2.22. Широкозонная дифференциальная подсистема - waas

Широкозонная дифференциальная подсистема (WAAS – Wide Area Augmentation System) является широкозонной системой функционального дополнения GPS и, по замыслу заказчика, Федеральной авиационной администрации (FAA – Federal Aviation Administration) США, предназначена для обеспечения необходимого уровня целостности, доступности и точности, на всех этапах полета воздушного судна, вплоть до захода на посадку по I-й категории ICAO, в первую очередь на Северо-Американском континенте и, частично, в Северной Атлантике.

Система WAAS выполняет следующие функции:

1) Сбор данных о состоянии навигационного поля.

2) Определение ионосферных коррекций.

3) Определение и уточнение параметров орбит спутников.

4) Определение коррекций орбит и временных поправок для спутников.

5) Контроль целостности передачи информации со спутника.

6) Обеспечение независимой верификации (контроля и подтверждения) выходных данных функций 1-5 перед их использованием потребителями.

7) Обеспечение потребителей корректирующей информацией и дополнительными измерениями псевдодальностей, позволяющими повысить надежность и точность навигационных определений.

8) Обеспечение работоспособности и собственного функционирования.

WAAS состоит из космического и наземных сегментов. Космический сегмент включает геостационарные космические аппараты (типа INMARSAT или подобные), предназначенные:

- для передачи навигационного GPS-подобного сигнала в диапазоне L1 на частоте 1575,42 МГц, который увеличит доступность, точность и надежность навигационных определений, а также сигналов контроля своей целостности;

- для ретрансляции, сформированных на земле, сообщений о целостности навигационных спутников GPS и вектора дифференциальных поправок к эфемеридным данным, шкалам времени и к параметрам ионосферной модели Земли.

Наземный сегмент WAAS включает в себя:

- широкозонные контрольные станции (WRS – WAAS Reference Station), предназначенные для контроля и наблюдения за состоянием навигационного поля путем приема сигналов от созвездия навигационных спутников;

- широкозонные главные станции (WMS – WAAS Master Station) предназначенные для обработки данных контроля и наблюдения, поступающих от широкозонных контрольных станций и выработки необходимых дифференциальных поправок к данным, поступающим от навигационных спутников и сигналов целостности;

- наземных станций передачи данных (GES – Ground Earth Station) – передающих дифференциальные поправки и сигналы целостности на соответствующий геостационарный спутник, который ретранслирует их потребителям.

Wrs, wms и ges объединены в единую сеть посредством соответствующих линий передачи данных.

Принципиальным моментом в широкозонной дифференциальной подсистеме является использование геостационарных спутников INMARSAT для оперативной передачи пользователям, находящимся в разных (обширных) районах нужной им информации. Геостационарные спутники INMARSAT как бы дополняют рабочее созвездие навигационных спутников, улучшая их радиовидимость, в том числе и при выполнении различных эволюций. Проект был начат в 1997 г. и был рассчитан на три года. По результатам выполнения первых этапов работы было сделано заключение, что выполнено основное требование технического задания: обеспечен необходимый уровень целостности - 6 секундный интервал времени выработки сигнала предупреждения, что соответствует требованиям захода на посадку по I-й категории ICAO.

Принцип действия системы WAAS проиллюстрирован на рис. 36. Навигационные сигналы - 1 передаются навигационными спутниками и принимаются пользователями - 2. Эти сигналы принимаются также широкозонными контрольными станциями, входящими в состав сетей контроля целостности - 3.

Контролируемые данные передаются на центральную обрабатывающую ЭВМ широкозонной главной станции - 4. Здесь они обрабатываются и преобразуются в сообщения различных типов, которые передаются на наземные станции передачи данных –5 и 9 откуда они поступают на геостационарный спутник INMARSAT. Навигационный сигнал-7 через аппаратуру спутника -8 ретранслируется пользователям в L-поддиапазоне. GES и WMS могут быть размещены в одном и том же месте. Следящая GES – 9 работает в режиме “горячего резерва”, то есть принимает идентичные данные от центральной ЭВМ с тем, чтобы в случае отказа основной GES –5.

Рис. 36. Широкозонная система функционального дополнения (на примере WAAS).