Космический сегмент

СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ NAVSTAR, США

ЛЕКЦИЯ №6

Законченная система GPS NAVSTAR, как и ГЛОНАСС, состоит из трех сегментов: космического, управляющего и пользовательского.

Полное созвездие NAVSTAR GPS состоит из 24 действующих и не менее З-х резервных НКА. Действующие НКА движутся по шести круговым орбитам. Орбиты наклонены к плоскости экватора под углом 55°, угол между плоскостями орбит 60°. НКА движутся на высоте 10900 морских миль, что соответствует примерно 20180 км. Период обращения НКА 11 ч 58 мин.

Распределение НКА по орбитам подобрано таким образом, что в зоне видимости над каждой точкой земной поверхности постоянно находится созвездие как минимум из пяти НКА. Исключение составляют полярные и приполярные области. Предусмотрено наличие нескольких запасных НКА. Кроме этого, НКА могут менять свое положение на орбите по команде с Земли, чтобы заменить вышедшие из строя НКА или увеличить покрытие на определенной территории.

Орбитальная структура системы GPS NAVSTAR

Размеры каждого НКА составляют около 1,5 м в ширину и 5,3 м в длину, включая солнечные панели. Важнейшим элементом каждого НКА являются рубидиевые и цезиевые атомные стандарты частоты, по четыре модуля на каждом НКА. Несмотря на то, что бортовые "часы" сами по себе чрезвычайно точны, их показания периодически корректируются с Земли. Кроме генерации собственно сигналов точного времени, атомные стандарты частоты служат источником опорной частоты.

Кроме стандартов частоты и передатчиков в состав бортового оборудования входят: синтезатор частот, блоки формирования навигационных сигналов, одна основная и две резервных бортовых ЭВМ, системы ориентации и коррекции орбиты, телеметрии, приема и ретрансляции сигналов наземного комплекса управления, терморегулирования и электропитания.

Система терморегулирования состоит из теплоотводящих панелей и нагревательных элементов. Источником электроэнергии являются панели солнечных батарей, а во время прохождения через тень Земли бортовое оборудование питается от никель-кадмиевых аккумуляторов.

Для передачи навигационных сигналов применяются фазированные антенные решетки на основе спиральных излучающих элементов. В линии обмена данными с наземным комплексом используются спирально-конические и конические антенны.

Бортовая подсистема телеметрии осуществляет передачу по радиоканалу данных о состоянии бортовой аппаратуры в наземный сегмент управления. По этому же каналу с земли передаются поправки к показаниям бортовых часов и эфемеридам. Для точного определения орбит НКА с земли посылается специальный запросный сигнал, который при помощи бортового ретранслятора отсылается обратно. При помощи измерения задержки и доплеровского сдвига частоты этого сигнала осуществляется точное определение орбиты и скорости движения данного НКА.

НКА способны определенное время функционировать без контакта с землей, от 14 дней для "Block 2" и до минимум 180 дней для "Block 2R". В первом случае повышения ав­ тономности добиваются, накапливая в памяти бортового компьютера большое количество статистических данных об изменениях орбиты и параметрах движения НКА и прогнозируя возможные по­ грешности. Через 14 дней погрешность местоопределения на поверхности Земли может достигать 425 метров. Во втором случае НКА способны производить взаимный обмен данными и синхронизацию часов без контакта с землей, автоматически вычисляя параметры орбит. В течение 180 дней сохраняется устойчивое функционирование системы с постепенным снижением точности местоопределения.

Дата добавления: 2015-06-04