Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Насыров И.А. - 5 стр.

                                                                           9         10
       Навигационные функции для пространственных координат потребителя
можно определить с помощью различных разновидностей дальномерных, разностно-                                            [
                                                                                                   Dизмi = Di + D ′ = ( xi − x ) + ( y i − y ) + ( z i − z )
                                                                                                                                 2             2               2
                                                                                                                                                                   ]
                                                                                                                                                                   1
                                                                                                                                                                       2
                                                                                                                                                                           + D′ .   (1.2)
дальномерных, угломерных методов и их комбинаций. Для получения
навигационных функций, включающих составляющие вектора скорости потребителя,                 В    псевдодальномерных     методах,    основанных    на    измерениях
используют радиально-скоростные методы.                                              псевдодальностей, в качестве навигационного параметра выступает Dизм i.
                                                                                     Поверхностью положения по-прежнему является сфера с центром в точке центра масс
1.1. Дальномерный метод                                                              НКА, но радиус этой сферы изменен на неизвестную величину D’. Измерение
Наиболее простой дальномерный метод навигационных определений основан на             псевдодальностей до трех НКА приводит к системе из трех уравнений с четырьмя
пассивных (беззапросных) измерениях дальности Di между i-м НКА и потребителем.       неизвестными (x, y, z, D’). В решении этой системы уравнений возникает
В этом методе навигационным параметром является дальность Di, а поверхностью         неопределенный параметр, и для устранения возникшей неопределенности
положения – сфера с радиусом Di и центром, расположенным в центре масс i-го НКА.     необходимо провести дополнительное измерение, т.е. измерить псевдодальность до
Уравнение сферы                                                                      четвертого спутника. Полученная таким образом система четырех уравнений имеет

                      [                                          ]
                                                                 1                   точное решение, и, следовательно, местоположение потребителя при измерениях
                Di = ( xi − x ) + ( y i − y ) + (z i − z )
                               2             2               2       2
                                                                         .   (1.1)   псевдодальностей определяется как точка пересечения четырех поверхностей
                                                                                     положения.
Здесь xi, yi, zi – известные на момент измерения координаты i-го НКА (с учетом его
                                                                                             Необходимость нахождения в зоне видимости четырех НКА предъявляет
перемещения за время распространения сигнала); x, y, z – координаты потребителя.
                                                                                     достаточно жесткие требования к структуре сети НКА, которые выполняются только
       Местоположение потребителя, т.е. координаты x, y, z, определяют как
                                                                                     в среднеорбитальных СРНС с высотой орбит спутников над поверхностью Земли ~20
координаты точки пересечения трех поверхностей положения, другими словами трех
                                                                                     000 км.
сфер. Поэтому для реализации дальномерного метода необходимо измерить
                                                                                             Псевдодальномерный метод не накладывает жестких ограничений на значение
дальности (1.1) до трех НКА, т.е. i = 1,3 .                                          погрешности D’= ct’ (погрешности временной шкалы) и позволяет одновременно с
       Таким образом, для дальномерного метода навигационная функция                 определением местоположения вычислять отклонение шкалы времени потребителя.
представляет собой систему из трех уравнений вида (1.1). Ввиду нелинейности такой
системы уравнений возникает проблема неоднозначности определения координат           2. Описание спутниковых радионавигационных систем второго поколения.
потребителя, устраняемая с помощью известной потребителю дополнительной                  Основные положения
информации (ориентировочные координаты потребителя, его радиальная скорость и        Основное назначение СНРС второго поколения ⎯ глобальная оперативная навигация
т.д.).                                                                               приземных подвижных объектов: наземных (сухопутных, морских, воздушных) и
       В (1.1) неявно подразумевается, что все величины должны быть взяты в один     низкоорбитальных космических. Термин «глобальная оперативная навигация»
и тот же момент времени. Однако координаты спутника привязаны к бортовой шкале       означает, что подвижной объект, оснащенный навигационным приемником (НАП),
времени, а потребитель измеряет задержку сигнала и определяет свои координаты в      может в любом месте приземного пространства в любой момент времени определить
своей шкале времени. Если шкалы времени идеально синхронизированы, то проблем        (уточнить) параметры своего движения ⎯ три координаты и три составляющие
не возникает. При наличии расхождения t’ шкал времени возникает смещение D’ = ct’    вектора скорости. Принципы построения СРНС ГЛОНАСС, NAVSTAR и
измеренной дальности относительно истинной и точность определения                    «GALILEO» в общих чертах идентичны, но отличаются техническим выполнением
местоположения потребителя падает, поэтому недостатком метода является               подсистем.
необходимость очень точной привязки шкал времени НКА и потребителя.
Уменьшить влияние этого фактора можно, установив у потребителя                       2.1. Архитектура спутниковых радионавигационных систем
высокостабильный стандарт частоты и времени и периодически проводя его               СРНС второго поколения включают в себя три сегмента (рис 2): орбитальную
калибровку по бортовой шкале времени НКА. Однако высокостабильные эталоны            группировку (ОГ) НКА (космический сегмент); наземный комплекс управления
времени достаточно дороги и не могут быть использованы у массового потребителя.      (НКУ) орбитальной группировкой НКА (сегмент управления); аппаратуру
Создание относительно дешевых высокостабильных эталонов времени (частоты) –          пользователей (сегмент потребителей). Из этих трех сегментов последний,
трудная техническая проблема, поэтому в настоящее время более широко применяют       аппаратура пользователей, является самым многочисленным.
псевдодальномерный метод.                                                                   В СРНС второго поколения применяются навигационные космические
                                                                                     аппараты (НКА) на круговых геоцентрических орбитах с высотой ∼20000 км над
1.2. Метод псевдодальностей                                                          поверхностью Земли. Таким образом, за сутки каждый НКА совершает примерно 2
Под псевдодальностью от i-го НКА до потребителя понимают измеренную дальность        оборота вокруг Земли. Благодаря использованию атомных стандартов частоты (АСЧ)
Dизм i до этого НКА, отличающуюся от истинной дальности Di на неизвестную, но        на НКА в системе обеспечивается взаимная синхронизация навигационных
постоянную за время определения навигационных параметров величину D’. Таким          радиосигналов, излучаемых орбитальной группировкой НКА. В НАП на подвижном
образом, для псевдодальности до i-го НКА можно записать                              объекте в сеансе навигации принимаются радиосигналы не менее чем от четырех
                                                                                     радиовидимых НКА и используются для измерения трех разностей дальностей и трех