GPS Авто - навигация для автопутешественника. Системы глобального позиционирования

Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС

Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС

Полная орбитальная структура системы ГЛОНАСС - это система из 24 спутников.

Они равномерно размещены в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены относительно друг друга на 120град. (по абсолютной долготе восходящего узла). Плоскостям присвоены соответственно номера 1, 2, 3 с возрастанием в направлении вращения Земли.
Номинальные значения абсолютных долгот восходящих узлов идеальных плоскостей, зафиксированных на 00 часов Московского времени 1 января 1983 года, равны:
215град 15мин00сек + 120град (i - 1), где i- номер плоскости (1, 2, 3)
Номинальные расстояния между соседними спутниками ГЛОНАСС в орбитальной плоскости по аргументу широты составляют 45град.
Средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей равна - 0,00059251 радиан/сутки.

Спутникам 1-й плоскости присвоены номера 1-8, 2-й плоскости - 9-16, 3-й плоскости - 17-24, с возрастанием против направления движения спутника.
Аргументы широты спутников с номерами j = N + 8 и j = N + 16 отличаются от аргументов широты спутников с номерами j = N и j = N + 8 на +15град., соответственно, (где N = 1...8) и составляют на 00 часов Московского времени 1 января 1983 года:
145град26мин37сек+ 15град(27 - 3j + 25j*, где j = (1...24) - номер спутника;
j* = E((j - 1)/8) - т.е. целая часть числа (j - 1)/8.
Другими словами, орбитальные плоскости сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15град.
Максимальные уходы спутников относительно идеального положения в орбитальной плоскости не превышают 5град. на интервале 5 лет.
Интервал повторяемости трасс движения спутников и зон радиовидимости для наземных средств - 17 витков (7 суток, 23 часа 27 минут 27 секунд).
Драконический период обращения спутника ГЛОНАСС - 11 часов 15 минут 44 секунды.
Высота орбиты - 19100 км (18840...19440 км).
Наклонение орбиты - 64,8 +0,3град.
Эксцентриситет - 0 + 0,01

Такая конфигурация орбитальной структуры позволяет обеспечивать глобальную и непрерывную зону действия системы, а также оптимальную геометрию взаимного расположения спутников для повышения точности определения координат.
Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя "Протон", разгонного блока 11С861-01 и СЗБ 11Ф639.М0000-0-01. Одним носителем одновременно выводятся три спутника ГЛОНАСС.
Перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости производится с помощью собственной двигательной установки.

Спутники ГЛОНАСС

Спутники ГЛОНАСС конструктивно состоит из цилиндрического гермоконтейнера с приборным блоком, рамы антенно-фидерных устройств, приборов системы ориентации, панелей солнечных батарей с приводами, блока двигательной установки и жалюзи системы терморегулирования с приводами. На спутнике также установлены оптические уголковые отражатели, предназначенные для калибровки радиосигналов измерительной системы с помощью измерений дальности до спутника в оптическом диапазоне, а также для уточнения геодинамических параметров модели движения спутника. Конструктивно уголковые отражатели формируются в виде блока, постоянно отслеживающего направление на центр Земли. Площадь уголковых отражателей - 0,25 м2.
В состав бортовой аппаратуры входят:

  • навигационный комплекс
  • комплекс управления
  • система ориентации и стабилизации
  • система коррекции
  • система терморегулирования
  • система электроснабжения.

Навигационный комплекс обеспечивает функционирование спутника как элемента системы ГЛОНАСС. В состав комплекса входят: синхронизатор, формирователь навигационных радиосигналов, бортовой компьютер, приемник навигационной информации и передатчик навигационных радиосигналов.
Синхронизатор обеспечивает выдачу высокостабильных синхрочастот на бортовую аппаратуру, формирование, хранение, коррекцию и выдачу бортовой шкалы времени.
Формирователь навигационных радиосигналов обеспечивает формирование псевдослучайных фазоманипулированных навигационных радиосигналов содержащих дальномерный код и навигационное сообщение.

Комплекс управления обеспечивает управление системами спутника и контролирует правильность их функционирования. В состав комплекса входят: командно-измерительная система, блок управления бортовой аппаратурой и система телеметрического контроля.
Командно-измерительная система обеспечивает измерение дальности в запросном режиме, контроль бортовой шкалы времени, управление системой по разовым командам и временным программам, запись навигационной информации в бортовой навигационный комплекс и передачу телеметрии.
Блок управления обеспечивает распределение питания на системы и приборы спутника, логическую обработку, размножение и усиление разовых команд.

Система ориентации и стабилизации обеспечивает успокоение спутника после отделения от ракеты-носителя, начальную ориентацию солнечных батарей на Солнце и продольной оси спутника на Землю, затем ориентацию продольной оси спутника на центр Земли и нацеливание солнечных батарей на Солнце, а также стабилизацию спутника в процессе коррекции орбиты. В системе используются прибор на основе инфракрасного построения местной вертикали (для ориентации на центр Земли) и прибор для ориентации на Солнце. Погрешность ориентации на центр Земли не хуже 3град., а отклонение нормали к поверхности солнечной батареи от направления на Солнце - не более 5град. Для минимизации возмущений на движение центра масс спутника разгрузка двигателей маховиков производится с помощью магнитопровода. В качестве исполнительного органа при осуществлении успокоения и стабилизации спутника во время выдачи импульса коррекции используется двигательная установка.
Режим успокоения, в результате которого происходит гашение угловых скоростей, включается в зоне радиовидимости.
В режиме начальной ориентации на Солнце осуществляется разворот спутника относительно продольной оси с помощью управляющих двигателей-маховиков до появления Солнца в поле зрения прибора ориентации на Солнце, который установлен на панели солнечных батарей.
Режим ориентации на Землю начинается из положения ориентации на Солнце путем разворота спутника с помощью двигателей-маховиков вдоль оси, ориентированной на Солнце, до появления Земли в поле зрения прибора ориентации на центр Земли. В штатном режиме обеспечивается ориентация оси спутника вместе с антеннами на центр Земли с помощью управляющих двигателей-маховиков по сигналам с приборов ориентации на центр Земли, ориентация солнечных батарей на Солнце путем разворота спутника вместе солнечными батареями с помощью управляющего двигателя-маховика по одному каналу и разворотов панелей батарей относительно корпуса спутника с помощью привода вращения солнечных батарей по другому каналу по сигналам приборов ориентации на Солнце.
В режиме ориентации перед проведением коррекции и стабилизации спутника во время выдачи импульса коррекции отслеживание ориентации на Солнце не производится.

Система коррекции обеспечивает приведение спутника в заданное положение в плоскости орбиты и его удержание в данных пределах по аргументу широты. Система включает двигательную установку и блок управления ей. Двигательная установка состоит из 24 двигателей ориентации с тягой 10 г и двух двигателей коррекции с тягой 500 г.
Система терморегулирования обеспечивает необходимый тепловой режим спутника. Регулирование тепла, отводимого из гермоконтейнера, осуществляется жалюзи, которые открывают или закрывают радиационную поверхность в зависимости от температуры газа. Отвод тепла от приборов осуществляется циркулирующим газом с помощью вентилятора.
Система электроснабжения включает солнечные батареи, аккумуляторные батареи, блок автоматики и стабилизации напряжения. Начальная мощность солнечных батарей - 1600 Вт, площадь - 17,5 м2.

При прохождении спутником теневых участков Земли и Луны питание бортовых систем осуществляется за счет аккумуляторных батарей. Их разрядная емкость составляет 70 ампер-часов.
Для обеспечения надежности на спутнике устанавливаются по два или по три комплекта основных бортовых систем.

Таким образом, на спутник ГЛОНАСС возложено выполнение следующих функций:

  • излучение высокостабильных радионавигационных сигналов
  • прием, хранение и передача цифровой навигационной информации
  • формирование, оцифровка и передача сигналов точного времени
  • ретрансляция или излучение сигналов для проведения траекторных измерений для контроля орбиты и определения поправок к бортовой шкале времени
  • прием и обработка разовых команд
  • прием, запоминание и выполнение временных программ управления режимами функционирования спутника на орбите
  • формирование телеметрической информации о состоянии бортовой аппаратуры и передача ее для обработки и анализа наземному комплексу управления
  • прием и выполнение кодов/команд коррекции и фазирования бортовой шкалы времени
  • формирование и передача "признака неисправности" при выходе выжных контролируемых параметров за пределы нормы.
Управление спутниками ГЛОНАСС осуществляется в автоматизированном режиме.

Выведение спутников на орбиту

Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется носителем тяжелого класса "ПРОТОН" с разгонным блоком с космодрома Байконур. Носитель одновременно выводит три спутника ГЛОНАСС.
Схема выведения включает:

  • выведение космической головной части на промежуточную круговую орбиту с высотой ~200 км;
  • переход на эллиптическую орбиту с перигеем ~200 км, апогеем ~19100 км и наклонением 64,3град.

Перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости проводится с помощью спутниковой двигательной установки.

Точность приведения в рабочую точку орбиты:

  • по периоду обращения - 0,5 с
  • по аргументу широты - 1град.
  • по эксцентриситету ~ 0,01
  • по наклонению орбиты ~ 0,3град.

+ Главная
+ Что такое GPS?
+ Зачем нужен GPS?
+ Как использовать GPS?
+ Готовые решения
+ Альтернативы GPS
+ Статьи
+ Код кнопки сайта
космический сегмент »
сегмент управления »
Потребители »

Статистика:

Реклама:

 

Цель сайта: донести до любителей путешествовать на своих автомобилях информацию об удобстве использования систем глобальной навигации. Примеры использования, решения, рассказы, и т.д. Информация взята из открытых источников и призванна помочь определиться сомневающемуся.
Реклама: