Раздел III. Методологические основы проектирования навигационных КА для определения местоположения и скорости объектов в пространстве.

Тема 14. Анализ требований к навигационным КА, формирование их состава и структуры. Особенности проектирования навигационных КА. Анализ показателей целевой и экономической эффективности.

Лекция 27-28.

Основные понятия и определения

Спутниковая система навигации (ССН) – это система определения навигационных параметров потребителя, осуществляемого на основе приема радиосигналов навигационных КА.

Рабочая зона ССН – область, в пределах которой возможен надежный прием сигналов для обеспечения потребителей навигационными определениями с заданным уровнем точности и надежности. Характеристиками рабочей зоны (зоны действия) ССН являются географические координаты потребителей (долгота , широта ) и их размещение относительно поверхности Земли, характеризуемое высотой ; диапазоном широт и т.д.

Концепция независимой навигации - предусматривает вычисление искомых навигационных параметров непосредственно в аппаратуре потребителя (АП).

Псевдодальность от i-го КА до потребителя. Под псевдодальностью от i-го КА до потребителя понимается измеренная дальность до этого КА, отличающуюся от истинной дальности на неизвестную, но постоянную за время определения навигационных параметров величину.

Доступность потребителей к информации ССН. В Российском радионавигационном плане (РРП) введено понятие доступности как вероятность получения потребителем в рабочей зоне достоверной информации о своем местоположении в заданный момент времени и с требуемой точностью. Мерой доступности (готовности) является вероятность работоспособности радионавигационных систем перед выполнением той или иной задачи и в процессе ее выполнения. Характеристикой доступности может также являться вероятность видимости потребителем заданного числа навигационных КА. Вместо термина навигационный КА в литературе часто используется термин навигационный спутник (НС).

Целостность при использовании ССН. Целостность при использовании ССН в качестве единственного (основного) навигационного средства – способность системы исключить неверную информацию навигационного КА путем его изолирования из последующей обработки до того, как ошибка в выходных характеристиках превысит заданный уровень. Целостность ССН при использовании ее в качестве вспомогательного навигационного средства – способность системы о своевременном сообщении ее неприменения для целей навигации.

Отказ навигационного КА – состояние КА, при котором использование его информации ухудшает точность определения координатно-временных параметров потребителя до значения, превышающего пороговый уровень.

Зона обзора навигационного КА – участок поверхности Земли, на котором можно осуществить наблюдение за КА, прием его радиосигналов. Центром зоны обзора является подспутниковая точка, называемая географическим местом КА (или спутника). Зона обзора ограничена линией истинного горизонта, её размер зависит от высоты полета КА.

Зона видимости навигационного КА – область небосвода, в которой КА наблюдается от момента входа в зону радиовидимости аппаратуры потребителя до момента выхода из этой зоны.

Дифференциальная коррекция ССН. Для обеспечения повышенной точности навигации обычно применяется дифференциальная коррекция. Сущность дифференциальной коррекции заключается в передаче соответствующих дифференциальных поправок. В зависимости от того, где и как формируются поправки, дифференциальная коррекция делится на локальную, региональную и широкозонную. Основные функции дифференциальных подсистем:

- обеспечение потребителей корректирующей информацией и дополнительными измерениями псевдодальностей;

- определение временных поправок для НС, контроль целостности НС.

Классификация дифференциальных подсистем с различными рабочими зонами (РРЗ) для коррекции навигационных данных приведена ниже.

ШДПС используют КА на ГСО в качестве средств передачи сигналов контроля целостности и дифференциальных поправок. Такими системами являются американская WAAS, европейская EGNOS и японская MSAS.

РДПС предназначены для навигационного обеспечения отдельных регионов континента, моря, океана.

ЛДПС. К настоящему времени определились три основных класса ЛДПС: морские, авиационные, для специальных работ (геодезических, землемерных и др. видов работ). Для локального дифференциального режима поправки формируются одной базовой станцией. Обычно дифференциальные поправки передаются по радиоканалу. Существуют также возможность передачи дифференциальных поправок с использованием Интернета. Главный недостаток локальной коррекции – потребитель может использовать дифференциальные поправки, находясь не далее, чем 100-200 км от базовой станции. Поэтому для повышения точности навигации для обширного региона необходима целая сеть таких базовых станций.