Раздел 7. Глобальные спутниковые системы

7.1. Структура систем и режимы работы

Как GPS (Global Positioning System), так и ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) составляется, как уже упоминалось в предыдущих разделах, с трех секторов ( в зарубежной литературе их именуют сегментами, а в отечественной часто называют подсистемами). Эти сектора показаны на рис.7.1.

Рис.7.1. Общая структура глобальных спутниковых систем

Космический сектор - это совокупность спутников, которые входят в систему, которую часто называют "созвездиям" или "орбитальной группировкам". На каждом спутнику установленные атомные эталоны частоты и аппаратура, которая передает необходимые для измерений радиосигналы, в состав которых входит так называемое навигационное сообщение, которое содержит сведения о положении спутников, мотки времени, разные поправки и другую необходимую информацию. Кроме передаючої аппаратуры, спутник содержит и радиоприемное устройство для приема команд и сигналов от наземного комплекса управления и контроля. Каждый спутник обеспечен панелями солнечных батарей питания, двигательной установкой для коррекции траектории движения спутника за командами из Земли и системами ориентации и стабилизации.

Как в GPS, так и в ГЛОНАСС полное созвездие составляется с 24 спутников. В GPS они расположены в шести орбитальных плоскостях, развернутых через 60°, а в ГЛОНАСС - в трех плоскостях через 120°. Орбиты спутников весьма близкие к круговым.

В таблице 7.1 указанные некоторые основные параметры орбитальных группировок для обеих систем.

Таблица 7.1

Параметр	GPS	ГЛОНАСС
Число спутников в системе Число орбитальных плоскостей Наклон орбиты к плоскости экватора Средняя высота орбит Период оборота спутников	24 6 55( 20145 км 11 г 58 мин.	24 3 64,8( 19100 км 11 г 16 мин.

Сектор управления и контроля. Включает станции слежения, службу точного времени, главную станцию с вычислительным центром и станции загрузки информации на спутники. В GPS пять станций слежения распределенные равномерно по земному шару; одна из них совмещенная с центральной управляющей станцией в Колорадо-Спрінгс (США). Полученная на этих станциях информация об элементах орбит и прогнозируемые координаты спутников передается с помощью трех завантажуючих станций на спутники. Существует также и, что не входит в систему управления и контроля, но более глобальная и точная сеть слідкуючих станций - Объединенная международная сеть GPS под названием CIGNET (Cooperative International GPS Network), что находится в ведении Национальной геодезической службы (NGS) США. Созданная также Международная сеть службы GPS для геодинамики (сеть IGS).

В ГЛОНАСС сеть станций слежения расположена на территории России. Станции оборудованы радиолокаторами и лазерными віддалемірами, а спутники - отражателями. Под Москвой расположенный Центр управления системой (ЦУС), который включает центральный синхронизатор (ЦС) с водородным стандартом частоты.

Сектор пользователя включает спутниковые приемники, число которых и модификации не ограниченные, а также камеральный комплекс обработки измерений (“постобробки”, выполняемой после полевых наблюдений).

Режимы работы систем. Глобальные спутниковые системы могут работать в двух основных режимах, которые получили название кодовых измерений и фазовых измерений. При кодовых измерениях выполняется измерения времени распространения кодово-модулированного сигнала от спутника до приемника, а при фазовых - измерение смещения фазы колебания несущей частоты за время распространения. Следует отметить, что для этих режимов часто используют другие названия, которые характеризуют их, так сказать, с другой стороны. Режим кодовых измерений называют навигационным, а также абсолютными определениями, а режим фазовых измерений - геодезическим, а также относительными определениями. Такая терминология используется потому что кодовые измерения дают меньшую точность, приемлемую при решении задач навигации, и при этом обеспечивают непосредственное получение самых координат ( абсолютных величин). Фазовые же измерения дают высокую точность, пригодную для геодезической цели, но при этом позволяют получить не самые координаты, а различия одноименных координат двух (или более) точек, в которых установленные одновременно работающие приемники.

Иногда в отдельный (третий) режим выделяют так называемый интегральный допплерівський счет, который осуществляется, по сути дела, одновременно с режимом фазовых измерений. Он позволяет получать скорость изменения расстояния к спутнику и фиксировать моменты последовательных положений спутника.

Все три указанных режимы будет рассмотрено дальше.