Анализ эксплуатационных характеристик спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС - Дипломная работа

4 1. Общие принципы построения спутниковых навигационных систем 7 1.1 Космический сектор 7 1.2 Сектор управления и контроля 12 1.3 Сектор потребителя 14 2. Формирование сигналов в спутниковых навигационных системах 21 2.1 Формирование сигнала в цезиевом стандарте частоты 21 2.2 Устройство автоподстройки частоты 23 2.3 Принципы формирования кодовых сигналов 25 2.3.1 Формирование P-кода 25 2.3.2 Формирование С/А-кода 29 2.3.3 Формирование дальномерного кода и синхроимпульсов ГЛОНАСС 30 2.4 Формирование фазовой модуляции несущего сигнала 31 3. Методы измерений при применении спутниковых навигационных систем 33 3.1 Абсолютный метод 33 3.2 Дифференциальный метод 39 3.2.1 Коррекция координат 40 3.2.2 Коррекция навигационных параметров 42 3.3 Фазовый дифференциальный метод 42 4. Основные источники погрешностей gps измерений 48 4.1 Погрешности абсолютного метода 48 4.2 Погрешности дифференциального метода 51 4.3 Погрешности фазового дифференциального метода 52 5. Альтернативный способ организации системы навигации 60 5.1 Рассмотрение возможных альтернатив 60 5.2 Типы дирижаблей 61 5.3 Анализ эксплуатационных характеристик дирижабля 62 5.4 Анализ альтернативной навигационной системы 65 6. Экономический расчет стоимости эксплуатации спутника GPS 68 7. Вопросы безопасности жизнедеятельности 73 7.1 Обеспечение безопасности при работе с компьютером 73 7.2 Ответственность административного персонала за нарушение правил труда Трудового кодекса Российской Федерации 77 7.3 Создание комфортного микроклимата в помещении 79 Заключение 84 Список использованных источников 86 Введение Спутниковые радионавигационные системы изначально разрабатывались для военных целей - местоопределения различных мобильных объектов. Система в состоянии обеспечить глобальность, точность, непрерывность, высокую доступность и ряд других требований. Точное определение координаты и времени - актуальнейшая задача для самого широкого спектра научно - технических приложений. Это и высшая геодезия, геодинамика, картография, геодезическая и аэрофотосъёмка, воздушная навигация, навигация морских и речных судов, навигация наземного транспорта и другие области. Для решения этих и многих других задач применяются различные типы приемников, но, как ни разнятся сферы применения GPS, всех их объединяет одно - необходимость в точном определении координат. Это показывает актуальность моей работы, поскольку она посвящена анализу эксплуатационных характеристик спутниковых навигационных систем и влиянию на их работу различных факторов. Установленная на спутниках аппаратура, выполняющая роль передающей части одностороннего радиодальномерного комплекса, осуществляет передачу на Землю как радиосигналов, на основе которых измеряется расстояние между спутником и наземным пунктом наблюдения, так и навигационного сообщения, в котором содержится информация об эфемеридах спутников, поправках к показаниям часов спутника и альманахе, несущем в себе усеченную информацию о всех рабочих спутниках, а также некоторую другую служебную информацию [1]. Применительно к системе ГЛОНАСС было выбрано три развернутых на 120° орбитальные плоскости, на которых размещаются по 8 спутников, отстоящих друг от друга на 45°, как показано на рисунке 1. Квантовые стандарты частот вырабатывают определенные номинальные частоты: - цезиевый стандарт - 9 192 631 770,0 Гц; - рубидиевый стандарт - 6 835 000 000 Гц; - водородный стандарт - 1 420 405 751,786 0 ± 0,004 Гц. Это связано с габаритами аппаратуры данных стандартов - цезиевые стандарты частоты имеют меньший вес и габариты, поэтому используются на спутниках, их принцип работы рассмотрен в разделе 2. Водородные стандарты применяют на главной станции управления и контрольных станциях [2]. Исходной базовой частотой для формирования сигналов в космических аппаратах GPS NAVSTAR является частота 10,23 МГц, в аппаратах ГЛОНАСС - 5,11 МГц. Коррекция навигационных параметров спутника осуществляется в наземом сегменте управления и через командно-телеметрический канал обобщенной схемы поступает в блок управления спутника. 1.2 Сектор управления и контроля Командно-измерительный комплекс предназначен для управления работой космических аппаратов, сбора необходимой информации для вычисления прогнозируемых данных, закладки данных в процессоры спутников, формирования системного времени, синхронизации его относительно координатного времени. Рисунок 5 - Функциональная схема «захвата» сигнала Х - перемножитель сигналов; СЧ - синтезатор частот; ОГ - опорный генератор; - фазоинвертор (сдвиг фазы на 90°); - интегратор: ГК ПСП - генератор кодов псевдослучайной последовательности; БУСЧ - блок управления сдвигом частоты; БУЗК - блок управления задержкой кода; ПУ - пороговое устройство; БУП - блок управления поиском С блока управления поиском команды поступают на блок управления задержкой кода и блок управления сдвигом частоты.