Билет 14. Спутниковая система навигации. Состав. Дифференциальный режим срнс.

Спутниковая система навигации – комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) наземных, водных и воздушных объектов.

На сегодняшний день самыми популярными ССН являются:

• GPS(американская)

• ГЛОНАСС (отечественная)

• Галилео (разрабатывается Европой)

• Бэйдоу (разрабатывается Китаем, которая предназначена только для Китая)

В ГЛОНАСС входят три подсистемы:

1. Подсистема космических аппаратов – навигационные спутники, излучающие специальные радиосигналы (24 спутника (у РФ +4 резервных (время жизни спутника 8 лет)) на высоте геостационарной орбиты – 36000км)

2. Подсистема контроля и управления, включающая в себя блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах

3. Аппаратура потребителей – приемоиндикаторы, сегмент потребителей.

Основная функция с помощью перечисленных выше сегментов определение пространственных координат местоположения потребителей и времени. Эта операция выполняется в соответствии с протокалами. В РФ ССН применяется только для навигации, для посадки не применяется. Основная проблема в РФ – отсутствие отечественного навигационного оборудования.

Функциональное дополнение позволяет повысить точность спутников, бортового и наземного оборудования. ЛККС – локальная контрольно-корректирующая станция (изготавливается компанией «Спектр», СПб) ЛККС-2000. Под термином локальная понимается, что в зоне видимости станции и ВС во время определения навигационных параметров находятся одни и те же спутники, деятельность которых вырабатывает корректирующую информацию. Под термином контроля пониматся, что станция выполняет функции контроля а состоянием спутников и вырабатывает информацию о целостности, надежности, эксплуатационной готовности, точности, доступности. Информация от ЛККС передается на борт ВС, корректируется и передается на КДП. RNP точность до 1мм.

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приемник до начала измерений. Обычно приемник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел – мгновенно использует его. Каждый спутник передает в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приемника основан на определенности скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространения радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени в составе своего сигнала используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приемника его часы синхронизируются с системным временем и при дальнейшем приеме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приема сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приемник вычисляет координаты антенны. Для получения информации о скорости большинство навигационных приемников используют эффект Доплера. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за определенный промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный путь и т. д.

В соответствии с назначением, в каждой системе (NAVSTAR/(GPS), ГЛОНАСС) есть две базовые частоты – L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для NAVSTAR L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОHАСС используется частотное разделение сигналов, т. е. каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53. Сигнал в L1 доступен всем пользователям, сигнал в L2 – только военным (то есть, не может быть расшифрован без специального секретного ключа).

Дифференциальный режим работы СРНС

Точность измерения координат с помощью СРНС на этапе полета по маршруту вполне достаточна. Большой интерес вызывает использование данной системы на этапе посадки. Однако та точность, которая обеспечивается стандартными режимами работы СРНС, не является достаточной для обеспечения безопасной посадки. Это побудило к разаботке путей повышения точности СРНС. Была предложена и разработана идея точной посадочной спутниковой системы на основе использования дополнительной наземной станции корректировки, размещаемой в районе посадки. Такая станция должна быть установлена в фиксированной точке с известными координатами. На этой станции устанавливают аппаратуру СРНС и получают от нее координатную информацию , которую сравнивают с истинными координатами станции. В результате вычисляются ошибки определения координат СРНС. Полученные таким образом дифференциальные поправки необходимо передать потребителям, которые смогут скорректировать свои изменения. Такая модификация СРНС получила название дифференциальной СРНС (DGPS).