X-PDF

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

Поделиться статьей

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- 23h55m56,6s, 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 Дi 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.

Представленная информация была полезной?
ДА
58.64%
НЕТ
41.36%
Проголосовало: 1071

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

3 резервных спутников.

число орбитальных плоскостей-3,

орбита спутников- круговая,

высота спутников 19100км,

наклонение орбиты 64,8°.

В настоящее время принято соглашение о совместном использовании систем ГЛОНАСС и НАВСТАР (GPS).

Для повышения точности определения координат станции наблюдений в 1983г. В США был испытан приемник сигналов с ИСЗ под названием «Макрометр — ТМ», предназначенный для автономного определения пространственных геодезических координат путем одновременных измерений с 2х пунктов фаз несущей частоты электромагнитных колебаний, поступающих со спутников (интерференционный принцип). Установив один из приемников на пункте с известными координатами, а второй на определяемом пункте, находят пространственные координаты второго пункта. При установке приемников на 2х определяемых пунктах в результате наблюдений ИСЗ, вычисляют разности координат пунктов и расстояние между ними. Анализ результатов испытаний, созданной аппаратуры показал, что при базах длиной от 100 до 1000м разности координат, полученных спутниковыми и традиционными методами, составляют около 5 мм, при базах длиной 36км-30мм. Кроме того, в США разработаны приемо-индикаторы типа 4000SL и 4000ST, которые обеспечивают определения расстояний Д между пунктами до 20км с ошибкой 1 мм. Разности высот двух пунктов с ошибкой 2 см. Азимута направления 10”. Для получения результатов с отмеченной точностью требуется несколько часов работы аппаратуры.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.64%
НЕТ
41.36%
Проголосовало: 1071

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет