Принцип построения и основные характеристики

Начиная с 1973 года в США проводятся работы по созданию новой навигационной системы GPS (Global Positioning System). Эта система известна также под названием NAVSTAR отражающем в сокращенном виде принцип действия - Navigation System using Time and Range. Система предназначена для радионавигационного обеспечения различных подвижных объектов. С вводом системы в действие станет возможным практически непрерывное определение координат и скорости движения объекта, а также точного времени в любой точке земного шара или околоземного пространства. В СНС "НАВСТАР" реализуются последние достижения в технике транзитного слежения за ИСЗ и прогнозирования эфемерид, отработанные в процессе эксплуатации системы "ТРАНЗИТ".

Предусмотрены меры по автоматической диагностике и восстановлению данных бортовых ЦВМ на случай, если разрушение информации произошло в результате воздействия импульса электромагнитного излучения, вызванного ядерным взрывом.

Система может использоваться не только для дальней радионавигации, но и для ближней, включая точное определение координат вблизи берегов, в узостях и на подходе к портам, а также в географических съемках и разведке природных ресурсов, геодезических съемках местности, для авиационной и автомобильной навигаций.

Система "Навстар" включает в себя три основные подсистемы - наземную службу, ИСЗ, аппаратуру потребителей (рис. 1).

Наземная служба выполняет функции управления системой в целом и состоит из главной станции, расположенной на территории военно-воздушной базы Ванденберг (Калифорния), четырех пунктов измерения параметров движения ИСЗ, расположенных на Аляске, на о. Гуам, на Гавайских островах и в Ванденберге, станций ввода данных на борт ИСЗ, расположенных в г. Форчуне штат Висконсия и на базе ВВС Ванденберг.

Контрольно-измерительный центр

Рис.1 Структурная навигационная система "Навстар"

Наряду со стационарными пунктами слежения и станциями ввода данных на ИСЗ предусматривается включение в состав системы в качестве резервных мобильных передвижных станций с теми же функциями. По данным измерений параметров ИСЗ, выполненных на интервале до семи суток, вырабатываются опорные эфемериды на восемнадцати дневной период. Опорные эфемериды используются при обработке траекторных измерений, проводимых в реальном масштабе времени. Для выработки прогнозируемых эфемерид используются поправки первого рода, при вычислении которых учитываются эффекты распространения радиоволн в ионосфере, общие и специальные релятивистские эффекты, вращение Земли, уход шкалы времени системы. Правильность закладки информации контролируется при ретрансляции данных со спутника. В случае обнаружения ошибок в навигационном сообщении производиться повторный ввод данных в аппаратуру ИСЗ. Передача данных на ИСЗ производиться один раз в сутки, диапазон частот канала передачи - 1750 или 1850 МГц.

В состав сообщения, передаваемого со станции ввода, входят прогнозируемые эфемериды ИСЗ, поправки шкалы времени ИСЗ, коэффициенты, учитывающие особенности распространения радиоволн в ионосфере, а также данные альманаха, характеризующего признак функционирования и положения всех ИСЗ системы в пространстве на фиксированные моменты времени. При необходимости в составе сообщения передаются также команды на проведение контроля аппаратуры.

Работа системы обеспечивается по собственной шкале времени, несколько отличающейся от UTC. Опорное время формируется тремя цезиевыми стандартами частоты, установленными на главной станции управления в Ванденберге. Отличие времени системы НАВСТАР от времени UTC вызвано тем, что обсервация ВМС США, специальный хранитель времени в США, практикует ввод дополнительного "секундного скачка" в группу своих атомных эталонов для учета действительного вращения Земли, которое, как известно, замедляет во времени. Коррекция эталонов времени системы, даже если она производиться редко, например один раз в год, могла бы в момент ввода "секундного скачка" вызвать ошибку в определения координат потребителей системы. Для потребителей точного времени приведение к шкале UTC осуществляется путем использования таблиц поправок, составляемых и распространяемых обсерваторией ВМФ США. В аппаратуре потребителей навигационной информации всемирное координированное время рассчитывается на основе системного времени с учетом коэффициентов и поправок, передаваемых в составе кадра данных с ИСЗ.

Дата добавления: 2015-07-20