Общие сведения о спутниковых РНС

мгновенное определение местоположения и скорости потребителя в подавляющем большинстве районов земного шара (глобальные системы) с точностью, на порядок превышающей точность РСДН.

Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) основаны на использовании координированной по движению и излучению сигналов сети навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ).

Возможны как активные с активным ответом, так и пассивные СРНС. Большинство СРНС представляют собой многопозиционные пассивные системы, имеющие неограниченную пропускную способность.

Для работы СРНС выделены частоты в диапазоне дециметровых волн, близкие к оптимальным с точки зрения минимального поглощения сигнала при распространении и размеров антенн, используемых для передачи и приема. Функции опорных станций в СРНС выполняют НИСЗ.

наиболее употребителен дальномерный метод. Измерения в дальномерной (квазидальномерной) системе описываются уравнением (1), которое справедливо при точной синхронизации шкал времени на всех НИСЗ.

Особенности определения местоположения потребителя в СРНС

(1)

Координаты потребителя в системе получаются посредством их расчета по псевдодальностям до НИСЗ. Псевдодальности (ПД) рассчитываются по временным задержкам прохождения сигналов синхронизированных между собой НИСЗ по трассам «НИСЗ–потребитель».
Задержки измеряются в результате сопоставления принятых псевдослучайных кодов и генерируемых в приемнике копий этих кодов с учетом априори известных моментов излучений сигналов НИСЗ.
Предварительно проводится коррекция ПД за счет компенсации эффекта вращения Земли, тропосферных и ионосферных погрешностей.

наземный командно-измерительный комплекс (КИК)
– подсистема потребителей.

Состав СРНС

В наиболее распространенных СРНС каждый из НИСЗ вместе с навигационным сигналом передает свои эфемериды (координаты, рассчитанные для определенного момента времени). Эфемериды определяют на наземных станциях слежения за спутниками и периодически транслируют на НИСЗ, где они запоминаются для последующего включения в сигнал спутника.
В аппаратуре потребителя эфемериды пересчитываются на момент измерения и по ним находятся значения, Xi,Yi,Zi, спутника. Так как для определения местоположения потребителя необходимо несколько НИСЗ, то со спутника транслируется также так называемый альманах, содержащий эфемериды всех НИСЗ системы. Альманах служит для выбора спутника.

котором в любой точке земного шара в зоне видимости потребителя наблюдаются не менее четырех спутников. Одна из наиболее подходящих конфигураций созвездия НИСЗ для СРНС содержит от 18 до 24 спутников, размещенных равномерно на нескольких круговых орбитах, смещенных на равные интервалы по долготе. Высота орбит около 20000 км, а время обращения спутника примерно 12 ч.

космических кораблях, самолетах, вертолетах и других объектах и позволяющей найти местоположение и другие интересующие потребителя навигационные элементы.
Рассматриваемая аппаратура выполняет следующие операции:
выбор четырех, необходимых для работы квазидальномерной системы НИСЗ из числа наблюдаемых потребителем;
расчет ожидаемых значений навигационных данных для выбранных НИСЗ;
поиск сигналов выбранных спутников;
выделение эфемеридной информации;
измерение временной задержки и доплеровских частот сигналов;
обработка результатов измерений и данных об эфемеридах для определения координат и скорости потребителя;
оценка точности полученного навигационного решения.

числа потребителей — наземного, морского, воздушного и космического базирования — навигационной информацией и сигналами точного времени.

Система в целом включает в себя три сегмента
– космический сегмент, в который входит орбитальная группировка искусственных спутников Земли (иными словами, навигационных космических аппаратов (НКА));
– сегмент управления, наземный комплекс управления (НКУ) орбитальной группировкой космических аппаратов;
– аппаратура пользователей системы.

Сегменты высокоорбитальных навигационных систем ГЛОНАСС и GPS

СРНС разработана по заказу Министерства Обороны. По своей структуре ГЛОНАСС так же, как и GPS, считается системой двойного действия, то есть может использоваться как в военных, так и в гражданских целях.

опорной станции используются навигационные космические аппараты (НКА), вращающиеся по круговой геостационарной орбите на высоте ~ 19100 км. Период обращения спутника вокруг Земли равен, в среднем, 11 часов 45 минут. Время эксплуатации спутника – 5 лет, за это время параметры его орбиты не должны отличаться от номинальных значений больше чем на 5%.

Космический сегмент
систем ГЛОНАСС и GPS

диаметром 1,35 м и длиной 7,84 м, внутри которого размещается различного рода аппаратура. Питание всех систем производится от солнечных батарей. Общая масса спутника – 1415 кг.
В состав бортовой аппаратуры входят: бортовые навигационный передатчик, хронизатор («часы»), управляющий комплекс, средства заправки и обеспечения параметров среды в гермоконтейнере, системы ориентации и стабилизации, коррекции, электропитания, элементы конструкции и кабельная сеть.

выполняет следующие функции:

– эфемеридное и частотно-временное обеспечение;
– мониторинг радионавигационного поля;
– радиотелеметрический мониторинг НКА;
– командное и программное радиоуправление НКА.

определяются параметры движения спутников и прогнозируются значения этих параметров на заранее определённый промежуток времени. Параметры и их прогноз закладываются в навигационное сообщение, передаваемое спутником наряду с передачей навигационного сигнала. Сюда же входят частотно-временные поправки бортовой шкалы времени спутника относительно системного времени. Измерение и прогноз параметров движения НКА производятся в Баллистическом центре системы по результатам траекторных измерений дальности до спутника и его радиальной скорости.

Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС

с учетом их орбитального резерва (24 штатных КА + до 6 резервных КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости). 
Плановая замена космических аппаратов «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет (летные испытания «Глонасс-К» начаты в 2011 году), обеспечивающими: 
введение в дополнение к существующим новых гражданских навигационных сигналов с кодовым разделением каналов в диапазонах L1 и L3;
повышение точности навигационных определений пользователя до уровня – не хуже 3 метров;
погрешность передачи потребителю системной шкалы времени системы ГЛОНАСС на любом суточном интервале – не хуже 12 нс;
доступность навигационного поля на суточном интервале – не хуже 98%;
совместимость и взаимодополняемость с системой GPS и перспективными системами Gallileo и Compass;
реализацию функции поиска и спасания в качестве среднеорбитального сегмента системы КОСПАС/SARSAT.

Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС