Состав и функции основных элементов спутниковых радионавигационных систем

0. СОСТАВ И ФУНКЦИИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПУТНИКОВЫХ РНС

При определении состава и функций основных элементов спутниковых РНС будем исходить из того, что их основным назначением, как и РНС с наземными станциями, является определение координат подвижных объектов (морских судов). Длительный опыт пользования судовой аппаратурой различных типов РНС позволил выработать основные требования к «идеальной»РНС для морского судовождения:

1. использование сигналов РНС для неограниченного количества потребителей,

2. определение координат на любом удалении морского судна от берега (РНС должна быть глобальной),

3. определение координат должно осуществляться непрерывно,

4. погрешности координат должны быть минимальны (от нескольких десятков до нескольких единиц метров и сантиметров).

Из рассмотрения предшествующих разделов следует, что реализовать эти требования в РНС с наземными станциями не позволяют условия распространения радиоволн над земной поверхностью, наличие разнообразных помех.

Анализ основных радиофизических и технических факторов позволил заключить, что построение РНС с характеристиками, удовлетворяющими большинство потребителей (не только в морском судовождении), возможно и наиболее целесообразно при использовании для радионавигации искусственных спутников Земли (ИСЗ), которое стало реальным после запуска первого в мире искусственного спутника Земли (4 октября 1957 в СССР).

В 60‑е годы осуществлялся поиск путей и методов (угломерных, дальномерных, дальномерно-угломерных и т. д.) наиболее эффективного использования ИСЗ в радионавигации. В качестве одного из любопытных примеров можно отметить предложение выводить на орбиту пустотелые отражатели СВЧ радиоволн, излучаемых судовыми РЛС, и определять дистанцию до ИСЗ по временному интервалу между излученным и отраженным радиоимпульсами. Более полное представление о характере и сложности комплекса решаемых при этом научных и технических задач желающие могут получить по спискам литературы, например, в / 1 /, / 2 /.

Всесторонний (научный, технический, экономический, военно-политический) анализ вносимых тогда предложений, теоретическая и экспериментальная их оценка позволили выработать решения, осуществленные при построении низкоорбитальных (минимальное удаление ИСЗ от Земли ~ 1000 км) спутниковых РНС (НСРНС) TRANSIT (NNSS) и «Цикада». При использовании указанных НСРНС обеспечивалась глобальность определения координат судна, но с погрешностью ~ 200 м и с интервалами между моментами местоопределений от нескольких десятков минут до нескольких часов.

Недостаточно высокая точность и большая дискретность определения координат обусловили разработку (в 70‑е годы) и построение (в 80‑е годы ) РНС GPS (NAVSTAR) и ГЛОНАСС со спутниками на средневысоких орбитах (минимальное удаление от Земли ~ 20000 км). Основные параметры среднеорбитальных спутниковых РНС (ССРНС) GPS и ГЛОНАСС практически удовлетворяют требованиям к «идеальной»РНС и в настоящее время являются основным средством (GPS) определения координат в морском судовождении. Их рассмотрению далее будет уделено основное внимание.

Функционирование низкорбитальных РНС в настоящее время прекращено (TRANSIT) или ограничено («Цикада»). Однако принцип определения координат надводного объекта при использовании низкоорбитальных ИСЗ осуществлен и в системе КОСПАС-САРСАТ и будет рассмотрен далее.

0.1. Состав и функции основных элементов спутниковых РНС определим, сравнивая их с составом и назначением элементов РНС с наземными станциями и учитывая необходимость выполнения в СРНС указанных в 0.1 требований.