Реферат: Спутниковые системы местоопределения

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Министерство Транспорта России

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">РосМорФлот

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">НовороссийскаяГосударственная Морская Академия.

<img src="/cache/referats/5047/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1040">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Факультет военного обучения.

<span Comic Sans MS"">

<span Comic Sans MS"">Реферат

<span Comic Sans MS"">

<span Comic Sans MS"">тема: «Спутниковые системы местоопределения»

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;layout-grid-mode:both">Выполнили курсанты 131 уч.взвода:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode: both">Филатов М.М., Мустафаев Д.Р.,

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;layout-grid-mode:both">ФедяшовВ.В.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Руководитель:кап.2 р

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">. Осокин М.Ю.<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US">

Новороссийск

2001

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">
Оглавление

 TOC o «1-2» Оглавление… PAGEREF_Toc512509179 h 1

1. Введение… PAGEREF_Toc512509180 h 2

2. Спутниковые системы радиоместоопределения.… PAGEREF _Toc512509181 h 3

2.1 Исторический экскурс… PAGEREF_Toc512509182 h 4

3. Система местоопределения, использующая специализированную спутниковуюрадионавигационную систему.… PAGEREF_Toc512509183 h 6

4. Система местоопределения, использующая геостационарные спутники связи.… PAGEREF_Toc512509184 h 9

5. Глобальная навигационная спутниковая системаPAGEREF _Toc512509185 h 11

ГЛОНАСС-М.… PAGEREF_Toc512509186 h 11

6. Система Глобального Позиционирования (GPS)… PAGEREF _Toc512509187 h 12

5.1 GPS в деталях… PAGEREF_Toc512509188 h 13

7. Сравнение GPS и ГЛОНАСС… PAGEREF_Toc512509189 h 13

8. Последние новости GPS… PAGEREF_Toc512509190 h 15

8.1 Модернизация GPS — новые сигналы для гражданских пользователей     PAGEREF_Toc512509191 h 15

8.2 Отмена селективного доступа… PAGEREF_Toc512509192 h 16

9. Приёмники GPS… PAGEREF_Toc512509193 h 17

9.1 Приёмники GPS индивидуального пользования… PAGEREF_Toc512509194 h 17

10. Новости ГЛОНАСС… PAGEREF_Toc512509195 h 19

10.1 Китай собирается сотрудничать с Россией в деле эксплуатации иразвития системы ГЛОНАСС… PAGEREF_Toc512509196 h 19

11. Перспективы развития ГЛОНАСС… PAGEREF_Toc512509197 h 19

12. ГЛОССАРИЙ… PAGEREF_Toc512509198 h 24

ЛИТЕРАТУРА… PAGEREF_Toc512509199 h 25

1. Введение

В сферу телекоммуникаций в настоящее время инвестировано450 млрд. $ США. За фармацевтической и энергетической промышленностью связьзанимает третье место в мировой шкале инвестиций, опережая химию иавтомобилестроение. По оценкам братьев Салимон эти инвестиции возрастут до 2003г. больше чем на 50%, достигнув 685 млрд. $ США. Возможно, одним из наиболеевпечатляющих по своим масштабам итогов деятельности человечества в 20 столетиистало создание глобальных космических систем. В частности создание системрадиоместоопределения и телекоммуникации. Эти системы огромны как по своейстоимости реализации, так и по своими возможностям и масштабам. На созданиесистемы связи Iridium уже было затрачено около 7 млрд. $ США, а на созданиесистемы Globalstar 4 млрд. $. Однако они стали реальностью нашей жизни.Глобальные навигационные системы GPS и ГЛОНАСС были не только развернуты, но иопробованы в гражданском и боевом применении, функционирует целый ряд системспутниковой связи использующих, как геостационарные, так и низколетящиеспутники. Исторически развитие космических систем связи и навигации началосьпараллельно. Хотя в навигационных системах присутствовали служебные комплексысвязи, но они не являлись системами связи массового обслуживания и игралиобеспечивающую жизнедеятельность системы роль. В то же время на системыкосмической связи в начале их развития не возлагались функции измерениякоординат, хотя они нуждались в баллистическом обеспечении и следовательно врешении задачи определения местоположения ретрансляторов. То есть решение задачместоопределения в системах связи носило характер обеспечения ихфункционирования. Однако довольно быстро стало ясно, что для решения задачиуправления и связи с подвижными объектами необходимо знание координат объектов.Возможности совмещения услуг местоопределения и связи нашло применение вобслуживании транспортных сухопутных перевозок, породив целое направление –телематику. Одновременно возможность измерения и передачи координат подвижныхобъектов давала возможность создания нового класса систем – систем глобальногоаварийного оповещения.

Современное поколение космических систем связи настолькотесно интегрирует в себя сервис координатометрии, что принципиально используетего в алгоритмах системы автоматизированного управления связью (АСУС) итарификации. Относительно требований к точности определения координат,существуют требования Международной Морской Организацией (ИМО) сформулированныев 1983 г. в Резолюции А.529(13), содержащей стандарты точности судовожденияудовлетворяющие нужды общей

навигации. При этом районыплавания для судов, следующих со скоростью до 30 узлов подразделяются на двеосновные зоны: открытое море и прибрежные районы и подходы к портам и портовыеводы в которых ограничена свобода маневрирования судов.

В первой зоне точность судовождения должна быть не хуже 4%от расстояния до ближайшей навигационной опасности, с максимумом в 4 мили принаибольшем допустимом интервале времени от момента последнего местоопределения.

Во второй зоне точность регламентируется принятой в 1995г.Резолюцией ИМО А.815(19) по Всемирной Радионавигационной Системе (ВРНС) и этаточность не должна быть хуже 10 м с вероятностью 95%.

Информация о местоположении судна должна обновляться синтервалом не более 10 с. Однако, если информация о местоположении суднаиспользуется для непосредственного управления судном, или в электронных картахсудовых электронных картографических систем, то в этих случаях обновлениеинформации должно осуществляться с интервалом не более 2 с. Поэтому сталиразвиваться системы сочетающие возможность определения координат подвижныхобъектов и организации связи между ними. Первыми такими системами стали системаOmniTracs и система Коспас-Сарсат действующие и в настоящее время. Перваяпредназначена для связи с подвижными объектами и определения их координат,вторая для аварийного оповещения. Поскольку в системах аварийного оповещениясвязная часть играет подчиненную роль, призванную обеспечить доставку сигнала икоординат места бедствия далее будем рассматривать системы связипредоставляющие возможности местоопределения.

С технической точки зрения созданные системырадиоместоопределения Глонасс и GPS являются уникальными научно-техническимикомплексами, обеспечивающими в настоящее время наибольшую точность глобальнойвременной и координатной привязки абонентов. Однако это стало возможнымблагодаря применению в бортовых радиотехнических комплексах ИСЗ наиболеепередовых достижений в области квантовых стандартов частоты и созданиюсоответствующих систем баллистического обеспечения. Применяемые в настоящеевремя в этих системах радиосигналы обеспечивают необходимый уровень предельнойточности проведения измерений координат.

2<span Times New Roman",«serif»">. Спутниковые системырадиоместоопределения.

Спутниковые системы радиоместоопределения — сравнительноновая, быстро развивающаяся ветвь навигации или отслеживания перемещенияподвижных объектов.

2.1 Исторический экскурс

Развитие отечественной спутниковой радионавигационнойсистемы (СРНС) ГЛОНАСС имеет уже практически сорокалетнюю историю, началокоторой положено, как чаще всего считают, запуском 4 октября 1957 г. вСоветском Союзе первого в истории человечества искусственного спутника Земли(ИСЗ). Измерения доплеровского сдвига частоты передатчика этого ИСЗ на пунктенаблюдения с известными координатами позволили определить параметры движенияэтого спутника.

Эффект Допплера(по имени австрийского физика К. Допплера) состоит в изменении регистрируемойприемником частоты колебаний или длины волны при относительном движенииприемника и источника этих колебаний.

Обратная задача была очевидной: по измерениям того жедоплеровского сдвига при известных координатах ИСЗ найти координаты пункта наблюдения.

Научные основы низкоорбитальных СРНС были существенноразвиты в процессе выполнения исследований по теме «Спутник»(1958—1959 гг.). Основное внимание при этом уделялось вопросам повышенияточности навигационных определений, обеспечения глобальности, круглосуточностиприменения и независимости от погодных условий.

Проведенные работы позволили перейти в 1963 г. копытно-конструкторским работам над первой отечественной низкоорбитальнойсистемой, получившей в дальнейшем название «Цикада».

В 1979 г. была сдана в эксплуатацию навигационная система1-го поколения «Цикада» в составе 4-х навигационных спутников (НС),выведенных на круговые орбиты высотой 1000км, наклонением 83° иравномерным распределением плоскостей орбит вдоль экватора. Она позволяет потребителюв среднем через каждые полтора-два часа входить в радиоконтакт с одним из НС иопределять плановые координаты своего места при продолжительностинавигационного сеанса до 5… 6 мин.

В ходе испытаний было установлено, что основной вклад впогрешность навигационных определений вносят погрешности передаваемых спутникамисобственных эфемерид, которые определяются и закладываются на спутникисредствами наземного комплекса управления. Поэтому наряду с совершенствованиембортовых систем спутника и корабельной приемоиндикаторной аппаратуры,разработчиками системы серьезное внимание было уделено вопросам повышенияточности определения и прогнозирования параметров орбит навигационныхспутников.

Была отработана специальная схема проведения измеренийпараметров орбит средствами наземно-комплексного управления, разработаныметодики прогнозирования, учитывающие все гармоники в разложении геопотенциала.

Проведены работы по уточнению координат измерительныхсредств и вычислению коэффициентов согласующей модели геопотенциала, предназначеннойспециально для определения и прогнозирования параметров навигационных орбит. Врезультате точность передаваемых в составе навигационного сигнала собственныхэфемерид была повышена практически на порядок и составляет в настоящее время наинтервале суточного прогноза величину <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»

70… 80 м, а среднеквадратическаяпогрешность определения морскими судами своего местоположения уменьшилась до 80… 100 м.<span Bookman Old Style",«serif»; mso-fareast-font-family:«MS Mincho»">

<span Bookman Old Style",«serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»">ЭФЕМЕРИДЫ

<span Bookman Old Style",«serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»">(в астрономии) — координаты небесных светил, параметры орбит спутников  и другие переменные астрономические величины,вычисленные для ряда последовательных моментов времени и сведенные в таблицы.<span MS Mincho"">

Для оснащения широкого класса морских потребителейразработаны и серийно изготавливаются комплектации приемоиндикаторнойаппаратуры «Шхуна» и «Челн». В дальнейшем спутники системы«Цикада» были дооборудованы приемной измерительной аппаратуройобнаружения терпящих бедствие объектов, которые оснащаются специальнымирадиобуями, излучающими сигналы бедствия на частотах 121 и 406 Мгц. Эти сигналыпринимаются спутниками системы «Цикада» и ретранслируются на специальныеназемные станции, где производится вычисление точных координат аварийныхобъектов (судов, самолетов и др.).

Дооснащенные аппаратурой обнаружения терпящих бедствиеспутники «Цикада» образуют системы «Коспас». Совместно самерикано-франко-канадской системой «Сарсат» они образуют единуюслужбу поиска и спасения, на счету которой уже несколько тысяч спасенныхжизней.

Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковыхнавигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание кспутниковой навигации. Возникла необходимость создания универсальнойнавигационной системы, удовлетворяющей требованиям всех потенциальныхпотребителей: авиации, морского флота, наземных транспортных средств икосмических кораблей.

В 1995 г. было завершено развертывание СРНС ГЛОНАСС до еештатного состава (24 НС). В настоящее время предпринимаются большие усилия поподдержанию группировки.Разработанысамолетная аппаратура АСН-16, СНС-85, АСН-21, наземная аппаратура АСН-15(РИРВ), морская аппаратура «Шкипер» и «Репер» (РНИИ КП) идр.

Основным заказчиком и ответственным за испытания иуправление системами являются Военно-космические силы РФ.

В рассматриваемый период времени в США также проведеныинтенсивные разработки СРНС. В 1958 г. в рамках создания первого поколения атомныхракетных подводных лодок «Полярис» была создана система«Транзит» (аналог СРНС «Цикада»), введенная в строй в 1964г.

В начале 70-х годов начаты работы по созданию СРНС второгопоколения — ОР5/«Навстар» (аналога отечественной системы ГЛОНАСС).Спутниковая радионавигационная система GPS полностью развернута в 1993.

В данном реферате рассматриваются системырадиоместоопределения (в дальнейшем — местоопределения), задачей которыхявляется контроль за перемещением подвижных объектов в центре сбора информациио местоположении и движении объектов или, как иногда это называют,сопровождение подвижных объектов.

Спутниковые системы местоопределения подвижных объектовбазируются на использовании радиолиний, обеспечивающих передачу сигналов междуподвижным объектом, искусственным спутником Земли (ИСЗ) и наземной станцией,При этом подвижный объект, ИСЗ и наземная станция оснащаются радиотехническимоборудованием в зависимости от используемой конфигурации системы и методаопределения координат объекта. Далее будут рассмотрены три наиболеераспространенных типа конфигурации систем местоопределения.

3. Система местоопределения, использующая специализированнуюспутниковую радионавигационную систему.

Спутниковой радионавигационной системой принято называтьсистему, в которой группировка ИСЗ выполняет роль опорных радионавигационныхточек. К числу таких систем относятся NAVSTAR (США) и «Глонасс»(Россия). NAVSTAR (NAVigationSystem using Timing And Ranging) или GPS (Global Positioning System)

Эти системы относятся к категории пассивных систем ссамоопределением. В них радиопередатчик имеется только на навигационных ИСЗ, ааппаратура, размещаемая на подвижном объекте, имеет только приемник сигналовИСЗ, устройство обработки сигналов и вычисления координат объекта. В данныхнавигационных системах результаты вычисления координат объекта имеются толькона самом объекте, т.е. аппаратура объекта сама определяет свои координаты.Общепринятое название этой аппаратуры — аппаратура потребителя спутниковойнавигации (АПСН).

Схема построения системы радиоместоопределения исопровождения подвижных объектов на основе спутниковой радионавигационнойсистемы представлена на Рис. 1.

<div v:shape="_x0000_s1031">

Рис.1 Схема построения системы радиоместоопределения

<img src="/cache/referats/5047/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1032">

Аппаратура, устанавливаемая на подвижном объекте — аппаратура потребителя, осуществляет прием на направленную антеннунавигационных сигналов одновременно от нескольких ИСЗ (не менее 4-х),находящихся в зоне видимости. По поступающей от ИСЗ кодовой информации опараметрах излучаемого со спутника сигнала, а также данных об орбитальныхпараметрах движения ИСЗ (эфемеридная информация) в ЭВМ аппаратуры потребителяпо заложенным алгоритмам определяются географические координаты подвижногообъекта, скорость и направление движения.

Данные о координатах и скорости подвижного объекта могутпредставляться потребителю в визуальной форме на табло и запоминаются срегистрацией времени измерения.

Для передачи навигационных параметров подвижного объекта вцентр сбора данных на подвижном объекте используется отдельный канал связиподвижной спутниковой службы (ПСС). В данной схеме указан канал спутниковойсвязи подвижного объекта с наземной станцией центра сбора через геостационарныйспутник связи (ГСС). Сеанс измерения навигационных параметров и их передача отподвижного объекта включается по запросу из центра сбора При этом не требуетсявмешательства оператора на подвижном объекте.

Глобальная спутниковая радионавигационная система NAVSTAR(NAV igation System using Timing And Ranging) или GPS (Global PositioningSystem) создана для высокоточного<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

навигационно-временногообеспечения объектов, движущихся в космосе, воздухе, на земле и в воде.

В ее состав входят навигационные спутники, наземныйкомплекс управления и аппаратура потребителей (пользователей). Применяемый всистеме принцип состоит в том, что специальные приемники, установленные употребителей, измеряют дальности до нескольких спутников и определяют своикоординаты по точкам пересечения поверхностей равного удаления. Величинавременной задержки определяется сопоставлением кодов сигналов, излучаемыхспутником и генерируемых приемным устройством, методом временного сдвига до ихсовпадения Временной сдвиг определяется по часам приемника. Для нахожденияшироты, долготы, высоты и исключения ошибок в определении временного сдвига,приемник пользователя должен “видеть” и принимать навигационные сигналы отчетырех спутников.

Скорость определяется по доплеровскому сдвигу несущейчастоты сигнала спутника, вызываемому движением пользователя. Доплеровскийсдвиг замеряется при сопоставлении частот сигналов, принимаемых от спутника игенерируемых приемником.

Навигационные сигналы излучаются на двух частотахL-диапазона (L-band, полосы радиочастот от 390 до 1550 МГц); 1575,42 МГц (L1) и1227,6 МГц (L2). На L2 излучаются сигналы с военным кодом P(Y) с высокоточнойинформацией и защищенным от имитационных помех.

P-код представляет из себя последовательностьпсевдослучайных бистабильных манипуляций фазы несущей частоты с частотойследования, равной 10,23 МГц и периодом повторения в 267 суток. Каждыйнедельный сегмент этого кода является уникальным для одного из спутников GPS инепрерывно генерируется им в течение каждой недели, начиная с ночи с субботы навоскресенье. На L1 излучаются сигналы и с военным кодом P(Y) и с общедоступнымгражданским кодом, который часто называют C/A. Прием сигналов по коду P(Y)обеспечивает работу с высокой точностью измерений. Сравнение времени прихода<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

сигналов на частотах L1 и L2 позволяет вычислить дополнительнуюзадержку, возникающую при прохождении радиоволн через ионосферу, чтозначительно повышает точность измерений навигационных данных.

Прием сигналов на частоте L1 с кодом C/A не позволяетопределить ошибки, вносимые ионосферой. Структура кода C/A обеспечивает худшиехарактеристики в режиме SPS (стандартная точность измерений). Так, если врежиме PPS с вероятностью 0,95 ошибки измерения долготы и широты не превышают22-23 метра, высоты — 27-28 метров и времени — 0,09 мкс, то в SPS ониувеличиваются соответственно до 100 метров, 140 метров и 0,34 мкс.Первоначально режим SPS был необходим для грубого определения пользователямисвоих координат для вхождения в код P(Y). В настоящее время уровень электроникипрограммного обеспечения и методов обработки навигационной информации позволяетосуществлять достаточно быстрый захват P(Y) без кода С/А, а также проводить высокоточныеопределения по фазе несущей сигнала. Кроме того, полностью отработанныйназемный<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

автоматический режим дифференциальной коррекциипозволяет в ограниченном регионе получать точное определение относительныхкоординат взаимного расположения двух приемников, отслеживающих сигналы одних итех же ИСЗ GPS. При использовании гражданского C/A- кода определяют координатыавтомобиля с точностью от 2 до 5 метров.

28 марта 1994 года система GPS начала функционировать вштатной конфигурации-24 КА в 6 орбитальных плоскостях. Запуском 17 января 1997г, который закончился аварией, должен был начаться этап замены ИСЗ серий 2 и 2Ановыми аппаратами 2R. Компания LOCKHEED MARTIN изготавливает 21 аппарат этойсерии, 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 системыэлектропитания к концу срока эксплуатации 1136 Вт. Масса аппарата при запуске2032 кг, на рабочей орбите 1075 кг. Навигационную аппаратуру поставляет ITTAEROSPASE/COMMUNICATIONS.

Новые спутники имеют трехосную стабилизацию и позволятобеспечить определение времени с точностью до 0.000001 сек, положение объекта сточностью до единиц метров и скорость — примерно до 0.1 м/сек. Срок службы увеличендо 10 лет по сравнению с 7 годами для ИСЗ типа 2А. Стоимость ИСЗ серии 2Rсоставляет 40 млн. долл.

Группировка из 24 ИСЗ ГЛОНАСС выведена на орбиту ипозволяет определить координаты с погрешностью не более 50 м для гражданскогокода. Создан наземный сегмент управления спутниками, разработанный в СССР иреализованный Россией. В настоящее время в России отсутствует серийныйпроизводитель абонентской аппаратуры ГЛОНАСС для гражданского пользования.Структура орбитальной группировки и наблюдаемость ИСЗ системы даны вприложении.

4. Система местоопределения, использующая геостационарныеспутники связи.

Широкое развитие спутниковой связи на основегеостационарных спутников, вращающихся на экваториальных орбитах с периодом 24часа, позволили использовать эти спутники как неподвижные опорныерадионавигационные точки для измерения относительно них координат подвижныхобъектов.

Схема построения системы местоопределения с двумягеостационарными спутниками связи представлена на Рис. 2. Примером таких системмогут служить системы EUTELTRACS (ECA) и GEOSTAR (США).

Рис.2 Схема построения системы местоопределения с двумя геостационарными спутниками связи

<img src="/cache/referats/5047/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1030 _x0000_s1033">

Спутники ГСС-1 и ГСС-2 не являются составной частьюсистемы местоопределения, они выполняют роль ретрансляторов сигналов в линиирадиосвязи между наземной станцией центра сбора и аппаратурой подвижногообъекта.

При этом ГСС-1 обеспечивает ретрансляцию сигналов отназемной станции к подвижному объекту и обратно, а ГСС-2 только от подвижногообъекта к наземной станции.

Координаты подвижного объекта вычисляются на наземнойстанции по сигналам, полученным от подвижного объекта с двух направлений (отГСС-1 и ГСС-2). система четырех объектов, в которой координаты трех объектовГСС-1, ГСС-2 и наземной станции известны, позволяет по методу триангуляциирассчитать координаты четвертого объекта, если измерить дальности от подвижногообъекта 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 подвижныйобъект находится на линии пересечения двух<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

сфер, описанных радиусом L1 сцентром на ГСС-1 и радиусом L2 с центром на ГСС-2. Пересечение же этой линии споверхностью Земли даст точку местоположения подвижного объекта.

Значения L1 и L2 определяются вычитанием из известныхрасстояний от наземной станции до ГСС-1 и ГСС-2 дальностей от наземной станциидо подвижного объекта через ГСС-1 и ГСС-2 соответственно. Эти дальностиопределяются на наземной станции по временной задержке между запросным сигналомот наземной станции и ответными сигналами от подвижного объекта, принимаемымичерез ГСС-1 и ГСС-2.

Полученные на наземной станции координаты подвижногообъекта могут быть переданы ему по каналу связи через ГСС-1.

Аппаратура каждого подвижного объекта имеет свой код, чтопозволяет наземной<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

станции устанавливать связи одновременно со всемиобъектами, с группой или с одним.

В нормальном состоянии аппаратура на подвижном объектенаходится в пассивном режиме (прием сигналов от наземной станции). Активизация(включение передатчика) аппаратуры осуществляется по запросу от наземнойстанции.

Наземная станция и центр сбора могут быть совмещены илисоединены между собой отдельным каналом связи (радиорелейным, телефонным,спутниковым).

<span Times New Roman CYR",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; color:black;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">
5. Глобальная навигационная спутниковаясистема <img src="/cache/referats/5047/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1026">
ГЛОНАСС-М. <div v:shape="_x0000_s1034">

Рис. 4  Отечественный спутник ГЛОНАСС — М


Назначение:

Обеспечение навигационной информацией и сигналами точного временивоенных и гражданских наземных, морских, воздушных и космических потребителей.

С 1996 года по предложению Правительства Российской ФедерацииМеждународная организация гражданской авиации и Международная морскаяорганизации используют систему ГЛОНАСС вместес системой GPS (США) вкачестве 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

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">»

20 м

— по высоте

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">»

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 группировке

24 (по 8 КА в трех плоскостях)

Орбита

круговая

— высота

19140 км

— наклонение

64,8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">°

Частотный диапазон

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">»

1,6 ГГц

— частота L1

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">»

1,2 ГГц

Гарантированный срок функционирования КА

7 лет

Средства выведения:

— одиночный запуск с к. Плесецк

РН «Союз-2» и РБ «Фрегат»

— групповой запуск (3 КА) с к. Байконур

РН «Протон» и РБ «Бриз-М»

 

6.Система Глобального Позиционирования (GPS)

Global Positioning System (GPS) — спутниковая система определения местонахождения подвижных объектов.

Система GPS создана министерством обороныСША и позволяет с точностью до 20 м определять в любой точке земного шара местонахождения неподвижного либо движущегося объекта на земле, в воздухе и на морев трех измерениях с очень высокой точностью. Более того, GPS сообщает скоростьпередвижения объекта. Эта система позволяет оснастить речные и морские суда,автомобили, самолеты электронными картами, на которых показывается местонахождения объекта и кратчайший (либо наиболее удобный) путь к пунктуназначения. GPS используется также для составления географических карт и взадачах геодезии. Система широко используется и гражданскими абонентами.

Система создана в спутниковой сети,образованной спутниками связи, вращающимися вокруг земли по высоким орбитам. В1995 г. сеть имела 24 спутника. Для вхождения в GPS каждый абонент должен иметьнебольшое устройство. Последнее в бытовом варианте имеет размер, равныйпортсигару, что позволяет носить его в кармане костюма. Устройство с высокойточностью показывает три координаты объекта, находящегося в любой точкепланеты. Одним из важнейших компонентов устройства являются атомные часы,способные измерять время с точностью до наносекунды. Сигналы устройствасинхронизируются с приемо-передатчиками спутников связи.

5.1GPS в деталях

Кроме высокой точности измерения координатсвоего местоположения и скорости различных подвижных объектов, а такжеопределения времени, важными ее достоинствами являются непрерывность выдачиинформации, всепогодность и скрытность.

Сигналы, несущие навигационную информацию,излучаются на двух частотах: 1575,45 МГц (L1) и 1227,6 Мгц (L2). На второйчастоте излучаются только сигналы с военным кодом P(Y), несущим высокоточнуюинформацию (P — Precision, точный) и защищенным криптографическим методом отимитационных помех, о чем свидетельствует индекс Y. На первой частотепередаются сигналы как с кодом P(Y), так и общедоступным кодом C/A. Сигналыобоих кодов представляют собой псевдошумовую последовательность импульсов, спомощью которой осуществляется фазовая манипуляция несущей частоты. Военный кодP(Y) имеет продолжительность 267 суток, а код С/А — 1 мс. Прием сигналов скодом P(Y) дает возможность работы в режиме высокой точности измерений (PPS), асравнение времени прихода сигналов на частотах L1 и L2 позволяет вычислятьдополнительную задержку, возникающую при прохождении сигналов через ионосферуиз-за нелинейности (увеличении пути) распространенияв ней радиоволн.
Прием сигналов с кодом С/А только на одной частоте не дает возможностивычислять ошибки, вносимые при прохождении радиоволн через ионосферу. Крометого, сама структура кода обеспечивает значительно худшие характеристики врежиме стандартной точности измерений (SPS). За счет преднамеренного ухудшенияточности путем ввода ошибок при формировании навигационных параметров (режимизбирательного доступа — SA) погрешность измерений в режиме SPS может бытьдоведена до 300 м и более.

Кроме кодов С/А и Р навигационные спутникирегулярно передают специальные сообщения, которые содержат дополнительныесведения: о состоянии спутников и их параметрах — системном времени, эфемеридах(наборах параметров, точно описывающих орбиты спутников), прогнозе ионосфернойзадержки, показателях работоспособности. Передача навигационного сообщениядлиной 1500 бит осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и L2. Дляпередачи полного сообщения обо всех спутниках требуется 12,5 минуты.

7. Сравнение GPS и ГЛОНАСС

Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, ноимеют и различия (что хорошо видно из таблицыА). Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения.Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних.

Таблица A. Основные характеристикинавигационных систем ГЛОНАСС и GPS

Характеристки

ГЛОНАСС

GPS

Количество спутников (проектное)

24

24

еще рефераты
Еще работы по космонавтике