mr.marmok. Gps

2. Структура СРНС как инф. Систем. Состав и назначение аппаратуры сигментов СРНС.

Наземный управляющий сегмент включает в себя центр управления космическим сег- ментом, станции слежения за навигационными спутниками (радиолокационные и оптиче- ские), аппаратуру контроля состояния навигационных спутников.

Управляющий сегмент решает задачи определения, прогнозирования и уточнения па- раметров движения навигационных спутников, формирования и передачи в бортовую аппаратуру спутников цифровой информации, а также ряд контрольных и профилактических функций.

Космический сегмент представляет собой систему навигационных спутников, вра- щающихся по эллиптическим орбитам вокруг Земли. На каждой орбите находятся несколько спутников. Навигационный спутник имеет на борту радиоэлектронную аппаратуру, излу- чающую в направлении Земли шумоподобные непрерывные радиосигналы, содержащие ин- формацию необходимую для проведения навигационных определений с помощью аппарату- ры потребителя.

Благодаря достаточному количеству навигационных спутников и специальным пара- метрам радиосигналов аппаратура потребителя может в любое время, при любых погодных условиях принимать излученные спутниками сигналы и определять местоположение, ско- рость и время.

Сегмент пользователей потенциально может состоять из неограниченного количества спутниковых навигационных приемников, которые принимают сигналы навигационных спутников и производят расчеты текущего местоположения, скорости и времени с погреш- ностями, определяемыми спутниковой навигационной системой и аппаратурой потребителя.

Сегменты наземных и космических функциональных дополнений представляет собой аппаратурно-программные комплексы предназначенные для обеспечения точности навига- ционных определений, целостности, непрерывности, доступности и эксплутационной готов- ности системы. Назначение и функции этих дополнений рассматриваются в последующих разделах.

3. Системы координат используемые для определеняместоположения объекта.

Сферические+декартовые

Обратное преобразование

Эллиптические и декартовы

11. Погрешности навигационных определений.

Эфемеридные погрешности. Этот вид погрешностей связан с неточностью определения параметров орбит навигационных спутников, а также непредсказуемым смещением положе- ния спутников на орбите из-за различных случайных факторов. По различным оценкам вели- чина эфемеридной погрешности достигнет 0,6 Я 10 м.

Эфемеридные погрешности зависят от времени, прошедшего с момента их закладки на- земным центром управления.

Так, если рассчитывать местоположение пользователя по данным альманаха, то можно привести такие цифры: погрешность (одна ?) Я 900 м при возрасте данных альманаха сутки, 1200 м Я 7 суток; 3600 м - 2 недели.

Тропосферные и ионосферные погрешности. Этот вид погрешностей связан с прохож- дением электромагнитного сигнала по трассе "навигационный спутник - потребитель"

Известно, что земной шар окружен атмосферой. Атмосфера преимущественно заполне- на заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли. Если магнитное поле невозмущенное, то верхняя граница атмосферы находится на высоте 2 - 3 земных радиусов (радиус Земли = 6 370 км.). При возмущеном магнитном поле верхняя граница атмосферы смещается до 20 радиусов Земли.

При оценке погрешностей из-за распространения электромагнитных волн в атмосфере, последнюю разделяют на 2 области: тропосферу до высот 10 км в средних широтах, до 20 км в экваториальных, до 7 км в полярных и ионосферу Я та часть которая находится за тропо- сферой

Ионосфера характеризуется наличием большого количества свободных зарядов элек- тронов и ионов.

Естественно, что при прохождении электромагнитных волн, через атмосферу их ско- рость вдоль трассы Єнавигационный спутник Япотребитель? отличается от скорости света в свободном пространстве. Это различие в скорости и приводит к ошибкам при проведении навигационных определений. Изменение скорости распространения электромагнитных волн 215 при прохождении их через атмосферу обусловлены изменением и неоднородностью диэлек- трической проницаемости атмосферы и поглощением энергии.

Однако, характер тропосферных и ионосферных погрешностей различен. Поэтому в спутниковых навигационных системах используют две модели: тропосферную и ионосфер- ную.

Применение тропосферной модели позволяет оценивать задержку сигнала с погрешно- стями несколько наносекунд (без модели десятки наносекунд).

Аналогичные результаты получают и при использовании ионосферной модели.

Снижение ионосферных погрешностей осуществляется несколькими методами: моде- лирование трассы Є спутник- потребитель?, двухчастотные измерения, избыточные одночас- тотные измерения.

Погрешности за счет шумов. Погрешности за счет шумов определяются качественными решениями, заложенными в аппаратуру потребителя, методами обработки сигналов. Эти по- грешности зависят от характеристик антенно-фидерного тракта, приемника, корреляторов и других составляющих. В высококачественной аппаратуре потребителя порядок этих величин определяется единицами метров.

Погрешности обусловленные помехами. Это один из наиболее серьезный вид погреш- ностей. Помехи могут быть естественные и специально организованные.

Естественные помехи связанны с определенной электромагнитной обстановкой в зоне приема сигналов навигационных спутников. Снижение этого вида помех до приемлемых размеров регламентируется правилами стандартов по электромагнитной совместимости.

Специально организованные помехи Я это радиосигналы, которые умышленно созда- ются в области приема полезных сигналов для их искажения.

Одним из действенных методов борьбы со специально- организованными помехами яв- ляется их пространственная фильтрация. Для пространственной фильтрации применяется специальная антенна (адаптивная антенная решетка), которая подавляет сигнал помехи и не воздействует на полезные сигналы навигационных спутников

Погрешности из-за многолучевого распространения. Поскольку антенна аппаратуры потребителя может быть окружена различными предметами, то в ее апертуру помимо сигна- ла непосредственно приходящего с навигационного спутника могут поступать и переотра- женные сигналы от окружающих предметов. В результате на вход приемника поступают не- сколько сигналов, что и создают дополнительные погрешности при обнаружении, а в после- дующем и при проведении навигационных вычислений.

Можно выделить три метода уменьшения погрешностей из-за многолучевого распро- странения: 1. Установка антенны в тщательно изученном месте в точках, где прием многолу- чевых сигналов невозможен или их интенсивность мала. 2. Формирование специальных диаграмм направленности приемных антенн. 3. Программные методы.

Погрешности частотно-временного обеспечения. Погрешности частотно-временного обеспечения сводятся к минимуму благодаря применению высокоточных бортовых элемен- тов времени и частоты. Тем не менее, в аппаратуре потребителя производится учет уходов частоты и времени навигационных спутников.

Псевдодальность отличается от истинной дальности на величину, пропорциональную расхождению шкал времени на спутнике и в приемнике. Если отсчеты по всем каналам приемника, принимающим сигналы от разных спутников, проводятся одновременно, то отличия псевдодальностей от дальностей до любого спутника будут одинаковыми. Это отличие может быть исключено введением его в качестве дополнительного неизвестного в уравнения местоопределения.

h_тау - погрешность измерения псевдодальности из-за расхождения шкал времени навига- ционного спутника и аппаратуры потребителя. Для одномоментных измерений эта погреш- ность одинакова для всех спутников.

?_i - погрешности определения псевдодальности до i-го спутника из-за погрешностей предсказания эфемерид, погрешностей частотно-временного обеспечения, погрешностей скорости распространения радиоволн в тропосфере и иносфере на трассах Єi-тый навигационный спутник- потребитель?, погрешностей из-за многолучевого распространения сигналов навигационных спутников в месте приема, шумов приемного канала аппаратуры потребите- ля и погрешностей из-за естественных и преднамеренных помех.

9. Тимы данных используемые для расчета координат НКА.

Эфемериды бортовые (навигационных спутников) - сведения о местоположении НС на орбите, передаваемые в составе измерительной информации.(board ephemeris). Примечание. Бортовые эфемериды являются результатом обработки измерений, выполняемых сегментом управления, и загружаемые им на спутники несколько раз в сутки.

Эфемериды точные (положения НС на орбите) - сведения о местоположении НС на орбите, получаемые после проведения траекторных измерений, описывающие реальное движение НС (precise ephemeris)

Альманах- набор приближенных спутниковых данных, используемый для вычисления приблизительного местоположения спутника, времени появления его над горизонтом, возвышения и азимута. Альманах используется приемником для захвата спутников, а также в процессе планирования сеансов наблюдений. Альманах содержит следующие основные данные: данные о состоянии всех спутников системы (альманах состояния), сдвиг шкалы времени каждого спутника относительно шкалы времени системы (альманах фаз), приближенные параметры орбит всех спутников системы (альманах орбит) и другие.

10. Структура кадра передаваемой информации в радионавигационном сигнале.

Z-отсчет Каждый навигационный спутник формирует 1.5- секундную эпоху (момент времени) для точного отсчета и привязки времени. Отсчет времени, установленный таким образом, называется Z- отсчетом. Z- отсчет предоставляется потребителю в виде 29-разрядного двоичного числа. Десять старших разрядов (MSB) Z- отсчета являются двоичным представлением последовательного номера текущей недели. Отсчет недель лежит в пределах от 0 до 1023. Нулевое состояние соответствует той неделе, которая начинается с 1.5-секундной эпохи в нулевой (приблизительно) временной точке всемирного времени (UTC). По окончании GPS- недели с номером 1023 номер недели сбрасывается в ноль (0). При этом потребитель при переходе от системного времени GPS к календарной дате предыдущие 1024 недели учитывает (прибавляет).

Нулевой отсчет времени GPS определен в полночь с 5 на 6 января 1980 года.

Девятнадцать следующих разрядов Z-отсчета, расположенных в слове 2 (HOW), определяются как количество 1.5-секундных интервалов отсчитанных от момента перехода Єконец/начало? любой недели. Отсчет лежит в пределах от 0 до 403199. Число 403199 есть количество 1.5- секундных интервалов в неделе (в 604800 секундах).

В течение недели передаваемая в 17 старших разрядах слова 2 информация в десятичном эквиваленте изменяется в диапазоне от 0 до 100799 с шагом 1, что соответствует 6 секундам т. е. продолжительности передачи информации 1 подкадра.

Можно отметить, что за неделю каждый навигационный спутник транслирует потребителям 100800 подкадров (строк).

12. Дифференциальный режим.

Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного навигационного при?мника, называемого базовой станцией. Базовая станция устанавливается в точке с известными географическими координатами. Сравнивая известные координаты (полученные в результате прецизионной геодезической съ?мки) с измеренными координатами, базовый навигационный при?мник формирует поправки, которые передаются потребителям по каналам связи.

Различают два метода вычисления поправок:

-- метод коррекции координат, когда в качестве дифференциальных поправок с базовой станции передают добавки к измеренным в определяемом пункте координатам. Недостатком этого метода является то, что при?мники базового и определяемого пунктов должны работать по одному рабочему созвездию. Это неудобно, поскольку все потребители, использующие дифференциальные поправки, должны работать по одним и тем же ИСЗ;

-- метод коррекции навигационных параметров, при использовании которого на базовой станции определяются поправки к измеряемым параметрам (например, псевдодальностям) для всех спутников, которые потенциально могут быть использованы потребителями. Эти поправки передаются потребителям и учитываются при решении навигационной задачи. Недостатком этого метода является повышение сложности аппаратуры потребителей.

Классификация: Системы дифференциальной навигации по кодовым и псевдофазовым измерениям. Системы дифференциальной навигации по кодовым измерениям строятся на основе измерения и обработки псевдодальностей, в общем случае, имеют неограниченную область действия и характеризуются ошибками местоопределения от долей метра до нескольких метров. Системы дифференциальной навигации по псевдофазовым измерениям характеризуются очень высокой точностью местоопределения (до долей сантиметра). Однако область их действия ограничена дальностью ~10-12 км в одночастотном режиме и ~100 км в двухчастотном режиме. Специфической особенностью дифференциальных систем по псевдофазовым измерениям является неоднозначность этих измерений, затрудняющая их использование. Системы дифференциальной навигации по псевдофазовым измерениям иногда называют системами относительных определений

Кодовые: локальные, широкодиапазонные, глобальные.

Геометрический фактор. При проведении навигационных вычислений по выражениям одним из оп- ределяющих параметров являются вычисленные псевдодальности, через которые, по сути и производятся все дальнейшие вычисления. Очевидно, что псевдодальности до навигационных спутников определяется с погреш- ностями. При определенных допущениях, в частности, при допущении, что все псевдодальности определены при равноточных измерениях имеет место следующая формула.

6. Уравнения движения спутника (Кеплеровы).

Оставить комментарий © Copyright mr.marmok Размещен: 25/04/2017, изменен: 25/04/2017. 17k. Статистика. Статья: Иллюстрации/приложения: 9 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:

mr.marmok : другие произведения.

Gps