Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Насыров И.А. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

29
GPS в диапазоне L5. Приемники с повышенной точностью (IA) могут также
принимать сигналы E5a
I
и E5a
Q
.
Распределение сигналов по сервисам системы «GALILEO»
OS, SF OS, DF OS, IA OS, S o L CS, VA CS, MS PRS
E5a (I, Q) * * * *
E5b (I, Q) * * *
E6 (A) *
E6 (B, C) * *
L1 (A) *
L1 (B, C) * * * * * *
CS - коммерческий сервис PRS - служба общественного регулирования
DF - двухчастотный приемник SoL - служба скорой медицинской помощи
IA - приемник повышенной точности SF - одночастотный приемник
MC - многочастотный приемник VA - канал с добавленной стоимостью
OS - сервис открытого доступа
Служба скорой медицинской помощи (SoL) должна использовать OS кодовые
последовательности и навигационные данные на всех частотах диапазонов E5 и E2-
L1-E1. Коммерческий сигнал CS также должен работать с OS кодовыми
последовательностями и навигационными данными в диапазонах E2-L1-E1B и E2-L1-
E1C, а также с дополнительными шифрованными данными и кодовыми
последовательностями сигналов E6
B
и E6
C
. В дополнение к этим сигналам
многочастотный дифференциальный коммерческий канал CS использует
нешифрованные кодовые последовательности OS и навигационные данные на
несущих частотах, сигналами E5a и E5b. Сигналы служб общественного
регулирования должны использовать шифрованные PRS кодовые последовательности
и навигационные данные в диапазонах E6 и E2-L1-E1 представленные сигналами E6
A
и E2-L1-E1
A
.
Возможности системы «GALILEO» для аварийно-спасательных служб (SAR)
Сигналы бедствия службы спасения SAR (от вызовов излучающих сигнальных
маяков до операторов службы SAR) будут обнаружены спутниками «GALILEO» в
диапазоне частот 406.0 - 406.1 МГц и затем пересланы на специализированные
наземные станции на частотах диапазона 1544 – 1545 МГц, обозначенного как L6
(ниже навигационного диапазона E2, зарезервированного за аварийными службами).
Обратный сигнал с данными SAR (от SAR операторов до маяка, излучающего сигнал
бедствия),
который необходим для подтверждения получения сигнала тревоги и
координации спасательных команд, будет добавлен в данные сервиса открытого
доступа OS и передан с несущей частотой в диапазоне частот E2-L1-E1.
4. Опорные шкалы времени
Спутниковые радионавигационные системы являются пространственно временными
системами с зоной действия, охватывающей все околоземное пространство, и
функционирует в собственном системном времени. Важное место в СРНС второго
поколения отводится проблеме временной синхронизации подсистем. Так,
30
пространственно-временная привязка всех НКА определяет заданную орбитальную
конфигурацию сети НКА. Временная синхронизация важна и для обеспечения
заданной
последовательности излучения сигналов всех НКА. Она обуславливает
возможность применения пассивных дальномерных (псевдодальномерных) методов
измерений. При этом все подсистемы СРНС должны функционировать в единой
шкале времени.
4.1. Единицы мер времени
Приведем основные понятия, относящиеся к единицам мер времени, которые
используются для временной привязки сигналов СРНС, пространственного
положения НКА и т. д.
Рассмотрим две группы единиц отсчета времениастрономические и
неастрономические (атомные). Основной астрономической единицей времени
являются сутки (86 400 сек) – интервал времени, за который Земля делает один
полный оборот вокруг своей оси относительно
какой-либо фиксированной точки
отсчета (точка весеннего равноденствия, центр видимого диска Солнца, «среднего
Солнца» и т. д.), сутки отличаются по длительности и имеют разное название.
Звездные сутки Т
з
(звездный период обращения Земли) отсчитываются между двумя
последовательными верхними положениями (кульминациями) точки весеннего
равноденствия. Интервал времени от момента верхней кульминации этой точки,
выраженный в долях Т
з
, называют звездным временем. Обычно время, измеренное на
данном меридиане, называется местным временем данного меридиана, т.е. в
рассматриваемом случае местным звездным временем меридиана. Местное звездное
время S измеряется часовым углом t точки весеннего равноденствия
γ
(точки Весны
или Овна) относительно местного небесного меридиана L (рис. 13). На рисунке
показан вид северного
полушария небесной сферы
сверху, где P
N
Северный
полюс. Часовой угол
аналогичен географической
долготе, отсчитывается от
небесного меридиана
наблюдателя по часовой
стрелке и измеряется в
часовой меречасах,
минутах, секундах.
Звездное время
можно выразить и в
угловых значениях с
учетом того, что за один
час Земля поворачивается
на 15
о
, например местному
звездному времени S = 2 ч 3 мин 1 сек соответствует угол, равный 30
о
45’15’’.
Для точных расчетов следует учитывать также, что ось вращения Земли
совершает медленные периодические колебательные движения, состоящие из
прецессии (движение по конусу) и нутаций (небольшие колебания) оси. Из-за
прецессии и нутаций точка весеннего равноденствия перемещается. Если
учитывается только прецессионное движение, то получаются среднее (равномерное)
звездное время и средние звездные сутки.
Если же учитывается и нутация, то
Рис. 13. Определение местного звездного времени
                                                                               29   30
GPS в диапазоне L5. Приемники с повышенной точностью (IA) могут также                 пространственно-временная привязка всех НКА определяет заданную орбитальную
принимать сигналы E5aI и E5aQ.                                                      конфигурацию сети НКА. Временная синхронизация важна и для обеспечения
                                                                                    заданной последовательности излучения сигналов всех НКА. Она обуславливает
Распределение сигналов по сервисам системы «GALILEO»                                возможность применения пассивных дальномерных (псевдодальномерных) методов
              OS, SF   OS, DF   OS, IA    OS, S o L    CS, VA   CS, MS   PRS        измерений. При этом все подсистемы СРНС должны функционировать в единой
 E5a (I, Q)              *          *         *                    *                шкале времени.

 E5b (I, Q)                         *         *                    *                4.1. Единицы мер времени
  E6 (A)                                                                   *        Приведем основные понятия, относящиеся к единицам мер времени, которые
                                                                                    используются для временной привязки сигналов СРНС, пространственного
 E6 (B, C)                                               *         *                положения НКА и т. д.
  L1 (A)                                                                   *                Рассмотрим две группы единиц отсчета времени – астрономические и
                                                                                    неастрономические (атомные). Основной астрономической единицей времени
 L1 (B, C)      *        *          *         *          *         *                являются сутки (86 400 сек) – интервал времени, за который Земля делает один
                                                                                    полный оборот вокруг своей оси относительно какой-либо фиксированной точки
CS - коммерческий сервис            PRS - служба общественного регулирования        отсчета (точка весеннего равноденствия, центр видимого диска Солнца, «среднего
DF - двухчастотный приемник         SoL - служба скорой медицинской помощи          Солнца» и т. д.), сутки отличаются по длительности и имеют разное название.
IA - приемник повышенной точности   SF - одночастотный приемник                     Звездные сутки Тз (звездный период обращения Земли) отсчитываются между двумя
MC - многочастотный приемник        VA - канал с добавленной стоимостью             последовательными верхними положениями (кульминациями) точки весеннего
OS - сервис открытого доступа                                                       равноденствия. Интервал времени от момента верхней кульминации этой точки,
                                                                                    выраженный в долях Тз, называют звездным временем. Обычно время, измеренное на
       Служба скорой медицинской помощи (SoL) должна использовать OS кодовые
                                                                                    данном меридиане, называется местным временем данного меридиана, т.е. в
последовательности и навигационные данные на всех частотах диапазонов E5 и E2-
                                                                                    рассматриваемом случае местным звездным временем меридиана. Местное звездное
L1-E1. Коммерческий сигнал CS также должен работать с OS кодовыми
                                                                                    время S измеряется часовым углом t точки весеннего равноденствия γ (точки Весны
последовательностями и навигационными данными в диапазонах E2-L1-E1B и E2-L1-
                                                                                    или Овна) относительно местного небесного меридиана L (рис. 13). На рисунке
E1C, а также с дополнительными шифрованными данными и кодовыми
последовательностями сигналов E6B и E6C. В дополнение к этим сигналам               показан вид северного
                                                                                    полушария небесной сферы
многочастотный дифференциальный коммерческий канал CS использует
нешифрованные кодовые последовательности OS и навигационные данные на               сверху, где PN – Северный
                                                                                    полюс.     Часовой     угол
несущих частотах, сигналами E5a и E5b. Сигналы служб общественного
регулирования должны использовать шифрованные PRS кодовые последовательности        аналогичен географической
                                                                                    долготе, отсчитывается от
и навигационные данные в диапазонах E6 и E2-L1-E1 представленные сигналами E6A
и E2-L1-E1A.                                                                        небесного        меридиана
                                                                                    наблюдателя по часовой
Возможности системы «GALILEO» для аварийно-спасательных служб (SAR)                 стрелке и измеряется в
Сигналы бедствия службы спасения SAR (от вызовов излучающих сигнальных              часовой мере – часах,
маяков до операторов службы SAR) будут обнаружены спутниками «GALILEO» в            минутах, секундах.
диапазоне частот 406.0 - 406.1 МГц и затем пересланы на специализированные                  Звездное     время
наземные станции на частотах диапазона 1544 – 1545 МГц, обозначенного как L6        можно выразить и в
(ниже навигационного диапазона E2, зарезервированного за аварийными службами).      угловых      значениях    с
Обратный сигнал с данными SAR (от SAR операторов до маяка, излучающего сигнал       учетом того, что за один
бедствия), который необходим для подтверждения получения сигнала тревоги и          час Земля поворачивается         Рис. 13. Определение местного звездного времени
координации спасательных команд, будет добавлен в данные сервиса открытого          на 15о, например местному
доступа OS и передан с несущей частотой в диапазоне частот E2-L1-E1.                звездному времени S = 2 ч 3 мин 1 сек соответствует угол, равный 30о45’15’’.
                                                                                            Для точных расчетов следует учитывать также, что ось вращения Земли
4. Опорные шкалы времени                                                            совершает медленные периодические колебательные движения, состоящие из
Спутниковые радионавигационные системы являются пространственно временными          прецессии (движение по конусу) и нутаций (небольшие колебания) оси. Из-за
системами с зоной действия, охватывающей все околоземное пространство, и            прецессии и нутаций точка весеннего равноденствия перемещается. Если
функционирует в собственном системном времени. Важное место в СРНС второго          учитывается только прецессионное движение, то получаются среднее (равномерное)
поколения отводится проблеме временной синхронизации подсистем. Так,                звездное время и средние звездные сутки. Если же учитывается и нутация, то