Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Беспроводные технологии на автомобильном транспорте. Глобальная навигация и определение местоположения транспортных средств

ГЛОБАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА GPS. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Американская система GPS по своим функциональным возможностям аналогична отечественной системе ГЛОНАСС [1, 2, 16J. Ее основное назначение — высокоточное определение координат потребителя, составляющих вектора скорости, и привязка к системной шкале времени. Аналогично отечественной, система GPS разработана для Министерства обороны США и находится под его управлением. Как и система ГЛОНАСС, GPS состоит из космического сегмента, сегмента управления и контроля и сегмента потребителей. Космический сегмент — это 24 спутника, вращающихся по шести орбитам (рис. 1.9).

Орбитальная группировка GPS

Рис. 1.9. Орбитальная группировка GPS

Спутники GPS-системы передают сигналы на микроволновой радиочастоте. На первом этапе формирования системы GPS передавалось два сигнала: L1 и L2.

Канал L1 доступен для всех. Считается, что он предназначен для гражданских пользователей, хотя он используется и в военных приложениях. Поэтому большинство гражданских пользователей (не имеющих двухдиапазонных приемников) принимает сигнал L1, который позволяет определять координаты местоположения с точностью от 5 до 10 м.

Канал L2 изначально предназначался для использования в военных целях. Только дорогие приемники позволяют гражданским пользователям работать в диапазоне L2.

Наклон орбит к земному экватору — 55°, угол между плоскостями орбит — 60°. Высота орбит — 20 180 км, период обращения — 12 ч. Мощность спутникового передатчика — 50 Вт. С вводом в строй усовершенствованных спутников частые потери сигналов остались в прошлом. Спутники GPS способны, передвигаясь, заполнять бреши в системе (если один из них вышел из строя).

Сегмент управления и контроля состоит из довольно большого числа станций слежения, расположенных в различных точках Земного шара: на территории как США, так и других стран (рис. 1.10).

В задачи сегмента управления и контроля (Operational Control System) входит слежение за спутниками для определения параметров их орбит (эфемерид) и поправок часов относительно системного времени GPS, прогноз орбит спутников и их местоположения на орбитах (прогноз эфемерид), временная синхронизация часов относительно времени системы, загрузка навигационного сообщения в бортовые компьютеры спутников. Главная станция управления и контроля (Consolidated Space Operations Center) находится в Колорадо-Спрингс (США). Центр собирает и обрабатывает данные со станций слежения, вычисляет и предсказывает эфемериды спутников, а также параметры хода часов. Затем данные передают на одну из трех наземных станций для закладки информации в память бортовых компьютеров. Пять станций слежения за спутниками, равномерно расположенные по всему миру, каждые 1,5 с определяют дальность до всех находящихся над горизонтом спутников. Данные слежения передаются на главную станцию управления и контроля.

Сегмент управления включает главную станцию управления (авиабаза Фалькон в штате Колорадо), пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн и Коло-

# Станции слежения Национального управления по отображению и картированию (NIMA)

Рис. 1.10. Территориальное расположение элементов сегмента контроля

и управления GPS

радо-Спрингс, и три станции закладки: острова Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн. Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников.

Станции отслеживают видимые спутники и передают данные на Главную станцию управления и контроля (Main Control Station — MCS) на авиабазе в Колорадо-Спрингс для обработки данных (эфемерид) по каждому из пролетающих спутников. Собираемая информация обрабатывается в суперкомпьютерах и периодически через наземные станции передается обратно на спутники для корректировки орбит и обновления навигационного сообщения, а затем навигационные спутники передают их приемникам GPS. Навигационные космические аппараты системы GPS проходили ряд усовершенствований, которые сказывались на их характеристиках в целом. В табл. 1.2 приведены краткие характеристики космических аппаратов, используемых в системе GPS.

При проектировании системы GPS в целом и НКА в частности большое внимание уделяется вопросам автономного функционирования. Так, космические аппараты GPS первого поколения (Блок-1) обеспечивали нормальную работу системы (имеется в виду: без существенных ошибок определения координат) без вмешательства сегмента управления в течение 3—4 дней. В аппаратах Блок-П этот срок был увеличен до 14 дней. В новой модификации Н КА Блок-П R позволяет системе автономно работать в течение 180 дней без корректировки параметров орбиты с Земли, пользуясь лишь автономным комплексом взаимной синхронизации спутников. На борту спутников находятся атомные часы, рубидиевые и цезиевые, по четыре комплекта на каждом. Спутники идентифицируются номером PRN (Pseudo Random Number).

Таблица 1.2

Характеристики космических аппаратов, используемых в системе GPS [16, 35]

Тип

НКА

Масса на орбите

Мощность

энергоисточников,

Вт

Расчетный срок активного

существования

Год запуска первого

НКА

Блок-1

525

440

1978

Блок-П

844

710

5

1989

Блок-1 IR

1094

1250

7,5

1997

Блок-1 IF

14/15

2001/2002

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы