39. Поняття про глобальні навігаційні супутникові системи (гнсс)

На сьогоднішній день існує дві діючі супутникові радіонавігаційні системи – система NAVSTAR (США) та ГЛОНАСС (Росія). Крім того, створюється ще декілька СРНС.

Так Європейське співтовариство створює свою навігаційну систему GALILEO, а Китай – Compass (друга назва Бэйдоу). Глобальна система визначення місцеположення (GPS) NAVSTAR є всепогодною космічною системою, яка розвивається Міністерством оборони США для неперервного забезпечення збройних сил, розташованих у будь-якому місці на Землі або поблизу неї, високоточними даними про їх положення, швидкість та час у єдиній системі відліку.

Як бачимо, використання системи не залежить ні від погодних умов, ні від пори року, ні від часу доби. Обмеження використання СРНС можуть виникнути лише при перекриванні частини небосхилу перешкодою (зникненню прямої видимості супутника). Таке саме визначення можна

дати і системі ГЛОНАСС, оскільки вона конструктивно ідентична до системи GPS NAVSTAR (далі GPS). Єдиною відмінністю є те, що власником ГЛОНАСС є Міністерство оборони Російської Федерації. В даний час обидві системи повністю відкриті для цивільного користувача. Супутникові радіонавігаційні системи мають дуже великі можливості і широке використання: морська та повітряна навігація, сухопутний транспорт, геодезичні вимірювання, картографія, екологічний, промисловий і сільськогосподарський моніторинг, всесвітня служба точного часу тощо. Перевагами СРНС є можливість їх цілодобового використання в будь-якій точці поверхні Землі чи навколишнього простору, її всепогодність та доступність. Геодезичне застосування системи GPS полягає насамперед у розвитку високоточних геодезичних мереж та проведення

знімань різних масштабів. Її можна також використовувати для виконання будь-яких видів знімань та розв’язання інженерно-геодезичних задач. Геодезичні GPS-приймачі забезпечують точність визначення координат точок від 1м до 1мм в залежності від застосованого методу вимірювань.

Створена система виявилася надійною і ефективною в роботі. Оскільки системи GPS і ГЛОНАСС мають однакову будову і відрізняються лише числовими параметрами, а також враховуючи, що про систему GPS існує більше даних і вона більш розвинута, то основну увагу ми будемо приділяти саме цій системі. Паралельно будемо також наводити дані і про систему ГЛОНАСС, та про системи що розвиваються – GALILEO і Compass. Варто відмітити, що в літературі

абревіатура GPS без інших застережень стосується лише системи NAVSTAR.

40. Архітектура гнсс

Системи GPS і ГЛОНАСС мають подібну архітектуру та принципи дії і складаються з 3 сегментів (рис 6.1):

1. Космічного сегменту, який складається з штучних супутників Землі, що передають радіосигнали на Землю;

2. Контрольного сегменту (сегмент управління), який стежить за функціонуванням всієї системи;

3. Сегменту користувачів, який включає приймачі різних типів.

Кожен із сегментів виконує дуже важливі функції і чітка робота СРНС можлива лише при правильній роботі та взаємодії всіх сегментів. Космічний сегмент СРНС – це вся сукупність ШСЗ, що входять до системи. В системі GPS космічний сегмент GPS являє собою систему з 24 ШСЗ (в системі GPS для покращення роботи в умовах міської забудови (при наявності значної кількості

перешкод) було вирішено збільшити кількість супутників до 36 – на даний час на орбіті присутні 31 робочий супутник), розподілених по шести майже колових орбітах (з

ексцентриситетом e<0,01) з висотою біля 20180 км. Розрахунково на кожній орбіті мало бути по 4 супутники. Проте зараз ця кількість більша. Середня кутова відстань між вузлами орбіт супутників 60°, нахил орбіт до площини екватора 55°. ШСЗ обертаються навколо Землі як одне ціле, не змінюючи своїх взаємних положень. Період обертання супутників близько 12 годин.

Проектний космічний сегмент системи ГЛОНАСС складається з 24 супутників, що рухаються на 3 орбітах (рис.6.2). Перший супутник ГЛОНАСС був запущений в СРСР 12 жовтня 1982р. 24 вересня 1993р. система була офіційно прийнята в експлуатацію з космічним сегментом із 12-ти супутників, а в грудні 1995-го було виведено на орбіту

24 супутники. Проте до кінця 90-х кількість супутників різко зменшилась (був момент, коли лишалось 3 робочі супутники). В останні роки їхня кількість постійно зростала. Так в 2005р.

їх вже було 9. В 2008р. – 18. На сьогодні система ГЛОНАСС розгорнута в повному обсязі.

Супутники системи ГЛОНАСС знаходяться на 3-ох орбітах по 8 супутників на кожній. Орбіти нахилені до площини екватора під кутом 64,8°. Період обертання супутників

близько 11,26 годин, висота орбіти 19100 км. В системі GALILEO в 2005 і 2008 роках було запущено відповідно 2 супутники - GIOVE-A та GIOVE-В. Обидва супутники були призначені для тестування апаратури і дослідження характеристик сигналів. В 2011р запущено 4 робочих супутники Galileo, що створило перше міні-сузір’я системи. На відміну від попередніх систем супутники знаходяться на геостаціонарних орбітах на висоті 23000 км.