Выбор состава и орбитального построения космической навигационно-информационной системы (выбор числа орбит, числа орбитальных элементов системы и определение параметров). Разработка структурной схемы бортовой целевой аппаратуры навигационного спутника.
Аннотация к работе
На основе анализа задач, основных характеристик, состава, структуры, параметров и функционирования существующих спутниковых радионавигационных систем выбрать состав, разработать техническую структуру и определить основные параметры космической навигационно-информационной системы со следующими характеристиками: диапазон орбит спутников-потребителей - среднеквадратическое отклонение (СКО) случайной составляющей погрешности определения координат спутников-потребителей - не более 10 м; СКО случайных составляющих погрешностей определения составляющих скорости спутников-потребителей - не более 0,1 м/с; число радиоканалов информационного обмена навигационный спутник - навигационные спутники равно числу выбранных навигационных спутников; число радиоканалов информационного обмена навигационный спутник - спутники-потребители - 24 радиоканалов. Выбор структуры и определение параметров радионавигационных сигналов и радиосигналов для цифрового информационного обмена по направлениям: навигационный спутник - спутники-потребители, навигационный спутник - навигационные спутники, а также выбор вида разделения и уплотнения радиоканалов.Система ГЛОНАСС состоит из трех подсистем: · подсистемы космических аппаратов (ПКА); Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения псевдодальности и радиальной псевдоскорости до четырех (трех) спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений, содержащихся в составе спутниковых навигационных радиосигналов.Передаваемое НКА ГЛОНАСС в навигационных радиосигналах навигационное сообщение предназначено для проведения потребителями навигационных определений, привязки к точному времени и для планирования сеансов навигации. В СРНС ГЛОНАСС каждый штатный НКА излучает навигационные радиосигналы 1600 МГЦ и 1250 МГЦ в сторону Земли с помощью передающих антенн, рабочая часть диаграммы направленности (ДН) которых имеет ширину 2j 0 =38° и “освещает” диск Земли с избытком до высоты h0 над поверхностью. При полной ОГ (24 штатных НКА) радионавигационное поле на высотах h Ј h0 = 2000 км непрерывно в пространстве, т.е. потребитель в любой точке этого пространства “освещается” радиолучами не менее чем от четырех НКА, образующих по отношению к нему удовлетворительное по геометрическому фактору созвездие для оперативного автономного определения координат и вектора скорости. Космические объекты на высотах h > H (например, на геостационарной орбите) будут “освещены” на некоторых участках своей орбиты радиолучом от одного или двух НКА (при полной ОГ), и НАП может не оперативно определить орбиту космического объекта на основе обработки результатов приема навигационных радиосигналов на “освещенных” участках орбиты. Основной характеристикой радионавигационного поля для наземного потребителя являются мощности навигационного радиосигнала от околозенитного и пригоризонтного НКА на выходе “стандартной” приемной антенны (без учета отражений от поверхности Земли): P0 = Рп G(j ) G0(b ) l 2/(4p R) где Рп ѕ мощность излучения передатчика; G(j ) ѕ коэффициент направленности передающей антенны (с учетом потерь в АФУ) в направлении j на приемную антенну; G0(b ) ѕ коэффициент направленности “стандартной” приемной антенны в направлении b на передающую антенну; l ѕ длина волны несущего колебания радиосигнала; R ѕ дальность от приемной антенны до передающей антенны.Полная орбитальная структура данной системы представляет из себя две группировки навигационных спутников и информационную систему. Система навигационных спутников состоит из спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС, расположенной в трех орбитальных плоскостях с наклонением 64,8° и высотой 19 100 км, и группировкой навигационных спутников расположенные на высоте 42709 км. Информационная система - группировка потребителей расположена на высотах от 36 000 км до 38 000 км. Такая конфигурация орбитальной структуры позволяет обеспечивать глобальную и непрерывную зону действия системы, а также приемлемую геометрию взаимного расположения спутников для повышения точности определения координат. Рассчитаем геометрический фактор и зону инвариантности для идеального случая.Каждый НКА имеет цезиевый АСЧ, используемый для формирования бортовой шкалы (БШВ) и навигационных радиосигналов 1600 МГЦ и 1250 МГЦ. Поскольку для взаимноантиподных НКА в орбитальных плоскостях можно применять одинаковые несущие частоты, то для 24 штатных Н