Студенческий сайт КФУ - ex ТНУ » Учебный раздел » Учебные файлы »Коммуникации и связь

Анализ совместимости системы "Навстар" и "Енисей-Р"

Тип: дипломная работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать
Купить
Особенности системы "Навстар". Навигационно-временные и информационные сигналы системы. Тестирование навигационных алгоритмов в тестовых полетах. Радиолокационная станция "Енисей-Р". Обеспечение безопасности труда при обслуживании средств судовождения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Глобальная спутниковая радионавигационная система "Навстар"

1.1 Назначение системы

В ближайшие годы основным корректирующим средством навигационного обеспечения судов морского флота станет глобальная среднеорбитальная радионавигационная система типа "Навстар".

Аппаратура потребителей этой системы позволит определять не только высокоточные координаты места (широта, долгота, высота), но и скорость движения объекта по всем трем координатам, а также поправку к шкале времени.

Точность определения навигационно-временных параметров по сигналам этой системы не будет зависеть от географического района, времени года и суток, метеоусловий.

В России успешно разрабатывается Глобальная навигационная спутниковая система (Глонасс), которая по техническим характеристикам не будет уступать системе "Навстар".

Общее руководство работами по созданию системы, начатыми в 1973 г., осуществляет управление ракетно-космическими системами ВВС США SAMSO (Space and Missile System Organization). "Навстар" называют также Глобальной системой определения места - GPS (Global Positioning System).

Система способна обслуживать неограниченное количество подвижных и стационарных объектов, находящихся в любой точке поверхности Земли, воздушного и околоземного космического пространства, с высокой надежностью при любых метеоусловиях в любое время. Формат сигналов, излучаемых системой, позволяет непрерывно измерять навигационно-временные параметры потребителей с повышенной и пониженной точностью. В последнем случае система используется для навигации самолетов и вертолетов гражданской авиации и судов морского флота.

1.2 Основные особенности системы

Спутниковая система "Навстар" является среднеорбитальной квазидальномерной, обеспечивающей определение координат места, скорости изменения координат и поправки к шкале времени. Первоначально глобальность системы предполагалось обеспечить за счет равномерного размещения 24 космических аппаратов (КА) на круговых средневысотных орбитах высотой около 20000 км в трех плоскостях, наклонных на 63° к плоскости экватора и разнесенных по долготе на 120°. Такое расположение КА гарантирует видимость 6-11 КА в любой точке и в любое время. Затем концепция изменилась: на шести орбитах предполагается разместить 18 КА по три на каждой. Кроме того, предусматривается наличие трех резервных КА. При такой структуре системы количество видимых несколько раз в день с длительностью 20 - 30 мин КА может быть менее четырех. Система является квазидальномерной, так как используемые для определения координат временные задержки между потребителем и КА измеряются с систематической погрешностью вследствие рассогласования шкал времени, формируемых на борту потребителя и КА. Для исключения этой погрешности, измеренные квазидальности до разных КА попарно вычитаются, в результате чего формируется разностно-дальномерные измерения. С учетом этого, квазидальномерная система является разностно-дальномерной.

Измерения квазидальностей выполняются путем измерения временных интервалов между огибающими псевдослучайных последовательностей импульсов, принимаемых с КА и формируемых на борту потребителя. Поэтому для случая определения координат места и поправки к шкале времени система является импульсной.

При определении мгновенной скорости изменения координат места потребителя измеряются квазидоплеровские сдвиги частот путем измерения рассогласования между несущими частотами, принимаемыми к КА, и несущей частотой, формируемой на борту потребителя. Поэтому для случая определения скорости система является фазовой. Следует особо отметить высокую точность измерения текущей скорости по сигналам системы "Навстар". Сигналы этой системы шумоподобны и представляют собой непрерывные фазоманипулированные синусоидальные напряжения. Мощность сигналов на входе приемника аппаратуры потребителя (АП) в полосе частот, согласованной с одиночным импульсом шумоподобного сигнала, в десятки тысяч раз меньше уровня шума. Вследствие этого обнаружить, а тем более распознать структуру сигналов системы практически невозможно. Система обладает высокой помехозащищенностью. Величина отношения средней мощности сигнала после его свертки к мощности шума в полосе 1 Гц, которая позволяет оценить величину отношения сигнал - шум (по мощности) на выходе системы с различными полосами пропускания, составляет более 1000.

Одновременно с навигационно-временной информацией в виде потока шумоподобных импульсов система передает информационный поток, содержащий данные о параметрах орбит (альманахе), координатах КА (эфемеридах), о параметрах ухода частично-временной шкалы стандартов частоты и времени КА и др.

Система непрерывно передает два навигационно-информационных потока данных, обеспечивающих определение навигационных параметров потребителя с разной степенью точности. Так называемый С/А-сигнал (Clear or Coarse Acquisition - легко или грубо обнаруживаемый) предназначен для определения навигационно-временных параметров с меньшой точностью и может быть использован широким кругом потребителей, в первую очередь гражданских. Р-сигнал (Protected or Precise - санкционированный или точный) предназначен для военных потребителей с использованием специальных модификаций АП. Соотношение погрешностей между С/А и Р - сигналов составляет 10:1. Однако, величина погрешностей определения скорости по сигналам системы одинакова.

Для расчета навигационно-временных параметров потребителя достаточно трех - четырех КА из 6 - 11 видимых. При наличии 3 КА можно определить плановые координаты, если известна высота потребителя, при наличии 4 КА - все три координаты места, включая высоту, по одному КА - поправку к местной шкале времени при известных координатах объекта.

1.3 Структура системы

Система "Навстар" состоит из трех подсистем: КА; командно-измерительного комплекса, включая стартовый ракетно-космический комплекс; АП. В сеть КА входят 24 аппарата, излучающих синхронизированные навигационные сигналы и передающих в составе кадра сигнала специальную информацию. В состав каждого КА входят: передающее устройство с системой формирования навигационно-информационных сигналов; высокостабильный, стандарт частоты для формирования шкал времени и обеспечения взаимной синхронизации сигналов КА; устройство для приема информации с пунктов наземного КИК; ЭВМ с блоком памяти для оперативного управления аппаратурой КА и хранения массива специальной информации; приемопередающая аппаратура для обмена с пунктами наземного КИК телеметрической информацией о техническом состоянии аппаратуры КА; система приемопередающих антенн, первичные источники электропитания; система ориентации КА; система терморегулирования.

Наземный КИК состоит из сети командно-измерительных пунктов (КИП) и центра управления системой (ЦУС). Сеть КИП предназначена для непрерывного слежения за техническим состоянием КА, определения параметров движения КА, параметров ухода шкалы времени КА, относительно наземной шкалы времени КА, относительно наземной шкалы времени системы, передачи на КА необходимой информации, передачи в ЦУС данных траекторных, частотно-временных и телеметрических измерений всех видимых КА.

КИП, непрерывно контролирующие КА в разных районах земного шара, размещены в США, в штатах Калифорния и Аляска, на острове Гуам, на Гавайских островах.

КИП оснащены высоконаправленными антеннами с большими коэффициентами усиления и высокоточной аппаратурой для измерения параметров движения и ухода шкалы времени КА относительно шкалы времени системы, которую формируют высокостабильные стандарты частоты. Кроме того, КИП оснащены аппаратурой для сбора телеметрической информации о техническом состоянии КА. Поток информации с КИП поступает в ЭВМ ЦУС, которая на основе принятой с КИП информации вычисляет параметры движения и ухода шкалы времени КА и прогнозирует эти параметры на несколько витков вперед. ЦУС, основываясь на данных о техническом состоянии КА, принимает решения о замене вышедшей из строя аппаратуры на резервную или дублирующую или о необходимости запуска новых КА. Массив информации с ЦУС передается на информационно-передающие пункты (ИПП) обеспечивающие передачу массива информации на КА системы. Эфемеридная информация и частотно-временные поправки передаются на каждый КА отдельно, альманах системы о параметрах орбит всех КА передается на каждый КА системы. Во время очередного пролета КА массив информации заменяется на более точный.

АП, размещаемая на определяющихся объектах, призвана обеспечивать определение навигационно-временных параметров на борту потребителя. В состав АП входят: антенная система; предварительный усилитель сигналов с малым коэффициентом шума; приемное устройство для усиления и частотного преобразования сигналов; цифровое устройство для временной свертки шумоподобных сигналов; ЭВМ для реализации оптимальных алгоритмов первичной и вторичной обработки информации, пульт ввода и индикации для управления работой устройств и индикации выходной информации.

1.4 Навигационно-временные сигналы системы

Система "Навстар" излучает сигнал в дециметровом диапазоне на когерентных центральных частотах L1 = 1575,42 Мгц и L2 = 1227,6 МГц. Когерентность центральных частот обеспечивает путем умножения опорной частоты 10,23 МГц на целое число L1 = 154 * 10,23 МГц; L2 = 120 * 10,23 МГц.

Для приема кодированных сигналов от КА на частоте L 1 или L2 использ...

Другие файлы:

Река Енисей
Енисей как одна из крупнейших рек мира и России: длина, площадь бассейна, высота истока, расход воды, максимальная глубина. Образование реки слиянием...

Вскрытие реки Енисей
Особенности физико-географических условий и гидрологического режима в бассейне реки Енисей. Состояние ледяного покрова перед вскрытием. Температура дн...

Анализ погрешностей спутниковой радионавигационной системы, работающей в дифференциальном режиме
Принцип построения спутниковой радионавигационной системы, описание движения спутников. Глобальная система "НАВСТАР". Структура: космический сегмент,...

Хозяйственная деятельность "ООО Енисей-Усинск" по разработке Западно-Сынатыского месторождения
Изучение товарооборота и его структуры. Анализ трудовых показателей предприятия. Изучение и анализ издержек производства и обращения "ООО Енисей Усинс...

Анализ требований, предъявляемых к автономным системам электропитания с учётом обеспечения электромагнитной совместимости
Проблемы электромагнитной совместимости устройств силовой электроники с техносферой. Требования к качеству электроэнергии, используемой при работе раз...