Новости навигации, n 3, 2004 г
Скачать 0.91 Mb.
|
Эфемеридное обеспечение спутниковых радионавигационных системПод эфемеридным обеспечением СРНС понимается определение и прогноз параметров движения каждого из НКА, входящих в систему, и «закладка» на борт НКА эфемеридной информации для кадров цифровой информации в навигационных радиосигналах. Эфемеридная информация может быть представлена в различной форме в зависимости от выбранного алгоритма прогнозирования движения спутника. Для этого могут быть использованы прямоугольные координаты и составляющие вектора скорости в гринвичской системе координат, либо кеплеровские элементы орбиты, либо то и другое вместе. Истинное движение НКА по орбите заметно отличается от расчетного кеплеровского за счет возмущений, основными из которых являются: нецентральность гравитационного поля Земли; гравитационное влияние Луны и Солнца; световое давление; геодинамические явления и воздействие внутренних сил. Если не учитывать приведенные выше воздействия, то высокоточное определение параметров орбиты НКА и ее прогнозирование становятся невозможными. Начиная с высот около 20000 км, возмущения от притяжения Луны и Солнца превышают аномалии силы тяжести, а с высот более 50000 км превосходят все остальные гравитационные возмущения [1]. Эфемериды, представляемые потребителю сигналов СРНС, содержат кеплеровские элементы орбиты спутника, коэффициенты вековых уходов, а также амплитуды синусной и косинусной гармоник удвоенной невозмущенной частоты обращения, которые аппроксимируют три составляющих возмущения относительно невозмущенной орбиты: вдоль орбиты, по геоцентрическому радиусу и по боковому уклонению. Этой эфемеридной информации достаточно, чтобы выполнить краткосрочный прогноз эфемерид каждого НКА с погрешностью несколько единиц метров на интервале один час, серединой которого служит некоторый момент времени, на который рассчитаны эфемериды. Сформированная в баллистическом центре прогнозируемая эфемеридная информация «закладывается» на борт НКА ежесуточно. На худших участках орбиты НКА, где максимальны немоделируемые возмущающие ускорения, действующие на НКА, средние квадратические отклонения случайных составляющих погрешностей определения местоположения НКА на орбите составляют: по высоте dR - около 5 м, вдоль орбиты dV – 20 м, по бинормали dP – 10 м (рис. 1). На лучших участках орбиты погрешности эфемеридной информации приблизительно в два раза меньше по высоте и вдоль орбиты, а, следовательно, погрешности эфемеридной информации, содержащейся в кадрах цифровой информации сигналов СРНС, в среднем составляют 4, 15 и 10 м, соответственно (числовые данные приведены в [2], стр. 34). Поставим задачу оценки степени влияния погрешности положения НКА на орбите на ошибки определения навигационных параметров приемником сигналов СРНС, под которыми будем понимать координаты места установки приемника. Для решения данной задачи необходимо наличие идеального «эталонного» навигационного поля, т.е. навигационного поля, не имеющего эфемеридных погрешностей. Создание такого «эталонного» навигационного поля стало возможным благодаря появлению имитаторов сигналов СРНС. Имитаторы спутниковых радионавигационных систем Имитаторы СРНС разрабатываются как высокоточное оборудование для тестирования и оценки приемников сигналов этих систем при их разработке, испытаниях или сертификации. Имитаторы структурно включают в себя две основные подсистемы: генератор радиочастотного сигнала и мощную компьютерную станцию, поставляемую со специальным программным обеспечением. Имитаторы предоставляют пользователю законченную имитируемую радиочастотную среду для формирования сигналов СРНС. В генераторе сигналов СРНС, основанном на векторной модуляционной схеме, используется прямой цифровой синтез, позволяющий избавиться от дрейфа, связанного с аналоговыми методами построения, а также избежать шума квантования, связанного со схемами, реализующими цифровую модуляцию. Результатом этого является высокая точность, высокая стабильность, воспроизводимость и разрешающая способность генератора. Сигнал с выхода генератора «управляется» компьютерной станцией, которая включает в себя специальные программные пакеты для обеспечения встроенного программного моделирования. Программное обеспечение компьютерной станции имитаторов позволяет выполнять следующие функции: компоновать набор исходной информации, которая описывает траекторию движения потребителя сигналов СРНС и среду распространения сигнала; изменять мощность формируемого сигнала, частотный диапазон, создавать многолучевость отражения и исключать из созвездия НКА; вычислять положения и скорости 24 НКА в заданном пользователем созвездии спутников СРНС и описывать независимо орбиты всех НКА СРНС. Таким образом, программное обеспечение имитаторов позволяет смоделировать на их выходе сигналы НКА СРНС, имеющих «идеальные» орбиты, т.е. орбиты без ошибок в прогнозе эфемерид, а также сигналы НКА с «возмущенными» орбитами, т.е. с орбитами, имеющими заданные (установленные) погрешности эфемерид. Использование же «эталонного» навигационного сигнала, т.е. смоделированного имитатором сигнала от НКА с «идеальными» орбитами, позволяет оценить аппаратурную погрешность приемников сигналов СРНС. В инициативном порядке был проведен ряд экспериментов по исследованию навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS типа «БРИЗ-МВ» с помощью таких имитаторов. В исследованиях использовался имитатор сигналов космических навигационных систем «ГЛОНАСС» и GPS, в свое время успешно прошедший испытания для целей утверждения типа аппаратуры и занесенный в Государственный реестр средств измерений. При проведении эксперимента были соблюдены нормальные климатические условия. Первая часть экспериментов была посвящена нахождению аппаратурных погрешностей исследуемой навигационной аппаратуры, для чего имитатором формировались сигналы НКА с «идеальными» орбитами (без каких-либо погрешностей, в том числе и погрешностей эфемерид). Измерительная навигационная информация (пакеты NMEA-сообщений), вычисляемая аппаратурой «БРИЗ-МВ», в режиме реального времени записывалась на персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ) типа IBM PC. Время наблюдения составило около 8 часов 20 минут. Вторая часть эксперимента содержала испытания аппаратуры «БРИЗ-МВ» при формировании имитатором сигналов НКА с приведенными выше усредненными погрешностями эфемеридной информации, а именно 4 м по высоте, 15 м вдоль орбиты и 10 м по бинормали. Также производилась запись измерительной навигационной информации на ПЭВМ. Время наблюдения, а также даты проведения измерений (год, месяц, число, часы, минуты, секунды) были одинаковыми для обеих частей эксперимента. По окончании эксперимента измерительная навигационная информация, а именно координаты местоположения, были сравнены с «эталонными» координатами, формируемыми имитатором. В таблице 1 представлены соответствующие результаты определения аппаратурой «БРИЗ-МВ» координат месторасположения по «эталонным» навигационным сигналам НКА, т.е. НКА, движущихся по «идеальным» орбитам. На рис. 2, 3 и 4 представлены результаты определения этой же аппаратурой координат при приеме сигналов от НКА, движущихся как по «идеальным», так и по «возмущенным» орбитам, для которых были учтены приведенные выше погрешности эфемеридной информации. Проведенная оценка влияния эфемеридной погрешности НКА на погрешность измерения навигационных параметров аппаратуры потребителя сигналов СРНС показала, что погрешность определения гринвичских координат увеличивалась приблизительно в 4 раза по отношению к аппаратурной погрешности исследуемого приемного устройства. Существенное влияние на погрешности измерения навигационных параметров оказывает также уход бортовой шкалы времени бортовых хранителей времени НКА, а, следовательно, погрешности прогнозирования частотно-временных поправок. Оценку данного влияния можно также провести с использованием имитатора сигналов. Р  ис. 1. Таблица 1. Результаты испытаний аппаратуры потребителей сигналов спутниковых навигационных систем (аппаратурные погрешности)
 Рис.2. Погрешности определения координаты X при «идеальной» и «возмущенной» орбитах НКА  Рис.3. Погрешности определения координаты Y при «идеальной» и «возмущенной» орбитах НКА  Рис.4. Погрешности определения координаты Z при «идеальной» и «возмущенной» орбитах НКА ВыводыИмитаторы сигналов СРНС представляют собой мощный инструментарий для исследования аппаратурных и фактических погрешностей приемников этих сигналов. Проведенные с их помощью эксперименты показали, что «реальные» погрешности определения навигационных параметров, в том числе и временных, с помощью приемников сигналов СРНС могут значительно превышать значения, заданные (установленные) в их технической документации или паспортах. Необходимость проведения работ по метрологическому обеспечению эксплуатации и применения приемников сигналов СРНС в настоящее время является общепризнанной. Литература
Безопасность систем передачи данных АЗН-В | |||||||||||||||
Похожие:
 | Новости навигации, №2, 2004 г Совет продлил на 1 год срок полномочий председателя Совета Демьяненко Анатолия Валентиновича, представителя Республики Беларусь | | Новости навигации, №2, 2005 г «Об оснащении космических, транспортных средств, а также средств, предназначенных для выполнения геодезических и кадастровых работ,... |
| Новости навигации, №1, 2004 г О совершенствовании нормативно-правовой базы по использованию интегрированных навигационных систем гражданскими и военными потребителями... | | Первый канал, 15. 10. 2004, Время, 21: 00: 00, Агалакова Жанна; Новости,... Нтв, 15. 10. 2004, Сегодня, 19: 00: 00, Белова Ольга; Сегодня, 16: 00: 00, 13: 00: 00, Поздняков Кирилл 11 |
| Новости В центре внимания | Новости | Анонсы | Конкурсы | Вести нко | Новости из округов Москвы | | Радиофизический факультет Целью дисциплины является изучение фундаментальных основ систем навигации, принципов построения современных локальных и глобальных... |
 | Новости (официальные новости, анонсы конференций и семинаров, новые технологии, новости портала) Сайт целиком посвящен профильному обучению и имеет рубрики: эксперимент по предпрофильной подготовке, содержание и методическое обеспечение... | | Главные новости номера Спортивные новости (с. 3). День бегуна в школе (с ) Итоги пушкинской недели (с. 4) |
| Новости 20 марта на площадке риа новости состоялось обсуждение единого... Методические указания составлены в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... С. Шойгу рассказал, кто виноват в пермском пожаре (Новости рбк (главные новости), 11-12-2009) 8 |
| Отчет «маркетинговое исследование российского рынка спутниковой навигационной... «об оснащении технических средств и систем аэронавигационного обслуживания, авиационно-космического поиска и спасания аппаратурой... | | НовостИ 11 февраля 2004. The National Interest. Сша Никому на Западе, в сущности, не следовало бы удивляться тому курсу, на который вступила Россия при администрации президента Владимира... |
| Тв “риа -новости”, 26. 03. 2013 г. Риа”Новости”:”Робота-няню и очки... «областной центр информационного и материально-технического обеспечения образовательных учреждений» | | Московские новости, N18, 21. 05. 2004, с 20 Рпц и других религиозных конфессий на территории РФ. Особое внимание уделяется их взаимодействию с социальными институтами армией,... |
| Исходный файл "Новости Афонтово" "Новости Афонтово", 08. 10. 2012 Это технология доступа в аудиторию, технология, когда в компьютерных классах пользователь может положить карту на специальное устройство,... | | Новости всех видов спорта в Украине. Советы для маленьких предпринимателей Английский язык — изучение он-лайн, игровая форма. Украинские словари. Он-лайн переводчик. Детский портал: новости, общение, развлечения,... |
