Сновные принципы построения и функционирования, методы использования спутниковых радионавигационных систем, страница 6

Для системы ГЛОНАСС основу должны составляют 24 спутника (по проекту), движущиеся над поверхностью Земли на высоте 19100 км в трех орбитальных плоскостях. Структура сети спутников такова, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространствав любой момент времени наблюдаются одновременно не менее четырех спутников. Интервал повторяемости трасс движения спутников составляет 8 суток. За это время спутник совершает 17 оборотов вокруг Земли, причем начало каждого витка смещается. Таким образом, каждые восемь суток спутник проходит над одними и теми же точками на поверхности Земли. Такое вращение спутников ГЛОНАСС, не синхронизированное с вращением Земли, более стабильно по сравнению с группировкой спутников GPS с синхронными 12-ти часовыми орбитами.

Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС характеризуется высокой устойчивостью и не требует дополнительных коррекций в течение всего срока активного существования спутников. Так максимальный уход спутника относительно идеального положения на орбите не превышают ±5° на интервале в 5 лет.

Навигационные спутники формируют и излучают радиосигналы, необходимые для:

· навигационных определений, т.е. по этим сигналам потребитель вычисляет свое местоположение, скорость и другие параметры движения;

· контроля исправности самого спутника.

С этой целью в состав аппаратуры спутника входят радиопередающее оборудование для передачи навигационных сигналов и телеметрической информации; радиоприемное оборудование для приема команд от станций наземного сегмента; антенны; бортовая ЭВМ, бортовой эталон времени и частоты, солнечные батареи; аккумуляторные батареи; системы орбитальной ориентации и др.

Бортовым эталоном времени и частоты являются высокостабильные цезиевые часы. Они обеспечивают практически синхронное излучение навигационных сигналов всеми спутниками, что необходимо для реализации режима пассивных (беззапросных) дальномерных измерений в аппаратуре потребителей.

Навигационные спутники ГЛОНАСС имеют три модели, отличающиеся номенклатурой решаемых задач, аппаратурным составом, точностными характеристиками и сроком активного существования. В настоящее время в штатной орбитальной группировке находятся навигационные спутники первого поколенияГЛОНАССи, предназначенные для их постепенной замены, спутники второго поколения ГЛОНАСС-М. Запуск и эксплуатация спутников ГЛОНАСС-М начались с 2005 года. В отличие от аппаратов предыдущего поколения, спутники ГЛОНАСС-М излучают уже два гражданских сигнала на частотах L1 и L2. Гарантированный срок их активного существования увеличен до 7 лет.

Рисунок - Навигационные спутники: ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К соответственно.

С 2011 года начались испытания спутников третьего поколения ГЛОНАСС-К. От спутников предыдущей серии отличаются гарантийным сроком активного существования 10 лет, уменьшенной массой, негерметичным исполнением. В спутниках ГЛОНАСС-К предусмотрендополнительные навигационные сигналы в диапазоне L3 с кодовым разделением, а также присутствует функция поиска и спасания.

Наземный сегмент состоит из главной станции; группы контрольно-измерительных станций (КИС), связанных с главной станцией и между собой каналами связи; наземного эталона времени и частоты.

КИС стараются размещать равномерно по земной поверхности. При пролете спутника в зоне видимости КИС, она осуществляет наблюдение за спутником. То есть КИС принимает навигационные сигналы от спутника и осуществляет первичную обработку полученной информации. Затем КИС производит обмен данными с главной станцией. На главной станции происходит сбор информации от всех КИС. По этой информации вычисляют параметры орбит спутников и корректирующие данные. Так же составляются дальнейшие прогнозы параметров орбит, которые называютэфемеридами. Во время сеанса связи эти эфемериды передаются в бортовую ЭВМ спутника, а затем в составе навигационного сообщения - потребителям.