Несомненными достоинствами СРНС являются: неограниченная дальность действия в приземном слое пространства; высокая точность определения координат и составляющих скорости во всей пространственной рабочей области; однозначность навигационных определений, выдаваемых в единой для всех П системе координат; независимость точности от времени суток, сезонов года и гидрометеоусловий; высокая помехоустойчивость; неограниченность числа обслуживаемых подвижных объектов; возможность при одном и том же радионавигационном поле применять приёмоизмерительную аппаратуру разных классов точности и оперативности с различным составом определяемых параметров.

ССРНС функционирует в собственном системном времени. Все процессы в её звеньях развертываются и фиксируются в этой временной шкале. Периодически начала отсчета местных временных шкал принудительно согласовываются с системной шкалой, синхронизируются с ней.

10.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СРНС

Рассмотрение классификации СРНС позволяет более четко определить место сетевых СРНС, а также очертить основные способы их построения и использования в интересах навигации и управления движением.

Многообразие вариантов СРНС обусловлено отличиями в распределении функций между звеньями СРНС и в выборе технических принципов построения и функционирования этих звеньев и их элементов, особенностями структурных связей, а также спецификой организации навигационной работы. Таким образом СРНС могут различаться: местом решения навигационной задачи, степенью активности (в смысле излучения) П, темпом выдачи определяемых параметров движения (координат), высотой орбит НИСЗ, организацией измерений (канальность аппаратуры П), параметричностью измерительного канала, характером эфемеридного обеспечения, размером рабочей области.

Некоторые из этих различий оказывают решающее влияние на техникоэсплуатационные характеристики СРНС. Именно их полезно принять за классификационные признаки при основных разделениях.

По месту решения навигационной задачи все СРНС делятся на системы самоопределения и иноопределения. Первые позволяют определять параметры движения (координаты) на борту самого П. В системах второго вида навигационная задача решается в ином (по отношению к П) месте — на борту НИСЗ или же в наземном центре навигации (НЦН). При самоопределении на борту П должна размещаться приёмоизмерительная аппаратура и ЭВМ, ведущая обработку информации. При иноопределении

144

на борту П достаточно иметь только излучатель (либо переизлучатель) навигационных сигналов.

По признаку наличия у П навигационного передатчика различают активные и пассивные СРНС. В пассивных системах навигационные сигналы в своем темпе излучает передатчик НИСЗ, а на борту П эти сигналы принимаются и обрабатываются. С объектов, лишенных сложного оборудования, эти сигналы ретранслируются для последующей обработки в НЦН. Активные системы располагают бортовым навигационным передатчиком.

Весьма важным показателем является темп выдачи навигационных решений. По этому признаку СРНС делятся на системы дискретного и непрерывного действия. В дискретных системах навигационные определения могут проводиться лишь через известные интервалы времени, обусловленные периодичностью появления очередного НИСЗ над радиогоризонтом П. Системы непрерывного действия допускают непрерывную выдачу определяемых параметров, поскольку в таких системах в зоне радиовидимости П всегда располагается нужное число НИСЗ. Дискретные системы должны применяться поэтому в комплексе с другими средствами для их периодической коррекции. Системы непрерывного действия могут выступать как самостоятельные средства высокоточной навигации.

По высоте орбиты СРНС разделяются на низкоорбитные, средневысокие (среднеорбитные) и высокоорбитные системы. Такое разделение не просто формально-количественное, оно связано с существенными особенностями структуры и рабочих процессов СРНС.

Классификация по организации измерений продолжает разделение СРНС по темпу выдачи навигационных решений применительно к вариантам построения аппаратуры П. По этому признаку бортовую аппаратуру П (БАП) можно разделить на одноканальную и многоканальную. При одноканальной БАП измерительный канал настраивается на слежение за сигналом одного НИСЗ. поэтому измерения по нескольким НИСЗ можно выполнять только последовательно во времени. Многоканальное построение приёмоизмерителей направлено на реализацию параллельного и одновременного приема сигнала от используемой группы НИСЗ для практически мгновенного определения координат П, что составляет основу функционирования систем непрерывного действия.

По параметричности измерительного канала различают СРНС с координатными и со скоростными измерениями. К координатным относятся дальномерные, угломерные и разностно-дальномерные системы. К скоростным принадлежат радиально-скоростные, разностно-радиально- скоростные, а также угломерно-скоростные. В зависимости от числа одновременно измеряемых параметров системы делятся на одно- и многопараметрические.

По характеру эфемеридного обеспечения спутниковые РНС можно делить на системы с эфемеридным обеспечением по прогнозу и системы с

145

уточнением эфемерид в навигационном сеансе. В первом случае эфемериды рассчитывают на земле по результатам траекторных измерений и ретранслируют через НИСЗ П, принимающий их в составе навигационного сигнала. Во втором случае во время навигационного сеанса на борту НИСЗ выполняются траекторные измерения по наземным измерительным средствам, результаты которых используются для уточнения орбитальных параметров.

По размерам рабочей области СРНС бывают глобальными и региональными Глобальные системы создают радионавигационное поле над всей поверхностью Земли, используя наиболее полно возможности космической техники для глобального навигационного обеспечения П. Региональные системы, создающие радионавигационное поле на ограниченных территориях и акваториях, лучше отвечают задачам контроля координат подвижных П при организации управления ими в районах интенсивного морского или воздушного движения.

10.3. СПУТНИКОВАЯ РНС «ГЛОНАСС»

Сетевая СРНС «ГЛОНАСС» разрабатывалась в 70-е годы на основе опыта создания и успешной эксплуатации российской низкоорбитной СРНС «Цикада». Были использованы также результаты фундаментальных исследований проблем высокоточного прогноза движения ИСЗ, учета релятивистско-гравитационных эффектов, повышения долговременной стабильности квантовых генераторов, учета рефракции радиоволн в тропосфере и ионосфере, повышения достоверности передачи и обработки цифровой информации.

Первые ИСЗ серии «ГЛОНАСС» («Космос-1413», «Космос -1414» и «Космос-1415» были выведены на орбиты 12 октября 1982 г. Далее с темпом 1-2 запуска в год продолжалось наращивание сети ИСЗ. Выводимые на орбиты спутники использовались для отработки элементов и аппаратуры СРНС, предназначенной прежде всего для обеспечения местоопределения самолетов гражданской авиации и судов морского и рыболовного флотов.

По мере развития спутниковых систем и устройств, средств наземного комплекса и аппаратуры потребителей эта система к 1988 г. вышла на предэксплуатационный этап, имея сеть из шести эксплуатационных НИСЗ. Первая фаза следующего, эксплуатационного, этапа завершилась в 1991 г. созданием ограниченной сети из 12 спутников, что позволило проводить практически непрерывные глобальные двухкоординатные местоопределения и дискретные глобальные трёхкоордииатные местоопределения. В 1995 г. закончилась вторая фаза эксплуатационного этапа сеть развили до 24 ИСЗ (включая три резервных), что обеспечило глобальные непрерывные трёхкоординатные местоопределения.

146

Структура системы «ГЛОНАСС» соответствует рассмотренной общей структурной схеме спутниковой РНС. В ее состав входят: орбитальная группировка (навигационные ИСЗ), наземные средства управления, слежения и контроля (КИК), навигационная аппаратура потребителей (потребители) и средства развертывания и восполнения системы (космодром).

Орбитальная структура системы «ГЛОНАСС» (ее баллистическая структура) характеризуется следующими параметрами: тип орбиты – круговая, высота 19100 км; период обращения 11 ч 15 мин, наклонение плоскости орбиты 64,8°. 24 НИСЗ размещаются на трех орбитах, сдвинутых по экватору на 120°, по восемь спутников на каждой из них (рис. 10.2).

Способ разделения сигналов, излучаемых различными спутниками системы «ГЛОНАСС», — частотный. Сигналы спутников идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей

вотведенной полосе частот. Предусмотрены две частотные полосы (j=1,2)

вдиапазонах L1 и L2. Частотная полоса рабочих сигналов системы в диапазоне L1 составляет 1602,5625…1615,5000 МГц, а частотная полоса в диапазоне L2- 1246,4375…1256,9375 МГц.

Каждый НИСЗ системы «ГЛОНАСС» излучает радиосигналы в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа исключения ионосферной погрешности измерений навигационных параметров.

Рис. 10.2. Принцип работы системы ГЛОНАСС

Для массовых потребителей системы «ГЛОНАСС» все НИСЗ излучают радиосигналы, модулированные дальномерным кодом и служебной информацией, только в диапазоне L1. Наряду с этим по радиолиниям в диапазонах L1 и L2 передаются также радиосигналы, модулированные специальным кодом, не предназначенные для

147