Спутниковая система ГЛОНАСС
дение траекторных измерений для определения и прогнозировании
непрерывного уточнения параметров орбит всех спутников;
. временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени
всех спутников с системной шкалой времени ГЛОНАСС, синхронизации
спутниковой шкалы времени с временной шкалой центрального синхронизатора и
службы единого времени путем фазирования и коррекции бортовых шкал времени
спутников;
. формирование массива служебной информации (навигационных сообщений),
содержащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к бортовой
шкале времени каждого спутника и другие данные, необходимые для
формирования навигационных кадров;
. передача (закладка) массива служебной информации в память ЭВМ каждого
спутника и контроль за его прохождением;
. контроль по телеметрическим каналам за работой бортовых систем спутников
и диагностика их состояния;
. контроль информации в навигационных сообщениях спутника, прием сигнала
вызова ПКУ;
. управление полетом спутников и работой их бортовых систем путем выдачи на
спутники временных программ и команд управления; контроль прохождения
этих данных; контроль характеристик навигационного поля;
. определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала спутника по
отношению к фазе сигнала центрального синхронизатора;
планирование работы всех технических средств ПКУ, автоматизированная
обработка и передача данных между элементами ПКУ.
В автоматизированном режиме решаются практически все основные задачи
управления НС и контроля навигационного поля.
5.2.1 Центр управления системой
Центр управления системой соединен каналами автоматизированной и
неавтоматизированной связи, а также линиями передачи данных со всеми
элементами ПКУ, планирует и координирует работу всех средств ПКУ на
основании принятого для ГЛОНАСС ежесуточною режима управления спутниками в
рамках технологического цикла управления. При этом ЦУС собирает и
обрабатывает данные для прогноза эфемерид и частотно-временных оправок,
осуществляет с помощью, так называемого, баллистического центра расчет и
анализ пространственных характеристик системы, анализ баллистической и
структуры и расчет исходных данных для планирования работы элементов ПКУ.
Информацию, необходимую для запуска спутников, расчета параметров
орбитального движения, управления ими в полете, ЦУС получает от системы
единого времени и эталонных частот, системы определения параметров вращения
Земли, системы мониторинга гелио- и геофизизической обстановки.
Центральный синхронизатор, взаимодействуя с ЦУС, формирует шкалу времени
ГЛОНАСС, которая используется для синхронизации процессов и теме, например,
в системе контроля фаз. Он включает в свой состав группу однородных
стандартов.
5.2.2. Контрольные станции
Контрольные станции (станции управления, измерения и кон ля или наземные
измерительные пункты) по принятой схеме радиоконтроля орбит осуществляют
сеансы траёкторных и временных измерений, необходимых для определения и
прогнозирования пространственного положения спутников и расхождения их шкал
времени с временной шкалой ГЛОНАСС, а также собирают телеметрическую
информацию о состоянии бортовых систем спутников. С их помощью происходит
закладка в бортовые ЭВМ спутников массивов служебной информации (альманах,
эфемериды, частотно-временные поправки и др.), временных программ и
оперативных команд для управления новыми системами.
Траекторные измерения осуществляются с помощью радиолокационных станций,
которые определяют запросным способом дальность до спутников и начальную
скорость. Дальномерный канал характеризуется максимальной ошибкой около 2
... 3 м. Процесс измерения дальности до спутника совмещают по времени с
процессом закладки массивов служебной информации, временных программ и
команд управления, со съемом телеметрических данных спутника.
Для эфемеридного обеспечения с КС в ЦУС ежесуточно выдается по каждому
спутнику по 10 ... 12 наборов (сеансов) измеренных текущих навигационных
параметров объемом примерно 1 Кбайт каждый.
В настоящее время для обеспечения работ ГЛОНАСС могут использоваться КС,
рассредоточенные по всей территории России. Часть КС других элементов
наземного сегмента ГЛОНАСС осталась вне территории России (в странах СНГ) и
может быть использована лишь при наличии соответствующих договоренностей.
Размещение сети КС выбрано с учетом существующей инфраструктуры управления
НС и из условий надежного решения задач траекторных измерений для всей
орбитальной группировки.
Такая сеть КС обеспечивает закладку на спутники системы 1 раз/сут
высокоточных эфемерид и временных поправок (возможна закладка 2 раз/сут).
В случае выхода из строя одной из станций возможна ее равноценная
замена другой, так как сеть КС обладает достаточной избыточностью и в
наихудшей ситуации работу системы может обеспечивать ЦУС и одна станция,
однако интенсивность ее работы будет очень высокой.
При планировании работы КС на сутки определяются основные и резервные
станции для проведения сеансов измерений с необходимой избыточностью.
Контрольные станции имеют тройное резервирование по аппаратуре (один
комплект рабочий, второй — в резерве, третий — профилактические работы).
Коэффициент готовности средств ПКУ в сеансе измерений и закладки информации
на борт спутника близок к единице.
Описанная сеть КС отличается от аналогичной структуры СРНС GPS тем, что
обеспечивает высокое качество управления орбитальной группировкой только с
национальной территории. КС ГЛОНАСС могут использоваться для обеспечения
функционирования других космических средств.
5.2.3. Эфемеридное обеспечение
Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и
программных средств, выполняющих радиоконтроль орбит спутников с нескольких
наземных КС, обработку результатов траекторных измерений и рас эфемеридной
информации (ЭИ), передаваемой далее с помощью загрузочных станций на
спутник.
Высокая точность расчета эфемерид обеспечивается соответствующей точностью
измерительных средств, внесением поправок на выявленные методических
траекторных измерений, но и накапливаемых за недельный срок. При этом
дальномерные данные, получаемые от станций слежения за спутниками,
периодически калибруются, что обеспечивает высокое качество траекторных
измерений в системе ГЛОНАСС.
Предполагается, что такие традиционные методы управления будут
использоваться до 2000 г. В дальнейшем будет осуществляться переход на
новые технологии, включающие межспутниковые угломерно-дальномерные
измерения, что обеспечит качественный скачок в координатно-временном
обеспечении потребителей.
5.2.4. Особенности формирования эфемеридной информации в ГЛОНАСС
Система ГЛОНАСС создавалась в условиях, когда уровень фундаментальных
исследований в области геодезии, геодинамики и геофизики не обеспечивал
требуемую точность эфемеридного обеспечения системы. В этих условиях был
проведен комплекс работ по обоснованию путей решения этой проблемы через
построение согласующих моделей движения спутников, параметры которых
определяют в процессе решения самой задачи баллистико-навигационного
обеспечения системы.
Исследования показали, что необходимо отказаться от типовых остро-
резонансных (например, с периодом обращения спутника равным 12 ч, как в
СРНС GPS, когда период вращения Земли вокруг своей оси равен двум периодам
обращения спутника) орбит спутников, так как в процессе моделирования
уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их
решений и ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений
(моделирующих, например, изменение геопотенциала, координат измерительных
средств, радиационного давления). Кроме того, оказалось, что наивысшая
точность баллистико-эфемеридного обеспечения системы при решении
многомерной навигационной задачи с расширенным вектором состояния
обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параметров на
интервале 8 сут. Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем
„увеличения числа витков спутника (по сравнению с GPS) на интервале 8 сут
до 16 ... 17. Число спутников в системе выбрано равным 24 с равномерным
распределением по трем орбитальным плоскостям. Все спутники системы
фазируются таким образом, что на больших временных интервалах они имеют
один след на поверхности Земли. Это обеспечивает высокую баллистическую
устойчивость системы и относительно высокую точность и простоту расчетов
траекторий. Опыт эксплуатации системы показал, что при обеспечении
начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на
протяжении заданного срока активного существования спутника его положение в
системе корректировать не нужно.
В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология
эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для расчета эфемерид
служат данные измеренных текущих параметров (ИТП) спутников, поступающие в
ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через
вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10 ... 12 сеансов передачи
информации по каждому спутнику.
| |  скачать работу |
Спутниковая система ГЛОНАСС |
