Практическое занятие №4

СНС “NAVSTAR” и “ГЛОНАСС”. Общие принципы функционирования, состав, сравнительный анализ технических характеристик.

3.4.1.Учебная цель.

Знать назначение, состав, возможности использования СНС

Уметь анализировать данные, полученные от СНС

3.4.2.Содержание занятия.

а) Состав СНС.

б) Навигационные задачи.

в) Технические параметры СНС «NAVSTAR» и ГЛОНАСС: их сравнительный анализ.

3.4.3. Контрольные вопросы.

1.СОСТАВ СНС.

1.1. КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ СНС.

GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) или СНС (что одно и то же) - спутниковая радионавигационная система, позволяющая получить информацию о местоположении объекта, его скорости и времени. Система является глобальной, всепогодной и обеспечивает возможность получения точных координат и времени 24 часа в сутки.

В состав снс входят три сегмента: космический, управляющий и пользовательский.

Космический сегмент (см. рис.1) состоит из 24 действующих и нескольких резервных (не менее 3-х) навигационных космических аппаратов (НКА). НКА системы NAVSTAR движутся по круговым орбитам со следующими параметрами: количество круговых орбит-6, т.е. по 4 НКА на каждой орбите, орбиты наклонены к плоскости экватора под углом 55 градусов, угол между плоскостями орбит 60 градусов, высота орбит 20180 км или 10900 морских миль, период обращения НКА 11ч 58 мин солнечного времени, что соответствует 12 часам звездного или суточного времени. Для системы ГЛОНАСС вышеуказанные параметры соответственно имеют следующие значения: число орбит-3, т.е. по 8 НКА на каждой. Угол наклонения 64,8 градуса, угол между плоскостями орбит 120 градусов, высота орбит 19130км, период обращения НКА 11час 15мин 44сек солнечного времени.

Такая конфигурация расположения обеспечивает в любой точке земного шара одновременную видимость не менее 6 НКА, чтобы СНС приемник потребителя имел возможность выбирать оптимальное созвездие НКА по определенному алгоритму, заложенному в вычислителе (процессоре) приемника. Исключение составляют полярные и приполярные области. Основное назначение НКА – формирование и излучение сигналов, необходимых для решения потребителем задачи позиционирования и контроля исправности самого НКА. В состав стандартного НКА входят: радиопередающее оборудование для передачи навигационного сигнала и телеметрической информации; радиоприемное оборудование для приема команд наземного комплекса управления; антенны; бортовая ЭВМ; бортовой эталон времени и частоты; солнечные батареи; аккумуляторные батареи; система ориентации на орбите; синтезатор частот; аппаратура формирования навигационных сигналов; системы терморегулирования и телеметрии. Как правило, на современных НКА установлено и сопутствующее оборудование, например, детекторы для обнаружения ядерных взрывов; аппаратура визуальных средств разведки; элементы систем боевого управления и т.д.

Принимаемые приемником потребителя от НКА радиосигналы содержат в себе оперативную и неоперативную навигационную информацию. Эта информация предназначена как для проведения текущих навигационных определений, так и для планирования будущих сеансов приема. Оперативная информация относится к тому НКА, с борта которого она передается и содержит следующие данные:

- координаты и параметры орбиты НКА в фиксированный момент времени (эфемериды);

- сдвиг шкалы времени НКА относительно системной шкалы;

- относительный сдвиг несущей частоты излучаемого сигнала от номинального значения;

-код метки времени, необходимый для синхронизации приемника потребителя.

Неоперативная информация относится к СНС в целом и содержит альманах системы, в котором содержатся:

- данные о функциональном состоянии всех НКА (альманах состояния);

- сдвиг шкалы времени каждого НКА относительно системной шкалы (альманах фаз);

-параметры орбит всех НКА системы (альманах орбит);

- поправку к шкале времени относительно UTC.

Неоперативная информация готовится наземным командно-измерительным комплексом сегмента управления и закладывается в бортовую память НКА во время сеанса связи. И лишь незначительная её часть формируется бортовой аппаратурой.

Координаты фазового центра передающей антенны НКА описываются в связанной с Землей геоцентрической системе координат WGS-84 для СНС «NAVSTAR» и П3-90 для СНС «ГЛОНАСС» с началом координат, расположенном в центре масс Земли.