Спутниковые радионавигационные системы. Особенности построения спутниковых РНС и назначение их основных элементов

1.1

СПУТНИКОВЫЕ  РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ  СИСТЕМЫ

Судовые  приемоиндикаторы (ПИ)  спутниковых  радионавигационных систем (СРНС)  в настоящее   время стали основным  средством  определения  координат  на  судах  морского флота.    При  высокой  точности  и  непрерывности  определения  координат  судовые  ПИ  СРНС   являются  базовыми  элементами  судовых навигационных  комплексов (integrated system), позволяющих  получать и другие  навигационные  параметры,  необходимые  для  безопасного  вождения  судна.   Грамотное  и эффективное  использование в  судовождении систем, базовыми  элементами  которых  являются  ПИ современных  СРНС,  возможно  при  понимании   принципов  построения  спутниковых  РНС,  назначения  их  основных  элементов.

1.   ОСОБЕННОСТИ  ПОСТРОЕНИЯ   СПУТНИКОВЫХ РНС

  И  НАЗНАЧЕНИЕ  ИХ  ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1. Обращаясь к принципам и особенностям построения РНС с наземными  излучающими станциями,  покажем,  что  состав,  функции и параметры основных элементов  спутниковых  РНС,  их  наиболее существенные  отличия  от  РНС  с  наземными станциями  обусловлены  необходимостью  реализовать   в СРНС  такие характеристики,  как  максимальная достижимая точность и непрерывность определения  координат   в любом  пункте  на  земной  поверхности,  что означает  глобальность  системы  при  ее  использовании   для  неограниченного  числа  потребителей. 

1.1.1.  Глобальность определения  координат  в  СРНС  достигается  размещением  излучающих  станций  на  искусственных  спутниках Земли  (ИСЗ).  При  перемещении определенного  числа  ИСЗ  по     соответствующим траеткториям  прием  сигналов  от  размещенных  на них  станциях  оказывается  возможным  в любом  пункте  на  земной  поверхности.

Но  размещением излучающих  станций на ИСЗ обуславливается диапазон используемых  в  СРНС  радиоволн:  достигнуть   земной  поверхности  из  околоземного  пространства,  пройдя  ионосферу,  могут  радиоволны  из  УКВ   или   СВЧ  диапазонов.

Использование радиоволн  УКВ  и СВЧ диапазонов  обуславливает возможность приема сигналов при  нахождении ИСЗ  только в прямой  радиовидимости  с приемного  пункта.  Учитывая,  что  в   РНС   с  наземными   неподвижными станциями   для  непрерывного  определения  координат необходим   одновременный  прием  сигналов   от  нескольких  станций,  можно предположить, что  и  в  спутниковой  РНС  также  должен осуществляться  одновременный  прием сигналов от нескольких станций.  

Однако   перемещение  ИСЗ   с  космической  скоросттью  относительно  наземных пунктов  обуславливает  возможность  определения  координат  и по  сигналам  станции  на одном  ИСЗ,  что  будет  рассмотрено далее.

1.1.2.  Очевидно (должно быть  с очевидностью  понято),  что координаты  подвижного объекта по  измеряемым  параметрам  принимаемых  от  станций  РНС  сигналов могут быть определены при  использовании  в пункте  приема  известных  координат  излучающих станций.

Неизменные координаты неподвижных излучающих антенн  на Земле определяются геодезическими методами и приводятся затем в документах  или  иных  источниках.  При определении координат  судна (по результатам измерений

1.2

радионавигационных параметров )   известные  координаты излучающих станций  необходимы при построении  изолиний  на радионавигационных картах,  вводятся  константами  в память судовых  вычислительных  устройств или используются  иными способами.  Нет необходимости  (кроме  особых  случаев)  передавать  их в пункт  приема по  каналам  радиосвязи.

Излучающие антенны навигационных  ИСЗ  относительно  Земли  перемещаются, их  координаты  во  времени  изменяются.  Определение  (в  пункте  приема) координат  перемещающегося  ИСЗ составляет  проблему в  построениии  спутниковых  РНС,  решение которой  усложнено необходимостью  учитывать воздействия,  возмущающие  движение  ИСЗ  по  относительно  простым  элиптическим  траеткториям. Суть решения этой проблемы  в существующих СРНС  сводится к следующему: 

-   координаты  ИСЗ рассчитываются на судне  (в процессоре приемоизмерителя СРНС)  по  достаточно  простым  алгоритмам;

-    учет  воздействий,  возмущающих  движение  ИСЗ,  осуществляетя при вводе в  процессор  приемоиндикатора  данных  о  параметрах  движения (эфемеридах)   ИСЗ,  передаваемых из  командно-измерительного  комплекса  (КИК),  в котором  положение  спутника  и его эфемериды  рассчитываются  по результатам  траекторных  измерений ИСЗ,    через  контрольную станцию (КС)  и  ИСЗ.  

Более детальное рассмотрение проблемы рассчета  координат навигационных  ИСЗ и способов  ее   решения  приводится  далее.