Геометрический фактор снижения точности и его суть (Слайд).
Рассмотрим соотношение декартовых и сферических координат (Рис.11).
Если принять Землю за сферу с радиусом r, то λ – географическая долгота (двугранный угол между плоскостью гринвичского меридиана и плоскостью меридиана, на котором располагается объект, например, точка {x0, y0, z0}), φ – географическая широта (угол между плоскостью экватора и направлением на объект, например на точку {x0, y0, z0}), r – радиус-вектор, соединяющий начало системы координат и объект (точку {x0, y0, z0}).
С
A
B
Рис.11. Связь между декартовыми и сферическими координатами
Связь между декартовыми и сферическими координатами определяется соотношениями:
или x = rcos(φ)cos(λ), y = rcos(φ)sin(λ), z = rsin(φ),
,
,
,
,
,
.
Если объект навигации находится не на поверхности Земли (самолет, низкоорбитальный спутник), то высоту объекта Н можно вычислить по формуле:
Н = r- Rз,
где Rз – радиус Земли.
Рассмотренные выше методики определения координат объектов реализованы в современных приборах спутниковой навигации. Устройства и принципы работы наземных и спутниковых компонентов системы изложены в следующей лекции.
Системы координат, применяемых в снс. Математические связи между декартовой (земной) и сферической системами координат.
Вступление. В предыдущих лекциях было изложено, что спутниковые навигационные системы включают четыре основных сегмента: (Рис.1): орбитальную группировку, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников; наземную систему управления и контроля; приемное клиентское оборудование; информационная радиосистема.
Спутники обеспечивают непрерывную передачу потребителям параметров собственной орбиты, сведения о группировке других КА, точное время передачи сообщения и др. служебную информацию.
Наземная система управления и контроля обеспечивает контроль технического состоянии КА, управление режимами их работы, точное измерение и уточнение параметров орбит всех КА и передачу их на борта КА.
Информационная радиосистема предназначена для определения дифференциальным методом и передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.
Клиентское оборудование решает задачи приема навигационных сообщений от КА и определения собственных координат путем решения навигационной задачи.
Рис.1. Спутниковая навигационная система
Рассмотрим структуры и принципы работы основных фрагментов системы.
Типовая структурная схема навигационного ка. Работа по структурной схеме в режиме формирования навигационного сообщения (слайд).
Измерение расстояния «спутник-потребитель» производится с помощью кодовых сигналов, называемых дальномерными кодами. Существуют два типа дальномерных кодов:
- защищенный код высокой точности, обозначаемый как Р-код(происходит от термина «Protected–защищенный). Используется военными структурами;
- открытый, легко обнаруживаемый код стандартной точности, обозначаемый как С/А-код. Происходит от термина «ClearAcguition» - легко обнаруживаемый. Используется гражданскими структурами.
Структура оборудования космического аппарата (рис.2) для систем ГЛОНАСС и GPSв целом идентичны. Различия заключаются в основном в исходной базовой частоте, а также в методах идентификации КА (кодовый - в GPS и частотный - в ГЛОНАСС).
Бортовое оборудование КА включает:
-систему синхронизации и точного времени (хронизатор времени);
- формирователи частот несущих колебаний (умножители и фазовращатели);
-блок генерации и передачи навигационного сообщения открытого типа (генератор С/А- кода, сумматор по мод.2, фазовый модулятор, передатчик);
- блок генерации и передачи навигационного сообщения закрытого типа (генератор Р- кода, сумматор по мод.2, фазовый модулятор, передатчик);
- аппаратуру командно-телеметрического канала;
- бортовую ЭВМ.
Хронизатор времени предназначен для формирования высокостабильных колебаний, используемых для выработки несущих частот и сигналов синхронизации.
Блок генерации и передачи навигационного сообщения открытого типа обеспечивает формирование дальномерного кода открытого типа (С/А код), совмещения его с данными эфемерид и альманаха, модуляции этим обобщенным кодом несущей частоты и излучения сигнала в направлении Земли.
Блок генерации и передачи навигационного сообщения закрытого типа решает задачи аналогично Блоку генерации и передачи навигационного сообщения открытого типа с той лишь разницей, что генерируется дальномерный код закрытого типа (Р-код).
f2(P или C)
f1(P+C)
Р
С
С