата. Синхронизация различных процессов в СРНС обеспечивается с помо щью выс о костабильного (атомного ) системного эталона времени и частоты , который использ у ется , в частности , в процессе юстировки бортовых эталонов времени и частоты нав и гационных спутников СРНС. 2.3. Навигационная аппаратура потребител ей СРНС Приемоиндикаторы СРНС , состоящие из радиоприемника и вычислите ля , предн а значены для приема и обработки навигационных сигналов спутни ков с целью опред е ления необходимой потребителям информации (прост ранственно-временных коорд и нат , направления и с корости , пространственной ориентации и т . п .). Пространственное положение потребителя обычно определяется в приемоинд и каторе в два этапа : сначала определяются текущие координаты спутни ков и первичные навигационные параметры (дальность , ее производные и др .) относительно соотве т ствующих НС , а затем рассчитываются вторичные — географическая широта , долгота , высота потребителя и т . д. Сравнение текущих координат потребителей с координатами выбранных навиг а ционных точек (точек маршрута , реперов и т . п .) позвол яет сформиро вать в ПИ сигн а лы для управления различными транспортными средствами . Вектор скорости потреб и теля вычисляют путем обработки результатов измере ний доплеровских сдвигов част о ты сигналов НС с учетом известного вектора скорости спутника . Для нахо ждения пр о странственной ориентации потребите ля в приемоиндикаторе СРНС осуществляются разностные измерения с ис пользованием специальных антенных решеток. 2.4. Взаимодействие подсистем СРНС в процессе определения текущих координат спутников Способ функцио нирования современных СРНС позволяет отнести их к радиом а ячным навигационным средствам . Однако необходимость постоянного определения текущих координат НС и выбора из них видимых потребителю НС и рабочего созве з дия исправных НС существенно отличает СРНС от тра диционных радиомаячных РНС (РСБН , РСДН ), в которых координаты радио маяков известны и постоянны . Непреры в ное нахождение текущих координат НС , движущихся с большими изменяющимися но времени скоростями , пред ставляет собой сложную задачу. Координаты НС м огут быть определены в общем случае на КИК или не посредственно на спутнике (самоопределяющиеся НС ). В настоящее вре мя отдается предпочтение первому подходу . Это связано с тем , что существуют хорошо апроб и рованные на практике методы и средства решения это й про блемы в наземных услов и ях . В современных СРНС управление НС осуществ ляется с ограниченных территорий и , следовательно , не обеспечивается по стоянное взаимодействие КИК и сети НС . В связи с этим выделяют два этапа решения этой задачи . На первом этапе в аппаратуре КИК измеряют ко ординаты спутников в процессе их пролета в зоне видимости и в ы числяют па раметры их орбит . Эти данные прогнозируются на фиксированные (опо р ные ) моменты времени , например на середину каждого получасового интервала пре д стоящих с уток , до выработки следующего прогноза . Спрогнозированные координаты НС и их производные (эфемериды ) передаются на НС , а затем в виде навигационного (служебного ) сообщения , соответствующего указанным моментам времени , потреб и телям . На втором этапе в аппара туре потребителя по этим данным осуществляется последующее прогнозирование координат НС , т . е ., вычисляются текущие координ а ты НС в интервалах между опорными точ ками траектории . Процедуры первичного и вторичного прогнозирования коор динат проводят при изв естных закономерностях движения НС. В отличие от самоопределяющихся НС , рассмотренный вариант функционир о вания СРНС обеспечивает упрощение аппаратуры спутников за счет усложнения структуры КИК с целью достижения заданной надежности. Заметим , что в навигаци онное сообщение НС КИК , кроме того , закла дывает альманах — набор справочных сведений о всей сети НС , в том числе загрубленные эфемериды НС , которые обычно используются для опреде ления видимых потребит е лю НС и выбора рабочего созвездия , обеспечиваю щего высокое качество НВО . Темп обновления точной эфемеридной инфор мации (ЭИ ) значительно выше , поэтому ее часто называют оперативной ЭИ в отличие от долговременной ЭИ в альманахе. 3. Основные навигационные характеристики НС К основным навигационным характерис тикам НС относят зону обзора , зону в и димости , продолжительность наблюдения , орбитальную конфигурацию сети НС и др . На чертеже (рис . 2) поясняются основные определения. Зона обзора НС представляет собой участок земной поверхности , на ко тором можно осуществ лять наблюдение за НС , прием его сигналов . Центром зоны обзора я в ляется подспутниковая точка О 3 , называемая географическим местом спутника (ГМС ). Координаты ГМС (географические широта и долгота ) могут быть рассчи таны по формулам : где — орбитальные элементы НС ; — гринвичское звездное время ; — угловая скорость прецессии узла орбиты . Зона обзора ограничена линией истинного г оризонта в точке НС , поэтому ее размер зависит от высоты НС ( ) . Ра з мер зоны обзора ха рактеризуется углом или соответствующей ему дугой АО 3 , к о то рая называется радиусом зоны обзора [км ]. Из рис . 2 видно , что (1) Бортовые приемоиндикаторы СРНС обеспечивают заданную точность измер е ний в зоне обзора , ограниченной радиогоризонтом , который поднят для пользователя на угол 5 ... 10 (угол маски ). В этом случае зона обзора оп ределяется углом , где (2) Площадь зоны обзора . Тогда относительная пло щадь о б зора , где - площадь земного шара. При увеличении высоты НС до 40 000 км радиус зоны обзора из меняется н е значительно ( 9 400 км ), а затраты на формирование такой орбиты возрастают с у щественно. Рассмотренная выше зона обзора соответствует фиксированному моменту врем е ни (мгновенная зона об зора ). У нестационарных НС мгновенная зона обзора , перемещаясь по поверхности Зе м ли , образует зону обзора в виде полосы шириной . Ее осью является совокупност ь ГМС - трасса НС . Установим условия видимости НС для наблюдателя , расположенного в точке , лежащей на трассе НС (рис . 3). Область небосвода СС’ , в которой НС наблюдается из точки ; от момента восхода над горизонтом до момента захода называют з о ной видимости (геометрической зоной видимости ), для ко торой справедливы соотношения (1), (2). Из рис . 3 видно , что максимальный угловой радиус зоны видим о сти (дуга А 'С ') С учетом радиогоризонта угловой радиус зоны обзора уменьшается . Здесь угол называют минимально допустимой высотой. Продолжительность сеанса связи с НС (в пределах видимости НС ) определяется разностью ( ) и зависит от угла (т . е . от высоты полета НС или периода его обращения Т ). Для круговой орбиты , где — угловая ско рость обр а щения спутника. Для СРНС ГЛОНАСС км , % при км , ; 300 мин. Очевидно , что если потребитель находится в стороне от трассы НС , то продо л жительность наблюдения спутника умень шается. Навигационные алгоритмы , реализованные в бортовых приемоиндикаторах с о временных СРНС , обычно ориентированы на прием сигналов от не скольких НС одн о временно . 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 необходимо е за счет резервных НС. 4. Решение навигационной задачи Основным содержанием навигационной задачи (НЗ ) в СРНС является определ е ние пространственно-временных координат потребителя , а также со ставляющих его скорости , поэтому в результате ре шения навигаци онной задачи должен быть определен расширенный вектор состояния потре бителя П , который в инерциальной системе коо р динат можно представить в виде . Элементами данного вектора служат пространствен ные координаты ( х , у , z ) потребителя , временная поправка t ' шк а лы времени потребителя относительно системной ШВ , а также составляющие вектора ско рости . Элементы вектора потребителя недоступны непосредственному измере нию с п о мощью 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 з а держка сигнала и его доплеровское смещение част оты являются радионавигац и онными параметрами , а соот ветствующие им дальность до объекта Д и радиальная ск о рость сближения объектов служат навигационными параметрами . Связь между этими параметрами дается соотношениями : де с — скорость света ; — длина волны излучаемого НС сигнала. Геометрическое место точек пространства с одинаковым значением навигационн о го параметра называют поверхность ю положения . Пересечение двух поверхностей п о ложения определяет линию положения — геометрическое место точек пространства , имеющих два определенных значения двух навигационных параметров . Местопол о жение определяется координатами точки пересечения трех пове рхностей 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 информаци ю о местоположении объекта. Для решения навигационной задачи , т . с . для нахождения вектора потребителя П , используют функциональную связь между навигационными пара метрами и компоне н тами вектора потребителя . Соответствующие функцио нальные зависимости приня то называть навигационными функциями. Конкрет ный вид навигационных функций об у словлен многими факторами : видом НП , характером движения НС и потребителя , в ы бранной системой координат и т.д. Навигационные функции для пространственных координат потребителя м ожно определить с помощью различных разновидностей дальномерных , разностно-дальномерных , угломерных методов и их комбинаций . Для получения навигационных функций , включающих составляющие вектора скорости потре бителя , используют р а диально-скоростные методы. 5. СРНС ГЛОНАСС 5.1. Структура и основные характеристики Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАв и гационная Спутниковая Система ) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственног о (трехмерного ) местоположения вектора скорости дв и жения , 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 космически х аппаратов (ПКА ), состоящая из навигационных спутников ГЛОНАСС на соответствующих орбитах ; · подсистема контроля и управления (ПКУ ), состоящая из наземных пунктов ко н троля 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 и н формации ) ГЛОНАСС , а также с учетом приняты x навигационных сообще ний этих спутников . В навигационных сообщениях , передаваемых с помощью спутниковых р а диосигналов , содержится информация о различных параметрах , в том числе и необх о димые сведения о положении и движении спутников в соответствующие моменты вр е мени . В результ ате 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 Вс е мирного Времени UTC ( SU ) или , по др угому , U Т C (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 ра б оты 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 плоск ости 8 4 Тип орбит Круговая (е =0± 0,01) Круговая Высота орбит , км 19100 20145 Наклонение орбит , 1рад 64,8± 0,3 55 (63) Драконический период обращения НС 11ч 15 мин 44 с ± 5 с 11 ч 56,9 мин Способ разделения сигналов НС Частотный Кодовый Несущие частот ы навигационных радиоси г налов МГц : L 1 1602,5625...1615,5 1575.42 L 2 1246,4375...1256,5 1227,6 ! Период повторения ПСП 1 мс 1 мс (С /А-код ) (дальномерного кода или его сегмента ) 7 дн (Р-код ) 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 ), бит /с 50 50 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) . Систе ма отсчета пространственных координат ПЗ -90 WGC -84 Тип эфемерид Геоцентрические Модифициро- координаты и их ванные кепле- производные ровы элементы Таблица 2. Точностные характеристики СРНС Параметр Точность измерений GPS ( P =0,95) ГЛОНАСС ( P =0,997) Горизонтальная плоскость , м 100 (72/18) 300 (Р =0.9999) 18 (С /А-код ) (С /А-код ) (Р -, Y-код ! 60 (СТ-код ) (39) Вертикальная плоскость , м 156 28 (135/34) (С /А-кол ) (Р -, Y-код ) 75 (СТ-код ) (67,5) Скорость , см /с < 200 20 (С /А-к од ) (Р -. Y-код ) 15 (С '1-код ) Ускорение , мм /с 2 8 <19 (С /А-код ) (С /А-код ) — Время , мкс 0,34 0,18 код ) (С /А-код ) (Р -, Y - 1 (CI-код ) 5.2. Назначение и состав подсистемы контроля и управления Наземный сегмент системы ГЛОНАСС — подсистема контро ля и упрощения (ПКУ ), предназначена для контроля правильности функционирования правления и и н формационного обеспечения сети спутников системы ГЛОНАСС , состоит из следу ю щих взаимосвязанных стационарных элементов : центр управления системой ГЛ О НАСС (ЦУС ); цен тральный синхронизатор (ЦС ); контрольные станции (КС ); система контроля фаз (СКФ ); кванто-оптические станции (КОС ); аппаратура контроля поля (АКП ). Наземный сегмент выполняет следующие функции : · проведение траекторных измерений для определения и прогнози ровании непреры в ного уточнения параметров орбит всех спутников ; · временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех спутников с системной шкалой времени ГЛОНАСС , синхронизации спутниковой шкалы времени с временной шкалой центральн ого синхронизатора и службы ед и ного времени путем фазирования и коррекции бортовых шкал времени спутников ; · формирование массива служебной информации (навигационных сообщений ), с о держащего спрогнозированные эфемериды , альманах и поправки к бортовой шкал е времени каждого спутника и другие данные , необходимые для формирования нав и гационных кадров ; · передача (закладка ) массива служебной информации в память ЭВМ каждого спу т ника и контроль за его прохождением ; · контроль по телеметрическим каналам за работ ой бортовых систем спутников и д и агностика их состояния ; · контроль информации в навигационных сообщениях спутника , прием сигнала выз о ва ПКУ ; · управление полетом спутников и работой их бортовых систем путем выдачи на спутники временных программ и команд управления ; контроль прохождения этих данных ; контроль характеристик навигационного поля ; · определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала спутника по о т ношению к фазе сигнала центрального синхронизатора ; планирование работы всех технически х средств ПКУ , автоматизированная обработка и передача данных между элементами ПКУ. В автоматизированном режиме решаются практически все основные задачи упра в ления НС и контроля навигационного поля . 5.2.1 Центр управления системой Центр уп равления системой соединен каналами автоматизированной и неа в томатизированной связи , а также линиями передачи данных со всеми элементами ПКУ , планирует и координирует работу всех средств ПКУ на основании принятого для ГЛОНАСС ежесуточною режима управления спутниками в рамках технологич е ского цикла управления . При этом ЦУС собирает и обрабатывает данные для прогн о за эфемерид и частотно-временных оправок , осуществляет с помощью , так называ е мого , баллистического центра расчет и анализ пространственных характер истик с и стемы , анализ баллистической и структуры и расчет исходных данных для планир о вания работы элементов ПКУ. Информацию , необходимую для запуска спутников , расчета параметров орбитальн о го движения , управления ими в полете , ЦУС получает от системы едино го времени и эталонных частот , системы определения параметров вращения Земли , системы мон и торинга гелио - и геофизизической обстановки. Центральный синхронизатор , взаимодействуя с ЦУС , формирует шкалу времени ГЛОНАСС , которая используется для синхронизации процессов и теме , например , в системе контроля фаз . Он включает в свой состав группу однородных стандартов. 5.2.2. Контрольные станции Контрольные станции (станции управления , измерения и кон ля или наземные изм е рительные пункты ) по принятой схеме радиокон троля орбит осуществляют сеансы траёкторных и временных измерений , необходимых для определения и прогнозиров а ния пространственного положения спутников и расхождения их шкал времени с вр е менной шкалой ГЛОНАСС , а также собирают телеметрическую информацию о с ост о янии бортовых систем спутников . С их помощью происходит закладка в бортовые ЭВМ спутников массивов служебной информации (альманах , эфемериды , частотно-временные поправки и др .), временных программ и оперативных команд для управл е ния новыми системами. Т раекторные измерения осуществляются с помощью радиолокационных станций , которые определяют запросным способом дальность до спутников и начальную ск о рость . Дальномерный канал характеризуется максимальной ошибкой около 2 ... 3 м . Процесс измерения дальности до спутника совмещают по времени с процессом закла д ки массивов служебной информации , временных программ и команд управления , со съемом телеметрических данных спутника. Для эфемеридного обеспечения с КС в ЦУС ежесуточно выдается по каждому спу т нику по 10 .. . 12 наборов (сеансов ) измеренных текущих навигационных параметров объемом примерно 1 Кбайт каждый. В настоящее время для обеспечения работ ГЛОНАСС могут использоваться КС , ра с средоточенные по всей территории России . Часть КС других элементов наземного се г мента ГЛОНАСС осталась вне территории России (в странах СНГ ) и может быть и с пользована лишь при наличии соответствующих договоренностей . Размещение сети КС выбрано с учетом существующей инфраструктуры управления НС и из условий надежного решения задач трае кторных измерений для всей орбитальной группировки. Такая сеть КС обеспечивает закладку на спутники системы 1 раз /сут вы сокоточных эфемерид и временных поправок (возможна закладка 2 раз /сут ). В случае выхода из строя одной из станций возможна ее равноценн ая замена др у гой , так как сеть КС обладает достаточной избыточностью и в наихудшей ситуации р а боту системы может обеспечивать ЦУС и одна станция , однако интенсивность ее раб о ты будет очень высокой. При планировании работы КС на сутки определяются основные и резервные станции для проведения сеансов измерений с необходимой избыточ ностью . Контрол ь ные станции имеют тройное резервирование по аппаратуре (один комплект рабочий , второй — в резерве , третий — профилактические ра боты ). Коэффициент готовности средств ПКУ в сеансе измерений и закладки информации на борт спутника близок к единице. Описанная сеть КС отличается от аналогичной структуры СРНС GPS тем , что обеспечивает высокое качество управления орбитальной группиров кой только с нац и ональной территории . КС ГЛОНАСС могут использоваться для обеспечения функци о нирования других космических средств. 5.2.3. Эфемеридное обеспечение Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и програм м ных средств , выполняющих радиоконтроль орбит спутников с неско льких наземных КС , обработку результатов траекторных измерений и рас эфемеридной информации (ЭИ ), передаваемой далее с помощью загрузочных станций на спутник. Высокая точность расчета эфемерид обеспечивается соответствующей точностью и з мерительных средств, внесением поправок на выявленные методических траекторных измерений , но и накапливаемых за недельный срок . При этом дальномерные данные , получаемые от станций слежения за спутниками , периодически калибруются , что обе с печивает высокое качество траекторных измерений в системе ГЛОНАСС. Предполагается , что такие традиционные методы управления будут использ о ваться до 2000 г . В дальнейшем будет осуществляться переход на новые технологии , включающие межспутниковые угломерно-дальномерные измерения , что обеспечи т к а чественный скачок в координатно-временном обеспечении потребителей. 5.2.4. Особенности формирования эфемеридной информации в ГЛОНАСС Система ГЛОНАСС создавалась в условиях , когда уровень фундаментальных исследований в области геодезии , геодин амики и геофизики не обеспечивал требу е мую точность эфемеридного обеспечения системы . В этих условиях был проведен комплекс работ по обоснованию путей решения этой проблемы через построение с о гласующих моделей движения спутников , параметры которых определя ют в процессе решения самой задачи баллистико-навигационного обеспечения системы. Исследования показали , что необходимо отказаться от типовых остро-резонансных (например , с периодом обращения спутника равным 12 ч , как в СРНС GPS, когда период вращения Земл и вокруг своей оси равен двум периодам обращения спутника ) орбит спутников , так как в процессе моделирования уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их решений и ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений (модел и рующих , например , изменение геопотенциала , координат измерительных средств , радиационного давления ). Кроме того , оказалось , что наивысшая точность баллистико-эфемеридного обеспечения с и стемы при решении многомерной навигационной задачи с расширенным вектор ом с о стояния обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параме т ров на интервале 8 сут . Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем „увеличения числа витков спутника (по сравнению с GPS) на интервале 8 сут до 16 ... 17. Число спутников в системе выбрано равным 24 с равномерным распределением по трем орбитальным плоскостям . Все спутники системы фазируются таким образом , что на больших временных интервалах они имеют один след на поверхности Земли . Это обеспечивает высокую баллис т ическую устойчивость системы и относительно выс о кую точность и простоту расчетов траекторий . Опыт эксплуатации системы показал , что при обеспечении начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на протяжении заданного срока активного суще ствования спутника его положение в системе корректировать не нужно. В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология эфем е ридного обеспечения , когда исходной информацией для расчета эфемерид служат да н ные измеренных текущих параметров (ИТП ) спутников , поступающие в ЦУС от ко н трольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть . Ежесуточно осуществляется 10 ... 12 сеансов передачи информации по каждому спу т нику.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Картинка "Утро после первой брачной ночи": на супружеской кровати сидит исполинских размеров бабища, а по самой кровати ползает тщедушный мужичонка с лупой в руке и рассматривает простыню.
- Ну ты, козёл, что ты там выискиваешь? - ласково спрашивает его новобрачная.
- А мне мама сказала, что после первой брачной ночи должны остаться капельки крови.
- Передай своей мамочке, что у меня малокровие.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Спутниковая система ГЛОНАСС", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru