Спутниковые системы местоопределения
асположения двух
приемников, отслеживающих сигналы одних и тех же ИСЗ GPS. При использовании
гражданского C/A- кода определяют координаты автомобиля с точностью от 2 до
5 метров.
28 марта 1994 года система GPS начала функционировать в штатной
конфигурации-24 КА в 6 орбитальных плоскостях. Запуском 17 января 1997 г,
который закончился аварией, должен был начаться этап замены ИСЗ серий 2 и
2А новыми аппаратами 2R. Компания LOCKHEED MARTIN изготавливает 21 аппарат
этой серии, которые планируется запустить до 2001 г.
Габаритные размеры корпуса ИСЗ - 1.52 м 1.93 м 1.91 м, размах солнечных
батарей 19.3 м, площадь 13.4 кв. м. Мощность бортовой системы
электропитания к концу срока эксплуатации 1136 Вт. Масса аппарата при
запуске 2032 кг, на рабочей орбите 1075 кг. Навигационную аппаратуру
поставляет ITT AEROSPASE/COMMUNICATIONS.
Новые спутники имеют трехосную стабилизацию и позволят обеспечить
определение времени с точностью до 0.000001 сек, положение объекта с
точностью до единиц метров и скорость - примерно до 0.1 м/сек. Срок службы
увеличен до 10 лет по сравнению с 7 годами для ИСЗ типа 2А. Стоимость ИСЗ
серии 2R составляет 40 млн. долл.
Группировка из 24 ИСЗ ГЛОНАСС выведена на орбиту и позволяет определить
координаты с погрешностью не более 50 м для гражданского кода. Создан
наземный сегмент управления спутниками, разработанный в СССР и
реализованный Россией. В настоящее время в России отсутствует серийный
производитель абонентской аппаратуры ГЛОНАСС для гражданского пользования.
Структура орбитальной группировки и наблюдаемость ИСЗ системы даны в
приложении.
4. Система местоопределения, использующая геостационарные спутники связи.
Широкое развитие спутниковой связи на основе геостационарных спутников,
вращающихся на экваториальных орбитах с периодом 24 часа, позволили
использовать эти спутники как неподвижные опорные радионавигационные точки
для измерения относительно них координат подвижных объектов.
Схема построения системы местоопределения с двумя геостационарными
спутниками связи представлена на Рис. 2. Примером таких систем могут
служить системы EUTELTRACS (ECA) и GEOSTAR (США).
Спутники ГСС-1 и ГСС-2 не являются составной частью системы
местоопределения, они выполняют роль ретрансляторов сигналов в линии
радиосвязи между наземной станцией центра сбора и аппаратурой подвижного
объекта.
При этом ГСС-1 обеспечивает ретрансляцию сигналов от наземной станции к
подвижному объекту и обратно, а ГСС-2 только от подвижного объекта к
наземной станции.
Координаты подвижного объекта вычисляются на наземной станции по
сигналам, полученным от подвижного объекта с двух направлений (от ГСС-1 и
ГСС-2). система четырех объектов, в которой координаты трех объектов ГСС-1,
ГСС-2 и наземной станции известны, позволяет по методу триангуляции
рассчитать координаты четвертого объекта, если измерить дальности от
подвижного объекта до ГСС-1 и ГСС-2. Приближенно это можно представить
следующим образом. Если измерены дальности от ГСС-1 и ГСС-2 до объекта L1 и
L2, то подвижный объект находится на линии пересечения двух сфер, описанных
радиусом L1 с центром на ГСС-1 и радиусом L2 с центром на ГСС-2.
Пересечение же этой линии с поверхностью Земли даст точку местоположения
подвижного объекта.
Значения L1 и L2 определяются вычитанием из известных расстояний от
наземной станции до ГСС-1 и ГСС-2 дальностей от наземной станции до
подвижного объекта через ГСС-1 и ГСС-2 соответственно. Эти дальности
определяются на наземной станции по временной задержке между запросным
сигналом от наземной станции и ответными сигналами от подвижного объекта,
принимаемыми через ГСС-1 и ГСС-2.
Полученные на наземной станции координаты подвижного объекта могут быть
переданы ему по каналу связи через ГСС-1.
Аппаратура каждого подвижного объекта имеет свой код, что позволяет
наземной станции устанавливать связи одновременно со всеми объектами, с
группой или с одним.
В нормальном состоянии аппаратура на подвижном объекте находится в
пассивном режиме (прием сигналов от наземной станции). Активизация
(включение передатчика) аппаратуры осуществляется по запросу от наземной
станции.
Наземная станция и центр сбора могут быть совмещены или соединены между
собой отдельным каналом связи (радиорелейным, телефонным, спутниковым).
5. Глобальная навигационная спутниковая система
ГЛОНАСС-М.
Назначение:
Обеспечение навигационной информацией и сигналами точного времени военных
и гражданских наземных, морских, воздушных и космических потребителей.
С 1996 года по предложению Правительства Российской Федерации
Международная организация гражданской авиации и Международная морская
организации используют систему ГЛОНАСС вместе с системой GPS (США) в
качестве международных.
Характеристики:
|Зона обслуживания |Глобально по поверхности Земли в |
| |воздушном и околоземном космическом |
| |пространстве |
|Возможность использования |В любой момент, независимо от |
| |времени суток, года и метеоусловий |
|Точность навигационных определений | |
|(вероятность 0,95): | |
|в стандартном режиме: | |
|- по плановым координатам |( 20 м |
|- по высоте |( 30 м |
|- по скорости |5 м/с |
|- по времени привязки к Госэталону |0,7 мкс |
|в дифференциальном режиме |от 0,1 м до 5 м |
|Доступность |99,64% |
|Количество КА в орбитальной |24 (по 8 КА в трех плоскостях) |
|группировке | |
|Орбита |круговая |
|- высота |19140 км |
|- наклонение |64,8( |
|Частотный диапазон |( 1,6 ГГц |
|- частота L1 |( 1,2 ГГц |
|Гарантированный срок |7 лет |
|функционирования КА | |
|Средства выведения: | |
|- одиночный запуск с к. Плесецк |РН "Союз-2" и РБ "Фрегат" |
|- групповой запуск (3 КА) с к. |РН "Протон" и РБ "Бриз-М" |
|Байконур | |
6. Система Глобального Позиционирования (GPS)
Global Positioning System (GPS) - спутниковая система определения
местонахождения подвижных объектов.
Система GPS создана министерством обороны США и позволяет с точностью до
20 м определять в любой точке земного шара место нахождения неподвижного
либо движущегося объекта на земле, в воздухе и на море в трех измерениях с
очень высокой точностью. Более того, GPS сообщает скорость передвижения
объекта. Эта система позволяет оснастить речные и морские суда, автомобили,
самолеты электронными картами, на которых показывается место нахождения
объекта и кратчайший (либо наиболее удобный) путь к пункту назначения. GPS
используется также для составления географических карт и в задачах
геодезии. Система широко используется и гражданскими абонентами.
Система создана в спутниковой сети, образованной спутниками связи,
вращающимися вокруг земли по высоким орбитам. В 1995 г. сеть имела 24
спутника. Для вхождения в GPS каждый абонент должен иметь небольшое
устройство. Последнее в бытовом варианте имеет размер, равный портсигару,
что позволяет носить его в кармане костюма. Устройство с высокой точностью
показывает три координаты объекта, находящегося в любой точке планеты.
Одним из важнейших компонентов устройства являются атомные часы, способные
измерять время с точностью до наносекунды. Сигналы устройства
синхронизируются с приемо-передатчиками спутников связи.
5.1 GPS в деталях
Кроме высокой точности измерения координат своего местоположения и
скорости различных подвижных объектов, а также определения времени, важными
ее достоинствами являются непрерывность выдачи информации, всепогодность и
скрытность.
Сигналы, несущие навигационную информацию, излучаются на двух частотах:
1575,45 МГц (L1) и 1227,6 Мгц (L2). На второй частоте излучаются только
сигналы с военным кодом P(Y), несущим высокоточную информацию (P —
Precision, точный) и защищенным криптографическим методом от имитационных
помех, о чем свидетельствует индекс Y. На первой частоте передаются сигналы
как с кодом P(Y), так и общедоступным кодом C/A. Сигналы обоих кодов
представляют собой псевдошумовую последовательность импульсов, с помощью
которой осуществляется фазовая манипуляция несущей частоты. Военный код
P(Y) имеет продолжительность 267 суток, а код С/А — 1 мс. Прием сигналов с
кодом P(Y) дает возможность работы в режиме высокой точности измерений
(PPS), а сравнение времени пр
| |  скачать работу |
Спутниковые системы местоопределения |
