 |
Глобальная навигационная спутниковая система
|
|
|
|
ГЛОНАСС-М.
Рис. 4 Отечественный спутник ГЛОНАСС - М
Назначение:
Обеспечение навигационной информацией и сигналами точного времени военных и гражданских наземных, морских, воздушных и космических потребителей.
С 1996 года по предложению Правительства Российской Федерации Международная организация гражданской авиации и Международная морская организации используют систему ГЛОНАСС вместе с системой GPS (США) в качестве международных.
Характеристики:
| Зона обслуживания | Глобально по поверхности Земли в воздушном и околоземном космическом пространстве |
| Возможность использования | В любой момент, независимо от времени суток, года и метеоусловий |
| Точность навигационных определений (вероятность 0,95): в стандартном режиме: | |
| - по плановым координатам | » 20 м |
| - по высоте | » 30 м |
| - по скорости | 5 м/с |
| - по времени привязки к Госэталону | 0,7 мкс |
| в дифференциальном режиме | от 0,1 м до 5 м |
| Доступность | 99,64% |
| Количество КА в орбитальной группировке | 24 (по 8 КА в трех плоскостях) |
| Орбита | круговая |
| - высота | 19140 км |
| - наклонение | 64,8° |
| Частотный диапазон | » 1,6 ГГц |
| - частота L1 | » 1,2 ГГц |
| Гарантированный срок функционирования КА | 7 лет |
| Средства выведения: | |
| - одиночный запуск с к. Плесецк | РН "Союз-2" и РБ "Фрегат" |
| - групповой запуск (3 КА) с к. Байконур | РН "Протон" и РБ "Бриз-М" |
Система Глобального Позиционирования (GPS)
Global Positioning System (GPS) - спутниковая система определения местонахождения подвижных объектов.
Система GPS создана министерством обороны США и позволяет с точностью до 20 м определять в любой точке земного шара место нахождения неподвижного либо движущегося объекта на земле, в воздухе и на море в трех измерениях с очень высокой точностью. Более того, GPS сообщает скорость передвижения объекта. Эта система позволяет оснастить речные и морские суда, автомобили, самолеты электронными картами, на которых показывается место нахождения объекта и кратчайший (либо наиболее удобный) путь к пункту назначения. GPS используется также для составления географических карт и в задачах геодезии. Система широко используется и гражданскими абонентами.
|
|
|
Система создана в спутниковой сети, образованной спутниками связи, вращающимися вокруг земли по высоким орбитам. В 1995 г. сеть имела 24 спутника. Для вхождения в GPS каждый абонент должен иметь небольшое устройство. Последнее в бытовом варианте имеет размер, равный портсигару, что позволяет носить его в кармане костюма. Устройство с высокой точностью показывает три координаты объекта, находящегося в любой точке планеты. Одним из важнейших компонентов устройства являются атомные часы, способные измерять время с точностью до наносекунды. Сигналы устройства синхронизируются с приемо-передатчиками спутников связи.
GPS в деталях
Кроме высокой точности измерения координат своего местоположения и скорости различных подвижных объектов, а также определения времени, важными ее достоинствами являются непрерывность выдачи информации, всепогодность и скрытность.
Сигналы, несущие навигационную информацию, излучаются на двух частотах: 1575,45 МГц (L1) и 1227,6 Мгц (L2). На второй частоте излучаются только сигналы с военным кодом P(Y), несущим высокоточную информацию (P — Precision, точный) и защищенным криптографическим методом от имитационных помех, о чем свидетельствует индекс Y. На первой частоте передаются сигналы как с кодом P(Y), так и общедоступным кодом C/A. Сигналы обоих кодов представляют собой псевдошумовую последовательность импульсов, с помощью которой осуществляется фазовая манипуляция несущей частоты. Военный код P(Y) имеет продолжительность 267 суток, а код С/А — 1 мс. Прием сигналов с кодом P(Y) дает возможность работы в режиме высокой точности измерений (PPS), а сравнение времени прихода сигналов на частотах L1 и L2 позволяет вычислять дополнительную задержку, возникающую при прохождении сигналов через ионосферу из-за нелинейности (увеличении пути) распространения в ней радиоволн.
Прием сигналов с кодом С/А только на одной частоте не дает возможности вычислять ошибки, вносимые при прохождении радиоволн через ионосферу. Кроме того, сама структура кода обеспечивает значительно худшие характеристики в режиме стандартной точности измерений (SPS). За счет преднамеренного ухудшения точности путем ввода ошибок при формировании навигационных параметров (режим избирательного доступа — SA) погрешность измерений в режиме SPS может быть доведена до 300 м и более.
|
|
|
Кроме кодов С/А и Р навигационные спутники регулярно передают специальные сообщения, которые содержат дополнительные сведения: о состоянии спутников и их параметрах — системном времени, эфемеридах (наборах параметров, точно описывающих орбиты спутников), прогнозе ионосферной задержки, показателях работоспособности. Передача навигационного сообщения длиной 1500 бит осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и L2. Для передачи полного сообщения обо всех спутниках требуется 12,5 минуты.
Сравнение GPS и ГЛОНАСС
Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, но имеют и различия (что хорошо видно из таблицы А). Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних.
Таблица A. Основные характеристики навигационных систем ГЛОНАСС и GPS
| Характеристки | ГЛОНАСС | GPS | ||
| Количество спутников (проектное) | 24 | 24 | ||
| Количество орбитальных плоскостей | 3 | 6 | ||
| Количество спутников в каждой плоскости | 8 | 4 | ||
| Тип орбиты | Круговая (S=0+-0,01) | Круговая | ||
| Высота орбиты | 19100 км | 20200 км | ||
| Наклонение орбиты, град | 64,8+-0,3 | 55 (63) | ||
| Период обращения | 11 ч 15,7 мин. | 11 ч 56,9 мин. | ||
| Способ разделения сигналов | Частотный | Кодовый | ||
| Навигационные частоты, МГц: L1 L2 | 1602,56 — 1615,5 1246,44 — 1256,5 | 1575,42 1227,6 | ||
| Период повторения ПСП | 1 мс | 1 мс (С/А-код) 7 дней (Р-код) | ||
| Тактовая частота ПСП, МГц | 0,511 | 1,023 (С/А-код) 10,23 (Р,Y-код) | ||
| Скорость передачи цифровой информации, бит/с | 50 | 50 | ||
| Длительность суперкадра, мин | 2,5 | 12,5 | ||
| Число кадров в суперкадре | 5 | 25 | ||
| Число строк в кадре | 15 | 5 | ||
| Погрешность* определения координат в режиме ограниченного доступа: горизонтальных, м вертикальных, м | не указана | 18 (P,Y-код) 28 (P,Y-код) | ||
| Погрешности* определения проекций линейной скорости, см/с | 15 (СТ-код) | <200 (С/А-код) 20 (P,Y-код) | ||
| Погрешность* определения времени в режиме свободного доступа, нс в режиме ограниченного доступа, нс | 1000 (СТ-код) — | 340 (С/А-код) 180 (P,Y-код) | ||
| Система отсчета пространственных координат | ПЗ-90 | WGS-84 | ||
| * Погрешности в определении координат, скорости и времени для системы ГЛОНАСС — 0,997, для GPS — 0,95.
| ||||
Недостатками ГЛОНАСС являются:
необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии;
при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25—30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м;
при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;
сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат.
Приемники, одновременно работающие с сигналами ИСЗ GPS и ГЛОНАСС, в Украине изготавливаются на ГП «Оризон» (г. Смела).
Последние новости GPS
|
|
|
