Н от 500 до 2000км (метеорологические, геодезические, астрономические и др.)

3. Н≈36000км- для елей связи (стационарные).

Лекция 9. Глобальные навигационные системы NAVSTAR (GPS) и ГЛОНАСС.

В сентябре 1973 г. Группа американских специалистов разработала план создания глобальной навигационной системы NAVSTAR(GPS).Технической предпосылкой создания этой системы явилась высокая надежность спутников, время существования которых примерно 20 лет. Кроме того, создание сверхстабильного атомного эталона времени позволило заложить в GPS высокостабильные цезиевые эталоны частоты, обеспечивающие стабильность передачи сигналов с ошибкой порядка около 1с за 3000000лет. Такая стабильность служит одним из важнейших условий нормальной работы GPS, которая позволяет автономно и синхронно (одновременно со всех спутников) передавать навигационные сигналы с борта каждого спутника без непрерывного контроля с Земли.

Важной составной частью атомных эталонов частоты GPS является оборудование кварцевыми генераторами наземных приемников, принимающих и обрабатывающих навигационные сигналы со спутников. Эти приборы обладают высокой кратковременной стабильностью, позволяющей с помощью корректировки от атомного эталона частоты получать точные эталоны времени, необходимые для высокоточного определения местоположения пункта с помощью GPS.

Приемник позволяет определять дальность до спутника путем измерения промежутка времени с момента передачи сигнала спутником до момента его приема. Для выполнения таких измерений нужно знать единое время системы (GPS, NAVSTAR, ГЛОНАСС). Однако нерационально, чтобы каждый приемник имел в качестве эталона времени атомный эталон частоты. Для удешевления оборудования приемника предусмотрено осуществлять грубую оценку текущего времени системы и измерять «псевдодальности» до спутника. Измерив дальности до 3х спутников GPS, можно определить свое положение с ошибкой, зависящей от разности между истинным временем GPS и временем, определяемом по эталону приемника. Для устранения погрешности измеряют певдодальность до четвертого спутника, которую вводят в решения для вычисления систематической ошибки эталона времени приемника и введения необходимых поправок.

Минимальное число спутников, необходимое для непрерывного глобального перекрытия при условии одновременного наблюдения в любой точки земной поверхности и Мирового океана не менее 4ех ИСЗ, равно 18. Они расположены в 6ти орбитальных плоскостях, наклоненных к плоскости экватора на угол 55°. Плоскости орбит сдвинуты по долготе на 60°. В каждой из 6ти орбитальных плоскостей, три равностоящих друг от друга на 120° спутника. Спутник в соседней восточной плоскости находится на 40° севернее спутника, расположенного в соседней западной орбитальной плоскости. Предусмотрены три резервных спутника, которые размещаются в нечетных орбитальных плоскостях и предназначены для быстрого восстановления работоспособности системы в случае выхода из строя основного спутника.

Все спутники системы находятся на круговых орбитах, на высотах около 20183км. Такой выбор параметров орбит приводит к ежедневному повторению траектории спутника относительно земной поверхности, т.е. каждый ИСЗ проходит над одной и той же точкой земной поверхности через звездные сутки- 23^h 55^m 56,6^s, например, над станцией управления, что позволяет более рационально располагать станции управления на Земле.

Комплекс станций управления GPS используют для слежения, корректировки и контроля всех спутников системы. Комплекс включает несколько станций контроля, главную станцию управления и три станции закладки служебной информации. На станциях контроля, удаленных друг от друга на большие расстояния, устанавливают высокостабильные приемники GPS для приема данных от спутников во время их прохождения над этими станциями. Вся информация передается на главную станцию управления, где осуществляется точное прогнозирование эфемерид спутника и величин ухода их эталона времени. Важнейшей частью программы GPS является разработка оборудования приемника (пользователя),которое позволило бы в реальном времени с высокой точностью определять свое положение и решать навигационные задачи. Оборудование пользователя измеряет псевдодальности Д_i до ИСЗ, тогда действительные расстояния до ИСЗ найдем по формуле:

где - задержка при распространении электромагнитных волн; - отклонение эталона времени i-ого спутника от единого времени GPS.

Измерение псевдодальностей до 4ех спутников позволяет определять действительное положение приемника. Задача сводится к решению системы 4ех уравнений с четырьмя неизвестными. Положение приемника определяют с точностью 1-2м.

Аналогичная GPS система была создана в нашей стране. Для этого 10 января 1989г. Был выведен на близкую к круговой орбите спутник «Космос-1989», получивший название «Эталон». Наклонение орбиты 65°, расстояние спутника от поверхности Земли 19140км. Чтобы наблюдать спутник с помощью лазерных дальномеров на его поверхности диаметром 1,3м было установлено более 2х тысяч уголковых отражателей. Результаты наблюдений спутника «Эталон» были использованы для уточнения (эталонирования) орбит навигационных ИСЗ, образующих глобальную навигационную спутниковую систему ГЛОНАСС (см. рисунок),

состоящую из 21 основного и

Дата добавления: 2014-03-24; просмотров: 363; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!