7,84 М, усередині якого розміщується різного роду апаратура. Живлення всіх систем

проводиться від сонячних батарей. Загальна маса супутника - 1415 кг До складу

бортової апаратури входять: бортовий навігаційний передавач, хронізатор (годинник),

бортовий комплекс, що управляє, система орієнтації і стабілізації і так далі.

а) б)

підсистема космічних підсистема космічних

апаратів ГЛОНАСС апаратів GPS

Рисунок 1.3 - Космічний сегмент систем ГЛОНАСС (а) і GPS (б).

а) б)

Рисунок 1.4-Сегменти наземного комплексу управління систем ГЛОНАСС (а) і GPS (б).

Сегмент наземного комплексу управління системи ГЛОНАСС виконує

наступні функції: ефемеридне і частотно-тимчасове забезпечення; моніторинг

радіонавігаційного поля; моніторинг радіотелеметрії НКА; командне і програмне

радіоуправління НКА.

Наземний сегмент забезпечує ефемеридне забезпечення супутників. Це

означає, що на землі визначаються параметри руху супутників і прогнозуються

значення цих параметрів на заздалегідь певний проміжок часу. Параметри і їх прогноз

закладаються в навігаційне повідомлення, що передається супутником разом з

передачею навігаційного сигналу. Сюди ж входять частотно-часові поправки бортової

шкали часу супутника щодо системного часу. Вимірювання і прогноз параметрів руху

НКА проводяться в Балістичному центрі системи за наслідками траєкторних

вимірювань дальності до супутника і його радіальної швидкості.

18

1.3. Мережева радіонавігаційна супутникова система GPS

GPS (Global Positioning System) - світова радіонавігаційна система, що

базується на 24 супутниках і їх земних станціях. GPS використовує цю систему як

контрольні крапки для розрахунку координат в точності до метрів.

Американська система GPS по своїх функціональних можливостях аналогічна

вітчизняній системі ГЛОНАСС. Її основне призначення - високоточне визначення

координат споживача, складових вектора швидкості, і прив'язка до системної шкали

часу. Як і система ГЛОНАСС, GPS складається з космічного сегменту, наземного

командно-вимірювального комплексу і сегменту споживачів.

Орбітальна група GPS складається з 28 навігаційних космічних апаратів. Всі

вони знаходяться на кругових орбітах з періодом обертання навколо Землі, рівним 12

годинам. Висота орбіти кожного супутника рівна ~ 20000 км. НКА системи GPS

проходили ряд удосконалень, які позначалися на їх характеристиках в цілому.

Короткі характеристики космічних апаратів, що використовуються в системі,

приведені у табл. 1.1.

Таблиця 1.1 - Характеристики космічних апаратів, що використовуються в

системі GPS

Тип НКА Вага на

орбіті

Потужність

енергоджерел, Вт

Розрахунковій

термін активного

існування

Рік запуску

першого НКА

Блок – І 525 440 - 1978

Блок – ІІ 844 710 5 1989

Блок – ІІR 1094 1250 7,5 1997

Блок – ІІF - - 14-15 2001-2002

При проектуванні системи в цілому і НКА зокрема, велика увага приділяється

питанням автономного функціонування. Так, космічні апарати першого покоління

(Блок-І) забезпечували нормальну роботу системи без втручання сегменту управління

протягом 3–4 днів. У апаратах Блок-ІІ цей термін був збільшений до 14 днів. У новій

модифікації НКА Блок- ІІR дозволяє автономно працювати протягом 180 днів без

коректування параметрів орбіти із землі, користуючись лише автономним

комплексом взаємної синхронізації супутників. Апарати Блок-ІІF передбачають

використання замість відпрацьованих Блок-ІІR.

Таблиця 1.2 - Порівняльні характеристики систем ГЛОНАСС і GPS

Показник ГЛОНАСС GPS

1 2 3

Кількість НКА у повному орбітальному

групуванні

24 24

Кількість орбітальних площин 3 6

Число НКА в кожній площині 8 4

Нахил орбіти 64,8о 55о

Висота орбіти, км. 19130 20180

Період обертання супутника 11 год.15 хв. 44 с. 11 рік. 58 хв. 00 с.

Система координат ПЗ-90 WGS-84

Маса НКА, кг 1450 1055

Потужність сонячних батарей, Вт 1250 450

Термін активного існування, років 3 7,5

Середовище виводу НКА на орбіту Протон-к/дм Delta 2

19

Продовження таблиці 1.2

1 2 3

Кількість НКА, що виводяться за один

запуск 3 1

Космодром Байконур Мис Канаєвел

Еталонній година UTC(SU) UTS(NO)

Метод доступу FDMA CDMA

Несуча частота L1 1598,0625-1604,251575,42

Несуча частота L2 7/9 L1 60/77 L1

Полярізація Правостороння Правостороння

Тип псевдошумової послідовності m-послідовність код Голда

Кількість елементів коду:

С/а

Р

511

51100

1023

2,35х1014

Швідкість кодування, Мбіт/с:

С/а

Р

0,511

5,11

1,023

10,23

Рівень внутрішньосистемних

радіоперешкод, дБ -48 -21,6

Структура навігаційного сполучення

Швідкість передачі, біт/с 50 50

Вид модуляції BPSK BPSK NRZ

Довжина суперкадру, хв. 2,5 (5 кадрів) 12,5 (25 кадрів)

Довжина кадру, с. 30 (15 рядків) 30 (5 рядків)

Довжина рядка, с. 2 6

1.4. Структура навігаційних радіосигналів системи ГЛОНАСС

У системі ГЛОНАСС використовується частотне розділення сигналів (FDMA),

що випромінюються кожним супутником - два фазоманіпульовані сигнали. Частота

першого сигналу лежить в діапазоні L1 ~ 1600 МГц, а частота другого - в діапазоні L2

~ 1250 МГц. Номінальні значення робочих частот радіосигналів, що передаються в

діапазонах L1 і L2, визначаються виразом:

fk1 = f1 + kf1 (1)

fk2 = f2 + kf2 (2)

де k = 0,1...,24 - номери каналів робочих частот супутників;

f1 = 1602 МГц; f1 = 9/16 = 0,5625 МГц;

f2 = 1246 МГц; f2 = 7/16 = 0,4375 МГц.

Для кожного супутника робочі частоти сигналів в діапазоні L1 і L2 когерентні і

формуються від одного еталону частоти. Відношення робочих частот до несучої

кожного супутника дорівнює: fk1/fk2 = 7/9. Номінальне значення частоти бортового

генератора, з погляду спостерігача, що знаходиться на поверхні Землі, рівне 5,0 MГц.

У діапазоні L1 кожен супутник системи ГЛОНАСС випромінює L2 несучі на

одній і т ій же частоті, зрушені один щодо одного по фазі на 90± (Рис. 5).

Грубий код

Точний код Точний код

Рисунок 1.5 - Векторна діаграма несучих сигналів систем ГЛОНАСС і GPS

20

Одна з несучих піддається фазовій маніпуляції на 180є. Модулюючий сигнал

отримують складанням по модулю L2 трьох двійкових сигналів (рис. 1.6):

- грубої далекомірного коду, що передається із швидкістю 511 Кбіт/с

(Рис. 1.6 в);

- послідовності навігаційних даних, що передаються із швидкістю 50 біт/с

(Рис. 1.6 а);

- меандрового коливання, що передається із швидкістю 100 біт/с (Рис. 1.6 б).

імпульси навігаційного

сполучення

меандр Т=10 мс

синхроімпульси Т=10

мс

псевдовипадковий код СТ

фрагмент випромінюваного сигналу

імпульсів

Рисунок 1.6 - Структура сигналу ГЛОНАСС

Сигнал в діапазоні L1 (аналогічний C/A-коду в GPS) доступний для всіх

споживачів в зоні видимості КА. Сигнал в діапазоні L2 призначений для військових

потреб, і його структура не розкривається.