Структура систем ГЛОНАСС и GPS

В состав систем входят следующие функциональные части:

- созвездие ИСЗ (космический сегмент);

- сеть наземных станций слежения и управления (сегмент управления);

- аппаратура потребителей (сегмент пользователя).

Рисунок 1 - Функциональные части спутниковых навигационных систем

Космический сегмент. В обеих системах для глобального покрытия земной поверхности необходимо 24 спутника. Для возможности выбора четырех спутников с наиболее удобным расположением, вводятся дополнительные спутники. Например, в системе GPS в настоящее время на орбитах находятся 29 спутников. Орбиты спутников выбирались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних.

Рисунок 2 - Орбиты спутников систем ГЛОНАСС и GPS

Основные характеристики спутниковых сегментов систем приведены в таблице 1.

Таблица 1 Характеристики космических сегментов систем ГЛОНАСС и GPS

Характеристики	ГЛОНАСС	GPS
Количество спутников (проектное)
Количество орбитальных плоскостей
Количество спутников в каждой плоскости
Тип орбиты	Круговая	Круговая
Высота орбиты, км
Наклонение орбиты, град	64,8±0,3
Период обращения	11 ч 15,7 мин	11 ч 55,9 мин

На борту каждого спутника имеются атомные часы, солнечные батареи, двигатели корректировки орбит, приемо-передающая аппаратура.

Сегмент управления и контроля.

Этот сегмент называют также операционной системой управления и контроля. Основными задачами сегмента являются:

- слежение за спутниками для определения их орбит и параметров хода часов спутников;

- прогноз эфемерид спутников;

- временная синхронизация часов спутников;

- загрузка навигационного сообщения на спутники. Существует также много других задач, таких, например, как обеспечение запусков новых спутников.

Центральная станция (главная станция управления и контроля) собирает и обрабатывает данные со станций слежения за спутниками системы. Используя фильтр Калмана, вычисляют и предсказывают эфемериды спутников, а также параметры хода часов спутников. Затем эти данные передают на одну из наземных станций закладки информации, каждая из которых совмещена со станцией слежения за спутниками. Станции закладки информации закладывают информацию в память бортовых компьютеров спутников. Делают это примерно каждый час. На главной станции находятся цезиевые стандарты частоты и времени. В задачи главной станции входит также контроль работоспособности спутников и системы в целом.

Имеется несколько станций слежения за спутниками системы. Каждая из этих станций оборудована высокоточным цезиевым стандартом частоты и приемником закрытого сигнала. Приемник непрерывно, каждые полторы секунды, измеряет псевдодальности до всех находящихся над горизонтом спутников. В псевдодальности вводят поправки на задержки сигнала в ионосфере и нейтральной атмосфере. Затем данные сглаживают на интервалах в пятнадцать минут и передают предварительно обработанную таким образом информацию на главную станцию управления и контроля.

Эту сеть из станций используют для создания широковещательных эфемерид и для определения параметров хода часов спутников. Именно эту информацию пользователь получает из спутникового сообщения. Более точную информацию, но с запаздыванием, получают из результатов наблюдений спутников на контрольных пунктах других сетей.

Если по какой-либо причине закладка новых эфемерид приостановлена, то спутник транслирует старые эфемериды еще в течение 14 суток. Поскольку такие эфемериды являются результатом экстраполяции, то ошибка их постепенно увеличивается с 10 до 200 метров.

Сегмент пользователя. Из трех сегментов спутниковой навигационной системы самой многочисленной является аппаратура пользователей. Системы являются беззапросными, поэтому количество потребителей системы не имеет значения.

Пользователь - это человек или коллектив, имеющий в своем распоряжении всю необходимую для работы спутниковую аппаратуру и программное обеспечение. Следовательно, сегмент пользователя - это совокупность находящихся в работе спутниковых приемников и другой аппаратуры.

Пользователи различаются на категории по нескольким признакам: гражданские и военные, навигаторы и геодезисты, имеющие полный доступ к системе и имеющие ограниченный доступ. Пользователей с полным доступом называют авторизованными, допущенными, уполномоченными. Остальные пользователи, как правило, гражданские, - это неавторизованные пользователи. Аппаратура авторизованных пользователей позволяет получать и обрабатывать информацию такой точности, на которую только способна система.

В системе GPS аппаратура неавторизованных пользователей первоначально была способна получать только информацию с намеренно загрубленной точностью. В 2000 году режим намеренного загрубления был отключен. В системе ГЛОНАСС изначально не предусматривалось искусственного снижения точности открытого сигнала.

Вопросы для самоконтроля:

2. Выберите верное утверждение:

Сегмент управления и контроля:

· принимает сигналы спутников и сообщает пользователям об ошибках, не вмешиваясь в работу космического сегмента;

· закладывает на спутники необходимую информацию без анализа передаваемых ими данных;

· управляет работой спутников, основываясь на анализе посылаемых ими сигналов.

3. Аппаратура какого сегмента спутниковых навигационных систем является самой многочисленной?

· космического сегмента;

· сегмента управления и контроля;

· сегмента пользователя.

Дата добавления: 2014-01-07