Ю.А. Соловьев
Системы спутниковой навигации
ЭКО-ТРЕНДЗ Москва,
2000
УДК
621.396.98 629.783
ББК
32.95 39.57
Ю.А. Соловьев Системы спугниковой навигации. - М.: Эко-Трендз,
2000.
ISBN 5-88405-026-7 в доступной форме излагаются основные принципы работы, состояние и перспективы развития
глобальных
спугниковых
радионавигационных систем
(СРНС)
ГЛОНАСС, Галилео, широкозонных дифференциальных подсистем (ДПС)
EGNOS, MSAS,
GPS, WAAS,
региональных и локальных ДПС различного назначения. Основное
внимание обрашено на такие характеристики СРНС, как точность определения нави гационных параметров и временн, доступность, целостность, непрерывность обслужи
вания. Киига содержит материалы по характеристикам аппаратуры потребителя и ее помехоустойчивости, новым примененням, комплексированню аппаратуры с другими
средствами, базам навигационных данных, стандартизации технических решений. В
з3ключение приведены перечни основных терминов и определений, адресов заинтере сованных организаций и их страниц в сети Интернет, изданий и календарь наиболее значимых мероприятий на предстояшие годы в области срнс.
Монография в основном обрашена к пользователям спутниковых радионавигацион ных систем различного уровня подготовки. Издание будет полезно широкому кругу
специалистов в навигации различных подвижных объектов, и в смежных областях, та ких, как штурманское обеспечение и организация движения воздушного, морского,
речного, автомобильного и железнодорожного транспорта, геодезия и картография, землеустройство, мониторинг земной поверхности, обеспечение горных и строитель
ных работ, интенсивное земледелие, синхронизация систем связи и энергетических систем и Т.Д.
ББК
32.95 39.57
ISBN 5-88405-026-7
©
Ю.А. Соловьев,
2000
Содержание Предисловие
7
Введеиие
8
Глава
1. Требоваиия
потребителей к спутииковым
радионавигационным системам
1.1. Требов8ИИJI 1.2. ТребованИJI 1.3. ТребованИJI 1.4. Требования 1.5. Требов8ИИJI
10
к иавигационному обеспеченlПO воздушных судов к навигациоиному обеспеченlПO морских судов к навнгационному обеспеченlПO судов речного флота к навигационному обеспеченmo наземных объектов к навигационному обеспеченlПO космических средств
Литература к главе
1
11 14 15 16 19 19
Глава
2. Спутниковая радионавигационная система ГлОНАСС 2.1. ИСТОРИJI создаНИJI системы 2.2. Назначение, обlЦ8Jl характеристика и состав системы 2.3. Космический сегмент 2.3.1. Орбитальная группировка 2.3.2. Навигациониый космический аппарат 2.3.3. Структура навигационных радиосигнапов 2.3.4. Навигационное сообшение 2.3.5. Радионавигациоиное поле 2.3.6. Средства запуска на орбиту 2.4. Наземный комплекс управленИJI 2.5. Принципы функционирования. Сегмент потребителей 2.6. Точностные характеристики 2.7. Контроль целостности радионавигационного поля 2.8. Состояние и развитие системы ГЛОНАСС Литература к главе 2
20 20 22 24 24 24 26 29 30 31 32 35 37 39 41 43
Глава
3. Спутннковая радионавнгационная 3.1. История созданИJI системы
45 45
3.2.
система
GPS
Назначение, общая характеристика и состав системы
3.3. Космический сегмент 3.3.1. Орбитальная группировка 3.3.2. Навигадионный космический аппарат 3.3.3. Структура навигационных радиосигналов 3.3.4. Навигационное сообщение 3.3.5. Средства запуска на орбиту 3.4. Сегмент управления
47
48 48 50 51 53 54 54
4 3.5.
Принципы навигациоииых определений. Ceгмeкr потребителей
3.б. точнocтIIыe характеристики
59
Кокrpoль целостности
б2
3.8. Развитие системы GPS
64
Лкreратура к главе
66
3.7.
Глава
4.
3
Совместное использоваиие сигналов ГЛОНАСС и
GPS
Лкreратура к главе 4 Глава
Глава
79 81 81 84
Лкreратура к главе
85
6.
5
Широкозонные дифференциальные подсистемы
7б
86 86
б.1.1. Структура, принципы построеНИJI и фуикциоиироВ8НИJl
8б
89 95
EGNOS
б.3. Широкозонная дифференциальная подсистема б.4. ПредложеНИJI по использованшо ШДПС
MSAS EGNOS и MSAS
в икreресах авиации РФ
7. Региоиальиые 7.1. РДПС Starfix 7.2. РДПС SkyFix
98 99 1О 1
Лкreратурак главе б диффереициальиые подсистемы
:
103 103 103
7.3. РДПС EuroflX 7.4. Другие проекты РДПС Лкreратура к главе 7
104 105 107
8. Локальиые дИффереициальиые подсистеМы 8.1. МорскиеЛДПС 8.2. Авиационные ЛДПС 8.3. Геодезические и специальные ЛДПС
109 109 111 117 118
Литература к главе Глава
7б
б.I.2. Основные характеристики б.2. Широкозонная дифференциальная подсистема
Глава
67 75
S. Дифференциальиый режим и контроль целостности 5.1. Физические осиовы и точностиые характеристики 5.2. Разновидности дифференциальиого режима СРНС 5.2.1. Дифференциальный режим с коррекцией координат 5.2.2. Дифференциальный режим с относительными координатами 5.2.3. Дифференциальный режим с использованием псевдоспутииков
б.1. ШирокозоинaJIдифференциальиаяподсистема WAAS
Глава
55
9. Навигациоиная Лкreратура к главе
8 аппара'l)'ра потребителей СРНС
9
110 140
5 Глава
10. Помехозащищеииоеть и электромагнитная 10.1. Источники помех 10.2. Зaщиra от помех 10.3. Советы массовым потребителям Литература к главе 1О
Глава Н. Примеиеиие спутниковых
еовместимоеть СРНс .•.•••••....••..•
152 152 155 155 157 157 157 164 167 169
радиоиавигациоииых систем
11.1. Использоваиие СНРС ДЛJI определения ориентации > 11.2. Применеиие СРНС в горном деле 11.3. Использование СРНС при строкreльстве и контроле сооружений 11.4. Использование СРНС в сельском хозяйстве 11.5. Примеиение СРНС в гражданской авнации 11.5.1. Полет по маршрyry 11.5.2. Заход иапоеадку 11.5.3. Обеспечение решеиия специальных задач 11.6. Использование СРНС иа железнодорожном транспорте 11.7. Использование СРНС при 06еспечеиии навигации
170 171
морских и речных судов
11.8. Применение СРНС ДЛJI навигации в нвземиых условиях 11.9. Использование СРНС ДЛJI сиихронизации систем связи
;
173
и энергетических систем
11.10. Использование
СРНС в геодезии и ДЛJI мониторинга
деформаций земной поверхиости Литература к главе Главв
142 142 145 149 150
11
; >
12. Комплекснроввине СРНС и другнх иавигациоииых систем _ 12.1. Комплексирование на уровне ПОИ и ПВОИ 12.1.1. Частотные методы оценки навигационных параметров 12.1.2. Временные методы оценки навигационных параметров 12.2. Комплексирование на уровне вторичиой обработки информации СРНС 122.1. Основные схемы комплексироваиия АП СРНС и автономных систем счиспения:
12.2.2. Реализация
174 175 178 179 180 181 184 184
схем комплексирования АП СРНС
с автоиомными системами
12.2.3. Комплексная
191
обработка информации группы объектов,
использующих СРНС целостиости и комплексирование бортовой
198
12.2.4. Контроль
спутниковой навигациоиной аппаратуры потребителя с другими системами и средствами Литература к главе
Глава
12
13. Перспективиые спутииковые Литература к главе 13
радиоиавигациоииые системы Галилео
201 206 208 213
6 Глава
14. Низкоорбитальиые Литература к главе 14
Приложеиие
1. Базы
спутииковые радиопавигациоииые системы
иавигациоииых даииых
216
Храиеиие путевых точек Литература к приложеиию
Приложеиие
2.
21б
1
225
Стаидартизация и сертификация
в области СРНС
Резолюции ИМО Стандарты МЭК
Литература к приложеиию
3. Термииы и
1995
2
определеиия в области СРНС
Параметры и харакгеристики
Техиика и режимы ее работы
4. Календарь
5.
237 237
международных мероприятий в области навигации
и смежиых дисциплии иа
Приложеиие
227 227 236
240 242
Обработка сигналов и информации Приложение
226 22б
Рекомендация Междуиародиого союза 1ТU-R М.823:
Приложеиие
214 215
2000-2001
гг
Осиовиые издаиия в области СРНС
244
Книги
249 249
Основные периодические издания
250
Приложеиие 6. Адреса заиитересованиых и работающих в области СРНС организаций
251
Об.1. Организации, предприятия и фирмы СНГ, работающие в области спутниковой радионавигации и использующие спутниковые технологии
Об.2. Интернет-lIдреса организаций и фирм, работающих с СРНС
Фирмы и обществеиные организации Университеты и научно-исследовательские организации
251 257 257 258
Об.3. Институты навигации Международной ассоциации институтов навигации
Список условных обозначений, символов, единиц и терминов
259
260
Предисловие Аппара1УРа спyrниковых навигационных систем становится все более массовым средством,
которое иаходИТ примеиение в различных областях нашей жизни. По проrnозам общий ми ровой парк ПО1ребителей к
2005
году составиr около
50 мли.
Россия ие остается в стороие от
этой тендеlЩИИ, и персоиальный спyrниковый приемник можно купить, например, на саве ЛО8СКОМ рынке в Москве. Поэтому выход книги "Спyrниковые
системы навигации"
пред
ставляется вполне оправданным и своевременным тем более, что мы являемся свидетелями
интенсивного развиrия и изменения заложенных ранее систем
GPS и ГЛОНАСС, появления WAAS, EGNOS и MSAS, а
таких новых систем, как Галилео, ШИРОК030ННЫХ дополнений также региональных и локальных дифференциальных подсистем.
Разработаны сотни новых типов потребительского оборудования различного назначения. В настоящее время коmpоль больших и малых перемещений с невиданной ранее метровой и даже саиrиметровой точностью может осуществляться с помощью спyrниковых средств, что подтверждается
не только широким применением на транспорте, но и в строительстве, мони
торинге подвижек земной коры и протяженных сооружений.
Потребители стали более осознанно подходить к применению своей аппара1УРЫ. Уточнены и сформулированы новые требования к ее точностиым и належностиым характеристикам, по мехоустойчивости,
взаимодействию с другим оборудованием, к стандартизации и сертифи
кации, накоплен опыт создания баз навигационных двниых спyrниковых прнемников. Все эти вопросы, не нашедщие освещения в более раиинх публикациях, представлены в настоя щем издвиии. Оригинальные материалы кииrn обсуждвлнсь на научно-технических
меро приятиях Российского общественного ннститута навигации и публиковались в периодиче ских изданиях.
На мой взгляд, материалы кииrn опытного автора, посвятившего немало лет этой области нау ки и техники, отличаются существенной НОВИЗНОЙ и адекватным освещением современного СОСТОЯНИR и перспектив развития: спутниковых навlПёЩИОRIПdX систем, большим :количеством
важных аналигических и справочных данных, обычно разбросанных по многим документам и источникам, в том числе в Ингернет. Они несомненно будут практически полезными для специалистов и широкого круга потребиreлей спyrниковых навигационных технологий.
А.И. Задорожиый
Президеит Российского общественного ннститута навигации, лауреат Государственной премии СССР, профессор
Введение Спугниковые навнгационные снстемы (СНС) ГЛОНАСС и
GPS
СО своими наземными
и космическими дополнениями все активнее вторгаются в разлИЧJПdе сферы человеческой деятельности. Согласно маркетинговым исследованиям Министерства торговли США обьем продаж мирового рынка этих систем к
Системы продемонстрировали
2003
г. превысит
16 млрд.
долл.
высокие точнocтныe характеристики определения коор
динат, скорости и времени воздушных,
космических, морских и наземных подвижных средств.
Они в состоянии обеспечить существениое повышение безопасности движения транспортных средств, наиболее экономичное решение задач каРТО'l"'фни и геодезии, землеустройства, ос воения удаленных, слабо изучениых герриторий и акваторий морей и океанов, обеспечения регулярности функционирования буровых и добываюших платформ на шельфе и в огкрытом
море, горных, строительных и сельскохозяйствениых работ, быстрого поиска и спасения гер пяших бедствие, точной синхронизации разнесениых в пространстве обьектов и др. Сами сне или, как их еще называют, спyrИИКОDые радионавигационные
системы
(СРНС), не стоят на месге и относятся к одной из наиболее динамично развиваюшихся об ластей радиогехники. Они реализуют новые возможности в обеспечении безопасности стра
ны, на транспорте, в народном хозяйстве, науке и образовании, при организации путешест вий, в спорге и туризме.
Все это обусловливает устойчивый нигерес к СРНС со стороны широкого круга чита телей, который не полностью удовлетворяется такими отечественными изданиями, как "ИН
герфейсный контрольный документ ГЛОНАСС", монографией "Сегевые спугниковые ра дионавигационные
системы" (В.С. Шебшаевич и др.), киигой "Глобальная спугниковая ра
дионавигационная
система ГЛОНАСС", а также публикациями в периодических журналах,
которые имеют ограниченный тираж и СВОИХ читателей
-
специалистов, в ОСНОВНОМ, в облас
ти радиотехники, СВЯЗИ и навигации. К тому же, в настоящее время в литера'I}'Pе не в полной
мере отражены интенсивно происходящие и намечающиеся изменеНИJI в области СРНС, а также других космических и наземных систем.
Это в первую очередь относится к эволюции и серьезной модернизации системы GPS. GPS, создaиmo таких широкозонных до
совместному использованию систем ГЛОНАСС и полнений СРНС, как
WAAS, EGNOS, MSAS
на основе наземных станций контроля и геоста
ционарных космических аппаратов. эти изменения касаются работ стран Европейского Сою
за по созданию Европейской глобальной спутниковой радионавигациониой
системы Гали
лео, развития дифференциальных подсистем со станциями наземного базирования, использо вания фазовых и относительных методов сверхточного определения координат и ориентации, реализации новых конструктивных решений для повышения надежности и помехоустойчи
вости аппаратуры потребителей, реализации новых методов комплексирования ниформации СРНС и других сисгем. Все сказанное должно обеспечить повышение непрерывности, точно сти И надежности навигационных и временных определений.
Отметим, что большое количество публикаций по перечисленным и смежным вопро сам разбросано по многим зарубежным журналам, сборникам трудов конференций и другим источникам, ДОС1)'п к которым часто затруднен.
Указанные причины оправдывают подготовку и публикацию настояшей кииги
-
спра
вочного и аналитического издания, зачастую охватывающего в обзорной и оперативной
9 форме выделенные вопросы, ПОЗВОЛJl/Oщего определить состояние н уловить основные тен денции развития спyrниковых радионавигационных снстем.
В кииге содержвтся обширные сведения об аппара1УР" потребителей ПО, ее комплек сированию с другими средствами и исполЬ30Ванюо, о возможных помехах. Она включает
материалы, относящиеся к правовым и иормативно-техническим проблемам использования СРНС, включая вопросы взаимоотношений владельцев систем, производителей потребитель ской аппара1УРЫ и пользователей, стандартизации технических решений, наиболее часто встречающихся терминов и определений. В заключение приведеи перечень адресов органи
заций, изданий и калеидарь наиболее популярных мероприятий на предстоящие годы в об
ластиСРНС. Книга в основном обращена к пользователям спутниковых радионавигационных снстем различного уровия подготовки. Поэтому основное вниманне обращено на такие характернстн ки СРНС, как состояние систем, точность определения навигационных параметров н времени,
надежность, условия функционирования, эксплуатационные возможности и новые области применения. В ней рассмотрены проблемы взаимоотношения самих систем н потребителей, аппаратуры потребителей и других навигационных средств, базы навигационных данных. В кннге содержится новая информация, относящаяся к развитию систем. Используемая новая терминология, как правило, содержит необходимые определения и пояснения.
Читателями книги могут быть инженеры и ш1УРМаны, студенты и аспиранты учебных заведений, высокопоставленные менеджеры, озабоченные вопросами развития навигацион· ного обеспечения, повышением эффективности транспорта н производства. Издание будет
полезно широкому кругу специалистов в навигации различных подвнжных обьектов и В смежных областях, таких, как Ш1УРманское обеспечение и организация движения воздушно го, морского, речного, автомобильного и железнодорожного транспорта, геодезия и карто графия, землеустройство, мониторинг земной поверхности, обеспечение горных и строн тельных работ, интенсивное земледелие, синхронизация систем связи и энергетических сис тем ИТ.д.
ВО многом работа по написанию книги проводилась по инициативе профессора М.С. Яр лыкова в соответствии с планами работ н решениями Российского общественного института навигации.
Автор считает своим приятным долгом выразить признательность и благодарность президенту Российского общественного института навигации профессору А.И. Задорожному, профессорам С.Л. Белогородскому н Г.Ф. Молоканову, президенту отделения "Интернавнга
ция" Международной академни ннформатизации в.и. Деннсову и всему коллективу НТЦ "Интернавнгация", деятельность которых была одним из наиболее эффективных стимулов написания книги.
Автор благодарит В.В. Тюбалина за представленные ценные матерналы, профессора М.С. Ярлыкова, В.И. Беляева, в.п. Большакова и Н.С. Гордненко зв постоянное внимание и помощь в работе, а также Д.Н. Гордиенко - за помощь в подготовке иллюстраций. Автор просит свои замечания и предложения по улучшению первого издания книги направлять в адрес издательства "Эко~Трендз".
1
Глава
Требования потребителей к спутниковым радионавигационным системам До последнего времени создание спyrниковых радиоиавигационных систем осуществ ЛЯJIОСЬ в соответствии с 1ребованиями, определяемыми их первоначальным целевым назна чением.
Общими при этом были качественные 'lJ"'бования глобальиости, иезависимости от гидрометеорологических условий, подстилающей поверхности, рельефа, окружающей расти тельиости, застройки, времени суток и года, иеfiPeрЫВИОСТИ, иеограииченной пропускиой способиости, практической иезависимости от высоты иад поверхиостью земли и других ус
ловий движения ОfiPeдeruпoщегося обьекта, помехозащищениости и др. Изучеиие потребиостей граждаиских пользователей также указывает иа иеобходн мость иметь эти свойства. Однако использование СРНС в интересах меСТООfiPeДелеиия и иа
вигации гражданских объектов (самолетов и вертолетов, морских и речных судов, автомоби лей, топопривлзчиков и др.) выдвигает и иовые, в ряде случаев более высокие, количествеи
ные требования, вытекающие из необходимости обеспечения безопасности и ЭКОНОМИЧНОСТИ движения, а также рещения специальных задач (наблюдение, аэрофотосъемка, поиск полез ных ископаемых, поиск и спасение терпящих бедствие траиспортных средств и людей). Такими ЯВЛЯЮТСЯ 1ребования к точиостиым характеристикам, иапример, к среднеквад
ратическим ошибкам (СКО) определения навигационных параметров, и к показателям на дежности иавигационного обеспечения. Под последними поиимаются требоваиил:
•
доступиости (готовности), мерой которой является вероятность работоспособиости РНС перед и в процессе выполнения той или ииой задачи;
•
целостности, мерой которой является вероятность ВЫJIВЛения: отказа в течение време ни, равиого или меиее заданного.
•
неfiPeрЫВНОСТИ обслуживаиил, мерой которой служит вероятность работоспособности
системы в течение иаиболее отаетствеииых отрезков времени движения (выполнения задачи). Требования к навигационному обеспечению различных гражданских объектов, осуще ствляемому, в частностн, с помощью СРНС, впервые в нашей стране сформулированы,
обобщеиы и приведены в Российском радиоиавигационном плане (РРНП) ленном
с участием
широкого
круга специалистов
различных
[1, 2],
заинтересованных
служб. Они учитывают также положения документов таких международных
подготов
ведомств
и
оргаиизаций,
как ИКАО (Международная организация гражданской авиации), ИМО (Международная мор-
------
----
----------
---
ТРЕ&ОВАНИЯ К СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ
CI<8JI оргаюnaЦIIJl), а также ряда иациональных радионавигационных
11
lШанов других страи,
например, США.
1.1.
Требования к навигационномуобеспечению воздушных судов
эти требования опреДeJIJlЮТCJI в первую очередь иеобходимостью обеспечеИИJI безо пасиости полетов НС в условИJIX сложившейсяструК1)'рЫ делеиИJI воздушиого пространства. Н соответствиис этим рассма1рИВаютсяразличные этапы полета, такие, как полеты по 1рас сам, воздушным ЛИИИJIМ, и вие 1рВСС, в аэродромиой или аэроузловой зоие, взлет, заход на
посllдI
1.1
приведены по данным РРНП tpeбуемые средиеквадратические погрешио
стн определеИИJI мановых координат и высоты полета воздушиого судиа (ВС) (абсолютной
-
по 1рассам и местным ЛИИИJIМ, геомстрической
-
при заходе иа посllдI
затели даны для осиовных решаемых задач, таких, как маршрутный полет, полет в зоие аэро
дрома, специальный полет, заход на посадку. Для задачи захода иа посllдI
Табnицв
1.1.
Требования к точности определения координат и высоты полета не Точиость опредenеИИII Точиость опредenеиИII
Решаемыезадачи
коордииат (СКО), м
высоты (СКО), м
5800 2500 1250
30...40 30...40 30...40
500
30...40
250
30...40
Маршрутныйполет:
Над океаном (безориеитирИ8JI местность) Трассы ширииой Трассы ширииой
20 км 10 км
Местные воздушные линии
1 ка-
тегории
Местные воздушные линии П категории
Полет в зоие аэродрома
200
Специальные полеты (для разведки полезиых ископаемых, поиска и спасеИИJI и др.)
1... 10
Некатегорированный (иеточный) заход на поCIIдI
Заход на посllдI
50 4,5...8,5 2,3 ...2,6 2,0
1,5...2 0,7...0,85 0,2...0,3
ГЛАВА
12
1
Требования к доступности зависят от этапов полета и интенсивности воздушного дви жения.
Численные
0,999...0,99999; при 0,99999. Требования
значения
ДОС1)'ПНОСТИ
при
маршрутных
полетах
составляют
полете в зоне аэродрома и некатегорированном заходе на посадку
-
по доступности для захода на посадку и посадки по категориям ИКАО
соответствуют требованиям к системам инструментальной посадки. Численные значения их близки к
1 [1,2].
Требования к целостности составляют для маршругных полетов, полетов в зоне аэрощю ма и некатегорированном заходе на посадку -
0,999 при допустимом времени предупреждения 10 с, 10 с и 2 с, а для захода и посадки по 1, II и Ш категориям ИКАО - 0,999999, 0,9999999 и 0,9999999995 при допустимом времени предупреждения не более 1 с [1,2]. соответственно
"Непрерывный рост объемов авнаперевозок предъявляет постоянно возрастающие требования к пропускной способности воздушного пространства н обуславливает необходи мость его оптимального использования. эти факторы, в том числе ВОЗМОЖНОСТЬ обеспечения эксплуатации З8 счет ИСПОЛЬ30В~ИЯ спрямленных маршрутов, а также повышенная точность
современных навнгационных систем, предопределили появление концепцни
RNP" [2],
т.е.
требуемых навигационных характеристик (ТИХ). Концепция
RNP,
как полагает ИКАО, определяет характеристики средств навигации в
пределах определенного района воздушного пространства и позтому оказывает влияние как на воздушное пространство, так и на воздушное судио.
Тип
RNP
пользователями
определяет точность выдерживания и при
душного пространства.
навигационных
навигационных
систем
характеристик
в пределах
всеми
всех
сочетаниях
некоторого
RNP
МOIут устанавливаться для маршрута, ряда маршрутов, р8Й0на,
воз
объема воздушиого простраиство, которые выбираются специалистами по воздушному пла иированию или полиомочными органами.
Определены
RNPI соответствует половине по 95% должно оставаться воздушное судно (ВС), в 1,85 км (1,0 морская миля), RNP4 - в 7,4 км (4,0 морских мили), RNP12,6 - в 23,3 км (12,6 морских мили), RNP20 - в 37,0 км (20,0 морских миль). Тип мр 1 предусматривается для обеспечения наиболее эффективных полетов по 4
типа
RNP
при маршрутных полетах:
лосы, внутри которой С вероятностью (Р)
маршрутам ОВД в результате использования наиболее точной информации о местоположе нии, а также для обеспечения полетов и организации воздушного пространства при переходе из зоны аэродрома к требуемому маршруту и в обратном порядке.
Т"п мр
4
предназначается для маршрутов ОВД
"
схем воздушного пространство,
основанных на ограниченном расстоянии между навигационным" средствами. Этот тип предназначен для использования в континентальном воздушном пространстве.
Тип мр
12,6
обеспечивает ограниченную оптимизацию маршрутов в райоие с пони
женным уровнем обеспечения навигационными средствами, в любом контролируемом воз душном пространстве в любое время. Тип
RNP 20 -
зто МИНlIМальный уровеиь, который должеи обеспечиваться любым ВС
в любом контролируемом воздушном пространстве в любое время.
RNP
для операций захода на посадку, посадки и вылета приведены в табл.
1.2
(по дан
ным добавлеиllЯ к проекту руководства ИКАО по ТИХ [3], представленному 25.6.1997 г. на 16-м совещании AWOP/16-DP/3). Сокрашение RNP 0,3/125, в частности, предполагает, что самолетовождеи"е должио осушествлятъся с точностью
38 м
0,3
морских мил"
(556
м) по боку и
по высоте. RNP 0,003 учитывает невозможиость предъявления требований по высоте пр" выравнивании " пробеге. Позтому в случае категорни III целесообразно обрашаться к
данным табл.
1.1.
ТРЕ&ОВАНИЯ К СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ
Таблица
1.2. RNP для
Тип
RNP1
операций захода на посадку, посадки и вылета
Этап полета
RNP
13
Точиость (по
Иитервал
бокуlпо вер-
удерживаиии
тикали), м,
(по бокуlпо
Р=95%
вертикали), м
Непрерывность
Целостность
и крити-
ческое время
Полет по маршруту и участок перехода к заходу на
±l853
посадку и от этапа вылета
RNP 0,5 RNP 0,3
Начальный участок захода на посадку, вылет
±926
±1853
1-Е-5/ч
1-Е-4/ч
±556
±1112
1-Е-5/ч
1-Е-4/ч
±556/38
±lll2176
l-Е-51ч
l-Е-4/ч
Начальный или промежуточный участок захода на посадку, неточный заход на посадку, вылет
RNP 0,3/125
Заход на посадку ПО приборам с наведеинем в вертикальном канале
RNP
Точный заход иа посадку
0,03/50
до высоты 100м (обеепе-
(в течеине mo-
чивает операции Kaтero-
бой одной опе-
(в любой
рации), время
интервал
рин
1)
1-3,5*Е-7
±56/15
±167/46
до выдачи про-
дупреждеиня
RNP Точный заход иа посадку 0,02/40 до высоты 60 м (обеепечивает операции катего-
рии 1)
1-3,5*Е-7 (в течение
±37/12
±1l1/47
mo-
Точный заход иа посадку до высоты
(в любой
рации), время
интервал
рии
11)
(в течение mo-
, ±l915
±56/14
(в любой
рации), время
интервал
дупреждеиня Точный заход иа посадку
ДО высоты менее
30 М,
±6 требования к
управлеине при про6еге
касamпo, про-
(обеспечивает операции
беry при по-
катеroрин Ш)
садке и разбе-
ry при взлете)
15 с)
1с
1-2*Е-9
(включает
посадка и вылет, а также
'-6*Е-6
бой одной опедо выдачи про-
RNP 0,003
15 с)
6с
1-2,5*Е-9
30 м (обеепе-
чивает операции катего-
l-Е-5
бой одной опе-
дупреждеиня
0,01/15
15 с)
6с
до выдачи про-
RNP
l-Е-5
(в течение mo-
±17
1-6*Е-6
бой одной опе-
(в любой
рации), время
интервал
до выдачи про-
30 с)
дупреждеиня 1 с
ГЛАВА
14
1.3 RNP.
Одновременно в табл. 1)'IIНости) ДДJI указанных
Табпица
1.3.
на основанин
приведены требования к готовности (дое
Требования к готовности
ТипRNP
Готовность
RNP 0,5 RNP 0,3
0,95 0,95
RNP 0,3/125
0,95
RNPO,03/50
0,9975
RNPO,02l40
0,9985
RNP 0,01115 RNPO,OO3
0,9985
1.2.
[3]
1
0,999
Предполагается,
что приведенные тре
бования MOryт послужить ОСНОВОЙ ДДJI созда ния
нормативных
документов
SARPS
типа
(Standards and Recommended Practices)
к раз
личным техническим системам, в том числе и спyrнИКDВЫМ.
Необходимо
RNP
продолжает
требуемые
отметить,
что концепция
развиваться.
характеристики
В
частности,
УТОЧНJIЮТCЯ
ДДJI
осуществления режима 4-О навиraции и обес печения
управления
полетом
посадку с учетом времени
при
заходе
на
[4].
Требования к навигационномуобеспечению морских судов
Требования к навигационнымсредствам морских судов (МС), которые пpeдыIIIJШOТCJI сейчас и к СРНС, вытекают из необходимости обеспечения безопасности и экономичности
плавания. Они завнсJIТ от районов и этапов судовождения [1, 2]: в открытом море (океане); в прибрежной зоне (на удалении менее 50 миль от берега); в уэкостJlX, при входах В порты и гавани; в акваториях ПОртоВ.
Международные
требования к точности и надежности навигационного
обеспечения
морских судов в зависимости от районов плавания опредemпoтся ИМО.
Требования к навигационному обеспечению судоходства при входах в порты, гаваии, .в уэкOCТJIX И В акваториях портов опредeлJllOТCJI соответствующими
национальными
админи
C'IpацияМИ.
В табл. ских судов
1.4
приведены обобщенные требования к навигациониому обеспечению мор
[1].
Необходимо отметить, что приведенные требования находятся в состоянии перма нентиых корректировок и уточнений, в основном, в сторону их повышения. это объясняетсJl ПОСТОЯННО возрастающей ценой навигаЦИОННЫХ ошибок, особенно в условиях роста тоннажа танкеров, опасности и стоимости последствий возможных экологических катастроф из-за столкновений с npenятcтвия:ми и посадками на мель.
Всем п8мJIтны катaCIpOфа с танкером "Экссон Ваддис" и недавНJIЯ катастрофа танкера "Находка", которая помимо загрязнення района катаC'Ipофы привела к серьезному напряже нию при обеспечении жизни всего pemoнa Камчатки.
ОlpOмный обшественный резонанс вызвала н катаC'Ipофа пассажирского судив "Ад мирал Нахимов", повлекшая за собой смерть сотен JПOдей, которой можно было бы избежать при более совершениом нав\lГ8ЦИОННОМ обеспечении. ИСКJПOчительно велика также роль точного местоопределення при проведении народ
нохозяйственных работ на шельфе, таких, как геологоразведка и добыча полезных ископае мых.
ТРЕ&ОВАНИЯ К СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ
Таблица
1.4.
15
Требования к точности и надежности опредепения координат морских судов
Решаемыезадачи
nЛаванне в открытом море (океане) ПЛаванне в прнбрежно!! зоне Прохожденне узкостей, заходы в порты Маневрнрованне в портах
КартографИJI н океанографИJI
Точность(СКО), м
Доступность
Целостность'
1400...3700
0,99
0,99
100...460
0,99...0,997**
0,99
<20
0,99...0,997**
0,99
8
0,997
0,99
0,25.. .5
0,99
0,9...0,99
1... 5
0,99
0,9...0,99
Геологоразведка, добыча полезных ИСkопаемых
•
Допустимое время предупреждении находкrСJlВ пределах от единиц секунд ДО единиц минут в
завИСИМОСТИ от задачи и типа мс
••
.
Значение 0,997 относится к МС большого тоннажа.
Дли обеспечен ни н экономнчностн двнженИJI МС пока не сформулированы требованИJI к определению скорости и времени. Однако представляется, что качественное решение задачи
проводкн большегрузных танкеров в узкостих, посадки ВС (вертолета) на палубу МС в усло ВИЯХ сильного волнения и, особенно, шторма может быть осущеСТWlено лишь при получении качественной ннформации о горизонтальных и вертнкально!! сOCТВВЛJUOЩНХ скорости МС. Добавим, что точная корректировка шкалы времени МС также, K8IC и ВС, позволит, в частности, эффективно решать задачи обеспечения надежного опознавания, .СВЯЗИ и Т.Д., а задача буксировки по морю высотных платформ для добычи полезных ископаемых может потребовать и информации о пространственной ориентации обьектв с точностью (СКО) до единиц
-
долей угловых минут.
1.3.
Требования к навигационномуобеспечению судов речного флота
Дли речных потребителей исходными при определении требований к радионавигаци онным системам являются основные характеристики виугренних водных путей, а именно:
габариты судового хода, его глубина и соотношеиИJI глввным размерам судов (длииа, шири на, осадка).
ТребованИJI речных потребителей к доступности РИС зависит от райоиов IIJIвваиИJI и состввляют: по Единой глубоководнойсистеме Европейской части России Сибири
- 0,99.
внутрениим водным путям
В табл.
0,999;
по рекам
ТребоВВИИJI речных потребителей к целостности СОСТВВЛRЮт дли двнжеИИJI по
1.5
и
1.6
- 0,99.
приведеиы требованИJI речных потребителей к точиости определеИИJI
места судиа в зависимости от решаемых задач н рailоиов IIJIВВанИJI дли крупногабаритных судов (типа Волга-Дон)
[2].
ГЛАВА
16 Таблица
1.5.
Требования речных потребителей к навигационномуобеспечению
Решаемыезадачи
Движение судна по внyIpeННИМ водным путям
Районы плавания
Точность измерения координат,м
25,0
1. Озера, водохранилища 2. Свободные реки: - европейской части России
3,0...5,0 5,0... 15,0 3,0...5,0
-Сибири -каналы
Таблица
1.6.
1
Обобщенныетребования речных потребителей к навигационному обеспечению
Решаемыезадачи
Достоверность
Движение судна по внутрен-
Рабочая зона
Доступ-
Целост-
(СКО),м
НОСТЬ
НОСТЬ
3...5 5... 15
0,999 0,99
0,99
Региональная:
0,99
ним водным путям
Точность
локальная
зональная
Картография PllCC11iНoBKa знаков су-.од-
нОй обстановки
- "-
- "-
0,25 ...0,5 0,5 ...3,0
0,99
0,9
- "-
- "-
- "-
0,99
0,9
- "-
- "-
- "-
0,99
0,9
- "-
- "-
100
0,99
0,9
Изыскательская работа по замеру глубин и определеюпо габаритов ВнyIpeнних водных путей
Диспетчерские задачи по управлению
1.4.
Требования к навигационномуобеспечению наземных объектов
К наземнымобьектам относятся автомобильныйи железнодорожный1J)ЗНСПОРТ, обьекты геологоразведывательныхподразделений,топогеодезическихн землеуC1J!Oительныхслужб [2]. Требования
наземных
П01J)ебнтелей
к точности
местоопределения
1J)анспортных
средств завнсят от предназначения тех нлн нных теХНОлогий коН1J!OЛJI И управления 1J)ЗНС портнымн процессами. При решении большннства задач, связанных с обеспечением безопас ности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной дея
тельности, требования к точности местоопределения 1J)ЗНСПОРТНЫХ средств с погрешностью не хуже 100 м (предельная погрешность) в настоящее время удовлетворяют ПО1J)ебности ав томобнльно-дорожной O1J)асли. При решении специальных задач (слежение за экологически опасными грузами, защита от угона и поиск угнзнных средств и т.д.) требования к точности местоопределения являются более высокими
-
не хуже
5... 15
м (предельная погрешность).
17
ТРЕ&ОВАНИЯ К СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ
ТребованИJI наземных ПО1ребнтелейк размерам рабочей зоны зaдaIOТCЯ исходя из ана лиза территориалЬИО-ПРОС1раиственныхусловий реализации задач, использующих информа ционные технологии:
•
теРРИТОРИJI Российской Федерации, территорин С1ран ближиего и дальиего зарубежья при организации виутрироссийских и межгосударственных перевозок;
•
гл?бальная зона
-
при организации смешанных пере возок, ВКJIючающих перевозку
грузов речным и морским 1ранспортом.
Требования к дискретности (темпу) обновлеНИJI координатной информации задаются на основании анализа cтpyК'IYPЫ тех или иных технологий:
•
при КОН1роле и управлении большими группировками (системами) 1ранспортных средсm
-
1
не более
с (по каждому 1раиспортному средству, входящему в состав
группировки);
• •
при решении специальных задач
-
не более
1 с;
при КОН1рОле и управлении одиночными 1ранспортными средствами при их дяижении
в условиях города и по МВГИС1рвлям
- 0,5... 1 мин.
При формировании 1ребований к доступности наземных ПО1ребителей к радиоиавига ционным системам исходят из критериев решенИJI (достиженИJI) тех или иных задач, реали зуемых при использовании сооmeтcmующих технологий контроля иуправлеНИJI 1ранспорт ными процессами.
При КОН1роле и управлении большими группировками 1ранспортных средств, а также
при решеннн специальных задач допускается не более одиого процента сеансов навигации, в которых не ВЫПОЛНJIЮтся требоваНИJI по точности. Отсюда 1ребование к доступности данной категорин 1ранспортных средств к РИС определяется значением вероятности не менее - 0,99. При контроле и управлении одиночными 1ранспортными средствами допустимая доля сеансов, в которых требования по точности не выполняются, может cocтaвmrrь величину до
5 %,
что обуславливает значение tpeбoвзннй к доступности РИС для одиночных 1р8Нспортных средств на уровне
0,95.
Требовання ПО1ребителей автомобильно-дорожного даются нсходя из возможностей
комплекса к целостности РИС за
парированИJI в автоматизированных
снстемах коН1рОЛЯ и
управленИJI 1ранспортнымн процессамн тех временных ннтервалов, на которых ПО1ребите лим поступает от РИС недостовернав (ложнав) навигациониая информВЦИJI. Протнводейство 88ТЬ такой ннформации системы управлеНИJl1ранспортными процессами могут ограничениое время, Именно численное значение ВОЗМОЖНОГО времени противодействия ложной информа· ции в системах диспетчерского
контроля
и управления
с заданным уровнем вероятности,
истечении которого должно поступнть сообщение о нарушении ФункционироваНИJI
по
РИС,
задается в качестве ПQК8Эзтели ее целостности.
В сущест~ующих
системах диспетчерского
кон1роля и управленИJI 1р8Нспортными
процессами время, за1рачиваемое на обнаружение и доведение до I1О1рСбителя сообщений
(команд) об исключении из числа действующих ложных источников навигационных сигна лов, не должно превышать Требования
15...30 с с вероятностью 0,95.
ПО1ребнтелей
наземного 1ранспорта к радионавигациониым
обобщенном виде предстаалены в табл.
системам в
1.7[2].
Для решения прикладных задач геодезии измерения выполняются относительно nyнк
108
опорной геодезической
сети с использованием
способов относитеЛЬНЫХ
определений.
Выход на сантиметровый уровень точности астроном о-геодезических сетей к 2000 Г., а в дальнейшем - на миллиметровый уровень к 2010 г. является одной из основных целей обес печения решения задач геодинамики. Эrо особенно важно для обширных сейсмоактивных районов в интересах решеНИJI задач прогнозированИJI зеМЛС1рясеннЙ.
ГЛАВА
18 Таблица
1.7.
1
Требования наземных потребителейк радионавигационнымсистемам Характеристики
Решаемыезадачи
Рабочаи Точность зона
Темп
Дoe-ryп-
Целостность
иоеть
Т-..с
(пред.), м обновлеНИJl
Кончюль и управлениедвижеиием транспортныхсредств:
РФ,СНГ
100 100
1с 0,5...1 мин
0,99 0,95
15...30; Р=О,9 15...30; Р=О,9
рф
5... 15
1с
0,99
15...30; Р=О,9
большие группировки одиночные средства
рф
при решении специальных задач
Требуемый уровень точности определения координат межевых знаков отиос:ительио пунктов Государственных геодезических сетей DЫТeICЭет из требований к геодезИЧескому обос
нованию ICЗДЗстровых съемок крупного масштаба и захреплеlППO границ землепользования. Фундаментальные
задвчи решаются средствами и методами спyrниковой и традици
ониой наземной геодезии и гравиметрии. Прихладные задвчи геодезии решаются методами и средствами наземной геодезии, гравиметрии.
для решения фундаментальных и прИI<ЛЗДНЫХ задач геодезии ведутся исследования по разработке иовых методов и средств и, в первую очередь, по испOJlЬ3OВ8ИИIO космических радионавигационных
систем и космических геодеэических КОМllJlексов.
Требования к геодезической ПРИВ83ке различных групп потребителей зиачитеаьно от личаются по точности и оперативности. Требования геологоразведки и добычи ПOIIезных ископаемых по координатам, а 11II<Же прив83ХН иаземных радиосредств составлаютпри этом
1...5
м, а необходимая точность (СКО) проведения топогеодезических и землеустроительных
работ оказывается в диапазоне от 0,01 до 5 м [2]. В табл. 1.8 приведены требования потребителей к точности геодезического обеспече ния при решении специальных задач.
Таблица
1.8.
Требования потребителей к точности геодезическогообеспечения
Задачи геодезического обеспечеиии
Потребители
Требовании к ТI\ЧНоети(СКО)
Создание геоцентрическойснстемы коор- Космическиеисследов8ИИJI,
динат (точность отнесения к центру масс
фундаментальнаяНЗyICЗ
Земли), м
1,0
Определеиие параметров гравнтационно-
Навнгациа, фундаменталь-
го пола Землн:
иая наук .. океанография,
высоты геоидв (глобально),м
космическaJI.геодезии
уклонения отвесной линии, сек. дуги
Определение свазей снстем координат:
Навнгациа, фундаменталь-
ЛШlейные элемеlПЫ, м
ная наука, океанография,
угловые элементы, угл. с
космическая reoДе3ия.
---_.--
1,0 0,5...1,0 1,0 0,03
ТРЕ&ОВАНИЯ К СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ
19
услаБИЯ использования:наземных средств, как правило, не Beдyr к преД'Ьявленmo спе
циальных требований к определеншо скорости. Однако ряд служб и систем нуждаются в еДlПlОМ точном времени при управленииразнесеннымив пространствеобъ.ектами, при исnы Т8НИJIX, при синхронизации систем связи, опознавания, при проведении тонких научных ис
следований и т.д. Требуемая точность может составить десятки и даже еднницы наносекунд (по крайней мере в относительномрежиме). Кроме того, строительство и топогеодезическиеработы в ряде случаев также требуют информациио пространствениойориентацииобьектов в условиях оrpаниченнойвидимости с точностью (СКО) дО единиц - долей угловых минут.
1.5. Требования к навигационномуобеспечению космическихсредств Точность (СКО) навигационногообеспечениякосмическихсредств задавалась на уров ие от
300 до 3000 м
при доступности 0,95...0,997
[1] и,
по всей видимости, будет в дальнейшем
уточняться до нескольких десятков и, возможно, единиц метров при решении, например, за·
дач привязки изображений при космическом мониторинге земной поверхности, экстренной посадки нв наэемный аэродром в условиях категорий ИКАО (табл.
1.1-1.3) и
др. Следует так
же ОЖИдать предъявления доствточно высоких требований К точности определения скорости,
которая необходима, в частности, при сближении и стыковке космических средств. Orметим, что приведеиные общие требования потребителей детализируются в ряде других документов, издаваемых такими организациями, как ИКАО, ИМО, др. Работа по уточненшо и проверке выполнения требований продолжается
Литература к главе 1. 2. 3.
RTCA, RTCM [4-8].
и
1
Российский РадИонавигациоиный план. НТЦ "Иитернавигация", версия Российский РадИонавигациоиный план. НЩ "Иитернавигация", версия
1, 2, -
М., М.,
1994. 1997.
Добавление В к "Проекту руководства по требуемым навигациоиным характеристикам для выполнения заходов на посадку, посадок и вылетов". Материалы
AWOP/16-DP/3,
Монреаль, 23.6.97-4.7.97.
4. ОЬег 1г. Р.В., е! al. RNP Requirements [ог 4-D Navigation, ЮN GPS-98 Ргос., Nashwille. 5. Lorenz М., е! al. WAAS MOPS Requirements - Validation Testing and Resu1ts, ЮN GPS· 98 Ргос., Nashwille. б. Farnworth R, е! al. EGNOS Opeгational Test and Validation [ог Civil Aviation - User Requirements, ЮN GPS·98 Ргос., Nashwille. 7. Johnson G., Gallirnore 1. Requirements [ог GPS-based Aircraft Cвrrieг Precision АрргоасЬ and Landing, ЮN GPS-98 Ргос., Nashwille. 8. Федеральный радионавигационный план, США, 1999.
Глава 2 Спутниковая радионавигационная
система ГЛОНАСС
2.1.
История создания систеМbI
Развитие отечественнойспyrииковойрадиоиввигационнойсистемы (СРНС) ГЛОНАСС имеет уже практически 4О-летиюю историю, начало которой положеио, как чаще всего счи
тают, запуском 4 октября
1957 года в COвen:KOM Союзе первого в истории человечества ис [1, 2]. Измерения доплеровского сдвнтв частоты передатчика наблюдения с известными координатами позволили [2] опредeJlJlТl> пара
кусственного спутника Земли
этого ИСЗ на пункте
метры двнжения этого спyrиикa.
Обратная задача была очевидной: по измереииям того же доплеровского сдвнтв при известных координатах ИСЗ определить коордииаты пуикта наблюдения В то же вре ..... как свидетельствует
[3],
[2, 3].
первое научно-обосноваииое предЛожение об
использовании ИСЗ для нввигации роднлось в Ленинграде еще до запуска первого советско го ИСЗ в период проведения под руководством профессора Шебшаевича В.С. в Леиинград
ской военно-воздушной инженерной академии (ЛВВИА) им. А.Ф. Можайского в период с
1955
по
1957
г.г. исследований возможностей радиоастрономических методов для самолето
вождеиия [3]. Материалы исследований докладывались в октябре и декабре межведомственной конфереиции и семннаре [4].
1957
года на
Научные осиовы ннзкоорбитальных СРНС были существенно развиты в процессе вы полиения исследований по теме "Спyrиик"
(1958-1959
г.г.), которые осуществляли ЛВВИА
им. А.Ф. Можайского, Институт теоретической астрономии АН СССР, Ииститут электроме ханики АН СССР, два морских нии и Горьковскнй НИРФИ. Работы проводилнсь с участи ем крупных специалистов по аналитической механнке (член-корр. АН СССР А.И. Луръе) и расчетам орбит (проф. П.Е. Зльясберг). В коллективах этих организаций по проблеме актив но работали М.М. Кобрин, Ю.В. Батраков, Е.Д. Голиков, В.П. Заколодяжный, З,Л. Жнжем
ский, А.А. Колосов, Л.И. Кузиецов, В.Ф. Проскурнн, А.Н. Радченко, Н.К Сергеев, Б.А. Смольников, Е.Ф. Суворов, В.А. Фуфаев, Г.И. Черепанов, ЕЛ. Чуров, В.И. Юннцкий и др.
[3].
Основиое внимание при этом уделялось вопросам повышения точиости иввигациоииых
определений, обеспечения глобальности, круглосуточностн примеиения и иезввисимости от погодных условий.
Проведенные работы позволили перейти в
1963
году к опытно-конструкторским рабо
там над первой отечественной низкоорбитальной системой, получившей в дальнейшем на звание "Цикада • lt
Вот что писал в
1992 году
о решеннн этой задачи Генеральный конструктор космиче
ских систем иввигации и связи академик М.Ф. Решетиев
[1]:
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
21
"Полномасштабные работы по созданmo отечественной навнгационной сnyrннковой снстемы былн развернугы в середнне 60-х годов, а первый навигационный отечественный СПУТНИК"
27.11.1967 года ("Kocmoc-192").
был выведен на орбmy
В дальнейшем сnyrннкн снстемы "Цикада" были дооборудованы приемной измери тельной аппаратурой обнаружения терпящих бедствне 06ьектов. Одной нз центральных проблем создания сnyrниковой состемы, обеспечивающей без запросные
навигационные
определения
одновременно
по
нескольких
спyrниICaМ,
является
проблема взаимной синхронизации спутниковых шкал времени с ТОЧНОСТЬЮ до МИJШиарДНЫХ долей секунды (наносекунд), поскольку рассннхронизация излучаемых сnyrниками навига ЦИОННЫХ сигналов в
1О
ложения потребителя до
не вызывает дополнительную погрешность в определении местопо
10-15 м.
Решение задачи высокоточной синхронизации бортовых шкал времени ПО1ребовало ус
тановки на сnyrниках высокостабильных тельной нестабильностью
бильностью
t*E-13
бортовых цезиевых стандартов Ч3.CТOThI С относи
и наземного водородного стандарта с относительной неста
I*E-14, а также создания наземных средств сличения шкал с поrpeшностью 3-5 нс.
Второй проблемой создания высокоорбитальной навигационной системы ЯIIJIJIется вы
сокоточное определение и прогнозирование парамe1JJOВ орбит навигационных CnyrннкOB. Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, полу чившей назваиие ГЛОНЛСС, были начаты в октябре
1982
года запуском сnyrника "Космос
1413"..." В
(24 КА).
1995
голу было завершено развертывание СРНС ГЛОНАСС до ее штатного состава
Современное состоянне системы характеризуется материалами раздела
Разработаны
самолетная
аппаратура
А-744, СНС-85,
наземная
2.8.
аппаратура
ACH-15
(РИРВ), морская аппаратура "Шкипер" и "Репер" (РНИИ КП), "Бриз" (КБ "Навис"), самолет ная аппаратура А-737, "Интер"(МКБ "Компас") н др.
[6, 7].
Основным заказчиком и ответственным за испытания и управление системой JIВJI.IIOТCJI Военно-космические
силы (ВКС) РФ (сейчас Ракетные войска C1JJатегического назначения,
РВСН).
Основнымн направлениями дальнейших работ по системе определены
•
[8]:
модернизация СРНС ГЛОНАСС на основе модернизированного сnyrника ГЛОНЛСС М с повышенным гарантийным сроком службы (пять н более лет вместо трех в на стоящее время) и более совершеннымн техническимн характеристиками, что позволн ло бы повысить надежность и ТОЧНОСТЬ системы в целом;
•
работы по внедрению технологии спyrниковой навигации в отечественную экономику, науку и технику, а также создание нового поколения навигационной аппаР81УРЫ по
1ребителей, станций дифференциальных поправок и контроля целостности;
•
разработка и реализация концепции Росснйской широкозониой дифференциальной
подсистемы на базе ИНФР8C1JJуктуры ВКС и ее взаимодействия с ведомственными ре гиональными и локальными дифференциальными подсистемами, нахОДJIЩИМИСЯ как на террнтории России, так н за рубежом;
•
развитие сотрудиичества с различными международными и зарубежными организа циями и фирмами в областн расшнрения использования возможностей навигациониой системы ГЛОНАСС для широкого круга пО1ре6ителей;
•
рещение вопросов, связанных с использованием совместных навигационных полей сис
тем ГЛОНАСС и
GPS в интересах
Средн послединх вопросов:
широкого круга ПО1реБIГl'eДeЙ мирового сообщества.
ГЛАВА 2
22
•
поиск единых ПОДХОДОВ к вопросу предоставлеИИJI услуг мировому сообществу со сто роны космических навигациоННЫХ систем;
• •
согласование опорных систем координат и системных шкал времени;
выработка мер по иедоnyщению использования возможиостей космических иавигаци онных систем в интересах террористических режимов и группировок.
Работа в указаииых направлениях ведется в соответствии с требованиями, выдвигае мыми различными потребителями (воздущными, морскими И речными судами, иаземными и космическими средствами, топогеодезическими, землеустроительными и другими службами). Ряд подробиостей по истории создания системы приведен в
2.2.
[9-11].
Назначение, общая характеристикаи состав системы
Основное назначение СИРС второго поколеИИJI ГЛОНАСС - глобальная оперативиая навигация приземных подвижных объектов: наземных (сухопутных, морских, воздущных) И низкоорбиталъных космических. Термин "глобальная оперативная навигация:11 означает, что подвижной объект, оснащениый навигационной аппаратурой потребителей (НАП), может в любом месте приземного пространства в любой момент времени определнть (уточнить) па раметры своего движения
-
три координаты и три составляющие вектора скорости
[12].
Система разработана по заказу и находится под управлением Министерства Обороны
РФ (РВСН). Распоряжением Президента РФ 1(.38-рп от
18.2.99 г. ГЛОНАСС придан статус [13]. Определеио также, что феде
системы двойиого (военного и гражданского) назначеИИJI ральными органами исполнительной
власти, ответственными
за ее использование,
поддер
жание и развитие, являются Министерство Обороны и Российское космическое агентство (сейчас Российское авиационио-космическое
агентство). Координация вопросов развИТИJI И
использования системы осуществляется Межведомственной комиссией IIИнтернавиraции" и образоваиной в соответствии с Постановлением Правнтельства Российской Федерации от
29.3.1999 г.
1&346
межведомственной оперативной группой.
В интересах мирового сообщества ГЛОНАСС используется в соответствии с Постанов лениями Правнтельства Российской Федерации
1(.237
от
г. и
7.3.1995
1(.346
от
29.3.1999
г.
Россия предоставляет систему в стандартном режиме для гражданского, коммерческого и на
учного использования без взимания за это специальной платы. Основным разработчиком и создателем по системе в целом и по космическому сегмен ту являются НПО прикладиой механики (г. Красноярск), а по НКА
-
ПО "Полет" (г. Омск).
Головным разработчиком радиотехнических комплексов (подсистем) является РНИИ КП; ответственным за создание временного КОМIШекса, Системы синхронизаЦlПf и навигаци
онной аппаратуры потребителей определен Российский ннститут радионавигации и времеии. К созданlПO НАП в последующем были подключены и самостоятельно подключились также другие организации (глава
9).
Документом, устанавливающим взаимоотношения потребителей с системой, является
Интерфейсный
контрольный документ ГЛОНАСС
[14].
Информирование
потребителей о
состояиии системы осуществляется через Коордииационный иаучно-информационный центр Министерства Обороны Российской Федерации (КНИЦ МО РФ), а также через Информаци онно-аналитический
центр
(ИАЦ)
Коордииатно-Временного
06еспечеИИJI
(КВО)
Центра
управления полетами (ЦУП) Российского авиационно-космического агентства. В ГЛОНАСС примеЮlЮТСЯ навигационные космические аппараты (НКА) на круговых геоцентрических орбитах с высотой
-20000 км jlaд поверхностью Земли.
Благодаря использо-
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
23
ванюо в бортовых эталонах времени н чаcтQты (БЭВЧ) НКА атомных стандартов частоты (АСЧ) в снстеме обеспечиваетсявзаимная снихронизацня навнгационllыxрадиоснтналов, из
лучаемых орбитальной группнровкойНКА. В НАП на ПОД8нжном объекте в сеансе навигации принимаютсярадиосиrn:алыне менее чем от четырех радиовидимыxНКА и используютсядля измерения не менее, чем четырех соответствующих псевдодалъностей (ПД) и радиальных
псевдоскоростей(ПС). Результаты измереннй и эфемерндная информация (ЭИ), ПРИНЯТЗJI от каждого ЮСА, ПОЗВОJUlЮтопределитъ (уточннтъ)три координаты и три составляющиевектора скорости подвижного объекта и определнтъ смещение шкалы времени (ШВ) объекта относи тельно шв системы. В СРНС число потребителей не ограничивается,поскольку НАП не пе редает радиоснтналына НКА, а только принимает их от НКА (пассивная навнгацня).
Радионавигациониоеполе СРНС ГЛОНАСС наряду с основной функцией (глобальная оперативная навигация прнземных подвижных объектов) позволяетпроводнть [12]:
•
локальную высокоточную навигацию наземных подвижных объектов (сухопутных, морских, воздушных) на основе дифференциальных методов навигации с лрименени· ем стационарных наземных корректирующих станций и НКА;
• •
высокоточную взаимную геодезическую "привязку'l удаленных ~аземных объектов; взаимную
синхронизацию
стандартов
частоты
и
времени
на
удаленных
наземных
объектах;
•
неоперати.вную автономную навигацию низко-- и среднеорБJпaJ1Lныx космических объектов;
•
определение ориентации объекта на основе радиоиитерферометрическнх измерений на объеJCТe с помощью навигационных радиосигналов, принимаемых разнесенными антеннами.
СРНС ГЛОНАСС включает в себя три сегмента: космический сегмент с орбитальной группировкой (ОГ) НКА; сегмент управления тальной группировкой НКА; сегмент НАП
Рис.
2.1.
-
-
наземный комплекс управления (НКУ) орби
аппаратуры пользователей (рис.
Система глаНАСС
2.1).
ГЛАВА 2
24
2.3. 2.3.1.
Космический сегмент Орбитальная группировка
ПOJllWl орбиталЬНaJI rpуппнровка (Оп В ГЛОНАСС на круговых орбиrвx с наклонением
i=64,8° в
[12]
содержнr
24
штатных НКА
трех орбитальных плоскоCТJIX ПО восемь НКА в
каждой. Долготы восходящих узлов трех орбитальных плоскостей различаются номниально
на
120°.
Номниальный пернод обращения НКА равен
T=II
ч
15
мни
44
с, Н, соответственио,
номннальНaJI высота круговой орбнты составляет 19100 хм над поверхностью Земли. В каж дой орбитальной плоскости восемь НКА разнесены по аргументу широты номинально через
45°,
н аргументы lПIIpOThI восьмн НКА В трех орбитальных плоскостях cдallll)'Thl на
± 15°.
За
время эксплуатацин НКА на орбите (до пяти лет) реальные положения НКА в ОГ MOryт от личаться от номинальных не более чем на ±
5°.
Для сравнения здесь отметим, что ПОЛНaJI ОГ в снстеме НКА на круговых сннхронных орбиrвx с перноДом обращения
составляет около
20000
GPS
T=12
ч
содержит 24 штатных 00 мин (высота орбнты
хм над поверхностью Землн) в шести орбитальных плоскоCТJIX (по
четыре НКА в каждой) с наклонением i=55°, а долготы восходящих узлов которых смещены
с интервалом номинально
60°.
ОрбитальНaJI труппнровка НКА с несинхроннымн круговымн орбнтвмн
(T.. II
ч
16
мнн) в снстеме ГЛОНАСС более стабильна по сравнению с ОГ НКА с синхроннымн круго вымн орбитами
(T=12
ч
00
мин) в снстеме
GPS.
Данное обстоятельство можно обьясинть
следующим образом. СННХРОИНaJI орбнта НКА имеет двухвитковый след на поверхности
Земли, н возмущения орбит отдельных НКА, обусловленные нецентральностью поля тяготе ния Землн, будут заметно отличаться. HecHнxpoHНaJI круговая орбнта имеет многовитковый
след на поверхности Землн, н возмущения орбит для всех НКА в ОГ будут практически одн наковы но рис.
[12]. Орбитальное построение ГЛОНАСС может быть схематично проИJIJПOCТPИРОва 2.2, на которой выделены орбlП'8JlЬиые ПЛОСКОСТИ и точки "размещеНШI НКА. 11
2.3.2.
Навигационныйкосмический аппарат
Общий вид НКА представлен на рис. гермоконтейнер днаметром
1,350
2.3.
Основу НКА составляет цилнндрическнй
м, в котором размещаются служебные снстемы н специаль
НaJI аппаратурв. С выдвннутой (раскрытой) штангой магнитометра его длина составляет
7,840
м. На "нижнем" (в положении штатной орнентацин) дннще НКА 'смонтирована плат
форма с антенно-фидернымн устройствамн н панелью уголковых отражателей; на "верхнем"
- топливные баки н штанга магнитометра. На боковой поверхности гермоконтеАнера закреп лены два приводв системы одноосной орнентации солнечных батарей, два раскрывающихся на орбите раднаторв снстемы терморегулирования, два блока двнгателей н датчики орнента
ции
[9].
Пнтанне всех подсистем производнтся от солнечных батарей, ширина которых а рас
крытом виде составляет 7,230 м. ОБЩaJI масса составляет конструкции равна всего 237 кг [9]. В число систем НКА входят
[9]:
1415 (1487) кг [15].
Прн этом масса
бортовые навигационный передатчик (БНП), хроннза
тор (БХ) ("часы"), управляющий комплекс (БУК), средства заправки н обеспечения naрамет ров среды в гермоконтеАнере; системы орнентации и стабндИЗадИН (СО), коррекцин, элек
тропнтання (СЭП), терморегулирования (СТР); элементы конструкции и кабельНaJI сеть. Время активного существования на орбнте составляет 3 (5) лет [15]. Расчеты этого по казателя по данным
[9] дают -3,5 года.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
19 января 1999
г.
25
9:00 UTC 10 4194
Правое
3195
lIOCXOЖД8Ние, град
@-исправен
-
О Неиcnрааен @-временно
нера6orocnocобен
24 •
24 _частотный канал
4/94- дата запуска (месяц, год) -180,0
Пл.
Пп.З
1 Рис.
2.2.
Размещение НКА ГЛОНАСС на орбитах
Рис.
2.3.
НКА ГЛОНАСС
rnДBA2
26
Аппара1УРаНКА предназначенаДJIJ! выполненияследующихосновных функций [9]:
•
излучения высокостабильных навигаЦИОННЫХ сигналов стандартной и высокой точно сти (СТ н ВТ соответственно) в дециметровом днапазоне волн без преднамеренного ухудщения характернстик;
•
прнема, хранения, формирования н передачн навигационной ннформации (данных);
• •
формирования, оцифровки, хранения и передачи сигналов времени; ретрансляции или излучения сигналов ДJIJ! радиоконтроля орбиты спутника и опреде ления поправок к бортовой шкале времени;
• •
приема, квитирования, дешифровки и отработки разовых команд;
•
формирования телеметрических данных о состояиии бортовой аппара1УРЫ и передачи их в наземный комплекс управления (НКУ);
•
приема и обработки кодов коррекции и фазирования бортовой шкалы времени;
•
выработки и передачи сигналов "Вызов НКУ" при сбое или выходе важных контроли
приема, запоминания и отработки npограмм управления режимами функционирования спутника на орбите;
руемых параметров за пределы нормы;
•
анализа и контроля состояния бортовой aпnара1УРЫ (совместно с НКУ) и выработки управляющих команд. а также сигналов "исправности" (целостности).
2.3.3.
Структура навигационныхрадиосигналов
В системе ГЛОНАСС каждый шта11lый НКА в ОГ постоянно излучает шумоподобные непрерывные навигационные радиосигналы в двух диапазонах частот МГц
(L2).
1600
МГц
(L1)
и
1250
В НАП навигационные измерения в двух диапазонах частот позволяют ИСКJIЮчитъ
ионосферные погрешности измерений. Каждый НКА имеет цезиевый АСЧ, используемый для формирования бортовой шкалы (БШВ) и навигационных радиосигналов
1600 МГц и 1250 МГц.
Шумоподобные навигационные радиосигналы в ОГ НКА различаются несущими час
тотами. Поскольку для взаимноантиподных НКА в орбитальных IШоекастях МОЖНО приме пять одннаковые несущие частоты, то ДJIJ!
24
штатных НКА минимально необходимое число
несущих частот в каждом днапазоне частот равно
12.
Данное утверждение достаточно оче
видно, если иметь в виду наземных потребителей (сухопутных, морских, воздушных), по
скольку В зоне радиовидимости наземного потребителя не могут одновременно находиrьcя взаимноантиподные НКА. Космический потребитель может одновременно "видеть" взаимно
антиподные НКА. Однако имеются два благоприятных обстоятельства.
1. Из двух взаимноантиподных НКА хотя бы одни будет находиться ниже местного горизонта по отношенmo к космическому потребителю. Практически невозможно применить
на космическом объекте одну широконаправленную антенну, способную принимать навига ционные радиосигналы от всех "видимых" ИКА выше и ниже местного roризоиra. Поэтому в НАП на космическом
объекте применяют:
либо одну шнроконаправленную
антенну ДJIJ!
приема навигационных радиосигналов оТ НКА, находвщихся выше местного горизонта, либо несколько
антенн
и
несколько
приемников
ДJIJI
приема
навигаЦИОННЫХ
радиосигналов
от
НКА, находяшихся выше и ниже местного горизонта.
В обоих вариантах НАП на космическом объекте будет осуществлять эффективную пространственную селекцию навигационных радиосигналов от взаимноантиподных НКА.
2.
В НАП в сеансе навигации осуществляется поиск несущей частоты каждого прини
маемого навигационного радиосигнала в пределах узкой полосы
(-1
кГц) около прогнози-
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
27
руемого значения с учетом ДОllJIеровского сдвнга несущей частоты. ДОllJIеровскнй сдвнг мо
жет иметь макснмальныезначения ±5 кГц в НАП на наземных объектах н
±40
кГц в НАП на
низкоорбитальных космических объектах. Следовательно, 8 НАП на космическом объекте
осуществл.етс. эффектнвн" ДОllJIеровск" селекция навнгационных радиоснгналов от ра дновнднмых НКА.
Таким образом, навигационные радиосигналы взаимноанти;подных НКА с одинаковы мн несущнмн частотамн будут надежно разделены в НАП на космическом объекте за счет пространственной н ДОllJIеровской селекцин.
Навнгационный
L1
радиоснгнал
1600
МГц
-
двухкомпонентный. На заданной несущей
частоте в радиопереда1'lнке формируются два одинаковых по мощности шумоподобных фазо мвннпулнрованных навнгационных радиоснгнала "в квадратуре" (взаимный сдвнг по фазе на
±9QO): узкополосный
(ствндартной точностн, СТ) н щирокополосный (высокой точности, ВТ).
Узко полосный навнгационный радноснгнал пул.цин фазы несущего колебания на
1800
ПСП1, котор" образуется сложеннем по модулю
•
511
2 трех
двоичных снгналов (рнс.
2.4):
кбнт/с;
снгналов цифровой ннформацин (ЦИ) навнгационного сообщенНА, передвваемой со скоростью
•
МГц образуетс. посредством манн
псевдослучаRной последовательности дальномерного кода, передаваемой со скоро
стью
•
1600
с помощью модулирующей последовательностн
50 бит/с;
меандрового колебания, передаваемого со скоростью
100 бнт/с [14].
пспмв
пспд
+}---.
К модулятору
ЦИ~--..., Кодер
Рис.
........-+<
2.4.
Формированиемодулирующейпоследовательности
Псевдослучайн" последовательность дальномерного кода (ПСПД) представляет со бой ПСП максимальиойдлнны регистра сдвнга с периодом повтореиНА 1 мс. Она снимается с 7-го разр.да 9-разр.дного регистра.
Образующий полином этого кода имеет вид G.(x)=1 +х'+х'. ИНформации навигациониого сообщеиия формируетс. в виде непрерывно следующих строк длительностью 2 с. В каждой двухсекундной строке на интервале времени 1,7 с пере двютс. 85 двоичных символов ЦИ, длитi:пьностью 20 мс Н перемноженные на меаидр,
ГЛАВА 2
28 имеющий длительность символов
10
мс. Метка времени (МВ) имеет длительность
0.3
с и
передается в конце каждого двухсекундного иитервала времени (в конце четных секунд).
Метка времени содержит
30
ДВОИЧНЫХ символов длительностью
1О
МС И представляет
собой ухорочеиную на один символ 31-символьную М-последовательность с характеристи
ческим полиномом G..(x)=1+x +x 3
S ,
Границы символов меандра, мв и ЦИ когерентны. В приемнике с помощью меандра осуществляется символьная синхронизация для мв и с ее помощью
-
строчная и символьная
сиихронизация ЦИ.
Широкополосный навигационный радиосигнал нипуляции фазы несущего колебания на ПСШ с тактовой частотой
F,=5.11
1800
1600
МГц образуется посредством ма
периодической двоичной последовательностью
МГц. Путем инвертирования ПСШ перелаются двоичные
символы ЦИ длительностью 20 мс. Навигационный
L2
радиосигнал
1250
МГц. излучаемый НКА первой модификации.
-
одиокомпонентный щирокополосный щумоподобный радиосигнал. образуемый посредством манипуляции фазы несущего колебания на
1800
периодической двоичной ПСП2 (F,~5.1l
МГц) без инвертирования. Т.е. без передачи ЦИ. Навигационный L2 радиосигнал 1250 МГц. излучаемый НКА второй модификации. будет содержать два одинаковых по мощности щу моподобных радиосигнала
1250 МГц в квадратуре: 1) узко полосный навигационный радио 1250 МГц с ПСШ (F,=0.51l МГц. т,=1 мс); 2) щирокополосный навигационный ра диосигнал 1250 МГц с ПСП2 (F,~5.11 МГц) без ЦИ. сигнал
Поскольку частота инвертирования пеп много меньше ее тактовой частоты, то шири
на ОСНОВНОГО "лепестка" огибающей спектра МОЩНОСТИ шумоподобного фазоманипулиро ванного навигационного радиосигнала равна двойному значению тактовой частоты ПСП. Следовательно, ширина основного "лепестка" огибающей спектра мощности узкополоеноro навигационного радиосигнала равна
1.022 МГц,
широкополосного
- 10.22 МГц.
При проектировании СРНС ГЛОНЛСС была выработана следующая "сетка" номи нальных значений несущих частот для навигационных радиосигналов в двух диапазонах час
тот - верхнем
(L 1) 1600
МГц (индекс
1) и
нижнем (И)
1250
МГц (индекс
2):
.fi.• =Ji,o+k4fj;fi,o=1602.0000 МГц; 4fj=O.5625 МГц; А. ~f"o+k4fi;h,o=1246.0000 МГц;
4f,=0.4375 МГц;Ji,Jf".=917.
где
k - условный порядковый номер пары несущих частот fiJ< и А. для навигационных радио сигналов 1600 МГц и 1250 МГц. Радиопередатчики навигационных радиосигналов в НКА первой модификации излуча ют навигационные радиосигналы на переключаемых несущих частотах с номерами
k=1 ..... 24.
Приведем значения крайних несущих частот навигационных радиосигналов:
fi,,=1602.5625
МГц;fi,'4=1615.5000 МГц;
А,=1246.4375 МГц;A'4~1256.5000 МГц. Рабочие спектры навигационных радиосигналов на несущих частотах с номерами
k=1, ..., 24 занимают полосы часто~: а) узкополосные навигационные радиосигналы 1602.0 1616.0 МГц; б) щирокополосные навигационные радиосигналы 1597.4...1620.6 МГц, 1241.3 1261.6 МГц. В диапазоне частот 1600 МГц и 1250 МГц согласно Регламенту радиосвязи выделе ны полосы частот: а) для спутниковой радиосвязи (Космос - Земля) 1559.0... 1610.0 МГц; 1215.0... 1260.0 МГц; б) для воздушной радионавигации 1559.0... 1626.5 МГц. ВАКР-87 распределил полосу частот 1610.6... 1613.8 МГц для радиоастрономии на пер вичной основе. Чтобы снизить и в дальнейшем ПОЛНОСТЬЮ исключить радиопомехи радиоте-
29
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
лескопам в диапазоне частот системы ГЛОНАСС. в
1993
1610.6... 1613.8
МГц со стороны Haвнraцнoнныx радиосигналов
г. принято решение. согласно которому ДЛJI 24-х штатных НКА в
системе ГЛОНАСС будуг использоватьс" следуюшие номера (k) несуших частот: 1) до 1998 г. k=1 •... ,15; k=21, ...•24; 2) с 1998 г. до 2005 г. k=I ..... 12; 3) с 2005 г. k= -7.....4. На первом этапе (до 1998 г.) в радиоастрономической полосе практически нет спек тров узкополосиых навигационных радиосигналов 1600 МГП, а к 2005 г. из радиоастрономи ческой полосы будуг выведены и спектры широкополосных навнгационных радиосигналов. Третий этап будет реализован за счет применения НКА второй модификации. в которой пе· редатчики
навигационных
радиосигналов
могут излучать
любой паре переключаемых несуших частот с номерами
навигационные
радиосигналы
на
k= -7.0..... +12.
Широкополосные навигационные радиосигналы в системе ГЛОНАСС предиазначены для использования санкционированными потребителями и имеют защиту от несанкциониро ванного использования.
Узкополосный навнгацнонный радиосигнал в системе ГЛОНАСС ЯВЛJIете" открытым Но в отличие от системы GPS параметры
и предназначен ДЛJI гражданских потребителей. этого сигнала не искажаются
с помощью процедуры селективного
доступа, и точность нави
гации ДЛ" потребителей преднамеренно не ухудшаетс".
2.3.4.
Навигационноесообщение
Дл" навигационных радиосигналов цифровая информация (ЦИ) навигациоиного со общения формируете" на борту НКА на основе данных. передаваемых от НКУ системы на борт НКА с помощью радиотехническихсредств. Передаваемая в навигационныхрадиосиг налах ЦИ структурированав виде строк. кадров и суперкадров. В узкополосномнавигацион ном радиосигнале 1600 МГц строка ЦИ имеет длительность двоичных символов длительностью по
20
2с
(вместе с МВ) и содержит
85
МС, передаваемых в относительном коде. Первый
СИМВОЛ каждой строки является начальным ("холостым") ДJUI относительного кода. Послед ние восемь символов в каждой строке ЯВJIЯЮТСЯ проверочныии символами кода Хемминга,
позволяюшие испраВЛJIТЬ одиночный ошибочный символ и обнаруживать два ошибочных
символа в строке. кадр содержит
15 строк (30
с), суперкадр
5 кадров (2.5
мин).
В составе каждого кадра передаете" полный объем оперативной ЦИ и часть альманаха системы. Полный альманах передаетс" в пределах суперкадра.
Оперативная ЦИ в кадре относитс" к НКА. излучающему навигационный радиосиг
нал, и содержит: признаки достоверности ЦИ в кадре; врем" начала кадра информацию
-
1.;
эфемеридную
координаты и производные координат НКА в пр"моугольной геоцентриче
ской системе координат на момеит времени 10; частотно-временные поправки (ЧВП) на мо меиг времени (о в виде относительной поправки к несущей частоте навигационного радио
сигнала и поправки к БШВ НКА; время 10'
Врем" 10. к которому "прив"заны" ЭИ и ЧВП. кратно
30 мин от начала
суток.
Альманах системы содержит: время. к которому 9ТНоситс" альманах; параметры орби
ТЫ. номер пары несуших частот и поправку к БШВ ДЛJI ialюlого штатного НКА в ОГ (24 НКА);
поправку к ШВ системы относительно ШВ страны. погрешность поправки не более 1 мкс. Альманах системы необходим в НАП ДЛJI планирования сеанса навигации (выбор оп тимального созвездия НКА) и ДЛJI приема навигационных радиосигналов в системе (прогноз
доплеровского сдвига несущей частоты). Оперативная ЦИ необходима в НАП в сеансе нави гации. так как ЧВП внос"тс" в результаты измерений. а ЭИ используетс" при определении координат и вектора скорости потребителя.
ГЛАВА
зо
2
Узкополосные навнгацнонные радноснгналы в снстеме ГЛОНАСС обеспечивают бо лее оператнвный прнем (обновление) альмаиаха за счет более короткой длительности супер кадров
(2,5
мин) по сравнению с снстемой
2.3.5.
GPS (12,5
мин)
[12].
Радионавиrационноеполе
Навнгационныерадносигналы, излучаемые штатными НКА, образуют радлонаангацн онное поле в околоземном пространстве.
В СРНС ГЛОНАСС каждый штатный НКА излучает навнгационные радлоснгналы
1600
МГц и
1250
МГц в сторону Землн с помошью передаюшнх антенн, рабочая часть диа
граммы направленности (ДН) которых имеет шнрнну избытком до высоты
110 над
29'\1=38° [12]
н "освешает" диск Землн с
поверхностью.
Рабочую часть ДН можно представить в внде конусного радионуча с углом вершине. Очевидно, что sin~o=(ho+r)/(H+r), где r~6400 км
-
29'\1
радиус Землн; Н-19100 км
-
прн вы
сота орбнты НКА. При
9'\1= 19°, ho ~ 2000 КМ. (24 штатных
Прн полной ОГ
НКА) радионавнгационное поле на высотах
hS 110=2000
км непрерывно в пространстве, т.е. потребитель в любой точке ЭТОГО пространства "освеща етея" радионучами не менее чем от четырех НКА, образуюшнх по отношеllИЮ к нему удов летворнтельное по геометрическому фактору созвездне для оперативного автономного опре деления координат и вектора скорости.
На высотах
h>h"
радионавнгационное
поле становится днскретным в пространстве.
Космические объекты на высотах hо
ризонта) не везде, а только при нахождении в определенных областях пространства. Космические объекты на высотах ЬН (например, на геостацнонарной орбнте) бу.пyr "ос вешены" на некоторых участках своей орбиты радлолучом от одиого пли двух НКА (при полной ОГ), и НАП может не оперативно определить орбиту космического объекта на основе обработки результатов приема навнгацнонных радлосигналов на "освешенных" участках орбиты.
Ограничимся рассмотреннем непрерывного радлонавнгацнонного поля
(hs. 110).
Основ
ной характеристикой радионавигационного поля для Наземного потребителя являются мош
ноети навигационного радиосигнала от околозенитного и пригоризонтноro НКА на выходе "стандартной" приемной антенны (без учета отражений от поверхности Земли):
po=p.G(tp)G,,(fJ)J..'/(41tR)', где Р.
-
мошность излучеиня передатчнка; а( 'р)
- коэффициент направленности передаюшей
антенны (с учетом потерь в АФУ) в направлении
tp на
приемную антенну;
Go(fJ) -
коэффици
ент направленности "стандартной" приемной антенны в направлении р на передающую ан тенну; А. - длина волны несущего колебания радиосигнала;
R-
дальность ОТ при'емной антеН
ны до передающей антенны.
В системе ГЛОНАСС передающие антенны для навигационных радиосигналов на НКА имеют круговую правую поляризацию излучеиия.
Коэффициент направленности а( 'р) передаюшнх антенн в рабочем секторе направлений ~<19 относительно оси антенны составляет
'р, угл. град.
О
G(tp), ДБ (1600 МГц) G( '1'), ДБ (1250 МГц)
10 9
15 12 11
19 8 9
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
31
в качестве."стандартной" приемной антенны удобно рассматривать изотропную при
емкую антенну с круговой ПОЛJIризацией, GoUJ)=1. ДалЬНОСТЬ
нитного НКА
R=24000
R
от npиемной антенны, размещенной на поверхности Земли, ДО околозе
составит
(J}=90)
R=H=19100
км, до пригоризонтного НКА
(ft=5°)
составит
км.
Бюджет МОЩНОСТИ РО узкополосных навигационных радиосигналов на выходе "стан дартной" приемной антенны имеет вид: Диапазои
1600
МГц
90
д, угл. град. Р., дБВт
1250МГц
5
90
5
+l5±1
G(~), ДБ
(А/4л:R)', ДБ
+9±I
+10
+12
+9
+11
-182
-184
-180
-182
О
Go(J}), ДБ Ро , дБВт
О
-157±l
-157±1
-162±I
-162±I
Orметим, ЧТО МОЩНОСТЬ навигационного радиосигнала, принимаемоro наземным по
требнтелем с помощью изотропной антенны, одинакова ДЛJI околозенитногои приroризонт ного НКА
[12].
2.3.6.
Средства запуска на орбиту
ДЛJI запуска НКА ГЛОНАСС используется ракета-носнтель "Протон-К". Последний запуск ракеты-носнтeЛJI 8К82К "Протон-К" серии
составе разгонного блока (РБ)
llC861
385-02
с космической головной частью в
N.92л и трех искусственных спутников ГЛОНАСС
был осуществлен с 39-й (левой) пусковой установки 200-й площадки космодрома Б8ЙКОНУР
боевыми расчетамиРВСН МО РФ
30.12.98 [9].
Длнтельность выведения на начальную орбнту составляет обычно
4
ч
1О
мин. После вы
ведеlШЯ по команде, выдаваемой разгонным блОКОМ непосредствеlПlО после выключения дви гательной установки (ДУ), включается электропитание некоммутируемых шин питания и де журные схемы НКА. Через
15
с после ЭТОГО система управления РБ выдает команду на отделе
ние спутников. эта операция осуществляется ДЛJI трех НКА одновременно с их закруткой со
скоростью не более 27 /с. Далее проводнтся ориентация НКА, включенне их систем и Т.Д. Та кая начальная фаза функционирования может иметь продолжнтельность от 5 до 12 витков [9].
0
Запуск каждой тройки НКА ГЛОНАСС всегда осущеСТВЛJIется в одну из рабочих по зиций, в которой остается однн из запускаемых НКА. Два других разводятся в соседние ра
бочие точки. При этом возможеи предварнтельный перевод уже работающего НКА в новую рабочую точку. Перевод каждого спутника в задаиную точку проводнтся С помощью коррек тирующей двигательной установки (I<ДY), состоящей из двух симметричных блоков. Приведение НКА в заданную орбитальную позицию осуществляется в несколько эта пов, включающих определение параметров орбиты выведения и формирование программы приведения, выдачу импульсов коррекции для обеспечения требуемой скоростн смещения спутника относнтельно исходной орбиты, пассивное движение НКА по орбите со смещением по аргументу широты в заданном направлении, выдачу импульсов, обеспечивающих тормо жение движения сnyrника, и приведение его в заданную позицию. Время, затрачиваемое на
2 - 145
ГЛАВА 2
32
эти операции, составляет от одной неделн до месяца. После завершения всей программы
прнведения НКА в заданное положенне с требуемой точностью пронзводнтся окончательное уточненне параметров орбиты, высокоточная синхронизация БШВ, расчет временных попра·
ВОК и закладка их на борт. После этого НКА может использоваться по своему целевому на· значению. Точность прнведения НКА в заданвую рабочую точку орбиты составляет: по пе· риоду обрашения ставляет
ч
0,5
с (по данным
44 с ±5 клонению орбиты ± 0,30 [9]. 11
2.4.
15
мин
[9, 16]
период движения НКА ГЛОНЛСС по орбите со
с); по apryмeнтy широты
1О;
по эксцентриситету ±О,ОI; по иа·
Наземный комплекс управления
Наземный комплекс управления (НКУ) (рис.2.5) орбитальной группировкой НКА вы· полняет четыре группы задач:
1. 2. 3. 4.
эфемеридное и частотно-временное обеспечение ИКА; мониторинг радионавигационного поля; радиотелеметрнческий мониторинг НКА; командное и программное радиоуправление функционированием НКА.
---
КСС-17
~
КСС-4
Я""'"
~
Е_
,." .... -
Центр управления системой (ЦУС)
J -Кванroво-оптические станции (КОС) - Командные станции слежения (цифра
Рис.
КС
ксе)
цс
- Система контponя фаз
- Контрonьная
АКП
(КСС)
- номер ОКИК диcnoкации
2.5.
еКФ
станция
- Аппаратура КОНТРОЛЯ noля
- ЦентральныА синхронизатор
Наземный комплекс управления ГЛОНДСС
НКУ содержит следуюшие взаимосвязанные стационарные элемеиты
[9, 16]:
центр
управления системой (ЦУС); центральный синхронизатор (ЦС); командвую станцию слеже· ния (КСС); контрольные станции (КС); систему контроля фаз (СКФ); kbahtoBO-Оптнческие станции (КОС); аппаратуру контроля поля (АКП).
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
зз
Указанные элементы размещены на террнторни России вблнзи следующих геоrpафи ческих пунктов (городов): Санкт-Петербург (КСС-9); Краснознаменск Московской области (ЦУС); Щелково Московской области (КС, СКФ, ЦС, АКП); Bopкyra (КСС-4); Улан-Удэ (КСС-IЗ); Якугск
(KCC-17);
(KCC-18);
Енисейск
Комсомольск-на-Амуре (КОС, КСС-20,
АКП); Петр,шавловск-Камчатский (КСС-6). ИКУ выполняет следующие функции:
•
проведение траекторных измерений ДЛЯ определення, прогнозирования и непрерывно го уточнения параметров орбит всех спутннков;
•
временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех НКА с системной шкалой времени снетемы, снихронизация БШВ каждого ИКА с временной
шкалой ЦС и службы еднного времени (СЕВ) путем фазирования и коррекции БШВ;
•
формированне массива служебной информации (навигационных сообщений), содер жащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к БШВ каждого ИКА и
другие данные, необходимые для формирования навигациОННЫХ кадров;
•
передача (закладка) массива служебной ннформацин в память бортовой ЭВМ каждого НКА и контроль за его прохождением;
•
контроль по телеметрическнм каналам за работой бортовых систем ИКА и диагности ка их СОСТОЯНИЯ;
•
контроль информации 8 навигационных сообщениях НКА, прием сигнала вызова НКУ;
•
управление полетом спутннков н работой их бортовых систем путем выдачн команд управления и передачи на борт прохождения этих данных;
•
контроль характеристик навигаЦИОННОГО поля;
•
определения сдвига фазы дальномерноro навигационного сигнала НКА по отношению к фазе снгнала ЦС;
•
планирование работы всех технических средств ИКУ, автоматизированная обработка н передача данных между элементами ИКУ.
Остановнмся на первых двух rpуппах задач, которые непосредственно связаны с обес печением
определенного
уровня
точности
навигаЦИОННЫХ
радиосигналов
в
системе
ГЛОИАСс. Эфемеридное обеспечение (ЭО) НКА означает: определение и прогноз параметров дви жения НКА, и "закладку" на борт НКА ЭИ для кадров ци в навнгационных радиосигналах. Частотно-временное обеспечение (ЧВО) НКА означает определение и прогиоз БШВ относительно ШВ снстемы и "закладку" на борт ИКА частотно-временных поправок (ЧВП) к
БШВ, помещаемых в кадры ЦИ в навигационных радиосигналах. В наземных комплексах управления системы ГЛОНАСС, в отличне от системы
GPS,
подсистемы ЭО и ЧВО построены раздельно.
Определение и прогноз параметров движения ИКА осуществляет Баллистический центр (БЦ) системы на основе результатов траекторных измерений дальности и радиальной скорости НКА, ПОС1УПающих от сети наземных радиотехнических "запросных" командно измерительных станций (КИС). В НКУ используются не менее трех КИС, расположеиных на
территории Россин (западная, центральная, восточная) на геоrpафической широте в пределах
50...60 с.
ш. КИС на геоrpафической широте не менее
углах возвышения не менее
битыНКА.
2'
50
50
с. ш. "наблюдает" каждый НКА при
в течение сеансов длительностью
1.. .5
ч на каждом витке ор
ГЛАВА 2
34
Сформированная в БЦ прогиозируемая ЭИ "закладывается" на борт НКА через сеть
КИС ежесуточно. для НКА первой модификации на худших участках орбиты, где МВlCси мальны немодедируемые возмущения, действующие на НКА, погрешиости (СКО) ЭИ со ставляют
[12]
по высоте
м, вдодь орбиты
5
20
м, по бинормали
10
м. На дучших участках
орбиты погрешности ЭИ прнблизительно В два раза меньше по высоте и вдоль орбиты, и следовательно погрешности ЭИ, содержашейся в кялрах ци, в средием составляют (ДЛЯ НКА
первой моднфикации)
4,15
м и
10 м соответственно.
Подсистема ЧВО содержит в своем составе следующие
совместно расположенные
средства:
наземный Центральный синхронизатор (ЦС) на основе водородиого атомного стандар
•
та частоты;
радиотехническую "беззапросную" измерительную станцшо (БИС);
• •
радиотехническую "запросную" измерительную станцию (ЗИС). Центральный синхронизатор формирует ШВ системы и опорные сигналы дЛЯ БИС.
Относительное среднеквадратическое отклонение среднесуточных значений частоты водо
родного стандарта частоты ЦС не хуже 3*10-14.
Беззапросная измерительная станция принимает широкополосные навигационные ра
диосигналы
1600
МГц и
1250 МГц
и измеряет сдвиг
«1)
по времени прииимаемой ПСП2 от
носительно опорного сигнала. Принимаемая пеП2 является "носителем" БШВ, а опорный сигнал
-
"носиreлем" ШВ системы.
СледоввтeJlЬНО, измереиная в БИС беззапросная дальность (псевдодальиость) равна:
D.(I)=c-r:(I)=D(I)+c-r:r;(I)+БD(I), где с НКА;
.. (1) -
-
скорость света; D(I) - истинная дальность от БИС до
сдвиг БШВ отиосительно ШВ системы; БD(l) - погрешность измерений в БИс.
Запросиая измерительиая станция измеряет запросным методом дальиость до НКА Dm(t)=D(I)+БD,(I), где БD,(I)
- погрешность запросных измереиий дальиости.
Результаты одиовремеиных сеансных измерений БИС и ЗИС поступают в Бц, где формируются измереиные значения сдвига БШВ 011/ОСительио ШВ системы на основе вы числений: c-r:б(t)=D.(I)-D,,,(I)
.
В составе НКА первой модификации примепяется бортовой цезиевый АСЧ, у которого средиеквадратическое О11/осительиое отклоиеиие средиесуточных значений частоты состав
ляет (2...4)*10-".
Погрешность прогноза БШВ обусловлена двумя осиовными факторами: стями сеансных измерений БИС и ЗИС;
2)
1)
погрешно
погрешиостью нспользуемой модели расхождения
БШВ относительно ШВ системы.
Погрешности двухдиапазонных
(1600
МГц,
1250 МГЦ),
6еззапросных измерений псев
додальностн в БИС составляют
o(D)=I,3... 1,5 м, погрешности запросных измереннй дально сти в ЗИС составляют o(D,)=I,O м, и, соответственно, погрешиость сеансных измерений сдвига БШВ относительноШВ СИстемы составляетв средием о(г,) =5 ис. Летные испытания НКА первой модификации показали, что наилучшая точность про гноза БШВ на сутки обеспечивается, если двухсуточный массив результатов измерений
r.(I)
аnпpоксимировать линейным полиномом и использовать его для расчета прогиозируемых
ЧВП к БШВ относительно ШВ системы. "Закладка" (обновление) ЧВП на борт НКА первой модификации осушествляется в НКУ на каждом витке орбиты НКА, Т.е. грешность лннейной модели БШВ на интервале времени суток и интервал прогноза
0,5 ... 1,0 суток)
2 раза в суткв. По 2,5 ...3 суток (мерный ннтервал двое
обусловлена в ОСНОВНОМ дрейфом и флуктуациями
частоты бортового АСЧ (погрешности измерений сглаживаются при аппроксимации).
Экс-
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГnОНАСС
35
IШYа11ЩИJl НКА первой модификации поК8Зал8, что при обновлеиии ЧВП на каждом витке (ПРОПlоз БШВ на
равна
20 нс, т.е.
2.5.
12 ч)
погрешность (СКО) взаимной синхронизации БШВ любых двух НКА
погрешность ПРОПlоза БШВ на
12 ч cOCТ8ВJIJleт
в средием о(т.,)=14 нс
[12].
Принципы функционирования.Сегмент
потребителей Координаты потребнтеля в системе опредeJlJllOТCЯ посредством их расчета по псевдо дальностям (пд) до НКА. Псевдодальностирассчитываютсяпо временным задержхам т, снг нала по трассе "i-й НКА - потребитель" и известкой скорости распространения радиоволн с:
D;=
(2.1)
сТ;.
т, измеряются в результате сопоставления прииятых псевдослуч8ЙНЫХ кодов и геиери руемых в npнемнике копий этих КОДОВ с учетом априори известных моментов ИЗJIyЧений
сигналов НКА. При этом MOryт использоваться также соответствуюшие измерения разностей
фаз несуших частот. Перед использоваиием
(2.1)
для определения координат проводится компеисация эф
фекта врашения Земли, тропосферных и ионосферных ошибок. Тропосферная поправка мо
жет, в частности, рассчитываться посредством соотношеНИJI
ADrr" = 8,8 cosec E
j ,
где Е;
-
угол возвышения ;-го НКА. Применение такой поправки позволяет примерно на порядок
уменьшнть остаточную ошнбку. В двухчастоткой аппаратуре компенсация ошибок пд, обусловленных особенностями распространения сигналов в ионосфере, проводится посредством учета ТОГО факта, ЧТО ошибки определения ПД в этом случае обратно пропорциональны квадрату несymей часто
ты:
f
!!J)"",
= k//', где k - некий коэффициент пропорциональности, не зависяший от частоты
Тогда для получения наилучшей оценки ПД используется соотношение:
D= (D, -rD,)/(I-у), где у
D1 -
=([, /1.)' = (7/9)',jj
(2.1а)
иjj - частотыI соответственно СИПlалов диапазонов Ll и L2; D, и
псевдодальности, определенные по сигналам на частотах
L1 и L2
соответственно. Необ
ходимо при этом отметнть, что после такой операции примерно втрое возрастает уровень
случайных ошибок, обусловленных, например, шумами и помехами. Определенные таким образом псевдодальности
D,. MOryт
быть записаны в виде:
(2.2) где Х; У,
Z-
прямоуголъные координаты определяюшегося объекта, на котором размешена
НАП в геоцентрической системе координат (ГСК); Х. У.
Z,-
такие же координаты ;-го НКА
(определяются в гск ПЗ-90 из навигаци"нного сообшения); корень представляетсобой ис тинное удаление потребнтеля от НКА, Т'
-
расхождение шквл времени НКА и потребителя;
учитывая, что все НКА синхронизированы между собой, значение Т' будет одинакоаым для
всех
D,.;
с
-
дальностей,
скорость распространения радиоволн; БD, - погрешиости определения псевдо число НКА, по СИПlал8М которых определены псевдодальности.
i= 1,2,... Д и N -
дли решения задачи определения места и коррекцин времениой шI<8JIы образуется система уравнений, неизвестными которой JlllЛJlЮТСЯ три координаты Х; У,
Z и ошибка шквлы
ГЛАВА 2
36
времени потребителя Т', проявляющаяся при априорном определении момента излучения сигнала НКА:
D" = J(X -х,)' +(У -У,)' +(Z -Z,)' +сТ', i = 1,...,N, где
N-
(2.2а)
число НКА.
Учитывая, что неизвестных оказывается 4, необходимо иметь не менее 4~x определе иий ПД относительно 4-х НКА. Обычно в поле видимости потребителя оказывается от
5 до 8
НКА. В первых образцах аппаратуры потребнтеля решалась задача выбора наилучшего по некоторому критерlDO созвездия из 4-х НКА. В современной аппаратуре обычно решается переопределенная система уравнений
(2.2а), число которых больше 4-х. Прн этом используется итеративный метод взвешенных наименьших квадратов, когда ищется решение, иандучшим образом прнближающееся ко всем полученным в результате измерений псевдодальностям на основе использования COOT~ ношения:
(2.3) где Т{~[X У Z Т'], D.~[DJ~ .. DмJT, 1),.,- оценка D•. Матрица HJМ образуется частными про изводными дD;дТ/; RD - ковариационная матрица шумов измерений D. или весовая матрица, используемаядли обработки неравноточныхизмерений.
Z
Составляющие скорости потребителя Х, У,
определяются посредством решения
аналогичных нелинейных уравиений для псевдоскоростей (ПС), определяемых по измерени ям доnлеровских сдвигов несущих частот сигналов НКА, вызываемых движением опреде ляющегося объекта и НКА. Найденные в ходе навигационных определений прямоугольные геоцентрическне ко
ординаты Х, У,
Z (в
снстеме ПЗ-90) должны быть преобразованы в координаты, обычно ис
пользуемые потребнтелем при выполненни своих специфических задач. Такими коорднната мн чаще всего бывают геодезические координаты В уровнем эллипсоида
(1942
г.,
1990
г. или
WGS-84)
-
щирота,
L-
долгота н Н - высота над
для воздушных и морских судов или ко
ординаты Гаусса-Крюгера для наземных объектов. Связь координат Х, У,
Z с В, L,
Н осуществляется посредством с~отношений
Х =(N + H)cosBcosL, У =(N +H)cosBsinL, Z =[(I-е')лт + H]sinB, N
где
(1 ,., B)-1/2 ,
=Q-еsш
(2.4)
(2.5) (2.6)
а - большая полуось эллипсоида, а - сжатие.
z
Поэтому, чтобы по известным Х, У, найти В. L, Н необходимо решить систему нелн (2.4). для ЭТОГО рекомендуется нспользовать алгоритм, приведенный в
нейных уравнеиий
[17]. В [17] приведен и алгоритм перевычнслений В, L, Н. полученных в снСтеме координат 1942 г. (эллипсоид Красовского), в координаты Гаусса-Крюгера [17]. Там же, а также в главе 4, приведены соотношения, связывающие координаты потребителей, рассчитанные для раз личных моделей Земли.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
После нахождения В,
L,
37
Н становится также известной матрица перехода из геоцен
трической снстемы координат в прJIМОyroлъную горизонтальную, что позволяет осуществить
преобрвзованне составляющих скорости движения подвижного объекта (ПО).
Укажем значеНИJI используемых параметров для различных) систем координат. Так,
для
снстемы
СК-42
параметры
ак.=11298,3; для системы ПЗ-90
-
эллнпсоида
Красовского
имеют
вид
ак.=6378245
апз=6378136 м и апз~11298,25784; для системы
м
н
WGS-84 -
аwGs =б378137 м и aWGs~11298,257563 [17]. Сегмент потребителей ВКJПQчает приемиики (аппаратуру потребителей) ГЛОНАСС и сообщество самих пользователей. НАП принимает сигналы ГЛОНАСС (практически все со временные обрвзцы НАП принимают также и сигналы снстемы меряет и определяет радионавигационные
GPS),
обрабатывает их, из
параметры (псевдодальность н приращение псев
додалЬНОСТИ МИ псевдоскорость), вычисляет геоцеmpические координаты Х, У,
Z
и на их
- геодезические координаты и высоту над опорным эллипсоидом в системе координат ПЗ-90 [18] (возможна также работа в системах WGS-84, СК-42, Гаусса-Крюгера и др.), по правку к местной шкале времени Т' относительно снстемного времени ГЛОНАСС (GPS) и основе
составляющие вектора скорости, а также скорость ухода (нестабилъность частоты) местной шв
f.
НАП ПРОИЗВОдНТСядля навигации ПО (самолетов, вертолетов, морских и речных су
дов, автотранспорта),для определения координат при геодезических и землеустроительных работах, для сиихронизации систем связи, энергоснстем и т .д. Облик НАП существенио за
висит от нвзначения. Подробнее вопросы аппаратурыпотребителейосвещеныв главе 9.
2.6.
Точностныехарактеристики
Точностные характеристики системы ГЛОНАСС определяются уровнем основных ошибок, сопутствующих навигационным определениям, и геометрическим расположением используемыхНКА и потребителя.для вектора определяемыхнавигационныхпараметров
I'fT
= [х у
z Т' Х у Z 1']
(2.7)
в предположении гауссовского характера распределений основных погрешностей СРНС н от сутствия смещений наиболее обшей характеристикой точностн определения Т/ будет ковариа ционная (корреляционная) матрица
Rg ошибок LJq, которая
в нашем случае будет иметь вид
R8 = (Н g т R'-'Hg J\-1 . в
(2.8)
(2.8)
Н• - матрица частных производных совокупности функцин (2.2а) и аналогич
ных функций для псевдоскоростей (ПС) по переменным из
(2.7),
а
R* -
ковариационная мат
рица погрешностей определения ПД и ПС. для характеристикн погрешностей определения навигационных параметров в lШане и по высоте используется ковариациОИИaJI матрица
R = (Н ~Т R'-' Н ~ J\-' ' в которой Н,определяется Нgи матрнцей преобрвзования вектора ошибок
(2.9) LJq в
ГСК в вектор
ошибок ~! в снстеме координат "север-восток-по нормали к касательной плоскости" Тgp с учетом переменных Т' нг.
Если ~I= Т..,Аl1, то Н, = H,T;"I.
ГЛАВА 2
38
Если оrpаиичиться характеристиками точиости определеиием координат места, то со
отношение
(2.9) может быть записано с использованием индекса "м" в виде
(2.10) где R*пд- ковариациоииая матрица определеиия пд. Если поrpешиости одиой и той же физи ческой природы для всех каналов взаимно независимы и имеют одинаковые дисперсии, при
чем дисперсия суммариой ошибки может быть записана в виде uпд' ,то R;" = и;" 1 (1 - еди ничиая матрица). В этом случае
(2.11)
Обозначая Г = (H::'~Hщ )-1, определим соответствующие геометрические факторы. Так обший геометрический фактор изменения точности определения навигационных пара метров В,
L,
Н, Т'(в лниейной мере) запишется в виде корня квадратного из следа матрицы
GDOP=(trace r)ll2.
(2.12)
Геометрические факторы изменеиия точности при определении места в пространстве - НООР (горизонтальный геометрический фак
РООР, в плане (горизонтальиой плоскости) тор)
, ПО высоте -
УООР, времени - ТООР запишутся соответственно в виде
PDOP =!.r" +у" +у,,)'" ; HDOP=!.r" +у,,)'''; VDOP = У::' в соотношениях
(2.13)
; TDOP= y~'.
(2.13)
Уу являются элементами матрицы Г. Определеиные таким обра
зом геометрические факторы оказываются функциями только геометрического расположеиия используемых НКА и определяющегося объекта. В соответствии с этим СКО определеиия манавых координат ВЫСОТЫ и времени запишутся в виде
(тв= (тпд y,,'I2, (JL = (ТПД у"lI2, (ТН = (Тrщ УООР, (тт = (Тпд тор/с.
(2.14)
Аиалогичные соотиошеиия могут быть записаны и для определеиия ошибок состав ляющих вектора скорости.
В соответствии с [lб] с вероятностью
0,997
общие ошибки
гационных параметров составляют: ПО координатам в плане
рости
- 0,15
М/С и по времени
(3 СКО) определеиия нави - 60 м, ПО высоте - 75 м, по ско
- 1 мкс.
Среднеквадратическая радиальная ошибка (СРО или dnпs) определеиия места в плане н среднеквадратическое сферическое отклонеиие (ССО) предстaвruuoтcя в виде
еРо
= u дпНDОР;
еео
= u дпРDОР.
(2.15)
Использование геометрических факторов для определеиия точности навигационных определений с помощью СРНС позволяет проводкrь параметрические исследования и оцен ки возможностей различных созвездий, не привлекая данные о точности определения ПД.
Основными поrpешностями прн определении ПД являются: поrpешности эфемерид ной информации (ЭИ), частотио-временных поправок (ЧВП), ошибки за счет шумов прием ннков и внешних помех, многолучевости и особенностей распространения радиоволн в тро
посфере и ионосфере. В соответствии с этим СКО суммарной погрешности ПД для системы ГЛОНАСС запишется в виде: .
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
39
(2.16) где 0;. и", (УТР. О"юп, О'мн. и... - еко определения ПД соответственно за счет погрешностей ЭИ, сиихроиизации (ЧВП), зиания скорости распроcrpанения радиоволн в тролосфере, и ио носфере, многолучевости, шумов приемника и помех. По оценкам [12] уровень суммарных погрешностей (СКО) определения псевдодальностей за счет ЭИ, ЧВП, шумов прнемннка, многолучевости и тропосферы находится в пределах
6,2...6,6
м и
7,7...9,6 2
м соответственно
для околозенитных и пригоризонтных НКА. За счет этих погрешностей
СРО (2 dnnS) ме 0,95) составят 15...21 м, а соответствуюшие ошибки опреде - 34...42 м. Там же в [12] прнведены уровни максимальных ионосфер
стоопределения (с вероятностью
ления высоты
(2
СКО)
ных ошибок, составляющих
активностн)
21 ...42
в худший сезон (зимний день в год максимальной солнечной
м по координатам и
64... 102
м
-
по высоте. В годы минимальной солнеч
ной активности максимальные уровни ионосферных погрешностей составят дннатам и
6... 1О
5...7
м ПО КООР
м по высоте.
Поэтому суммарно в наихудшем случае с помощью современной многоканальной НАП (не менее шести каналов), использующей открытые узкополосные однодиапазонные
МГц) навигационные радиосигналы системы ГЛОНАСС, можно обеспечить оператив
(1600
ную глобальную навигацию наземных подвижных объектов (сухопутных, морских, воздуш ных) С максимальными погрешностями определения трех координат объекта:
и
100 м
в
по высоте в годы максимальной солнечной активности;
30 м
в плане и
60 м в плане 50 м ПО высоте
годы минимальной солнечной активности.
Погрешности (с вероятностью лJlют (глава
3) 100 м
в плане и
156 м
0,95)
навигационных определений в СРНС
OPS состав
по высоте и, таким образом, точность навигации по от
крытому сигналу в СРНС ГЛОНАСС в 2,5 раза выше, чем в СРНС OPS [12]. Представляют также интерес оценки ТОЧНОСТи ГЛОНЛСС, полученные в Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института ности определений координат на
по
11
18.01.99
[19].
На рис.
2.6
приведены погреш
г., полученных с помощыо приемника
Ashtech 00-24
НКА. Анализ результатов показывает, что при хороших геомегрическнх факторах, свой
ственных системе с полной группировкой НКА, точность местоопределения достаточно высо
ка. В
50% случаев
ошибки в плане находятся в пределах
вследствие значительного ухудшения НООР (НDOP>2 в
12 м, а большие ошибки имеют место 37% случаев). На рис. 2.7 приведены
погрешности определения горизонтальных составляющих скорости. При этом оказывается, что в
в
50% случаев они не превосходят 0,03 50"10 случаев не превосходят 0,05 м!с.
2.7.
м!с. Аналогично, вертикальные составляющие скорости
Контроль целостности радионавигационного поля
в системе ГЛОНАСС контроль целостности радионавигационногополя осуществля ется посредством:
•
непрерывного автономного самоконтроля работы основных бортовых подсистем НКА, влияющих на качество излучаемых радиосигналов;
•
внешнего контроля сигналов НКА с помощью аппара1УРЫ контроля навигационного
поля (АКНП), входящей в состав НКУ.
40
ГЛАВА
Выборка через
Се6еРН;;IЯ ошибка
1 мин, 18.1.99
100 "г----,----,----,-----т----,--,------,
50
Ошибки в плане, м
+
50%: 12.0
f----+I'7-f---J------+--f-___i
+
95"/... : 45.0 99%' 77.4 Ошибки ПО вертикали,
о
-50
50%. 30.6 95%. 121.7 99%: 173.3
f---f--h"",,f"
f--+--+--"'~-+_-+=+-_+----+-___i
ГЛDНАСС
11
"*
1 < HDOP::;;2 (63%)
+
HDOP>2 (37%)
НI
-100 "-----1---'-----'----'----'---'-------'100" -100
О
-50
50
80еТОЧН6R оwибке
Рис.
2.6.
Ошибки местоопределенияпо системе ГЛОНАСС Выборка "Iерез
Северная оwиEiК8
1 мин, 18.1.99
1.0 г'Мшl '--_-,-----,--,---,--,-----,---,
По rОРllзонтали, м/с
05
f------+-+---'--_+---C---+-~___+----I 50%: О.ОЗ
95%:
0.5В
99%. 1.72 По вертикали, м/с
о. о
t + +
50%: 0.05
f!---"=if-+++--"'r--+'
95%: 1.03 99%: 3.32
-0.5
'*"
1 < HDOP:s:2 (63%)
+
HDOP>2(37%)
ГЛОНАСС
-1.0
11 НКА
-1.0
-05
0.0
0.5
1.0
"Ic
Восточная оwибка
Рис.
2.7.
Ошибки определения скорости по системе ГЛОНАСС
u
2
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
41
в первом случае формируется признак исправности В П , Его нулевое значение соответ
ствует состоянюо "исправен". Этот признак передается в составе оперативной (эфемеридной) информации с дискретностью
30
с; при этом максимальная задержка от момента обнаруже
ния неисправности ДО передачи признака
"1"
не превышает
1 МИН.
ВО втором случае формируется совокупность обобщенных признаков С", п~1, ...,
24,
характеризующих состояние всех НКА системы на момент закладки неоперативной инфор мации (альманаха орбит и фаз); при этом признак C,~O соответствует непригодности ДЛЯ ис пользования п-го спутника, а С п =1 указывает на его лригодноетъ. Дискретность передачи признаКО8 в навигационных сообщениях СП составляет составе альманаха не позднее, чем через
16
мин. Эти признаки появляются в
2,5
ч после появления неисправности.
при ГОДНОСТЬ использования ДЛЯ навигационных определений сигнала конкретного о
го НКА имеет место только в случае одновременного выполнения условия В,=О и C,~1
[14],
которое проверяется в навигационной аппаратуре потребителя. Указанная процедура КОН1рОЛЯ целостности дополняется контролем целостности сис
темы, осуществляемым наземными контрольными станциями, например, дифференциальных подсистем (см. главу
(глава
9)
5),
а также контролем непосредственно в потребительской аппаратуре
и в навигационном комплексе ПОДВИЖНОГО объекта (глава
2.8.
12).
Состояние и развитие системы ГЛОНАСС
Состояние
орбитальной
группировки
глаНАСС
по
данным
Информационно
аналитического центра (ИАЦ) координатно-временногообеспечения (ква), созданного на базе Центра управления полетами ЩУП) на Таблица
2.1.
г.
[20]
приведено в табл.
2.1.
Состояние орбитальной группировки ГлаНАСС
Номер
Номер
Номер
ПЛОСКОСТИ
точки
поНКУ
1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2
10.02.2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Номер
Дата
Номер литерной
НКА
запуска,
"Космос"
г.
779
2364
30.12.98
763 762
2295 2294
20.11.94
764 784 786 776 781 785
2296 2363 2362 2323 2317 2318
20.11.94 30.12.98 30.12.98 14.12.95 24.07.95 24.07.95
13 7 8 6 9 4
782 770 780
2325 2288 2316
14.12.95 11.08.94 24.07.95
6
частоты
иа
7.10.97 2
Состояние
В системе Выведен 27.07.99
Н/Д
Выведен
04.09.99
Выведен
27.10.99
В системе В системе
В системе В системе
В системе
Выведен
11
Включен
24.08.99 26.04.99
ГЛАВА
42
2
Таблица 2.1 (окончание)
Номер
Номер
Номер
плоскости
точки
поНКУ
16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 2 3 3 3 3 3 3 3 На рис.
2.8
Номер
Дата
Номер литериой
Состояиие
НКА
запуска,
"КОСМОС"
г.
775
2289
11.08.94
758
2275
11.04.94
Выведеи
05.03.99
765
2307
7.03.95
Выведеи
10.09.99
766
2308
7.03.95
частоты
иа
7.10.97 22
В системе
В системе
10
приведеиы характеристики видимости НКА ГЛОНАСС в ИАЦ КВО ЦУll
(г. Королев Московской области) иа
9.02.2000
г.
[20].
При этом созвездие из не менее 4-х
НКА оказывается в поле зрения лишь в течение шести часов. Поэтому в данный момент
практически НКА ГЛОНЛСС регуларно могут использоваться только совместно с НКА (см. главу
GPS
4).
23 22 21 20 19 19 17 16 15 14 13
12 11 10 9 9
7 6
5 4
3
2 1
О
0:00
200 _
400
600
9:00
ВИ,А .... ОCТl> д..nя кorA0ГO спутника
Рис.
2.8.
10:00 ND
•••
12:00
14:00
в течение 05:56:32
16:00 'IaC08
19:00
2000
22:00
0:00
видно не м,нее" спутнИКО8
Видимость НКА ГЛОНДСС
Несмотря на неполный состав (благодаря намечаемым мерам по восполнениюгруппи
ровки СРНС) ГЛОНЛСС должиа фуикnионироватьмногие годы, и в ней будет проводиться модернизация подсистем и устройств дла улучшения эксплуатационных и тактико-техни ческих характеристик.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС
43
Общие направления модерннзацин СРНС ГЛОНАСС определены
[16]
в внде: повы
шенне точности навигационных определеннй н улучшение сервиса, предоставпяемоro поль
зователям; повышение надежиости и срока службы бортовой аппаратуры спутииков и улуч шение целостности
системы; улучшение
совместимости
с другими радиотехническими
сис
темами; развитие дифференциальной подсистемы.
После
2000
г. при восполнении ОГ будут применяться НКА второй модификации
(ГЛОНАСС-М), которые по сравнению с НКА первой модификации обладают следуюшими
основными преимушествами
•
[12]:
более стабильный бортовой АСЧ, имеющий среднеквадратическое отиосительное от
клонение среднесуточных значений частоты не хуже 1'10-"; поrpeшности(СКО) БИС и ЗИС также будут снижены до уровня
ЧВП составит
•
5 нс
при прогнозе на
0,7 м и соотаетственно поrpeшность 12 ч и 7 нс при прогнозе на 24 ч;
(СКО)
меньше уровень нсмодулированных возмущений орбиты НКА, что позволит повысить точность определення и прогноза ЭИ;
•
двухкомпонентный навигационный радиосигнал (узкополосный и широкополосный) В обоих диапазонах частот
1600 МГц и 1250 МГц.
В связи с передачей дальиомерного кода в диапазоне
L2
в навигационном сообщении
будет передаваться дополнительный параметр, характеризуюший разниuy аппаратных задер жек дальномерных кодов в диапазонах
L1
и
L2.
Кроме того, будет введен прнзнак модифика
цИИ НКА, а также прнзнак ожидаемой секундной коррекции шкалы времени
UTC (SU) [16].
Замена в ОГ системы ГЛОНАСС НКА первой модификации на НКА второй модифи кации ГЛОНАСС-М повысит точность и надежность глобальной навигации прнземных под
вижных обьектов
[12, 16].
При подготовке главы ным нз
2
использовались материалы, предоставленные В.В. Тюбали
[12].
Литература к главе
2
1.
Решетнев М.Ф. Развитие спутииковых раднонавигационных систем. Информационный
2.
1992, N,I, стр. б-l0. B.W., е! al. А History of SаtеШtе Navigation, Navigation (USA), Spring 1995, рр. 109-164.
3.
Ше6шаевич В.С. Развитие теорегических основ спутниковой радионавигации ленинград
бюллетень НТЦ "Интернавигация",
Рarkiпsоп
ской радиокосмической школой /lPадионавигация и время, РИРВ,
4.
у.42,
N'l,
1992, N,I, стр. б-9.
Шебшаевич В.С. Основные возможности использования ИСЗ для радионавигации само
летов. Доклад на семинаре ЛВВИА
25. 12.57//ИнформационныЙ
сборник.
-
Л.,
1958, N033.
5.
Ноте
page mternet книц МО РФ.
б.
Кудрявцев И.В., Клюшников С.Н. и др. Результаты испытаний аппаратуры потребите лей системы ГЛОНАСС/lPадионавигация и время, РИРВ,
7.
1992, N,I,
стр.
57-59.
Кудрявцев ИЯ., Клюшников С.Н., Федотов Б.Д. Перспективная авиационная спутии ковая
аппаратура
потребителей,
/lPалионавигация и время, РИРВ,
работающая
по сигналам
1992, N,I, стр. 60-б3.
снстем
ГЛОНАСС-GРS
ГЛАВА 2
44
8.
Гусев Ю., Лебедев М. Перспективы развнтия спyrннковой навигационной
системы
ГЛОНАСС и ее интеграция с зарубежными навигационными средствами. Труды Меж
дународной конференции "Глобальная радионавигация", Москва,
9.
стр.
10.
1995.
Владимиров А. В полете тройка "Ураганов" //Новости космонавтики,
1999,
т.
9,
Н22,
9,
Х,2,
18-22, 24.
Журавин
Ю. ГЛОНАССовские
страдания //Новости
космонавтики,
1999,
т.
стр.22-23.
11.
Девятьяров Е. Спyrниковая система ГЛОНАСС не имеет перспектив? /lНовости кос монавтики, 1999,т. 9,Н22, стр.
12. 13.
25.
Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А., Тюбалин В.В. Глобальная спyrниковая ра дионавигационная система ГЛОНАСС//Зарубежная радиоэлектроника,
1997, х.1.
Распоряжение Президента Российской Федерации N.38-рп от
/lНовости нави
гации, НТЦ "Интернавигация", РОИН,
14.
Глобальная
навигационная
трольный документ, Москва,
12.2.99
1999, Н22 (4).
спyrниковая
система
ГЛОНАСС.
Интерфейсный
кон
1995.
Рекламный проспект ПО "Полет". МАКС-97, Москва,
15. 16.
Глобальная спyrниковая радионавигационная
1997.
17.
Аппаратура радионавигационная систем ГЛОНАСС и
система ГЛОНАСС /IИПРЖР, Москва,
1998. GPS.
Системы коордннат. Ме
тоды перевычислений координат определяемых точек. Государственный стандарт РФ
(проект), Госстаидарт России,1997.
18.
Система геодезических параметров Земли для обороны страны и гражданского пользования.
19. 20.
Ноте
29
НИИ МО РФ,
ис
1998.
page М1Т LL, 19.1.99.
Информационный бюллетень H~ (175). Информационно-аналнтический центр Коор динатно-Временноro Обеспечения, ЦУП, http://www.mcc.rsa.ru/iackvo.
Глава 3 Спутниковая радионавигационная система
3.1.
GPS
История создания системы
Идеи использования космических аппаратов для: навШ'8ЦИИ ПОДВИЖНЫХ объектов в
США, как свидетельствуетпрофессор Ст.шфордскогоуниверсигетаБ. Паркинсон, в ПРОПllIом руководиrельпрограммы "Haacтap-GPS"от ВВС, началн развиваться после запуска в СССР в
1957 году
первого нскусственного спутника Землн. В это время Лабораторнн прнкладиой фн
зики Универсигета Джона Гопкннса (ЛПФ) была поставлена задача слежения за советским нез посредством приема его сигнала на наземном пункте с известными координатами, выде
ления доплеровского сдвига несущей частоты передатчика ИСЗ н дальнейшего расчета пара метров движения спутника. Обратная задача расчета координат прнемника на основе обработ кн прниятого сигнала н координат ИСЗ представлялась очевидной н естественной. На этой основе в интересах нааигационного обеспечения пуска с подводных лодок бал листических ракет Поларис в
1964 году была создана
доплеровская спутниковая радионааига
ционная система (СРНС) первого поколения Тгaпsit, ощом которой считают профессора Р. Кершнера, директора ЛПФ. для коммерческого использования эта система была предоставле на в
1967
г. Причем число гражданских потребителей вскоре существенно превысило число
военlПdХ. Координаты потребителя рассчитывались на основе приема и выделения доплеров ского сдвига частоты передатчика одного из ВИДИМОСТИ в течение примерно
40
6-7 НКА.
При этом последний находился в поле
мин., ЧТО позволяло получить достаточно высокую точ
ность определения координат лишь для медленно движущихся и стациоиарных объектов.
С разработкой атомных часов в
1960
нааигации сеть точно синхронизированных
лы. Измерение
приемннком
году стало возможным использовать для нелей
передатчиков,
соответствующих
передающих кодированные сигна
временных задержек позволяло рассчитать
КООрдИНаты приемника. Впервые реализация этого принципа была осуществлена с помощью
запуска
(31.5.67
г.) спутника ВМС США ТIМATION-1. Работы в этом направлении были
продолжены и ознаменованы запуском
30.9.69
г. спутника ТIMATION-II-82B. Оба спутника
для отработки общих принципов первоиачально были оборудованы бортовыми эталонами времеии и частоты (БЭВЧ) на осиове кварцевого геиератора (стандарта).
ВВС США в
1964
г. начали программу разработки и испытаний возможностей исполь
зования для целей местооnpеделенИJI
случайными щумовыми
(PRN)
ния таких сигналов обусловило одиой несущей частоты.
широкополосных
кодами (621В
Program).
возможность
сигналов, модулированных
псевдо
Свойство корреляционного разделе
использования
несколькими
передатчиками
ГЛАВА 3
46 В
1973
году проrpаммы ВВС и ВМС США были объедииеиы в общую Навигациоиную
технологическую проrpамму, позднее превратившуюся в проrpамму "Habctap-GРS"; спугиик ПМАПОN-lll был переоборудоваи в общий космический аппарат ИЮЛЯ
NTS-I,
запущеиный
14
г. с кварцевым и рубидиевым стандартами частоты; за ним последовало создание
1974
КА NТS-2 и
NTS-3
соответственио с цезиевым и водородным стандартами. В течение этого
периодв времени точность синхронизации возросла с Е-11 до Е-12 ... Е-13 и выше, выросла и
высота орбит спугников (с
925
ом до
13000
и затем
20000
передатчиков (с 400 МГц до 1227 и 1575 МГц).
ом), изменилась несущая частота
В течение первого этапа проrpаммы Навстар проводилась оценка общей концепции и
были разработаны НКА Блок-1. 11-й этапполномасштабной разработки и испытаний начался в
1978
г. с запуска первых 4-х НКА (табл.
3.1
подготовлена на
В 1995г. система
7.4.1999) [1].
оказалась практически развернутой. В настоящее время в системе находится два НКА нового поколения Блок-lIR (табл.3.1), запуск которых был
7.10.99.
НКА Блок-11R будут запускаться до
2002
26 НКА Блок-11 и осуществлен 22.7.1997 и
Г., после чего им на смену придут НКА
Блок-11F. За это время примерно
60
фирмами создано более
400 типов приемной аппаратуры по
требиreлей различного назначения, которая в настоящее время эффективно используется не только Д1U[ решения военных
, но
Н· огромного числа гражданских задач, включая такие, как
строительство и земледелие. Прогнозируется, что общий мировой рынок продаж продуктов
GPS к 2002 Таблица Номер ОКА
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14 13 16 19 17 18 20 21 15
г. составит
3.1.
16
млрд. долл.
НКД СРНС Habctap-GРS
Номер кода
ТипНКА
(PRN)
4 7 6 8 5 9
•• 11 13 12 3 14 2 16 19 17 18 20 21 15
Блок-l-l
1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 Блок 11-1 11-2 11-3 11-4 11-5 11-6 11-7 11-8 11-9
Дата запуска
22.2.78 13.5.78 6.10.78 11.12.78 9.2.80 26.4.80 18.12.81 14.7.83 13.6.84 8.9.84 9.10.85 14.2.89 10.6.89 17.8.89 21.10.89 11.12.89 24.1.90 25.3.90 2.8.90 1.10.90
Слот
•• •• •• •• •• •• •• •• ••
•• ••
Е1
В3 Е5 А4 О3
F3 В5 Е2 О2
Дата ввода Дата вы-
Причина
в работу
вода
отказа
29.3.78 14.7.78 9.11.78 8.1.79 27.2.80 16.5.80
25.1.80 30.8.80 19.4.92 27.10.86 29.11.83 10.12.90
БЭВЧ
••
10.8.83 19.7.84 3.10.84 30.10.85 14.4.89 12.7.89 13.9.89 14.11.89 11.1.90 142.90 19.4.90 31.8.90 20.10.90
••
4.5.93 25.2.94 18.11.95 27.2.94
БЭВЧ
БЭВЧ БЭВЧ БСУ БСУ
меснцы
21,9 25,5 161,3 93,6 45 126,8
ракета
О
EPS • EPS'
116,8 115,2 133,5 99,9 119,8 116,8 114,8 112,8 110,9 109,8 72,7 103,2 101,6
БЭВЧ
СТК"
в оаботе
-
в оаботе
-
в работе
Время работы,
в оаботе
-
в работе
-
воаботе
-
10.5.96
БСУ
в оаботе
-
в работе
-
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Табnица
НКА
(окончание)
3.1
Номер
Номер
кода
ТипНКА
I (PRN)
11-10 11-11 11-12 11-13 11-14 11-15 11-16 11-17 11-18 11-19 11-20 11-21 11-22 11-23 11-24 11-25 11-26 11-27 11-28 Блок IIR-] IIR-2
23 24 25 28 26 27 1 29 22 31 7 9 5 4 6 3 ]0 30 8 12 13
23 24 25 28 26 27 32 29 22 31 37 39 35 34 36 33 40 30 38 42 43 Прнмечание:
47
GPS
• EPS -
Дата запуска
26.11.90 3.7.91 23.2.92 9.4.92 7.7.92 9.9.92 22.11.92 18.12.92 2.293 30.4.93 13.5.93 26.6.93 30.8.93 26.10.93 10.3.94 28.3.96 16.7.96 12.9.96 6.11.97 ]7.1.97 22.7.97
Слот
Дата ввода Дата вы-
Е4
DI Е4
С5
F2 А3
F1 F4 В1
С3 С4 А1 В4
D4 С]
С2 Е3 В2 А5
а работу
вода
отказа
10.12.90 30.8.91 24.3.92 25.4.92 23.7.92 30.9.92 11.12.92 4.1.93 4.4.93 13.4.93 12.6.93 21.7.93 20.9.93 1.12.93 28.3.94 9.4.96 15.8.96 ].10.96 18.12.97
в оаботе
-
месяцы
-
••
оакета
О
в работе
-
14,2
в работе
-
5.5.97
иавllГВЦllJl
в работе в работе
-
в работе
-
в работе
-
в оаботе
-
воаботе воаботе в работе
-
в работе
-
в оаботе
-
в работе
-
в работе
-
в работе
-
в работе
-
в оаботе
31.].98
F5
Время работы,
99,9 91,2 84,4 83,4 80,5 78,2 75,9 75,1 72,1 71,8 69,8 68,5 66,6 64,2 60,3 35,9 3],7 30,2 ]5,6
в работе
••
••
Причииа
предположительно система эфемеридного обеспечения;
•• стк -
системы слеже·
ния, телеметрии, контроля.
3.2.
Назначение. общая характеристикаи состав системы
Глобальная спутниковая система GPS предназначена для высокоточного определения трех
координат
места,
составляющих
вектора
скорости
и
времени
различных
подвижных
объектов.
Система разработана по заказу и находится под управлением МО (ВВС) США. В ин тересах мирового сообщества она используется в соответствии с положениями тивы ее использования определяются также режиме для гражданского,
[4].
[3].
Перепек
США предоставляют систему в стандартном
коммерческого и научного использования без взимании за это
специальной платы. Определено, что за использование системы гражданскими потребителя ми ответствеиность несет Министерство транспорта США.
В соответствии
25.9.97 [5]),
с Интер~йсным
контрольным
основиыми разработчиками и создателями
документом GPS (ICD-200C-002, (contractors) системы ЯВЛЯЮТСЯ:
ГЛАВА 3
48 •
по космическому cerмetfI)' IЛIЛIAlIIF),
• •
- Rockwell Intemational Space System Division Martin Marietta Astro Space Division (Блок-IIR);
(НКА Блок
по cerмetfI)' управления - IВM, Federal Systems Соmр,IinУ; по cerмetfI)' потребителей
- Rockwell Intemational, Collins Avionics & Communication
Division. ДокумеlПOМ, устанавливающим взаимоотношения пmpебителей с системой, является Интерфейсный контрольный докумеит венность корпорация Система
GPS
GPS [5],
за распространение которого несет ответст
ARINC. состоит из космического cerмeкra, сегмента управления (наземный ко
мандно-измерительный комплекс, КИК) и сегмеша потребителей (рис.
3.1).
1\ \\
Рис,
3.1.
Система GPS
Космический сегмент
3.3. 3.3.1.
Орбитальная группировка
Космическнй сегмеш образован орбитальнойгруппировкой,номинальнососто.щеЙ нз
24
основных НКА и 3-х резервных НКА. НКА нахоJViТCЯ на
мерно
20000
6
круговых орбитах высотой при
хм, наклоненнем 550 и равномерно разнесенных по долготе через
но размещеннеНКА на орбитах на
19.1.1999
60·.
Схематич
г. может быть прошuпocтpировано рис.
3.2.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА GPS
49
19 января 1999 г. 9:00 UTC
180.0
~90,0 ~
~ ~
1-
:r
" :Е
0,0
Правое
~
.:r
восхождение, ГР8А
-90,0
-180,0 Рис.
3.2.
Размещение НКА
Состоянне орбитальной rpynпнpовкн на дующей табл. Таблица
GPS
7.02.2000
на орбитах Г. может характеризоваться сле
3.2 [2]:
3.2.
Состояние орбитальной группировки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
14
15
точка
F4
В3
С2
D4
В4
Сl
с4
А3
Аl
Е3
D2
F5
Еl
О5
Время
CS
CS
CS
RВ
CS
CS
RВ
CS
CS
CS
RВ
RВ
CS
CS
Номер кода
16
17
18
19
21
22
23
24
25
26
27
29
30
31
точка
Е5
О3
F3
А5
Е2
Вl
Е4
Dl
А2
F2
А4
Fl
В2
С3
Время
CS
CS
CS
CS
CS
RВ
CS
RВ
CS
RВ
CS
RВ
CS
CS
Номер кода ПЛоскость,
ПЛоскость,
в ней буквамн А, В, С, О, Е, ния
CS
F
обозначены шесть орбитальных fUlоскостей; обозначе
н RВ ПРННJIТЫ соответственно для цезиевого и рубидиевого стандартов частоты, оп
реДeЛJПOЩИХ местное время НКА.
ГЛАВА 3
50 Навигационныйкосмическийаппарат
3.3.2.
Система GPS последовательио базировалась и базируется (табл.
3.1)
иа постоянно со
вершеиствуемых ИКА Блок-I, Блок-П, Блок-ПА. В настоящий период начался запуск НКА
Блок-ПR, которым в следуюшем тысячелетии будут наследовать НКА Блок-ПF. В табл. 3.3 с использованием Таблица
•
3.3.
[6, 7]
приведены характеристики указанных ИКА.
Характеристики НКА
Тип
Масса на
Мощность энер-
Расчетный срок актив-
Год запуска
"КА
орбите, кт
ГОИСТОЧННКО8,ВТ
НОГО с-уществования,лет
первоro8КА
Блок-I
525
440
-
1978
Блок-П
844
710
5,0
1989
Блок-ПR
1094
1250
7,5'
1997
Блок-ПF
-
-
14-15
2001-2002
По другим данным срок активного существования Блок-
IIR 1О лет.
в состав бортового оборудования ИКА входят следующие подсистемы: синтезатор час тот, блоки формирования и передатчики навигационных сигналов, средства СlIНXpPнизации и времеиного обеспечения или бортовые "часы" (на ИКА Блок-П используются два руБИдИевых со стабильностью
5'E-13
и два цезиевых стандарта частоты со стабильностью2'E-13), бор
товое вычислительное устройство в составе основной и двух резервных ЭВМ, подсистемы ориентации в процессе наведения и иа орбите, телеметрии, приема команД и ретрансляции сигналов наземного КОМШIекса управления, терморегулированияи электропитания.Акrенная система в линии передачи данных использует конические и спирально-коническиеантенны.
для передачи навигационных сигиалов используются фазированные антенные решетки из спиральныхизлучающихэлементов [8]. Иа ИКА имеются также двигатели для коррекции орбиты и двигатели системы ориен тации. Ориентация в пространстве осуществляется с помощью системы специальных датчи
ков. Подсистема телеметрни включает радиолинии передачи данных о состоянии бортовой аппаратуры в сеmент управления. По этим же линиям с земли поступают поправки к эфеме ридам и показаниям бортовых "часов". для точного определения орбит НКА используется запросный метод и на НКА аппаратура ретрансляции запросных сигналов с земли. По соот ветствующим
измерениям
задержки зтих сигналов
осуществляется
точное определение
па
раметров орбит и параметров движения НКА. Опытные НКА
H.I-II
(Блок-!) были сконструированы так, чтобы обеспечивать иор
мальную работу по определению места в течение
3-4 дней
без контакта с землей. Оператив
ные ИКА получили наименование Блок-П, Блок-ПА, Блок-IIR.
НКА Блок-П (Н. землей в течение
13-21) 14 дней.
должен был обеспечивать местоопределение без контакта с
НКА Блок-ПА (Н022-40) должны обеспечивать функционирование системы в течение без контакта с землей.
180 дней
Повышение автономности работы достигается за счет прогнозирования и компенсации погрешностей координатио-временного обеспечения НКА на коротком и длительном интер
валах работы, обеспечиваемых за счет записи большого количества данных в памяти борто вого компьютера НКА. В первом случае, через
14
дней погрешности местоопределения мо-
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА GPS
51
Iyr достигать 425 м (сферичесКIUI вероЯТRaJI оmибка, СВО), во втором случае, через СВО может достичь величины
180 дней
1О !<м.
НКА Блок-IIR
(.NiI41-66) должен обеспечивать местоопределеиие без KORТalC'l'a с землей 14 дней прн работе совместно с НКА Блок-IIA 11 в течеиие миии работающей снстемой автономной навигации (Autonav) прн работе только
по крайней мере в течеиие
мум
180
дней с
спутников Блок-ПR. Orметим также, что на боprax НКА Блок-IIR размещаются среДC'Пla межспynппcовой связн, обмена дaRRымR и измерения взвRмIIых далькостей, позволяющие проводнть автоном
ную синхронизацию "часов"НКА н автономное yroчиение параме1рОв орбиг. Именно Э11I сред C'ПIa Н предиазначеиы для обеспечения автоноыиой рабо1ы СРНС в течение C'ПIeниого ухудшения ТОЧИOC11l определения координат
(16
180 дней
без суще
м, СВО) с УДOВJIcmюpeнием предь
ЯВЛJIемым 1ребоваииям по устойчИВOC'I1l фymщионироваиия. Спедует заметигь, что эта способ ность может быть реализована JПШIЬ после запуCICВ необходимого числа НКА Блок-IIR. Подснстемы термореryлироваиия
вlCЛIOЧВЮТ теплоотводящие панели и элеlC1pOlIВIpе
вательиые элемеllты. Энергопигаиие осущecnuu:ется от паиелей солнечных батарей. В пери од прохождения через тень Земли применяются НИICелЬ-lC8дМиевые аюсумуЛ8ТОры. НКА Блок-IIF предиазначеиы для замеиы НКА Блок-IIR, предполагают увеличение срока службы до
14 и более лет,
а также совершенствование cтpYJC1YPbl сигнала и координат
но-времениого обеспечения НКА (см. раздел
3.3.3.
3.8).
Структура навигационныхрадиосигнаnов
ПередаТЧRICИ НКА
GPS издучвют два непрерывиых сигнала на частотах L1 и L2. Не L1 состоиг из двух компонентов, которые нахОД8ТСя по фазе в квадратуре пРУТ к пРуry (сдвинуты на 1rI2) для удобства их разделения. Первая - модулируются двумя двоич
сущая частота
иыми последовательностями (дальномериый псевдослучВЙllЫЙ P-коД и информационная по следовательность лииии передачи данных), складывающимися по модуmo
2.
Вторая
-
также
модулируется двумя двоичиыми последовательностямн (дальномерный псевдослучВЙllЫЙ
С/А-код и информационная последовательность), складывающимися' по модуmo
2.
обе ин
ФОрмациониые последовательности содержат информaцmo об эфемеридах НКА, системном времени, поведении "часов" НКА, статусе сообщеНИJ[ и др. Несущая чвстота
L2
имеет одии КQМпоиеиг и модулируется двумя двоичными после
довательностями (как правило, дальномериый псевдослучвйиый Р-код или ClA-кОп И инфор мационная последовательность лииии передачи ДВIUlЫх), складывающимися по модуmo 2. Здесь также предусмотрен режим использования только Р(у)-кода, когда информационная последовательность вообще не передается. Во всех случаях скорость передвчи данных ин формациоиllЫX последовательностей частот
50
бит/с. Используется фазовая манипуляция несущих
(bi-phase shift key, BPSK). Основиым навигациониым Д8ЛЬномериым псевдослучвйиым кодом согласно [5] явля AIS (Апtisрооtiпg) вместо этого кода будет ис
ется точиый Р-код. При включении режима
пользоваться закрытый код Р(У), введениыll впервые для НКА Блок-П.
В распоряжении мирового сообщества находится открытый псевдослучВЙllЫЙ код
CIА
(Cleaг (Соaгsе)/Асquisitiоп), иногда переводимыil как "легкий (грубый) захват", который сна чала использовался
дня первого вхождения
в режим слежения с последующим
переходом
к
использоваиию Р-кода. С целью преднамеренного снижения точности определения коордн нат до уровня 100 м (2 СРО) для С/А-кода введен специальиый режим селективиого (Selective Availability, S/A, СД), который определяется IСD-GРS-20З [5].
доступа
ГЛАВАЗ
52
Все НКА используютОДНИ и те же частоты, НО каждый СВОИ коды, посколькусвойства рассмотренных кодов таковы, что онн позвоШ!lOТ нвдежно раздeJJJIТЬ CнrнaJIЫ различных
НКА между собоА, Т.е. здесь используетсякодовый принцнп разделения сигналов.
Р-код представляет собой двоичную псевдослучойную последовательиость (ПСП) длиной в
7
суток, передаваемую со скоростью
10,23 МГц). 267 СУТОК, формируется со специальнымн закрытымн документами (ICD-GPS-203/224/225) [5]. (код Голда) представляет собой ПСП длиной в 1 мс С тактовой частотой 10,23
Закрытый Р(У)-код, длительиость которого ПО данным в соответствии С/А-код
Мбит/с (тактовая частота
[8]
составляет
1,023 МГц. НачинaJI с НКА Блок-П, аномальные (нестаидвртиые) коды С/А н Р(У) получили иа имеиование
NSC
и
NSY.
эти коды предназначены для 3вIцнты пользователя от отказов обо
рудования.
Таким образом сигналы
GPS 3виимВЮТ В L-диапазоне две полосы ширииой по 20,46 МГц, Ll и L2. эти частоты когерентно порождены на НКА од частота этого генератора должна иметь величину 10,23 МГц (такто
в центре которых НВХОДВТСJl частоты ним генератором и на земле
BВJI частота Р-кода). Учитывая ПОJlВЛенне релятивнстского эффекта, величина частоты звдвюще го генератора на орбите должна быть смещена на -4,5674*Е-3 Гц и равна Номинальные значения частот будут
1575,42
10,22999999543 Ll н L2
МГц и1227,6 МГц для диапазоиов
МГц. соот
ветственно.
Прн этом корреляционные потери мощности сиrnвла составят:
* *
вследствне иесовершеиства модуляции
0,6 дБ,
вследствие несовершенства предварительной фильтрацинв полосе
20,46 МГц - 0,4 дБ.
Фазовые шумы несущей позвоШ!lOТ прн одиосторонней полосе контура фазовой авто
подстройки в
1О Гц реализовать точность слежения за фазой порядка 0,1 рвднаи (СКО). 20,46 МГц должны быть по крайней мере на 40 ДБ
Паразитиые сигналы в полосе
ниже
уровня немодулнрованных несущих в обоих диапазоиах. В результате фазовой манипуляции значения фаз и состояний кодов составного сигнала будут определятьсятабл.
Таблица
Ll
3.4.
Состояние кодое и фазы составного L1 сигнала
3.4.
Значеиия фазы, грвд
Р-код
С/А-код
О
О
О
-70,5 +109,5 180
1 .
О
1
1
1
Минимальные уровии прииимаемых сигналов (дБВТ) на лииейио поляризованную ан теину с усилеиием в
3 ДБ при углах места НКА более 50 приведены
ниже.
Частота
Р-код
ClA-коп
Ll
-163,0 -166,0
-160,0
L2
-166,0
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
53
GPS
ЭффеК11lВН8Я неопределекность групповой _ержки СllЛlала в НКА (между генератором чllcт01ы И фазовым цeнrpoM передающей апгеииы) не превышает днффереlШИВПЬН8Я _ержка между сиrnaламн L] н вышающее
L2
3,0
нс
(2
СКО). ГРУППОВВJI
кода Р{У} может иметь смещение, не про
нс, н случайнуюсоставляющую,уровень которой не превышает 3,0 нс
]5
(2
СКО).
Все передаваемые ОДНИМ НКА сигналы порождены ОДНИМ стандартом частоты и коге
рентно связаны между собой. Это относится и к несущей частоте, и к кодам, причем ДЛЯ цифровых сигналов нормы задает Р-код. В ннформационной последовательиости различие в переходах между состояниямн ие превышает
1О
нс
(2
СКО).
Излучаемые передатчнками НКА сигнanы имеют npавостороннюю круговую поляри зацию. В диапазоне курсовых углов
1,2
±14,3· эллиптичность снгнanа Ll должна быть не хуже 1,8 ДБ для Блок-I1R. Эллиптичность сигнanа L2 должна НКАБлок-IIIIIА и не хуже 2,2 дБ ДЛЯ Блок-I1R в том же диапазоне
ДБ дЛЯ НКА Блок-IIIIIА и не хуже
быть не хуже
3,2
дБ для
углов.
3.3.4.
Навигационноесообщение
в навигационном сообщенни информационной последовательности GPS содержится
информация об эфемеридах НКА, позволяющих рассчитать их координаты и составляющие скорости, anьманах созвездия НКА, частотно~временные поправки, метки времени, П8р8Мetpы
ионосферной модели, сведения о работоспособности бортовой аппаратуры НКА и др. эта ин формацня используется в аппаратуре по-гребнтеля прн решении навигационно-времениой за дачи по определению координат, скорости и временной поправки к местной шкале времени.
Информационная последовательность передается кадрами емкостью тельностыо
30
1500
бит и дли
С. Однн кадр делится на субкадры длительностью 6 с. Каждый субкадр (илн
строка) содержит
1О
слов по
30
бит каждое. В одном кадре передается 1/25 всего anьманаха.
Поэтому передача всей информацни альманаха звнимает
ется
37500 бит называют суперкадром. Используется 11 типов блоков (форматов) табл. 3.5.
]2,5
мнн. этот массив информации
объемом
Таблица
3.5.
Содержание блоков (форматов) данных
.N! блока
Содержание
(Формата)
1
данных, содержанне которых характеризу
Ко субкадра
.N! страницы
в кадре
в CVIlePKaдPC
1 2 3 5 5 4 4 4 4 4 4
-
Временные поправки, поправки для
двухчастотной ионосферной коррекции
ЭФемериды
2 3 4 5 6
Альманах
7
Резервное сообщение
8 9 10 11
Параме-гры
ЭФемериды Признаки работоспособности НКА Резервное сообщение
UTC ионосферной модели Признакн A/S н работоспособностиНКА Служебное сообщение РезервноесообtЦение
1-24 25 ],6,II,]б&2]
12, ]9,20,22,23&24 18 25 13 14,15&]7
ГЛАВА 3
54 ИнФОрмaциJI блоков
1, 2, 3
передается оперативно через
30
с. ИнформaциJI остальных
блоков передается C1pIIlIIIЩIМн в составе суперкадра на месте, указанном в 4-м столбце табл. для ИЛЛIOC1pII1IНН содержания Haвнraцнoннoгo сообщения в табл. дены параме1ры субкадра
Таблица
3.6.
Параметры субкадра 1
Номер неделн КодL2
Прнзнак данных с P-коДом на
L2
Точность НКА
Признак работоспособности НКА Тоо
IODC
'"
8rl
ал
вro НЕ
-
Число
Цеиа младшего
бит
разряда
10 2 1 4 6 8 10 16 8 16 22
1 1 1
неделя
1
целое
Единицы
Диапазон
цедое целое
ИР
2
С
31
ИЕ'
604784
2' 2-55 243 2-31
с
с/с'с с/с с
искусственная единица юмерения
Каждый субкадр начинается со слов
TLM
(телеме1рИЯ) н
HOW
(КJПOч). Шесть млад
ШИХ разрядов каждого су6кадра используется для контроля четности. Су6кадр ся для передачн временной информации. Метка времени образом: табл.
3.5.
прнмера прнве
1.
Пвраметр
•
3.6 в качестве
-
10 старших разрядов (число недель) передаются в 3.6), а время иедели передается в составе слова HOW.
1 использует
z.oтcчет передается следующим субкадре
1 отдельно
(l-я строка
Параме1р "Код И" используется для определения, какой код передается на частоте
L2
(р
или С/А). Третья строка содержит признак передачи данных с P-коДом на частоте и. Коэффици
ент "Точность НКА" характеризует диапазон ошибок пд. Параме1ры
,"" 8<>,
an, а., (временные
поправки) используются для коррекции "часов" НКА на основе полиномиальной модели 2-го порЯдка с релятивистскими поправками, а парамС1р Т(J)
-
для коррекции псевдодальности при
одночВCТ011lЫX измерениях. Параме1р IOОС JlllJIЯется характеристикой временных поправок. Более детально сообщения и способы·использования их параме1рОВ описаны в
3.3.5.
[5].
Средства запуска на орбиту
НКА Блок-! первоначально запускались ракетой-носителем Атлас-Ф
разгонным блоком
SGS-II [7].
[9]
(Атлас-Е) с
В последующем предполагалось использовать для этой цели
космические корабли типа "Шалл" . Однако затем остановились на ИСПОЛЬЗОВаниИ РН "Делъ та-II"
[7]. Предполагается, что первые НКА новой серии EELV компанни Боинг-Макдоннел-Дуглас [6].
Блок-IIF будут запускаться с помо
ЩЬЮ РН
3.4.
Сегмент управления
Сегмент управления ,СОСТОИТ из сети наземных станций слежения, расположеlПlЫХпо всему миру. Сеть ВКJПOчает главную (ведущую) станцию (ГС), контрольные станции (КС)
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
55
GPS
или станции слежеиия (СС) и земные станции ввода данных на НКА (три). Главная станция контроля и управления нахОДИI'Cя на авиабазе Фалкон (Шривер) ВВС США в районе г. Коло радо-Спрингс, штат Колорадо. По данным
[10]
контрольные станции первоначально были
расположены на Гавайях, на авиабазе Элмеидорф (Аляска), на о. Гуам и на авиабазе Ванден берг в Калифорнии. В настоящее время КС размещены на атолле Диего-Гарсиа (архипелаг Чагос в ИНДИЙСКОМ океане), на о. Вознесения (В Атлантическом океане), на Гавайях и атоме
Кваджалейн (в Тнхом океане); одиа КС совмещена с ГС
[11].
Как видно, КС расположены
сравнительно равномерно по Земному щару вблизи зкватора, что создает благоприятные ус ловия для наблюдений НКА. Эти станции принимают сигналы спутников
GPS
и осуществ
лвют специальные прецизионные измерения дальности до НКА. Главная станция осуществ ляет сбор измерений от всех КС. Затем все измерения обрабатываются. По ним осуществля ются точные расчеты параметров орбит, ионосферной модели и корректирующих поправок для бортовых часов, которые с главной станции через земные станции связи (атолл Диего Гарсиа, о. Вознесения, атолл Кввджалейн) совместно с данными обработки метеорологиче ской информации, позволяющей уточнить параметры модели тропосферы, передаются на борт каждого ШСА. Производится также мониторинг состояния НКА и управление нх рабо той. Основу ГС составляет центр управления с вычислительным комплексом (коордииаци
онно-вычислительныйцентр, КВЦ) и средства передачи даниых на земную станцию связи с НКА (станция закладки служебной информации, СЗСИ
зует частоту
2227,5
[12]).
Каиал "Земля
МГц; канал "НКА - Земля" использует частоту
Сегмент управления устанавливает щкалу времени
GPS,
1783,74
-
НКА" исполь
МГц
[6].
которая привяззиа к шкале
времени итс (щкала Универсальиого координированиого времеии), поддерживаемой Воен
но-морской обсерваторией США. Начало отсчета времеии установлено в полночь с
6.1.1980.
Самой крупной единицей времени
лено, состоит из
GPS
5.1.
иа
являетея одна неделя, которая, как опреде
604800 с. Время GPS может отличаться от времени итс, поскольку первое
является непрерывным, а второе может корректироваться на целое число секунд. Между НИ~
ми имеется также иекоторое постоянно растущее расхождение. Позтому ГС контролирует щкалу времени GPS с тем, чтобы она не уходила от итс больще, чем на одну 1 мкс.
Передаваемые с НКА навигационные данные содержат информацию о расхождеииях шкал времени. Точность ЭТИХ данных такова, чтобы точность алгоритмической привязки
щкалы времени
GPS
к итс находилась в пределах 90 нс (СКО).
Время GPS определяетсятак называемымZ-отсчетом, который представляетсобой 29разрядиое двоичиое число. Старщие тавшиеся
19
10
разрядов характеризуют число недель тогда, как ос
разрядов характеризуют число
1,5
секундных циклов Х 1 кода, порождающего Р
код. Z-отсчет привязан к началу цикла Хl кода и передается в составе навигационного сооб
щенив сигнала НКА с С/А-кодом. Он характеризует время начала излучения сигнала и может использоваться для сокращения времени поиска сигнала с Р-кодом.
3.5.
Принципы навигационныхопределений.
Сегмент потребителей Основные принципы навигационных определений в системе
рис.
З.3.
Они аналогичны
принциnзм,
описанным
в главе
2
GPS
характеризуются
применительно к системе
ГЛОНАСС. Координаты потребителя в системе получаются посредством нх расчета по псевдодальностям до НКА. Псевдодальности рассчитываются (соотношение
2.1)
по времеи
ным задержкам прохождения сигиалов синхронизированных между собой НКА по трассам
ГЛАВА 3
56
"НКА-потребиreль". Задержки измерsютcя в результате сопоставлеНИJI npиНJIТЫX псевдо случвйиых кодов и генерируемых в npиемиике копий э11lX кодов С учетом априори извест ных моментов излучений сигналов НКА. Предввриreльно npoизводится коррекция ПД за
счет компенсацни эффекта вращения Земли, тропосферных и ионосферных погрешностеЙ. В двухчастотнОЙ аппаратуре ДJUI ИСКJI10чеНИJI ноносферных погрешностеЙ Т8JCЖе используется
соотношенне
(2.la).
1
Прием сиrн anовНКА
Антенна, усилитель
1 Коррелятор
Поиск и обн аружение сиrн anов
Автономные
Контур cnежения за
средства
кодами и частотами
Домеро вский
3адержка Мqцель тропосферных ошибок
Модель ионосферных ошибок
ГL --г""
едв иг
ВbNиcnение пд, ПС
Коррекция ионосферных и тропосферных ошибок
1
...
.-
Дифф. поправки
ВbNИспение
X,Y,Z,X,y,Z
Вычиcnение
В,
Объект-noтребитenь
Рис.
3.3.
L,
Н,
VN, VE , VH
Координаты
nOnЬЗ0вaтenя
Вычисление
КонтpoDb
управnяlOЩИХ сиrнanов
целостности
Принципы навигационныхопределений
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
57
GPS
в одночастотной аппаратуре ДJIJI компенсации ноносферных погрешностей нспользу
ется yrочненная модель Клобучара. Считается, что эта модель позволяет устранить половину
этих ошнбок [5]. Прн этом временная поправка Т.... к задержке ДJIJI сигнала на частоте
L1
оп
ределяется с помошью следуюшнх соотношений:
T....
=!FX r5.0X10-9+(АМР{I- Х; +~:)1IXI
Fxt5,0*10·'} ,
(3.1)
где
AMP={S=
t,а,Ф;,ПРНS~О}(с1
О.
(3.2)
прнS<О
Х = 2g(t-50400) (рад1
(3.3)
PER
РЕR={В=t,р.ф;, прн B~72000} (с1 О.
(3.4)
прн В < 72000
F =1,0+16.0х[0,53-Е]'. При этом
"" н
Рm
n=
О.
1, 2, 3,
(3.5)
передаются в cocraвe навигационного сообшения. Кроме
того:
Ф. = ф, + 0.064С05('<, -1,6171
(3.6)
, ='"'., + \fI5iпА ,
1\.1
ф,
\fI = где О,;;
«
86400.
С05ф,
_ !ф. + \fI С05 А. при IФ, I,;; 0,416,) 0,416, при Ф. > +0,416, • -0.416, при ф, < -0,416
0,0137
0,022,
Е+О,l1
Поэтому, если Q
86400
t
(3.7)
= 4.32 х 10''<, + tGPS (с"\
с, вычнтается
86400
с; если
(3.8) t<
О с. то добавляется
86400 с. В соотношениях
"" -
(3.1)-(3.8);
коэффнциенты кубического уравнения. характеризуюшне амппнтуцу вертикаль
ной задержкн
(4
коэффициента по
8
бит каждый); Р.
ния, характеризуюшие перноД ноносферной модепн
-
(4
коэффициенты кубического уравне
коэффициента по
8 бит квждый); 3.7);
эти
параметры передаются в навнгационном сообшении в следуюшем виде (табп. tGSP - время
мут НКА; ф.. А." (радианы);
F-
-
GSP,
вычнсляемое в БА. Е н А
-
соответственно угол возвышения и ази·
геодезические координаты (широта и долгота в системе
фактор наклонения (безразмерный);
t-
WGS-84); х - фаза - геомагнитная прямой "НКА - по-
местное время (с); ф",
широта проекцин на поверхность Землн точкн пересечения ионосферы
ГЛАВА 3
58 требитель" (cpeДНJIJI высота иоиосферы предполaraeтcJl равиой
350
хм);
;.
и А,
-
геодезиче
ская широта и долгота этой же проеIЩНИ; '1' - цеН1p8JlЬНЫЙ угол между местом потребителя и проекцией точки пересечеНИJI ионосферы прямой "НКА-потребигель" иа поверхиость Земли. Все угловые параметры преДСТ3ВЛJПOТCJI долями полукруга. Таблица
3.7.
Параметры ионосферной модели
Параметр
Число бит
Вес младшего разрада
ао
8 8 8 8 8 8 8 8
2'" 2" 224 224
с
2" 2" 2'· 2'·
с
'"
'" '13." 13, 13, 13,
Едииицы измереиия
с/доли полукруга
с/(доли полукруга)' с/(доли полукруга)' с/доли полукруга
с/(доли полукруга)' с/(доли полукруга)'
Иоиосфернаяпоправка к ПД вычиспаетсJlпосредством
(3.9) Достаточио точные поправки иа ошибки от тропосферы для i-гo НКА определяютсJl выражеиием
tJ)rr,1
где Е;
- угол возвышеиня. 10% от поправки [13].
= 8,8 cosec Ер
(3.10)
Стандартное отклоиение остаточиой ошибки составляет примерио
Далее после использоваНИJI
(3.1 )-(3.1 О)
образуетсJl система уравиеиий (2.2а), иеизвест
ными которой JlВЛJlЮТСJl три координаты (х, У,
Z)
и ошибка шкалы времени потребителя Г,
ПРСJIВЛJIЮШВВСJl при априориом определеиии момента нзлучеиня сигиала НКА. Известными параметрами при этом будут координаты НКА, определенные в системе WGS-84 по эфеме рИДНЫМ данным. УчиrыВaJI, ЧТО неизвестных оказывается 4, необходимо иметь не менее 4-х определений ПД отиосительио 4-х НКА. Обычно в поле видимости потребителя оказываетсJl от
5 до 8 НКА.
В первых образцах аппаратуры потребителя решалась задача выбора иаилуч
шего по иекоторому кригерmo созве3ДНЯ из 4-х НКА. В совремеииой аппаратуре обычио решаетсJl переопределеииая система уравиеиий (больше 4-х) и используетсJl игератианый метод наименьших квадратов, когда ишетсJl реше иие, наилучшим образом приближаюшееСJl ко всем получеиным в результате измереиий псевдодалЬИОСТJlМ
(2.3).
СостаалJlюшие скорости (Х, У,
Z)
потребигеЛJl опредеЛЯЮТСJl по измереиням допле
ровских СДВИГОВ несущей частоты сигналов НКА, вызываемых движением определяющеroся объекта иНКА. Определеииыетаким образом геоцентрические(в системе WGS-84) координаты и со ставляюшие скоростей MOryr преобразовываТЬСJlв аналогичные параметры в других систе мах координат.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
GPS
59
СегмеlП пmpeбителей ВКJJJOчает приемиики (аппараwу пmpeбителей) GPS и сообще
ство самих пользователей. АП принимает сигналы
GPS,
обрабатывает их, измеряет радионавн
гационные параметры (псевдодальность н приращение псевдодальностн или псевдоскорость) и определяет на их основе координаты и составляющие скоростн в ГСК и поправку к местной шкале времени Т'ор!) относительно системного времени
GPS
и ее УХОД, а затем геодезические
координаты и высоту над опорным ЭллИПСОИдом в системе координат
WGS-84 (в, L, Н)И со ставляющие вектора скорости (VM V" Vи), для получения KOТOpblX также используются соот ношения с параметрамн модели Землн
(WGS-84), указанными
в главе
2.
Возможно также опре
деление координат в какой-либо иной системе (Меркаторо, Гаусса-Крюгера н т.д.).
АП ПРОИЗВОДlПся для навигацин подвижных объектов (самолотов, вертолетов, мор ских и речных судов. автотранспорта), ДЛЯ определения координат при геодезических и зем
леустроительных
работах, ДЛЯ синхронизации систем связи и Т.Д. Облик АЛ существенно
зависит от назначения. Ее стоимость находится в диапазоне от ста ДО нескольких десятков
тысяч долл. США. Подробнее вопросы АП рассмотрены в главе
9.
3.б. Точностные характеристики Здесь рассматриваются (недифференциального)
тачнастные характеристики номинального ми автономного
режима использования
форме аналогичны описанным в главе Точностные
характеристики
вижного объекта с помощью
вующими статистическими Здесь сошлемся на
[14],
GPS
GPS.
Самн точностные характеристнки по
2.
определения места, скорости движения и времени под определяются
характеристиками.
источниками
Этим вопросам
как на одну из последних. В табл.
3.8
погрешностей
и соответст
посвящен ряд публикаций.
приведены СКО основных НС
точников ошибок определения псевдодальности.
Таблица
3.8.
еко основных источников ошибок определения псевдодальности,м ИСТОЧНИКИ ошибок
С/А-код
Селективныйдоступ Ионосфера
Тропосфера Многолучевость
Шумы поиемника Погрешности координатно-временного обеспечения НКА Общая
24 7 0,7 1,2 1,5 3,6 25,3/8,1 (без
P-КОд
СД)
0/0 0,01*/2,25** 0,7/1,95 1,8/1,2 0,6/1,45 3,6/5,4 4,1/6,5
• в числителе приведены данные источника 1[14]. ••
В знаменателе приведеныданные источника 2
Из табл.
3.8 следует,
[14].
что при типичном геометрическом факторе НООР, равном
ность определения координат (СРО, dпns) составнт для С/А-кода для Р-кода
8,2
и
13
м, что не противоречит
ошнбка должна быть на уровне
[5],
50,6
м и
16,2
2, точ
м (без СД), а
где отмечается, что сферическая вероятная
16 М.
Более детально точность определения навигационно·временных
нымн доверительными уровнями
параметров с различ
(%) может быть охарактеризована табл. 3.9 [14].
ГЛАВА
60 Таблица
3.9.
3
Характеристикиошибок определения навигационно-временных параметров
Параметр
Р-код,
С/А-код,
50%
50%
8 9 16 0,07 17 68
40 47 76
Р-код,
С/А-код,
65...68% 65...68%
Р-код,
С/А-код,
95%
95%
21 28 36 0,2 52 200
100 140 172
~естоопределение,м: в плане по вертикали в пространстве
Составляющие скорости, м/с Время Время
GPS, нс UTC, нс
Уровни погрешностей табл.
3.9
10,5 14 18 0,1 26 100
н/д
95 115
50 70 86 н/д
140 170
н/д
280 340
не противоречат приводимым в других источниках.
таких, как Федеральный радионавигационный план США и т.Д. Представляется интересным сопоставить указанные характеристики с данными реаль
НbIX наблюдений. На рис.
3.4 приведены оценки погрешностей определения места в осях "се - восток", полученныIe при суточныIx наблюдениях сигналов с С/А-кодами созвездия GPS 18.1.99 в Л~боратории Линкольна ~ТИ с помощью приемника GG-24 Ashtech.
вер
Выборка через
Се 5 ерна я о wибка
1 мин, 18.1.99
100 Г'М"---т----т--,----,--т---г---г---,
Ошибка в плане, м
50
50%: 19.1 95%.43.8 99%. 60.6
!----+-----j-+---+--2'-4,....:...--f.I...-..:.++---+------I
Ошибка по вертикали, м о
-50
50%.28.0 95%. 79.2 99%. 107.5
I--+--_+_----"--
1------'----I-----'~t:j;.-----f"_=_-+---+--+--___1
-,00 -,00
-50
о
50
х
ноор"
+
1<
100
НООР,,2
м
Восточная ошибка
Рис.
3.4.
1 (54%)
Ошибки местоопределенияпо системе GPS
(46%)
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
61
GPS
1 в 54% еду 2 раза меньше, чем оnpe· 3.5 приведены оценки по
Следует отметить, что за счет лучшего геометрического фактора (НDOP';
чаев) ошибки определения координат и высоты получились ПОЧ1lf в делено в табл.
3.9 ДЛЯ
доверительных уровней
50%
и
95%.
На рис.
rpешностей определения состаВЛЯЮЩИХ скорости в тех же наблюдениях. Как видно, погреш· ноети горизонтальных составляющих скорости находятся на уровне О,]
95%
случаев соответственно. что больше
ственно
0,07
и
0,2
7 и 0,42
М/С для
50%
и
М!С для доверительных уровней соответ·
50% н 95 % прнмерно в 2 раза. 8ыоркаa через
Ce~epHaA Оllиl:iка
1 МИН, 18.1.99
1.0 мlc
По ГОр":JDнтал ... м/с
0.5
50%: 0.17 95%: 0.42 99%: 0.58
f------h,,----,i'i--+1H-+--..--+--I----.;...-----j
По вертикал
i
-l---j х
.10 -1.0
0.0
·0.5
s 1 (55%) ноОР s 2 (45%)
НООР
... 1 < GPS 27НК!\
м/с
50% : 0.21 95%: 0.68 99%: 0.94
0.0 1------""+...,..,.;"1
..
..,
1.0 мlc
0.5
ВocTO'flaA ошибке
Рис. На рис.
3.6
3.5.
Ошибки определения скорости по
GPS
приведены графики изменчивости оnpeделенИJI высоты и долготы места с
помощью носимого приемника
Garmin GPS-12,
осуществленного летом
Москвы. Обработка показала, ЧТО еко изменчивости составили соответственно
74
и
87
определения координат с помощью
г. в районе г.
м. эта изменчивость также характеризует ПОI1>ешности
GPS
в режиме селективного доступа, причем, если при
определении высоты точностные характеристики табл.
3.9
и еко эксперимента практически
совпадают, то по долготе ошибки эксперимента оказались больше на ведение величин изменчивости
1998
показаний высоты и долготы места
80%.
В то же время по
высоты и долготы соответствует описанию погрешностей
селективного доступа, которые представляются суммой квазипоетоянной и марковекой 2-го порядка случайных величии с СКО, равными 23 м [16]. В заключение заметим, что погрешности определенИJI координат в дифференциальном режиме охарактеризованы материалами глав
5-8.
ГЛАВА 3
62 Изменчивость высоты
400 ВЫCara, м
350 300
250 200 150 СК0=74 м
100
50 t=Nx10c -+___--+---+-_
0-1--+-__+-_-+-_ _-+__ 1
11
21
31
41
51
61
71
_+
81
91
101 111 121 131 141 151 161
Измвнчивость долготы
600
Дельта, утл. МИН,х Е
-3
500 400
300
Долroтa=38 rpaд+дельта
200 СК0=87м
100
t=Nx5 с
O-l--+-__+-_+--+-__+-_+--+-_--<-+--+-_---=t..:..:..:.;...J 1
11
21
Рис.
31
3.6.
41
51
61
71
81
91
101 111 121 131 141 151 161
Изменчивостьопределения высоты и долготы места
з. 7. Контроль целостности Контроль целостностнсигналов системы осуществляетсяпосредствомиспользованиякак
внутреннихвозможностеilаппараtypы НКА GPS, так и возможностеil ceItoleнтa управления, Соответствующая
индикация работоспособности и испраяиоети НКА
("SV health")
для
потребителеil осуществляется посредством передачи в наяигациоииом сообщении соответст вующеil ЦИфРОВОil информации. В качестве примера отметим, что для индикации работоспо собноети каждого НКА используется 6-битовые двоичные совокупности, crapщие разряды ко торых имеют значение "О", когда все навиrawtонные данные явл.яются полноценными, и
"]",
когда все или часть навигационных данных охазываютсJl плохими.
пять млвдщих разрядов использyюrcя для индикации качества передаяаемых сигналов и
хврактеризyюrcя табл.
3.10.
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Таблица
3.10.
63
Коды состояний
Код
00000 00001 00010 00011 00100 О О 1О 1 О 01 1 О О О 111 01000 О 1 О 01 О 1О 1О О 1 О 11 О 11 О О О 11 О 1 011 1 О 01111 10000 I О О 01 1О О 1О 10011 10100 1О 1О 1 1 О 11 О 1011 1 1 1О О О I 1О О 1 11 О 1 О 1 1О 1 1 1 1 1О О 11 1 О 1 1111 О 1 I 11 I
GPS
Состояние Все сигналы хорошие Все сигналы слабые" Все сигналы oтcyrcтвуют("dead") Во всех сигналах oтcyrcтвyeтмодуЛJIЦИJI цифровой ииформацией(ци)
Сигнал L1 с Р-кодом слабый
L1 еР-кодом oтcyrcтвyeт L1 еР-кодом ие имеет модуmщии ци Сигнал L2 с Р-кодом слабый Сигнал L2 еР-кодом oтcyrcтвyeт Сигнал L2 еР-кодом ие имеет модуmщии ци Сигнал Ll с С-кодом"" слабый Сигнал Ll с С-кодом oтcyrcтвyeт Сигнал L1 с С-кодом ие имеет модуmщии ци Сигнал L2 с С-кодом слабый Сигнал L2 с С-кодом oтcyrcтвyeт Сигнал L2 с С-кодом ие имеет модуляции ЦИ Сигналы Ll и L2 с P-коДом слабые Сигналы L1 и L2 еР-кодом oтcyrcтвуют Сигналы Ll и L2 с P-коДом не имеют модуmщии Сигналы L1 и L2 с С-кодом слабые Сигналы L1 и L2 с С-кодом отсугствуют Сигналы Ll и L2 с С-кодом не имеют модуmщии Сигнал L1 слабый" Сигнал Ll oтcyrcтвyeт Сигнал Ll не имеет модуляцииЦИ Сигнал L2 слабый" Сигнал L2 oтcyrcтвyeт Сигнал L2 не имеет модуляции ЦИ Сигнал
Сигнал
.
ЦИ
ЦИ
НКА времеиио выведеи
НКА будет временно выведен Резерв
Требуетея более, чем одна комбииВЦИR для характеристики аномалии
• Уровень слабого сиmала ниже номинального YPOBНJI на величину от 3 до 6 nВ . ••
С то же, что С/А
3 -145
ГЛАВА 3
64
Анализ кодов состояния осуществляется в навнгационной аппаратуре потребиreлеЙ. Указанная процедура коmpoля целОС11ЮСТН также, как и ддя ГЛОНАСС, дополняется КОlП]ЮJlем целocпюcnt системы, осущecrвляeмым наземными коIopoJIыlьlми craнциями, напри
5), а также коlП]ЮJlем непосредcmeнно в IЮIpeби 9) и в навигационном коМIШексе подвижного обьекга (глава 12).
мер, дифференциальных подси"",м (см. главу телъской аппаратуре (глава
3.8.
Развитие системы GPS
Сообщается
низации
GPS.
[4]
о выделении
400
млн. долл. В течение
Предполагается обеспечеиие передачи НКА с
ла с С/А-кодом на частоте
L2 1227,6 МГц наряду
6 лет на мероприятия по модер 2003 г. втОрого открытого сигна
с излученнем военного сигнала на этой час
тоте. ЭrОТ сигнал может использоваться в гражданских применениях, не критических с ТОЧКИ
зрения безопасности. Решено также начать работы по обеспеченшо излучения третьего гражданского сигна
ла иа частоте 1176,45 МГц (аэронавигационный диапазон) ддя применений, критических с точки зрения обеспечения безопасности (иапример, в авиации). Такой сигнал может появить ся в 2005 г. Доступность этих сигналов ддя их реального нспользования будет зависеть от запусков НКА и их состояния на орбитах.
К числу других основных направлений совершенствования си"",мы
GPS относятся [17]:
•
замена сушествующих НКА БЛОК-II (А) на НКА Блок-IIR. ВВС США заключили с фирмой Lосkhееd-Мartiп контракт на изготовление более 17 таких НКА;
•
предусмотрена разработка и изготовление 30 новых более совершенных космических платформ - навигационных космических аппаратов Блок-IIF; на создание первых 6
НКА заключен контракт с ф~мой Воеiпg (ранее с фирмой Rockwell); • возможное увеличение на 6-12 НКА общего числа спутников в орбитальной группи ровке и доведение его до 30-36; • реализация передачи с НКА Блок-IIF упомянутых выше ДВУХ новых гражданских на вигационных сигналов в днапазонвх L2 (частота 1227,6 МГц)- и L5 (частота 1176,45 МГЦ) в соответствии с заявлением вице-президента США А. Гора 25. I.99; • разработка и реализация иовой структуры гражданского сигнала в днanaзоне L5 на ос нове F-кодов с полосой 24 МГц (предполагается дЛина кода от 4000 до 10230 бкr при скорости передачи 10,23 Мбкr/с), и военного сигнала в диапазонах LI и L2 на основе М-кодов, занимающих ту же полосу, что и сигналы с кодом Р(У) (рис. 3.7); • нсключение к 2006 г. режима СД к гражданскому сигналу с С/А-кодом, что позволкr на порядок повысить точность местоопределения с учетом исключения ионосферных по
грешностей (подтверждено заяалением Президента США Б. Клинтона от
•
01.05.2000);
снижение систематических ошибок в навигационных определениях за счет повышения точности эфемеридиого и времеиного обеспечения сегмента управления рдвгодвря вводу восьми новых наземных станций моинторинга (NationaI Iшagеry and Маррing и совершенствованию программного обеспечения наземных средств
Agency, NIMA)
обработкн результатов измерения;
• •
увеличение доступности и мощности передаваемых сигналов (с М-кодами);
•
реализация и использование дополнений (дифференциальных подси"",м).
реализация с запуском НКА Блок-IIR н НКА Блок-IIF межсnyтииковых ЛШIИЙ связи и измерений и доведенне на ЭТОЙ основе автономности си"",мы GPS в целом до полугода;
СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Гражданские Современные
L1
I •
I•
_ _ _ _ _ _ _ 4-1_---11
I•
F-кц,l\l1llllll
Будущие
1 •
.........102ЗO lO,23МГц
65
GPS
1
~
С/А
1575,42 L1
LZ С/А
~
I
i i 1227,6
МГц
С/А
1575,42
1176,45 Военные
L1
Современные
С/А
I
LZ
1227,6
МГц
---~ Будущие
Р(У)
М-КОД
М-КОД
Р(У)
Р(У) Рис.
3.7.
1575,42
Эволюция сигналов GPS
Указанные нововведения позволят СНИЗИТЬ ошибки местоопределения в номинальном
(авТОНОМНОМ) режиме использования
GPS гражданскими
потребителями до уровня
5 М.
Использование новых частот позволит существенно повысить и надежность навигаци
онных определений, нечувствительность их к непредвиденным возмущениям и помехам,
обеспечить резервирование навигационного сигнала. Необходимо также отметить продолжающиеся усилия специалистов по поиску новых, более приемлемых с некоторых точек зрения (обеспечения помехозащищенности) сигналЬНQ
кодовых конструкций дЛЯ
3'
GPS [18. 19].
ГЛАВА 3
66 Уже сообщалось о запуске
7.10.99
г. второго НКА Блок-IIR системы
в работу. Очередиой запуск НКА Блок-IIR иамечен на апрель 2000 г.
Литература к главе
GPS
и о его вводе
[20].
3
1. Интернет: www.navcen.uscg.mil, Dated Lэs! Modified: 07 Арг 1999. 2. Интернет: www.navcen.uscg.mil, Dated Lэs! Modified: 22 Арг 1999, 07 Feb. 2000. 3. Fact Sheet. U.S. GlObBI Positioning System Роliсу, Тhe White House, отсе ofScience вnd Techno1ogy Роliсу, National Security Council, March 29; 1996. 4. Vice President аоге Anлоunсеs, New Globa1 Positioning System Modemization 1nitiative, Тhe White House, отсе ofthe Vice Presidenl, Jвnuary 25,1999. 5. Интерфейсный КОlflPольный дoкyмeнr GPS, 'СО-200С-ОО2, 25.9.97. www.navcen.uscg.miVgps/geninfo/gpsdocuments/icd200/icd200c.pdf> 6. Сnyrниковые снстемы связи и вещания. Приложение }(g1 (Bbln. 2) к Ежегоднику 1998/1999/IИПРЖР,Москва, 1999. 7. Defence Electronics, 1989, у.21, N6, рр. 57-64. 8. Александров И. Космическая навигациониая система Навстар IlЗарубежиое военное обозрение, Красная Звезда, Москва, 1995, }(g5. 9. Кудрявцев И.В. и др. Бортовые устройства спyrниковой радионавигации IlТранспорт, Москва, 1988. 10. Russel S.S., SchaibIy. Control Segment вnd User Реrfопnanсе, Navigation (US), 1978, у25, N2. 11. Интернет: Ноте Рче GPS JPO. 29.9.99. 12. Шебшаевич В.С. и др. Сетевые сnyrниковые радионавнгационные системы, н3д. 2, . - М.: Радио и связь, 1993. 13. Конрад д. АНади3 ошибок Систем навигациоиных сnyrников. Управление в космосе. -М.: Наука, 1972. 14. LachapeIie а. Navigation Accurasy for Abso1ute Positioning, AGARD Lecture Series 207, System Implications вnd Innovative Applications of Satellite Navigation, NA ТО, 1996, рр.4.1-4.10.
15. Ноте page МIT LL, 19.1.99. 16. Minirnum Opeгationa1 Реrfопnanсе Standard for Global Positioning SystemlWide Агеа Augmentation, System Airbome Equipmenl, RTCA Documenl, Number RTCA.DO-229, Jвnuary 16, 1996. 17. McDonald К.О. Реrfопnanсе Improvements to GPS in the Decade 2000-2010: Тhe Impact of GPS. Modemization P1вns вnd Роliсу оп the Future of GPS вnd GNSS, ION Proceedings ofthe 55th Anлual Meeting, June 28-30,1999, Cambridge, МА. 18. Spilker J., Orr R. Code Mu1tiplexing via Majority Logic for GPS Modemization, ION GPS98 Ргос., Nashwille, 1998. 19. Leva J. L., Pacheco Р. GPS ClA-Соdе Interference Tests with Proposed Lm Waveforms, ION GPS-98 Ргос., Nashwi1le, 1998. 20. ION Newsletter, у.9, N3. FaIl 1999.
Глава 4 Совместное использование сигналов
ГЛОНАСС и
GPS
Одним из важнейших напрввлений совершенствования н разВИТЮI спутниковой ра
днoHaвнraцнн ЯВJlJlется совместное НСПОЛЬЗОВ8Нне снmaлов ГЛОНАСС н
целн этого процесса
-
GPS.
Основные
повышенне точности и надежиости (ДОС1)'ПИости, непрерывности об
служивания и целостиости) навигационных определеннЙ.
Наиболее важными предпосылками, облегчаюшими совместное использование и ии тегрирование, служат:
обшность принциnов баллистического пос1росиия обеих систем (высота орбиты
•
.,20000 км, •
12 ч и др.); (.,1600 МГц L1 и .,1200
наклонение орбит ..@О, период обрamеиИJI КА.,
общность используемого частотного днanaэоиа
МГц
L2),
а
также общность снmaльно-кодовых конструкций, используюших фазовую маниnyля цmo и псевдослучайные последовательности;
• • • •
общность приицнnов синхронизации И измереНИJI навигационных параметров;
близость используемых систем коордннат;
практическая одновременность создания и совершенствования СРНС ГЛОНАСС и
GPS;
готовность Правительств США и России предоставить системы для ИСПОЛЬЗОВ8НИJI различными потребителями мирового сообщества. Рассмотрим точностные аспекты совместного использования снmaлов ГЛОНАСС и
GPS
(ГЛОНАСС
+ GPS).
В табл.
4.1
приведены по материалам
[1]
средине вероятности (Р)
набmoдеиия заданного числа КА (~4) полной группировки ГЛОНАСС и соответствующне геометрические факторы при определении плановых коордИНат (НDOP), высоты
(VDOP)
и
времени (ТDOP).
Табnица
4.1.
Число КА Р
НDOP
VDOP ТDOP
ХарактеристикинабnюдаемостиКА ГЛОНАСС и геометрическиефакторы
4 1 1,41 2,0 1,13
5 1 1,26 1,75 1,03
.6 1 1,15 1,70 1,03
7
8 0,91 0,95 1,60 0,93
I
1,03 1,61 0,95
GPS аналогичнымн приве 4.1 следует, что средИJIЯ ве-
Считая веропностиые характеристики иабmoдаемости КА денным для ГЛОНАСС, из анализа данных первой строкн табл.
9 0,58 0,89 1,55 0,91
ГЛАВА 4
68 ро"тность нахождении в поле видимостн не менее мерно
0,99,
а
18
н более КА
16 КА ГЛОНАСС+GРS СОCТ8ВЛJIет при
- 0,84.
Таким образом, представл"етс" целесообразным проследнть дальнейшую теиденцию улучшении геометрических факторов, наметившуюс" в расчетах дли табл.
4.1.
Эrо тем более
имеет смысл вследствие определившегося стремления к увеличению числа каналов аппара
туры потребнтелей СРНС и днфференциальных станций (до
16-20) и приема сигналов всех
КА, находишнхс" в поле зрении БА н ДС. в табл. 4.2 прнведены рассчнтанные усредненные значении геометрических факторов для района г. Москвы, как ФУНКЦИИ числа используемых при навигационных определениях спутников.
Таблица 4.2. Зависимость геометрическихфакторов от числа КА Число КА
HDOP
VDOP
TDOP
8 КАГЛОНАСС 10 КА ГЛОНАСС
1,03 0,84
1,34
0,80
1,24
0,72
Все КА ГЛОНАСС+GРS
0,58
0,84
-
Из табл.
4.2 следует, что использоваиие всех КА ГЛОНАСС и GPS в дифференциаль GPS приводнт к повышеиlПO точности определения координат и высоты примерно в 1,6 и 1,4 раза по отношенlUO к вари анту определеннй по 8 и 10 КА ГЛОНАСС соответственно. В табл. 4.3 приведены также рассчитаиные аналогичным образом усредненные по иом режиме или в случае ОТСУТСТВИII селективиого доступа к
времени точности определения координат (среднеквадратическое радиальное отклонение;
dnns) н ВЫСоты пом GPS (СД).
(СКО) в номинальном и днфференциальномрежимах с селективным досту
Таблица 4.3. Точности определения координат и высоты с помощью СРНС ГЛОНАСС и GPS КоординаТbl;
Режим
Все КА ГЛОНАСС, н'
м
Высота; СКО; м
9,0
13,5
8,5
12,6
Все КА ГЛОНАСС+GРS (СД); и
8,4
12,5
Все КА ГЛОНАСС; д'
1,8
2,6
ГЛОНАСС+GРS; д
1,36
1,9
Все КА ГЛОНАСС+GРS (СД); д
1,24
1,82
16
КА ГЛОНАСС+GРS (СД); н
16 КА
•
drms;
буквы "н" 1I "д" обозначают номинальный и дифференциальный режимы СРНС соответственно.
Из табл.
4.3
следует, что использование КА
GPS
в номинальном режиме с селектив
иым доступом в дополнение к КА ГЛОНАСС приводнт к повышеиlПO точности лишь на
5... 10%
по координатам и на
8% по аысоте. Предполагалось,что точности (СКО) измереиИII GPS в иоминальномрежиме равны 10 и 30 м соответствеино.
псевдодальиостейГЛОНАСС и
В дифференциальномрежиме точности (СКО) определеиии псевдодальиостейпредпо 4.3, в диффереициальиом режи-
лагались равными 2 м дли обеих СРНС. как следует из табл.
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ГЛОНАСС И
GPS
69
ме привлечение измерений GPS приводит к повышенmo точности по координатам и высоте в
1,3... 1,5 раза. Необходимо заметить, что для: потребителей, первоначально ориентированных на
GPS,
использование сигналов ГЛОНАСС дает практически троекратное повыIiIение точности. Вопросы повышения надежности навигационного пользовании КА ГЛОНАСС и продвинутыми
GPS
обеспечения при
cOBMecmoM ис
исследованы пока меньше. Представляется, что иаиболее
являются результаты
обшириого моделирования
процесса навигациоииых
определений В
[2]. табл. 4.4
и
приведены подученные в
4.5
(требуется иметь в поле видимости не менее
6
[2]
нерабочего состояния при нспользованин только КА
Таблица
4.4.
GPS GРS+ГЛОНАСС (декабрь
1994 г.)
GРS+ГЛОНАСС
4.5.
RAIM
GPS и GРS+ГЛОНАСС .
Доступность СРНС на различных этапах полета ВС,
Группировка
Таблица
оценки доступности функции
ИКА) н максимальной продолжительности
%
Полет
Аэродромиая
Неточный заход
по маршруту
зона
на посадку
98,58
96,53
67,26
100
99,99
98,87
100
100
100
Максимальная продолжительностьнерабочего состояния, мин
Группировка
GPS GРS+ГЛОНАСС (декабрь
1994 г.)
GРS+ГЛОНАСС При моделировании в
[2]
Полет
Аэродромная
Неточныйзаход
по маршруту
З0на
на посадку
35
70
295
О
15
30
О
О
О
предполагалось, что при выполнении функции контроля це
лостности (MIМ) нспользуется базовый алгоритм, работаюшнй с измерениями не менее, чем от
6 КА,
и исключаюшнй из решения некондиционный сигнал. Анализ доступности про
водился по группировке действующей на декабрь
GPS из 24 КА и группировке ГЛОНАСС 1994 Г. группировке ГЛОНАСС (15 КА).
также из
24
КА, а также по
Факт доступности устанавливался в том случае, если при нарушениях подавался сиг нал тревоги с вероятностью не менее заданной в течение пропета указанного предельного участка при заданном максимально допустимом уровне вероятности ложной тревоги.
При моделировании Таблица.
4.6.
[2]
использовались исходные данные, сведенные в табл.
4.6.
Условия определениядоступности
Этап
Предельиый ~акснмальнодопустнмая МинимальнаяBepoRТНOCТЬ участок, ICМ
частота ЛOЖllоil тревогн, 1/ч
обнаруженияотказа
Полет по маршруту
3,7
0,00003
0,999
Аэродромная зона
1,85
0,00003
0,999
0,555
0,00003
0,999
Иеточныil заход
Г.nAВА4
70 как следует из табл.
4.4,
использование
GPS
совместно с ГЛОНАее приводит к суще
стаеииому повышению доС1)'ПИОСТИ особеиио для иеточиого (иекатегорированиого) захода ив посвдку (с
67% до 100%).
При этом также исключаютс" нерабочие состо"ния, макснмаль
ные длительности которых при использовании только
GPS cocтaвJIJПOТ
от
35 до 295 мнн.
Необходимо заметить, что здесь используете" иесколько необычное понимание дос
тупности системы. Последияя, по СУЩec'Пlу, проJlВЛJlете" в виде способиости обеспечивать выполнение функции коlПpOJUl целостиости (см. главу 1). Оценим возможные точиостные характеристики навигационных определений потре
бнтeJDl, оnнpaющегос" ив ГЛОНАее, в случае СУЩec'ПlOваиия орбигальной группировки сис темы в усечениом варианте, ивпример,
12
"мертвые зоны",
определения
когда иавигационные
НКА (сеигябрь
1999
г.). При ЭТОМ поJlВJlJllOТC"
по ГЛОНАее
oтcyrcтвуют,
а также
ухудщаете" точиость определеиия НП за счет ухудшеиия геометрии НКА ГЛОНАее и ис пользования более грубых измерений ПД и пе системы
GPS.
В качестае примера приведем результаты расчета с помощью программы МPW1N фир
мы
Magellan
геометрического фактора при определеиин координат ЛА (НDOP) и вИдИМОСТИ
НКА ГЛОНАее (рис.
4.1-4.4) для Москвы ив 1.8.99 г. При этом рис. 4.1 относитс" к группи 15 НКА, которая была в иачале IПOИЯ 1999 г., рис. 4.2, 4.3 относятс" к группировке из 12 НКА. Рис. 4.3 дает указанные характеристики дли случаи навигационных определений с
ровке из
известной высотой (режим 2Д), котораи может, ивпример, определпьс" с помощью еве воз
4.1
душиого судиа. из рис.
следует, что неблaroприятные условия вИдИМОСТИ и соотаетст·
1 до 2 ч. 30 мин (вре ... московское),с 8 до 1О чвсов, С 10 ч. 30 мин. до 12 ч., с 17 ч. до 17 ч. 30 мин. и с 21 ч. до 24 ч. Еще худшие условия складыва юте. при 12 НКА (рис. 4.2). Несколько лучшие условия имеют место при определении коор диивт В режиме 2Д (рис. 4.3), когда длительиость нeблaroприятных периодов сокрашветс" в 23 раза (сравним рис. 4.2 и 4.3). Дополнительное использование GPS в условиях рис. 4.2 существеиио улучшает обстановку: так в поле ВИдИМОСТИ постоанио нахОДИТС" от 8 до 16 НКА (рис. 4.4), а геометрический фактор (НООР) в большннстае случаев оказываете" меньше 1. для сравиения можно использовать также данные ивблюдений [3], проведеииых с помощью приемиика фирмы Ashteeh GG·24 Лабораторни Лникольив мти (LL МIТ) 18.1.1999 [3]. ВИдИМОСТЬ НКА ГЛОНАее, GPS и совместно ГЛОНАеClGРS характеризуете" рис. 4.5. Полученные при использовании только сигналов 11 НКА ГЛОНАее погрешиости на вигационных определениll сведены в табл. 4.7, а также ИЛЛЮСТРИРУЮТС" рис. 2.6, 2.7 главы 2. вуюшне величины НООР имели место с
Табnица
4.7.
ДОЛII времени,
Ошибки определения НП по Ошибка определеИИII
0/.
11J18НОВЫХ координат, м
11
НКД ГЛОНАСС
Ошибка оцределеИНJI ВЫСОТЫ,
11
Ошибка определенИII гориЭОИТ8Jlьиоll СКОРОСТИ, М!С
50
12
30,6
0,03
95
45
121,7
1,03
99
77,4
173,3
3,32
В ходе проаедеииых ивблюдений из РИС.
4.5
определено, что полные навигационные
определения коордиивт, высоты и COCТIIВJIJIЮЩИХ скорости могут быть получены В 57"А. вре
меии суток. При ЭТОМ в
37%
времени геометрический фактор определения геодезических
координат оказываете" более двух. Имеиио для этоll ситуации справедливы данные табл. 4.7. В то же врем" плановые коорднивты при ВИдИМОСТИ 3-х и более НКА могут быть получены в
91% времени суток.
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ГЛОНАСС И
71
GPS
НDOР
нКА
20
9
нDOР
18 16
1
14 12 f-
-
10
-
r L.
Iп
'-,
Г
L~
1'-
-
8
,....,
П
П
8
П
.JI
6
/
J
u
6 1-
5
-,
Iг
11
7
Видимость
~
4
L
з
2
4
\
2
~
f
I
...
\..
О
I
11
r-' •
~
j,
1
~
888888888888888888888888 8 O~N
Рис.
it>oit.nф,:,: сОф~~~t:!:!~ $!~~
4.1.
~~~~~ о t,Ч
Геометрическийфактор и видимость НКД ГЛОНДСС (15 НКД)
нDOР
нКА
20
НООР
18
h
16
11
8идимoc:rъ
...
Г
10
/ 5
.... J
8
-1
11
U
-
L
4 1.0-
6 4
2
7 6
14 12
о
з
2
1\
1/
\ \..
1--'
/
I .... л t-
...... 11\
О
8888888888888888888888888 6 ;.; N м .;r tl) со ;..:. «i ф ~ :: ~ ~ :t ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ о Рис.
4.2.
Геометрическийфактор и видимость НКд ГЛОНАСС (12 НКД)
1 О
t, ч
ГЛАВА 4
72 НООР
нКА
20
HOO~
18
/
16
10
...1 I....
-
11
iП
J~ 8
I 1--
I
......
...
w
1
....
L
I
5
-
....
4
'-
з
,.
6 4
2
r'--
Iл
О
1-1
"
2
1
-
1'" t-
8888888888888888888888888 о ~ N (rj oi:t Iii цj ~ Q) Ф $! ~ ~ ~ ~ ~ ~ t: ~ ~ ~ c:::i ~ ~ (;) Рис.
4.3.
7
6
Видимость
...L
14
12
I
О
t, ч
Геометрическийфактор и видимость НКА ГЛОНДСС (12 НКА), 2д
G Р
S
]1 ~ о Рис.
4.4.
Видимость НКА ГЛОНДСС и
GPS (12
НКА ГЛОНДСС)
t, ч
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ГЛОНАСС И
73
GPS
50
45
C:::::J
40
ГЛОНАСС
_ _
GPS
GРS+ГЛОНАСС
10
11
35 11' 30 ,;
• •~ К
25
~ 20 15 10 5 О
2
1
3
4
6
5
7
8
9
12
13
14
15
ЧИCJК) ВИДИМЫХ спутников
Рис В табл.
4.8
4.5.
Видимость спутников
приведены характеристики ошибок определеиия иавигационных парамет
ров (ИП) при использовании приеминком шихся в поле видимости ИКА
Таблица
00-24
только сигналов с С/А-кодом всех находя
OPS [3].
4.8. Ошибки определени" НП по 27 НКА GPS
Доля
Ошибка определения
Ошнбка определе-
Ошибка определення горн-
плановых координат, м
иия ВЫСОТЫ, м
зонталЬНОЙ скорости, М!С
50
19,1
28,0
0,17
95
43,8
79,2
0,42
99
60,6
107,5
0,58
времени,
0,/0
в наихудшем случае точность нспользования в полете лишь 4-х НКА
OPS
будет опреде
ляться точностью работы по oткpы1ыM сиrnалам с С/А-кодом с геометрическим фактором более
[4]. Из табл. 4.8 также следует, что даже в OPS находится на уровне 0,2 м!с, что сушественно хуже точности определения скорости по системе ГЛОНАСС (лучше 0,1 м!с). В табл. 4.9 приведены характеристики ошибок совместного использования ГЛОНАСС и OPS ДЛЯ тех же условий, при которых получены данные табл. 4.7, 4.8 [3]. 1-2
и составит по координатам
35
(СКО) и
50 м
(dлns)
идеальных условиях точность (СКО) определения скорости по
ГЛАВА4
74 Таблица 4.9. Ошибки определения НП по ДОЛII
НКД ГЛОНДСС и
27
НКД
GPS
Ошибка определеИИII
Ошибка определе-
Ошибка определеиИII горизои-
плановых координат, м
НИК ВЫСОТЫ, М
тальиой скорости, м/с
50 95
10,6 28,7
0,04 0,20
99
43,4
27,0 74,7 113,1
времени,
0/.
Анализ данных табл.
4.9
(38) практически
0,31
показывает, что точиость совместного определения навига
ционных параметров по ГЛОНАСС и НКА
11
GPS
при большом числе одновременно используемых
эквивалекrиа точности полиостью развернугой системы ГЛОНАСС.
Прнведеиные примеры показывают, что совместное использование ГЛОНАСС и
GPS по
зволяет существенио улучшкrь точностные и надсжностные характериcrнкн каждой системы.
Совместное использование ГЛОНАСС и
GPS
поддерживается шrreнсивиой разработкой
аппара1УРЫ пotpCбкreлей, прнннмающей и обpa6a'n.lвaющеЙ сиrnaлы обеих систем. В качестве примеров можно указать создание приемоннднкаторов
АСН-2IМ, ACH~22, А-744 (рИРВ),
"ИНТЕР-А", А-737 (МКБ "Компас"),
CH-3001,..., СН-3706 (КБ "Навис"), оа-24 (Мagеllan Ashtech), GNSS-300 (3S Navigation), MiIleniwn GLONASS (NovAtel) и др. (см. главу 9). Осуществлена таюке разработка ряда образцов кокrpoльио-корреlCГНpУЮЩИХ дифференциальных подсистем СРНС и верснн стандартов комиссий
редачн корректирующих сообщений применкreльно к С совместным нСпользованием
RTCM
GPS и ГЛОНАСС
станций
RTCA для (глава 8). н
пе
GPS и ГЛОНАСС СВJIзано и создание европейской щи EGNOS (глава 6). это же направленне реализуется в
рокозонной дифференциanьной системы
концепции создания российских днфференциальных подсистеМ. Совместное примененне обеих систем оказывается возможным благодаря близостн используемых систем координат: ПЗ-90
-
в ГЛОНАСС и
WGS-84 -
в
GPS, а также
благодаря
имеющимся соотнощениям перехода от одной системы координат к другой. В чвстности, геоцекrpические координаты Х, У,
Z двух любых систем А и В связаны между собой вектор
но-матричным уравнением:
[ где
В
щ(i=Х, У,2;).
m.
[5]
&.
z хУВв ] ={I+m} [1 +Ш -ШуIХ.] [4х] -Шz 1 +Шх У. +!!у , + Шу
ZB
Ау.
Az -
-Шх
1
Z.
!J.z
известные элементы (параметры) преобразования координат.
рекомендованы следующие значения элементов при преобразовании из системы ПЗ-90
(А) в систему
WGS-84 (В):
т
= О; LIx=!!y = О; Щ. = йJ. = О; Щ. = -I,O"E-O.
В то же время эти naраметры нуждаются в уточнениях, что является одной из задач дальнейших совместных исследований специалистов Росснн и США. эти исследования про должаются, в том числе в ходе международного эксперимента ЮЕХ-98, о чем свндетельст
вуют публикации
[6, 7]. этот вопрос
подробно рассмotpCи таюке в
[8].
Исследование вопросов совместного использования- ГЛОНАСС и
Тах, в
[9]
GPS
продолжается.
рассмотрены вопросы повышения доступности локальных дифференциальных
спутниковых систем посадки (глава
8),
предназначенных для обеспечения точных заходов в
условиях !-й категорнн ИКАО. Поuзaиa возможность почти полного удовлетворения треба-
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ГЛОНАСС И
75
GPS
ваний по дОС1)'ПНости при иечувC1'llительиостик небольшим ввриациям условий Функциони РОВВИИJI систем.
В
[10]
рассмотрены
вопросы комплексирования
измерений ЛДПС с измерениями
инерциальноА системы. Проведенным~ исследовaJПIDIИ выявлено существенное повышение характеристик
roчиости, иепрерывности и целостиости на этапе roчного захода при исполь
зовании систем ГЛОНАСС и
GPS.
При этом были доcтигнyrы следующие roчностныe характеристики (СКО): по плано
вым координатам
- 1 м,
по высоте-О,7 м, по углам крена и таигажа-О,05 0 и по курсу-
0,10.
Вопросам повышения roчности н надежности морской навигации прн использовании приемоиидикаroра ФРГ (см. главу
ГЛОНАСClGРS NR-N124 9) посuщена работа [11].
Мarinе
Navigator
фирмы МAN
Technologie,
В заключеиие отметим, чro mrreгрироваиие и совместиое исполъзоваиие ГЛОНАСС и
GPS
обеспечивают также резерВRpoввиие навиraциoииого обеспечения на случай непредви
денных форс-мажорных обcroЯТСЛЪC1'll, связанных, например, с террористической деятельно стью, земными катаклизмами и др.
Литература к главе
4
1. Bazarov У. lntroduction to G10bal Navigation Satellite System, AGARD Lecture Series 207, System 1mplications and lnnovative Applications of Satellite Navigation, NATO, 1996, рр. 2.1-2.21. 2. ван дайк к Исполъзоваиие спутниковых радионавигационных систем для обеспече ния требуемого уровия характеристик глобальной навигациоииой спутниковой снсте мы/lPадиотехиика.
комплексы,
Радиосистемы.
Радионавигационные
системы
и навигационные
1996, .NH, стр. 77-82.
3. HomepageМIТLL,19.1.99. 4. Lachapelle G. Navigation Ассuraзy for Absolute Positioning, AGARD Lecture Series 207, System 1mplications and lnnovative Applications of Satellite Navigation, NATO, 1996, рр. 4.1-4.10. 5. Галазин В.Ф. и др. Система геодезических параметров Земли "Параметры Земли 1990 года" (ПЗ-90), MockВВ, книц, 1998. 6. Mitrikas У., Revnivykh S., Вykhanov Е. WGS84IPZ90 Transfoгmation Parameters Deteгmi nation Based оп Laser and Ephemeris Long-Teгm GLONASS Orbital Data Processing, ION GPS-98 Proc., Nashwi1le, 1998. 7. Slater J., et al. Тhe 1nternational GLONASS Experiment (IGЕХ-98), ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 8. Брагинец В.Ф. и др. Определеиие параметров связи систем координат ГЛОНАСС и GPS по результатам обработки наблюдений КА ГЛОНАСС лазерными и радиотехнн ческими C1'IIИЦИЯмиllНовости навигации, нтц "Интернавигация", 1999,X~ (4). 9. Misгa Р., et al. Augmentation of GPS/LAAS with GLONASS: Performance Assessment, ION GPS-98 Proc., Nashwi1le, 1998. 10. Windl J., et а1. Flight and Landing Trials with а сотЬinед DGPSlDGLONASSIINS System for high Dynamiс Мaneuvers and Precision Landingз, ION GPS-98 Proc., Nashwil1e, 1998. 11. Heinrichs G. and Windl J. СотЬinед Use of GPS and GLONASS А New Ега in Мarinе Navigation and Positioning, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.
Глава 5 Дифференциальный режим и контроль целостности
5.1.
Физические основы и точностные характеристики
Диффереициальиыйрежим радионавигациониы[xсистем первоначальноразрабатывал ся применительно к РНС типа ЛОРАН и ОМЕГА. Существенна роль российских ученых (В.С. Шебщаевич и др.) в разработке основ дифференциальногорежима ГЛОНАСС [1]. В основе метода дифференциальной навигации лежит относительное постоянство значи тельной части поrpeшиостей СРНС во времени и в пространстве. Необходимость использования дифференциального режима СРНС определяется стремлением удовлетворить наиболее жестким требованиям навигациониого обеспечения таких задач, как посадка воздушных судов по кaтero риям ИКАО, мореплавание в проливных зонах и узкостях, геодезическая привязка и т.п.
Уже первые эксперименты показали возможность снижения ошибок (СКО) определе ния координат по системе
GPS с 20 м до 5 м и высоты[ -
С
40 м также до уровия 5 м.
Дифференциальный режим СРНС предполагает наличие как мниимум двух спymико Bых приеминков или приемоизмерителей (ПИ). Например, ПИI (коитролъно-корректирующая
станция) и ПИ2 (потребитель) расположены в точках
1 и 2 пространства, причем ПИI геоде WGS-84). Разности между
зически точно привязан к прииятой системе координат (ПЗ-90 или
измеренными пи 1 и рассчитанными в нем значениями псевдодальностей "видимых" КА, а также разности соответствующих псевдоскоростей по лнини передачи данных (ЛПД) переда ются в виде дифференциальных поправок ПИ2, в котором оии вычитаются из измереиных ПИ2 псевдодальностей (ПД) и псевдоскоростеЙ. В случае, если поrpeшности определения ПД
слабо изменяются во времени и пространстве, они существенио компенсируются переданиы ми по ЛПД поправками. В иашем случае ошибки ПД за счет сиихронизации НКА практически
20 м измеичивость 100 км и дециметры при
постоянны в пространстве. Для погрешности определения координат НКА
ошибок ПД составляет сантиметры при разности расстояний порядка взаимных удалениях порядка
1000 км.
Измеичивость во времени и пространстве стабильных составляющих ионосферных по грешностей, обусловленных запаздыванием сигнала при прохождении в ионосфере, характе ризуется корреляционной
функцией, которая имеет времеиа и пространствеииыe
корреляции на уровне соответственно
радиусы
нескольких часов и ТЫСЯЧ километров. Поэтому на
интервале в несколько единиц минут и сотен км ионосферные погрешности в условиях спо
койной ионосферы можно полагать достаточио стабильными. Их уровеиъ составляет от
40
1О до
м и достигает минимума при максимальном угле места визируемого КА. Обычно их из
меичивость через
1 минуту составляет 0,1 ...0,2 м (СКО),
а через
6 мниут-О,З ... I,4 м.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ
77
Точиость меетоопределеиНJIпосле ввода поправок опреДeJlJlетсяостаточнымипоrpeш
иостямн, обусловленными нзмеичнвостъю квазисистематнческнхошибок сиихроннз8ЦНН и эфемерндного обеспечеиНJI НКА, ошибок за счет иоиосферы, погрешиостей селективиого дОС1}'ПЗ GPS, а также ошибкамн, обусловлеиными шумами и помехами, миоголучевостью и
воздейстаием тропосферы. Рассмотрим этот вопрос более подробио.
С учетом ПРИНJlТOГО выше поrpeшиость определеиНJI i-й псевдод8ЛЬИОСТИ
OD,
В диф
фереициальиом режиме может быть записана в виде:
tSD,=tSD. + tSD,_+tSD,., -tSD..,,
(5.1)
где
tSD. и tSD"M - остаточиые погрешиости за счет эфемеридиых и иоиосфериых ошибок, tSD,., и tSD,., - соответствеиио шумовые погрешиости ПИ2 и ПИI, ВКJIючаюшие погрешио
сти приемоизмерителей, обусловлеииые внутреииими и виешиими шумами, ошибки за счет миоroлyчевости и остаточиые ошибки, обусловлеииые особеииостями распростраиения ра дИоволи в тропосфере.
Если их считать чисто случайиыми и взаимоиезависимыми, соответствуюшая диспер сия может быть записана в Виде:
(5.2) где
0'1:'
UJ~",,' 0"1:.' (Т/: 2
-
дисперсии соответственно oDI~' БD//OII , БD;nl' БD/n2 •
Предполагая взаимную независимость и равенство статистических характеристик по·
rpeшиостей
(5.1) дия
различиых, получим соотиошеиНJI соответственно для точиости опреде
леиНJI коордииат потребителя (средиеквадратическая
иой поправки
т;
- т,' (СКО)
сферическая ошибка, ССО) И времеи
(5.3)
(5.4) где и Di
=q D
определяется соотношением
(5.2); 1;.',1;' -
расхождения между шкалой времени
СРНС и шкалами времеии ПИI и ПИ2 соответствеиио; Ка"К аТ
-
геометрические факторы
при определеиии места и времеии (РDOР, ТDOР). В работе возможиости
[2]
впервые опубликованы экспериментальные
использоваИНJI
практически
лииейиой
результаты подТВерждения
зависимости
средиеквадратнческого
сферического ОТКJIоиеиНJI поrpeшиости местоопределеиНJI, как функции расстояния
L
и воз
рвста 1, диффереицивльиой поправкн, которая может быть представлеиа в виде:
p(I,L) =Р. +al+bL, где р.=
2,28 м,
а= 1,32*Е
- 3 м/с,
Ь=
(5.5)
0,000438 м/км.
Обработка экспериментальиых даиных показала, что поrpeшиости (СКО) аппроксима ции ошибок с помошью
(5.5)
могут характернзоваться для псевдод8ЛЬИОстей следуюшим
соотношением
q где 0".
= 3,66 м,
Т
=и
~.
= 3847 с, L, = 122,84 км.
(1- е- IIТ -Ll4 ) ,
(5.б)
ГЛАВА 5
78
0';, O"~I' ст
При сравнительно НИЭXIIX
1112'
которыми можно пренебречь, основными со
ставляющими, ВЛИJllOщими иа точиость местоопределения СРНС в дифференциальиом ре-
жиме, MO/}'f быть нескомпенсироввииыеионосферныеошибки. . В этом случае удвоенные средиеквадратнческие радиальные ошибки (2drms) опреде ления места по системе ГЛОНАСС с вероJJТНОСТЬЮ 95% должны быть на уровне [3]
PGL (1) = (Р; + (p,l' /2)' )11' , где Ро
= 0,4 м;
р,
(5.7)
= 0,00014 Wclc.
ДлJI CpaвHeHНJI прнаедем также из
[3] соответствующее
сооmошенне ДJiJI
GPS
PGPS(I) = (Р; + (p,l' /2)' + (01' /2)' )'12 , где Ро
=0,4 м;
Р,
= 0,00014 м/с/с;
а
= 0,011 Wclc.
ВидИМому, эффектом режима селекmвного доступа Сооmошения
(5.3)-(5.8)
показывают
,
Различне в
(5.7)
(5.8) и
(5.8)
определяется, по
GPS.
что точность определенНJI места и временн в
дифференциальном режиме СРНС в значительной степени зависит от точности измерений
РНП в ККС и аппаратуре потребителя, от расСТОЯННJI между ККС н потребителем, от возрас та поправок, а также от. геометрических факторов К GP' К сп' Последние в значительной сте пени зависят ОТ количества видимых НКА, относительнокоторых определяютсяпсевдодаль Если это чнсло CocтaвдJIeт 4-5, то К(Jp' кGТ MO/}'f COCТВJIJIJIТЬ величнны порядка 2-4
ности.
и даже более. Еслн количество НКА, сигналы которых прниимаются приемникамн ККС н потребителя, больше
10, K(Jp' KGТ ,
как следует из главы
4, не
1. Прн
превосХОДRТ
полностью
скомпенсированных ноносферных и эфемерНдиЫХ погрешнoeтRX, а также ошибках синхро низации основными источниками ошибок остаются шумовые сocтaвruпoщие, которые при измеренНJlХ задержек по коду состаатпот едниицы метров, а прн измереНИRX по фазе состав muoт едниицы дециметров н даже caнmмeтpoB. ДлJI авиационных объектов дополнительным
существенным
нсточником
характеризуется соотношением
ошибок
_ется
многолучевость;
ее
эффект
частично
(5.6).
Отметим, что в общедоступном и чаще всего нспользуемом сигнале
GPS
с С/А-кодом
еще присутствуют специально ВВодИМые ошибки СД определения псевдодальностей в виде двух составлJПOЩИХ (СКО каждой 23 м): кваэиnостояниой и марковской 2-го порядкв с по стояннОй времени, равной примерно
120
с
(RTCAIDO-229, 1996).
эти погрешнocm также
компенсируются при вводе поправок, однако остаточные ошибки будут сильно зависеть от времени. Если нх величина должна быть на дециметровом уровне, то периодичность попра вок должна быть на уровне 1 с и лучше. Метровый уровень точнocm может быть обеспечен при периодичности до
1О с.
Контроль uелостноcm СРНС осуществляется посредством самоконтроля бортовых снстем ИКА, контроля качества излучаемых ИКА сигналов, а также передаваемой информа ции. При этом должна поддерживаться достоверность навиrвциониых определений на тре
буемом уровне, а потребитель должен своевременно информироваться о возможных наруше HНJIX. Контроль uелоcmocm может осуществляться на земле в стационарных УСЛОВНJIX н на борту потребителя. Если он осуществляется непосредственно в приемнике на основе данных ТОЛЬКО СРНС, то имеет место операция: "автономного контроля целостности в приемнике t '
(RA1M).
При использовании на борту судиа данных других систем может осуществляться
бортовой автономный контроль uелостности (СА1М). В авнации чаще всего нспользуется сокращение и термин АА1М (Airbome Autonomous 1ntegrity Monitoring). Контроль uелосmо-
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ
79
сти проводится на основе обработки измерений с нспользованием специально разрабатывае мых алгоритмов, имеющих в своей основе методы статистическойтеории решений. Реализация дифференциальногорежима и внешнего по отношенlПO к потребителю и
НКА СРНС контроля целостностиосушествляетсяпосредством создания дифференциальных подсистем (ДПС) СРНС.
Условно они подразделяются на шнрокозонные (ШДПС), региональные (РДПС) и ло кальные (ЛДПС). Основой ШДПС
(WAAS, EGNOS, MSAS)
является сеть широкозонных кон
трольных станций (llIКC), ииформация от которых передается на широкозонные главные стаи ции (ШГС) для совместной обработки с целью выработки обших поправок и сигналов целостно стн. Радиус рабочей зоны ШДПС порядка стности
и корректирующие
поправки
5000-6000 км:
передаются
Выработанные на ШГС сигналы цело
через наземные
станции передачи
данных
(НСПД) на геостационарный КА (ГКА) типа Иимарсат, Артемис или МСАТ для последующей ретрансляции потребителям. эти ГКА используются также в качестве дополнительных навига ционных точек для дополнительных дальномерных измерений. Методы контроля целостности в
ШДПС рассмотрены в
[4].
Основными при этом являются методы анализа разностей между из
мерениыми и прогнозируемыми значениями пд, а также методы, использующие избыточность измерений
[5, 6]. Анализ
Региональные
последних результатов в этом направлении дан в
дпс предназначены
для навигационного
[7].
обеспечения отдельных ре
гионов континента, моря, океана. Диаметр рабочей зоны может составлять от
2000
400-500
до
и более км. РДПС могут иметь в своем составе одну или несколько ККС, а также соот
ветствующие средства передачи корректирующей информации и сигналов целостности. эта
информация вырабатывается на главной станции или ККС. Локальные ДПС имеют максимальные дальности действия от ККС или передатчика ЛПД дО
50-200
км. ЛДПС обычно включают одну ККС (имеются варианты с несколькими
ККС), аппаратуру управления и контроля (В том числе, контроля целостности) и средства передачи данных. Общие методы контроля целостиости в ЛДПС, в том числе для обеспече
ния посадки в условиях Ш-й категории приведены в
[8].
для иллюстрации эффекта повышения точности дифференциального режима приве дем результаты (рис.
5.1 и 5.2) упоминавшихся ранее наблюдений, проведенных с помощью Ashtech GG-24 LL MlТ 18.8.1998 г. Из рис. 5.1 следует, что при благопри ятных геометрических факторах (НООР< 2) ошибки дифференциального режима использо вания ГЛОНАСС (ДГЛОНАСС) в плане находятся в пределах 1 м. При использовании диф приемника фирмы
ференциального режима ГЛОНАСС+GРS, Д(ГЛОНАСС+GРS), горизонтальные ошибки не превосходят
1м
в
99%
случаев (рис.
5.2).
Отметим, что расстояние от опорной (контрольно
корректирующей) станции при этом было равно
5.2.
26 км.
Разновидностидифференциальногорежима
СРНС Существует ряд признаков классификации разновидиостей ДР. Такими признаками ЯВЛЯЮТСЯ:
• •
тип основных измерений - фаза кода или фаза несущей частоты сигнала; тип коррекции
-
коррекция ПД и ПС или навигационных параметров, вычисляемых на
их основе;
• •
место коррекции - у потребителя или в каком-нибудь центре; средства передачи корректирующей информации.
ГЛАВА
80 Выборка ~ерез
5
1 мин, 18.8.98
Северная ошибка
hI
1О i'--Г"l-т-r-г,--,-,--,,-т-r-г,--,-,--,,-.---;
s
H--+++-Htt--+++-1--+++-H-+++-1'-1
500/..
0.6
95%; 23.0 990/.. : 35.6
+
0 ...611:111
о H++-J-t-:q-f--f!j• •++N~Н-+-I-++-+
по вер,_кал",
..
50%: 1.0 95%: 23.3
99%: 70.4
It
-s
1, 1
H--+-+-+-+-H--+-+-+-+-H-+"-'t-+-H--+1+
Расстоll1Иe от onopнoй
стзtf..t\И 2б ~M
14 НКА
s: 1 (2%)
х
ноор
:+с
1 < HDOPS:2 (&4%)
+
HDOP>2 (34%1
rllOliSCC
_1О _e,--!--<---J-------L--":--":---'----'----'-..L..L-L--'---'-'--!--<---J-------L- • ·10 .s о .5 10 ВОСТО'lНЭЯ ошиБка
Рис.
5.1.
Ошибки местоопределенияв дифференциальномрежиме системы ГЛОНАСС Выборка через 1 мин, 18_8.98 Сееерная ошибка
10
•
О.lIбкм в плане,
..
50%' 0.3
s
95%: 0.7 99%: 1.0 о
=-
о
... б.1I
95%: 1.2 99%: 1.7
-s
х
НООР
+
ноор>
*1 I-~=cc-GPS
-10 -10
-Б
о
.., ..
ПО вер,.кап
50%: 0.4
5
10
S 1 (91%1
< HDOPs:2 (9%1
2 ((pk)
•
ВОСТОЧНЭЯ ошибка
Рис.
5.2.
Ошибки местоопределенияв дифференциальномрежиме
систем ГЛОНАСС/GРS
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ
81
В соответствии с этими призиаками кратко охарактеризуем некоторые наиболее рас
пространенные разновидности ДР, которые отличаются от основного, ошiсанного в преды дущих разделах.
5.2.1.
Дифференциальныйрежим с коррекцией координат
Метод коррекции координат в дифференциальном режиме может использоваться в том случае, если определеНИJI координат дифференциальнойстанцией (ДС) и потребителем
осущеcтвmпoтсяпо одиому и тому же созвездию НКА. В этом случае рассчитываетсядиф ференциальнаяпоправка
(5.9) где ~Ш' ТJDS - оцеиеиные в процессе текущих измерений и точно известный заранее векто ры координат (геодезических, геоцентрических или Гаусса Крюгера) дифференциальной станции.
Поправка дТJD' как следует из материалов предыдущих глав, JIВЛJIется линейным пре
образованнем осиовных погрешностей, описаииых в
5.1.
Потребитель использует эту по
правку, примеНJIJI соотношеиие:
(5.10) Очевидно, что точности основного и чаще всего используемого метода коррекции ПД и ПС и метода коррекции координат практически эквивалентиы между собой. Метод коррек
ции координат требует меньшего обьема передаваемой информации: например, по 3 поправ ки к координатам и к скоростям вместо 16 поправок к псевдодальностJIМ и 16 поправок к псевдоскорос'ГЯМ. ОН, ВИДИМО, может использоваться потребителем на сравнительно неболь ших удалеИИJIX от ДС и в сравнительно небольшие промежутки времеии, а также для одио
ТИIПIой приемной аппаратуры ДС и определяющегося объекта. При смеие созвездня НКА ДС в прииуднтельном порядке должно меНJIТЪСЯ и созвездие НКА у потребителя.
5.2.2.
Дифференциальныйрежим с относительнымикоординатами
Во многих случаях, когда точиая геодезическая ПРИВJlЗка дифференциальныхстаицнй затрудиена, дифференциальиыйрежим может быть реализован посредством использоВВНИJI относительныхкоординат. Если ДВа подвижиых объекта (ПОI и ПО2) определяют свои пря
моyroльиые координаты ТJr = [x,y,Z,] и ТJ~ = [x,y,Z,] с помощью аппаратуры потребителя (АП) СРНС в номинальиом режиме работы, то вектор координат ПО2 относительно ПО1 (вектор относительных координат) запишется в виде:
(5.11) где Х 21
=
Х '! -X 1, У21
=
У'!
-
У"
Z21
= z'l
Поскольку погрешностн дТJ" j
-ZI.о
= 1, 2 (как и в методе коррекции координат), ЯВЛJIЮТCЯ
результатом линейного преобразоваиия всех ошибок определения псевдодальностей, то, оче
видно, в ре'!Ультате такой операции вычитаиия одинаковые квазисистематические ошибки, оБУСЛОВJII'Йиые особеинOCТJlМИ распространения радиоволн в ионосфере, иеточностью эфе меридной информации и сиихроиизации, исключаются.
ГЛАВА 5
82
Точность метода нспользования относиreльных координат также в первом прнближе нии эквнвалекrнa точности стандартного дифференциального режима СРНС. С учетом (5.5), (5.6) средиеквадратнческое сферическое отклоненне прн относительном местоопределеннн 2-го по может быть орнентировочно оценено соотношеннем
r-,
, (-
P21=LPIII+Pn2+\fJO+at+ bL)' где Р."Р.,
-
[9]:
'11/'
+ к'йРа_
ССО местоопределеННJI ПОI н ПО2, обусловленные ошибкамн за счет шумов
прнемников, помех, тропосферы н многолучевости;
L
~ расстоянне между по 1 н ПО2; 1 -
задержка между определеннямн ПОI н ПО2; Р., а н Ь определены в
(5.6),
а
(5.12)
,
KGI' -
(5.5),
и~ определено в
геометрический фактор ДЛJI точности определеННJI прос1ранственных коорди
нат (РООР).
Наличне погреwностей, обусловленных селективным доступом (СД) модификации соотношеННJI
GPS,
А, =[р:, +Р;, +(р. +ш+Ы)' +K~.(u'~ +u'",,)I'", где UDSA -
GPS.
СКО остаточной погрешности
L1D(I)
(5.12а)
пд, обусловленной селективным доступом
для оценки UDSA, как функцин времени 1, 6удем использовать две схемы проmоза н со
отношения
[9]:
и~, (ф м {ЫJ(I. +1)- ЫJ(I.)}'
,
(5.13)
U~,(I)= М ~(I. +1)- [,w{t.)+blJ(I.)I)' , где
прнводнт к
(5.12):
L1D(.) -
(5.14)
погрешность пд за счет марковской составл.ющеЙ Сд, 10 - момент временн на
внгационных определений ;-го объекта. Втораи схема
(5.14) отличаетеJl
от первой
(5.13) тем,
что она нспользует ДЛJI прогноэа скорость изменеННJI погреwиocтн пд; при этом обеспечива
ете. близкаи к максимальной точность проmoзнроl8llИJl И, следователыю, дocтнгaeтcJl наи меньшее ВЛЮlННе измеичивости погреwностей СД на точность определеННJI относиreльных координат.
При этом используете. модель
[10], в соответствни
с которой ошибки сд описывают
с. суммой случайной посто.ниой величины с СКО, раиной
23 ...
и случайного марковского
процесса 2-го порJIдКВ со спектральной плотностью
F(ш)=d'/(Ш' +ш;), где", - круговаи частота,
d' = О,О02585м' Ic'; ш. = 0,012 с".
Обратное преобразованне Фурье показывает, что этой спектральной плотности соот ветствует корpemщиоНН8JI фyнкцнJI
R(1)= где и..
d'
2-fiш: ехр
(I(j) 11)( I(j) 11 I(j) 11) -I.A-I COSI.A-I+Sinl.А-1 '
d' )' =23 м, которую и будем нспользовать. =( 2Г~
(5.15)
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ
83
Учитывая" стационарность и эргодичноеть рассматриваемого процесса и используя
(5.13),
для первой схемы получим
0";"",(1)= 20"1. [1- R(I)/ 0"1.].
(5.16)
Проводя необходимые преобразования, получим также для 2-й схемы
(1)0):
, , [ I-R(I)/O"",+ех'\.j Wo/XW;I' - о ISШ. т-fiо /)] ' 0"=,(1)=20"" -fi -2---,2т
(5.17)
На рнс.
5.3 прнведены rpафикн (крнвые 1 и 2), построенные по соотношениям соот (5.16) н (5.17). Из rpафиков следует, что вторая схема имеет преимушества перед первой лишь прн 1< 21 О с. ветственно
еко, м
45 т-------------------, 40
35 30
25 20 15 ;
•
••
.,rI'''''-
-- -- -- --
;
10 I
5
I
о -~---_+_---__+_---____;------I
10
110 Рис.
5.3.
210
310
(, с
Изменчивостьпогрешностейсд
Аналогичным образом МОЖНО получить соотношение для оценки точности относи тельной синхронизации:
cr .,21
_{'тl
-
(f
K~T[(Po+dl+bL)'
,
+ (J' 1"1 + - ,
O"D.'iA
где определяется формулами гнозирования ошибок СД, а Кат ~ На рис.
5.4
(5.18)
2
С
K GP
(5.16)
или
(5.17)
в зависимости от принятой модели про
TDOP.
представлены кривые
1,2,3,
построенные по соотношению(5.12а) и харак
теризующие зависимость ССО определения относительных координат от времени. Расчеты сделаны при следующих предположениях:р,/ ~p" зует временную изменчивость
1'21,
определяемую
=1
м,
L=20
условиями
км, Kap~2. Кривая распространения
1 характери радиоволн
и
чисто случайными ошибками измерений, что соответствует использованию ГЛОНАСС. Кри вые
2
и
3
характеризуют временную изменчивость Р2" определяемую этими же факторами, а
также селективным доступом ределения
1,3...3 раза
относительных
GPS.
Как следует из рис.
5.4,
координат при использовании
для равных условий точность оп ГЛОНАСС
по сравнению с точностью использования для этих же целей "рассинхронизации" определений разнесенных объектов на 20 с.
оказывается
GPS
выше в
в режиме СД при
ГЛАВА 5
84
ССО,М
100 - . - - - - - - - - - - - - - - - - - - , 80
60 40
20
1
О ~~'**!Н-***'*!~-t:l;*i:t-~ 10
210
110 Рис.
5.4.
310
t, с
Точность местоопределения
Таким образом, решение задачи определения относительныхкоординат и синхрониза
ции разнесенных объектов при использовании ГЛОНАСС и
стыми соотношениями
(5.12a)
и
(5.18) вместе
с
(5.13)-(5.17).
GPS
дается сравнительно про
Это решение носит полуэмпири
ческий характер и может быть использовано, например, для экспресс-оценок. Как видно, его точность выше на расстояниях между объектами от единиц до нескольких сотен километров. При JПOбых применеииях необходимо иметъ в вилу возможностъ проявления других
источников ошибок, таких, как мноroлучевость, взаимная зависимость ошибок различных каналов и Т.д., особенно при
fJO.
Повышенне
фильтрацией
точности
L ., О, (.,
О. В какой-то степени это учтено с помощью параметра
определения
случайных составляющих
приводит к уменьшению
a.. (k=/, 2),
относительных потрешностей
координат может быть связано с определеиий
каждого объекта, что
а также с обработкой ииформации группы объектов.
Также, как и метод корреКlUlИ координат, метод использования относительных коорди
нат в случае прямого расчета по соотношению
(5.11) будет
эффективен только на сравнительно
небольших взаимных удалеииях при работе аппаратуры потребителей АПI и АП2 по одиому и тому же созвездию НКА. В передаваемое сообщеиие должны при этом ВКJПOчатъся координаты и скорости ПО, а также номера НКА используемого созвездия. Возможен одиако и вариант, когда в передаваемое сообщеиие входят псевдодальности и псевдоскорости, и расчет
'/21
может
проводитъся или на основе разностей псевдодальностей и псевдоскоростей, или на основе рас
чета абcomoтных координат, осуществлеииого по одиому и тому же созвездию НКА. Заметим, что соотношения
(5.12)-(5.18)
действителъны и для оценки точиостиых ха-
рактернстик стандартного дифференциалъного режима.
5.2.3.
.
Дифференциальныйрежим с использованием псевдоспутников
Одна из разновидностей ДР создается тогда, когда передаваемые дифференциальной ствнцией (ДС) сигналы с поправками и другой ииформацией привязaны к местной шкале вре меии. Поскольку в результате учета дифференциальныхпоправок шкала времеии потребителя также оказывается привязанной к шкале времеии дс, принятые потребителем сигналы дс яв
ЛЯЮТСЯ источникомииформацииО взаимнойдальностин скоростимежну потребителеми дс. В частном случае де может излучатъ сигнал, аналогичный сигналу КА. Тогда она на зывается псевдоспутннком. Сигналы дс могуг быть весьма информативнымн. Очевидно, это, например, относится к случаю размещения дс под глиссадой, по которой заходит на
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ
85
посадку самолет. Вопросам оптимального размещения псевдоспугннковДЛJI ДПС СРНС по священа работа
[11].
Использованне псевдоспутннков прнзвано скорректировать возможно
плохие геометрические факторы ГЛОНАСС и
GPS, если они появятся.
В качестве криreрия использовался взвешенный геометрический фактор
WDOP:
WDOP = (2К о • + Кон )/3, где Ко. , Кон
(5.19)
- геометрические факторы при определении высоты и плановых координат
соответственно (VООР, НDOP).
Разработаиная в
(11]
программа ЭВМ позволила дать предложения по оптимальному
размещенlПO одного и двух псевдоспутников относительно азропорта Сан-Франциско. При этом дЛЯ КОН с
GPS (21
7,71
до
2,36
КА) сиижены величииы максимально возможных
Ко• с
15,6
до
2,26
и
соответственно. В случ.е двух псевдоспутников максимально возможный
Ko.~1,66.
Литература к главе 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Глобальная
5
спугниковая радионавигационная
систем. ГЛОНАСС//ИПРЖР,
Москва,
1998. Philips R. Rel.tive апd Differenti.l GPS, System Implications апd Iпnоv.tivе Applications ofS.tellite N.vigatiоп, АаЛRD Lecture Series 207,1996, рр. 5.1-5.22. Vгоеijепst\jп R., е! aI. Wide Агеа DGNSS Service Using Existing LF-trапsmitters, Ртос. of DSNS-96, vol. 1, Р.рег N. 9, St.Petersburg, Мау 1996. Vап Graas F. Sigпal Integrity, AGARD Lecture Series 207,1996, рр. 7.1-7.12. Рагkinsоп В., Axelrad Р. Autonomous Integrity Monitoring Using the Рsеudогапgе Residual, N.vig.tion, vol. 35, N2, 1988. Sturza М. Navigation System Integrity Monitoring Using Rеdundaпt Measurements, Navigation, vol. 35, N4, 1988-89. О. D.i. S.tellite-Based Augment.tion System Signal-In-Sp.ce Integrity Реrfоrmапсе An.lу sis, Experience, апd Perspectives, ION GPS-99 Ртос., Nashwille, 1999. Реrvап В., е! al. А Multiple Hypothesis Approach to Satellite Navlg.tion Integrity, N.vigation, vol. 45, Nl, 1998. Соловьев Ю.А. Точность определения относиreльных координат и синхроиизации
шкал времени объектов при использовании спутниковых радиоиавигационных сис темllPадиотехника, ИПРЖР,
1998, N.9. 10. Minimum Oper.tion.1 Реrfоrmапсе Stапdагds [ог GPSIWAAS Airbome Equipment, RTCA / ОО-229, Арр. В, Ргер. SC-159, 1997. 11. Parkinson B.W., Fitzgibbon К.Т. Optim.1 Locations of Pseudolites [ог Diffeгenti.1 GPS, N.vigation (USA), v. 33, N4, Winter, 1986-87.
Глава 6 Широкозонные дифференциальные подсистемы к настоящему времени наиболее широкую известность получили проекты ШДПС, ис пользующих геостационарные космические вппараты в качестве средств передачи сиmaлов
кокrpоля целостностн и дифференциальных поправок. Такими системами JПIJ1ЯIOтся амери квнская
WAAS, европейская EGNOS и японская MSAS.
6.1.
Широкоэоннаядифференциальная
подсистема WAAS
wAAS, широкозоинвя
система reocтвционарного ДОПОдиения
чика, Федеральной'авиационной
GPS,
по замыслу заказ
админнС1рВЦИИ (ФАА) США, предназначена для обеспече
ния уровня целостности, дОС1}'ПИОСТН и точности, соответствующего требааанням, предъяв
ляемым к основным системам для всех фвэ полетв, ВПЛОТЬ до ЗВХОД8 на посадку по I-й кате гории в первую очередь на Северо-Американском конrиненте и, частично, в Северной Ат
лaкrике
[1-3].
По своим характеристикам WAAS в состоянии использоваться и ивэемными объекта ми для высокоточной морской и сухопутной навигации, при проведении работ на щельфе и т.Д. Рвэработчиком системы первоначально (KOкrpaкт от
3.8.1995
г.) была фирма
тем вследствие отставания работ от графикв заказ был передан фирме
6.1.1.
Wi1cox. Hughes (1996 г.).
За
Структура, принципы построения и функционирования
WAAS ДOJDКнa состоять
6.1). GEOS (типа Иимарсат
из космического и нвэемного сегментов (рис.
Космический сегмент включает геостационарные КА (ГКА)
или
подобные), предназначенные:
•
для передачи навигационного GРS-подобного сигнала в диапвэоне
1575,42
L1
на частоте
МГц, который увеличит доступность, точность и надежность навигационных
определений, а также сиmaлов кокrpoля своей целостности;
•
для ретрансляции сформированных на земле сообщений о целостностн КА
GPS и ГКА
и вектора поправок к эфемерИДИblМ двиным, ппсалам времеии и к параметрам ионо сферной моДеди. Нвэемный сегмент включает:
WИРОКО30ННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
•
87
mиpoкозонные КОR1pOЛьные' станции (ШКС или WRS - WAAS Reference Station) мо ниroринra , npeдназначенные ДJDI KOIlТpOJlJl и иaбmoдеИИJI за СОСТОJlИИем навJlГlЩИOН RОroпол.я:;
•
mиpoкозонные главные станции (ШГС или WМS - WAAS Мзster ченные ДJDI обработки данных мониroринra и наблюдений ШКС;
•
наземные станции neредачи данных (НСПД или скому сегмеиry, которые
DOJDlCllbl осущеC'l'lШJl'l'Ь
GES - Groшtd Earth Station) космиче
...
.;
I
,~ ,
-.
..........
\
: \ ~
I
I
' - - // i \.
.... ,
I
I
;-<..,.
,'/
... "
~
\
:
•
I
,
..
"
..........
... ..
'
,
,,
I
.
"'...
I
" I
.........
II
1"
"
.......
7.......
,....
-
'
,/ ,
.. "
6.1.
\ ...
\
:
\
.... I
\
'..
,1.......
..
I ....
.......
\
........: -
_
',000;
Рис.
I
I
.....
..,
\\
:
1" I
'"-.
..
I
: t I
..... I
I
•
"
....
t
I
'..
" ...... ...
I
:
1.....
: ........_...1.,
1.. I
I
- .. ~_
"
: \
.'
i------ -~/:
;
~\!XA
GPS
_-t!JJ/Ij ~-'
GPS
npeдназна
сlUlЗЬ между ШГС и ГКА.
GPS GPS
Station),
-.......__
\ \
I
" . __ ..
1-
--о
.......
-
..
...... \
\
__:- _:~\
шдпс WдAS
ШКС, ШГС и НСПД обьедиlUllOТCJl в едииyIO сеть посредством соответствующихли ний передачи и обработкиданных,
Система ВЫIlOJJlleТследующиефункции [3]:
1) сбор данных о состоJIИИИ навигациониого пOllJl, 2) оnpeделение ионосферных кор 3) оnpeделение н уточнение nвpaмeтpoB орбиr cлyrииков, 4) оnpeделенне коррекциil
рекцнй,
ГЛАВА 6
88 орбит и времешIых поправок ДJIJI КА,
5) контроль
целостиости КА, б) обеспечение иезависи
мой верифИI
использованием потребителями, ей и дополнительными
7)
1-5
перед их
обеспеченне потребителей корректирующей информаци
измерениями
псевдодальностей,
позволяющими
повысить надеж
ность и точность навигациошIых определений, 8) обеспечение раБОтоспосоБности и собст веиного иормального функционирования. При сборе д8шIых на ШКС (функция за сигналами НКА
GPS
1) входной
информацией ЯВЛJIЮТСЯ: иаблюдения
и НКА, наблюдения за состоянием тропосферы, данные о местона
хождении приемного оборудования и о калибровках этого оборудования. В результате полу чаются: измерения ПД по сигналам с С/А-кодом
L11L2 GPS,
навигационные данные НКА
GPS,
GPS,
разностные нзмерения по снгналам
измерения пд по снгналам с С/А-кодом ГКА,
навигационные данные ГКА, тропосферные данные, координаты фазовых центров антенн,
смещения разностных измерений по сигналам
L11L2,
данные ДJIJI форматирования выходиой
информацин. I1pи определенни ионосферных коррекций на ШГС (функция стные измерения по сиrналам
L11L2,
L11L2 GPS,
2)
используются разно
смещения разностных измерений по сигналам
координаты фазовых центров аитенн, навигационные данные НКА
GPS,
определенне
сетки ионосферных д8шlых. В результате на выходе получаются даиные, которые передают ся на НСПД и далее на ГКА ДJIJI закладки их в GРS-подобный сигнал ДJIJI формирования со ответствующих дифференциальных поправок. При определенин и уточнении параметров орбит НКА и ГКА на ШГС (функция
3)
ис
пользуются: измерения ПД по сигналам с С/А-кодом GPS, разностные измерения по сигна лам L11L2 GPS, навигационные данные НКА GPS, измерения ПД по сигналам с С/А-кодом ГКА, навигационные данные ГКА, тропосферные данные, координаты фазовых центров ан теин, смещения разностных измерений по сигналам
L11L2,
данные о планируемых маневрах ГКА и НКА
В результате получаются данные: орбит
НКА
GPS и ГКА,
GPS.
ноиосферные даиные ДJIJI ГКА и
ДJIJI эфемерилиого сообщения ГКА, альманаха ГКА.
эти же входные данные используются ДJIJI определения коррекций параметров орбит и времеиных поправок к "часам" КА (функция
4).
В результате получаются: долгосрочные и
краткосрочные коррекции, оценка ошибок этих коррекций с вероятностью
99,9%, верифици
рованные фактор ухудшения этой оценкн и прогнозируемая СКО определения ПД. Для контроля
целостности
сигналов
КА и ионосферных
коррекций (функция
5)
ДОЛЖНЫ использоваться навигационные и ионосферные данные ДJlJ[ ",сех КА, а также СООТ ветствующие коррекции и сопутствующие параметры, получаемые при их определении. В результате
получаются данные, которые позволяют сигнализировать
о том, что не должен
нспользоваться тот или иной сигнал или корректирующее сообщение. Контроль (верифи кация) всей информации, передаваемой затем потребителю (функция б), выполняется пу тем сравнения контролируемых данных с данными независимых наблюдений или посред СТВОМ их комбинации с данными независимых измерений и сравнения получаемых и ожи даемых результатов.
Для последующего обеспечения потребителей корректирующей информацией на ос
нове верифицированных данных формируются блоки данных, которые затем будут исполь зоваться в GРS-подобном сигнале ГКА (функция 7) [3]. Обеспечение работоспособности и собственного нормального функционирования сис темы (функция
8) должно
осуществляться автономно без вмешательства человека
[3]
посред
ством выполнения следующих подфункций: выполнение операций подсистем и управление
сбором даннщ наблюдение за состоянием системы и управление системой, обспужнваиие по состоянию, профилаl<ТИЧеское обспужнваиие.
89
WИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
Обращено внимание на обеспечение технической и информационной безопасности в соответствии с документом FAA казе не должно превышать
6.1.2.
Order 1600.548. Среднее 5 с (максимальное 8 с).
Основные характеристики
Основныетребуемые характеристикиWAAS
Таблица
время передачи сообщения об от
6.1.
[3]
приведены в табл.
6.1.
Требуемые характеристикиWMS при обеспечении маршрyrного полета и неточного захода на посадку
Общаи
Навигационная
Сигнал
Воздушное
системы
система
GPSlWAAS
еудио
0,99999
0,99999
0,99999
не определена
р=95%
не определена
не определена
не определена
100 500
не определена
р=99,999%
не определена
не определена
Требуемаи характеристика
Доступность
Точность: места в плане, м,
по вертикали, р=95%
-
-
-
nceвдодальность, м, р=95%
-
-
не определена
не определена
1,2
не определена
не определена
Е-7/ч
не определена
10 556
10
8
2
не определен
"
не определена
1-Е-5/ч
1-Е-5/ч
1-Е-8/ч
1-Е-5/ч
1-2хЕ-5/ч
1-2хЕ-5/ч
1-Е-5/ч
1-Е-5/ч
Целостность: вероятность искаженной информации задержка сигнала опове-
щения об отказе, с предел тревоги, м
Непрерывность:
функцни навигации
обнаружения отказа""
- доверительная вepOJIТHOCТЬ при определении точности . • Определяется специальными соотношениями на основе прогнозируемых точноетных характеристик. •• Исключая перерывы в приеме длительнocrьюменее 5 мии.
Лрuмечанuе: р
Рабочая зоиа той до
30
WAAS
представляет собой пространство над поверхностью Земли высо
км над уровнем моря. При этом на земной поверхности рабочая область ограннчи
вается координатами, сведенными в табл.
Таблица
6.2.
6.2 [3].
Координаты границ рабочей области
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
В
50
50
70
70
68
20
17
17
30
16
16
50
L
61
122
140
165
169
164
160
155
120
75
61
61
Прuмечанuе:
n - северная широта в градусах, L -
западная долгота в градусах.
ГЛАВА 6
90
ТребоваНИJI по точности н целостностн доJIжIIы выполняться во всей зоне ГКА, охва
тывающей коmpолнруемое воздущное пространство США, когда дать НКА
GPS
WAAS
в состоянии наблю
н ГКА.
ТребовВНИJI К точному заходу сформулированы в соответствии с концепцией "тунне лей" н
RNP ИКАО
Таблица
6.3.
и положениями
[7]. Оии
сведены в табл.
6.3.
Требования к точному заходу на посадку ве. Общая
Навнгацнонная
Снmал
системы
система
GPSlWAAS
не определена
не определена
0'999··..
33,5 9,8
7,6 7,6
не определена
не определена
не определена
не определена
-
не определена
не определена
1,2
не определена
не определена
4xE-7/заход
не определена
не определена
не определена
5,2
не определена
Требуемая характеристика
Доступность
Воздушное судно не определена
Точность, места: в rm8не, М, р =
95%
по вертнкалн, м, р =
95%
псевдодальность, М, р =
95%
Целостность: aepOJIТНOCTЬ искаженной ннформацин задержка сигнала опове'"
щеная об отказе, с
•
предел тревоги, м
•
1-Е-4/заход
Непрерывность
1-Е-4/заход
••
не определена
1-5,5хЕ-51 заход···
Непрерывность
функции навигации
I-Е-5/ч
I-Е-5/ч
не определена
1-Е-5/ч
не определена
не определена
не определена
не определена
Непрерывность
обнаружения отказа Прuмечанuе:
определяется в соответствии с
•
[7];
.* определяется
ми на основе прогнозируемLIX точноетиых характеРИСТИIC; равноЯ
1.50 с; •••• доступностьс
•••
вероятностью 0,999 определяется в ТОМ случае, если соответствующая
суммарная погрешность не превосходкг
19,2 М.
Точный заход должен обеспечиваться на высотах до
48
специальными соотношения
длительностьТОЧНОГО захода полагается
3000 м в воздушном
пространстве
континентальных штатов, Гавайских островов, Пуэрто-Рико н Аляски, исюпочвя террито
рию полуострова Аляска западнее
160·, н вне пределов рабочей областн ГКА. GPS н ГКА должны быть привязаны к знакам с точностыо (95%) 1 н 2 см в плане н по вертикали
Фазовые цеIЛpЫ антенн для прнема снrnaлов
местным опорным геодезическим соответственно.
Все снrnвлы с кодом места от
5 до 90· н
C/A
должны иметь мощность между -161 и
температуре 100· К, а все снmaлы
LIIL2
воспрнниматься без зН8НИJI Р(у)-кода. Мощность
Ll
ся в пределах от
между
-163 до -155 дБВт, L2
КА при углах места менее
Все процессы
сигнала
-
-153
дБВт прн углах
с кодамн Р н Р(У)
GPS дОЛЖНЫ
снгнала с кодом Р(У) должна находить
-166 и-154 дБВт. Прн этом снmaлы
so не используются.
обработки должны проводиться 6.4 н 6.5 [3].
худших приведенных в табл.
при отношениях
помеха/сигнал,
не
91
WМРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
Таблица
6.4. Отношение помеха/сигнал в полосе GPS ПQJIоса частот, Гц
Отиошеиие помеха/сиmал, ДБ
LI-C/A
0...600
16
LI-C/A
600... 1000
21
LI-C/A
1000... 10000
21+6lg(M/1000)
LI-C/A
10000... 100000
27+3Ig(М7I0000)
LI-C/A
bl>IOO000
30
везде
27
Типсиmала
Ll, L2-P(Y) Таблица
6.5.
Отношение помеха/сигнал вне полосы GPS
Диапазои частот С, МГц
Отиошеиие помеха/сигиал, ДБ
f<1I81,1
2:100
1181,1 ... 1237,6
100-2'(f-1181,1)
1237,6... 1274,1
27+2'(f-1237,6)
1274,1 ... 1530,42
2:100
1530,42...1585,42
100-2 '(С-1530,42)
1585,42... 1630,42
3О-2'(С-1585,42)
1>1630,42
2:120
ТребоВ8ИIIJIМи
[3]
предусмотрены ВQЗможиоС1И подавления помех, уровни которых
превосходят указанные в табл.
6.4
и
6.5.
В частнОС1И, антенны прнемииков ДОЛЖНЫ иметь по
крайней мере три "нуля" в диаграмме нanpавленнОС1И, которые MOryr иanpaвmrrы:яна поме хи и подавлвтъ их по крайней мере на
30 дБ. При ЭТОМ СКОРОСТЬ слежеиия "нуля" за движени 0,3 рад/с. Должны быть предусмотрены также меры подавлеиия ДО 30 ДБ при временивдвпraции20 мс.
ем помехи должна быть в диапазоие до временного, в том числе адаптивиого,
Отметим также ряд важных требоввиий к иадежиоС1И иаземного обоРУДОВ8IIИJI. Так, квждвв подсистема WAAS должнв характеризоваться средним временем наработки на отказ
2190
ч. Средиее время восстановления должио быть ие более
30
мин, ВКJПOчав ИСКJПOчение
отказа, ремонт и проверку. Отказ программного обеспечения системы должен предусматри вать время реииициапизациикаждого компоиента не более
1О
мин. Минимальный интервал
между сеансами npoфилактического обслужИВ8IIИJI должен быть не менее
2190
ч (ежеквар
тально), которое ограничиваетеJl уборкой, проверкой, реryлировкой и заменой блоков в соот ветствни со срокамн их службы И состоянием. Общее время перерывов или ухудщения ха·
8 ч в год на одну подсистему . WAAS должна быть ПРИВJIЗаиа к системному
рактеристик не должно превыщать при ЭТОМ
Шкала системного времени сети
GPS
с точностью не хуже
щкалы UTC более, чем
50 на 20
времени
не. Ори этом ее показанив не ДОЛЖНЫ отличаться от noказаиий не. Времеииав стабильностьсигнала ГКА должна быть не хуже
2'Е-1З за 24 ч. При расчетах прнивты следующие характеристикивозможных временных OТКJПOчений КА (табл.
6.6).
ГЛАВА6
92 Таблица 6.6. Временные характеристикиотключений КА
Интеисивиость,l/год
Средияя длительиость
НКАрежим 1
1,65
12,2 ч
НКА режим
2
0,16
1,25 месяца
ГКАрежим
1
0,083
19,8 ч
0,014
3 года
Режим
ГКАрежим2
Навигационное сообщение формируетея на ГКА СО скоростью и добавляетея по модулю
2к
500 символов
в секунду
1023-битовому PRN-KOДY, который затем модулнрует иесущую.
Кратковременная стабильность несущей должна быть не хуже
5 ·Е-11
за время от
1 до 1О
с,
включая эффект ионосферы и доnлеровский сдвиг. Передвваемый сигнал имеет крутовую поляризацию. Мощность принимаемого сигна ла ГКА на линейно поляризованную антенну с усилением поверхности земли, больше или равиа сти сигнала равен
3 дБ,
находящуюся на или вблизи
дБВт при углах места более
161
50.
Максимум мощно
155 дБВт.
Основнвя скорость передачи даиных
250
бит/с. При этом используются саерточные
коды с исправлением ошибок. Все сообщения имеют блочную структуру. Объем одного бло ка составляет 250 бит. В ием имеетея поле даииых объемом 212 бит, идеитификатор сообще иия иа
6
бит, преамбула из
8 бит.
Замыкают блок
24
бита кодовой корректирующей группы
для контроля четности.
Предусмотрено два типа корректирующих данных: быстрый и медленный. Быстрые
коррекции npoводятся с целью комnеисации быстро меияющихся ощибок, таких, как быст рые уходы "чвсов" НКА, тогда, как медленные коррекции предусматриваются для компенса ции стабильных уходов "часов" КА и эфемеридиых погрещностей. Предусмотрено
Таблица
6.7.
(табл.
6.7).
Типы сообщений Соде"",аиие
Тип
О
64 типа сообщеиий
Не использоватьэтот ГКА
1 Обозначения PRN кодов 2-5 Быстрые коррекции 6 ИнФормация коИТDOЛЯ целостиости 7 Фактор ухудшения оценки точности
17 18 19-23
10-11
Оцененная СКО сообщения Навигациониое сообщение ГКА
I,координаты Х, У, Z, время и т.д.)
25 26 27
Резервируетея для будущих сооб-
28-61
щений
Резервируетея для будущих сообСмешанные быстрые/медленные Длительные коррекции КА Коррекции ионосферных задержек
Резервируетея (Служебное сооб-
щениеWААS)
Резервируетея для будущих сообщений
Пвраметры рвсхождения шкал вре-
мени WAAS и UТC 13-16 Резервируетея для будущих
Двиные ионосферной сетки
члены для КОDDeКЦИИ КА
щений
12
Альманах ГКА
щений
24
коррекций
8 9
Содержаиие
Тип
62
Резервируетея (Внутрениее тесто-
63
Нvль-сообщение
сооб-
вое сообщение j
ШИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
93
на предварительном этапе (I-я фцза) ДJIJI определеННJI основных направлеlПlЙ работ в
1992 г.
проведены исследования упрощенного варианта системы в cocraвe 3-х ШКС:
(Мain), Оаytoл
(Ohio), Georgetown (S.
Carolinе). В
1993
01d Town 8. ШГС
г. число ШКС БыJI'доведеноo до
находилась в Техническом Цeнrpe ФАА в г. Атлaиrик-Cиrи, Нъю-Джерси, а НСПД
-
в г. Саус
бери, KoннeJ<ТIII
для npоведеННJI работ по 2-й фазе в интересвх подтверждеННJI функциональных воз можностей использовалась система в составе двух ШГС,
Иимарсат-2
(AOR - Atlantic Осеan Region). В 1997 г.
5 ШКС,
двух НСПД и одного ГКА
ФАА США совместно с NAV CANADA в
международном азропоJl1Y Тихуана (Мексика) осуществиnа рад успешных испытательных звходов на посядку реактивного самолета рировать возможности
WAAS
Challenger до высоты 15 м с тем,
чтобы продемонст
по выработке и передаче сигналов целостности, днфференци
WAAS, 18 станций ФАА на территории США и Канады и спугник Иимарсат-3. Третья фаза (lnitial WAAS - IWAAS) работ по развертываншо начальной системы намечена на 1998 г. В составе этой системы предполагапось иметь 2 ШГС, 24 ШКС, 6 НСПД и 3 ГКА. При этом предполагапось npоверить возможностн системы по обеспеченшо мар
альных поnpавок и измереННJI дальностн. При демонстрации использовалась основа
ВI<ЛIOчающВJI сеть из
ШРУТНОГО полета, подхода к аэропор1)', меточного (некатегорированного) захода на посадку и
звхода на посядку по I-й (специальной) категории.
Четвертая ЗВI<ЛIOчительИВJI фцза работ намечалась на период с
1999
до
2002
г. При
этом должеи обеспечиваться звход на посядку по I-й категории npи использовании спутнико быть
44
саязано с увеличеннем числа станций и спутинков до
70
вой аппаратуры в качестве основного средства. На этом этапе в составе
ШКС,
6 ШГС, 16 НСПД
8 ГКА. развитие WAAS
Дальиейшее
ШКС,
6
ШГС и
ГКА. ПредполагаетсJI, дальнейшее расширенне
8
WAAS могут
и
континеll1ы. При этом возможны следующие
WAAS
на другие районы и
5 уровней: 1) использование на другой независи WAAS без каких-либо дополнительных
мой территории (днт) сигналов конrpoля целостностн затрат;
2)
на другой иезависимой территории может размещаться одна ШКС, наблюдеННJI ко
торой передвются на ШГС США или Канады;
3)
на ДНТ размещается иесколько ШКС, на
блюдеННJI которых передвются на ШГС США (Канады);
4)
на ДНТ размещается несколько
ШКС и одна ШГС, которая передает данные обработки на НСПД США (Канады);
5)
на ДНТ
размещается несколько ШКС, одна ШГС и одна НСпд, передающая соответствующую ии формацию на ГКА
WAAS.
Считается, что максимально в состав такой расширенной ШКС,42 ШГС, 36 НСПД и 18 ГКА.
WAAS
может входить до
490
На ШКС осущеCТВJШOТCЯ двухчастотные измерения псевдодапьностей ДО КА. Резудь таты наблюдений передаются на главную СТВИUИЮ, где онн обрабатываются с целью оnpеде леННJI поnpавок к параметрам КВО КА и параметров ионосферной модели
[4].
В настоящее время широким фроитом идут работы по уточненшо npоцедур функцио нирования
WAAS,
а твкже требований и ствидартов К ее рабочим хараятеристикам. Так, в
[9]
исследуются алгоритмы контроля целостности системы.
Одновременно проводятся работы по созданшо бортовых npиеминкоа, работающих в системвх GPS и WAAS. При этом RTCA разработан соответствующий стандарт [10, 11] по их минимальным рабочим характеристикам, а в [12] npиводятся положительные результаm ра бот по оценке возможностей их удовлетвореННJI в экспериментальных образцах аппвратуры (бета-версия, класс
3) с учетом требовВIПIЙ к ее математическому обеспеченшо [13]. В работе предварительные результаты летной оценки npиеминка Gamma Navigator. об ращается внимание на иеобходИМОСТЬ ствидартизацин интерфейса н индикации ДJIJI снижеННJI [14] npиведены
вероятности ошибочных решений в условиях высокой нагрузки пиnота npи заходе на посадку.
ГЛАВА 6
94
К настоящему времени создана испытательная основа WAAS - National Satellite Test Bed (NSTB), включающая 29 ШКС с номинальными взаимными удалениями порядка 500-600 км [2]. Проведены испытательные полеты на легком самолете Piper Dacota и IIOдroтовлен к испытаниям двухмоторный самолет Beechcraft Queen Air. Проведенными в 1997 г. исследо ваниями показано, что ошибки определения высоты не превыают 5 м. В aвrycтe
1998
Г. эти исследования были продолжены специалистами Стэнфордского
университета в основном в ходе посадок в аэропорту Джуно
(Juneu)
иrraта Аляска, отличаю
щеМСJl ПЛОХИМИ погодными условиями, сложным рельефом и отсугствием хорошего назем· ного оборудования. Было выполнено
пользовались
NSTB
48
24 часов полетного времени. Ис Region, POR), "висящий" в точке 1780
заходов в течение
и ГКА Инмарсат-III (РасШс Осean
западной долготы. При этом была продемоистрирована точность определения высоты вероятностью
95%
определения плановых координат порядка 2 м В испытания на самолете
1,8 м с
при дocтynвocтн 99,155%. Предварительные оцеики дают таюке точиость
WAAS
Learjet
[15].
включились таюке специалисты ВВС США
35А с системой управления полетом
(FMS)
[16].
В ходе полетов
было продемонстрировано
удовлетворение требований к точностным характеристикам захода по категории по боку и высоте не более
1 (ошибки
7,6 м).
В то же время сообщалось о том, что программа создания широкозониой дифференци альной подсистемы
WAAS находнлась под угрозой срыва [5]. Как известио, первоначальной WAAS должна бьша достичь в 1999 году. Угроза срыва была обу словлена превышением почти вдвое стоимости работ, проводнмых фирмой Hughes (483,5 млн.
оперативной способности
долл.). Превышение стоимости было аргументировано неопределениостью исходных данных на начальном этапе работ и недооценкой трудиостей при созданнисистемы, в том числе при создании ее космического сегмента, базирующегося на использовании геостационарных спут ников. Не было определено, в частности, будут ли эти спутники собственностью ФАА США, заказчика
1998 Г.
WAAS,
или оии будут использоваться системой на правах ареНдЫ. В конце октября
фниансирование программы
WAAS было
приостановлено и его продолжение зависело
от решения ряда политических, экономических и технических вопросов И, например, от того,
действительно ли можно рассчиrывать на
WAAS,
как на "единственное CpeДC11l0 lf8Jtигации".
При этом общая стоимость жизненного цикла системы оценивалась в Исследование
(ЛПФ) Университета Джона Гопкинса
[6],
млрд. долл.
привело к заключению, что при соответствующих
мероприятиях рабочие характеристики систем использования
2,5
риска заказчика, проведенное затем Лабораторией прикладной физики
их аппаратуры
GPS и WAAS смогут удовлетворить
в качестве единственного
навиraционноro
требованиям
средства,
уствнавли
ваемого на самолете для обеспечения полетов в нацвональном воздушном npocтpaнcтвe США.
Шестимесячное исследование ЛПФ было сосреJlоточено на оцеике доступности сиг· налов
GPS, WAAS
и локальных систем в присутствии предиамереииых и непредиамереииых
помех и в условиях влияния ионосферы. В ходе широкомасштабного моделирования и испы таний ЛПФ установила, что сочетание рациональных процедур управления и эксплуатации, модернизации дополнения
бортовой аппаратуры,
позволит
снизить
совершенствование
ДО приемлемого
уровня
GPS
и систем функциональиого
риск подавления
помехами и помехами от ионосферы. В упомянутом выше отчете
WAAS
[6]
сигнала активными
рекомендована система
с четырьмя геостационарными спутниками: С целью уточнения требований к иазем
ным корректирующим
станциям рекомендована также дальнейшая оценка методики ввода
поправок для компенсации ионосферных погрешностеЙ.
В настоящее время работы по системе
WAAS
деральный радионавигационный план США (декабрь
продолжаются.
1999 г.).
WAAS
включена в фе-
.
95
ШИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
6.2.
ШИРОКОЗ0ннаядифференциальная
подсистема EGNOS Система EGNOS предназиачеиа для выполнения следующих функций
[17-19]:
1. Увеличение числа навигационных спугников за счет использования геостационарных КА,
передающих
GРS-подобиые
сигнвлы.
Тем самым увеличивается
досryпность
спутниковой иавигации с применением RЛIМ.
2.
Передача информации о целостности. Это увеличкг доступность GРS/ГЛОНАСClEGNОS навигационной службы до уровия, СOO11lOТCТВующего требованиям неточного (грубого, некатегорированного) захода на посадку.
З.
Передача корректирующих
поправок, что позволит обеспечить ТОЧНОСТЬ дО уровня,
соответствующего требованиям точного захода на посадку по
1 категории.
создается по заказу и под наблюдением так называемой Европейской Тройст
EGNOS венной Группы
(European Tripartite Group,
ЕТО), объедиияющей представителей Европейско
го космического агеигства, Евроконгроля и Европейского Сообщества. Основу
Artemis),
EGNOS
составляют геостационарные спутникн связи Инмарсат Ш (в будущем
на которых установлен ретранслятор навигационных сигнвлов
полосой 2,2 МГц относигельно ценгрвльной частоты вигационный сигнвл соответствует сигналу
1575,42 МГц, поддиапазона Ll GPS.
"6,4/1,5754
ГГц" с
Т.е. регранслируемый на
Ретранслятор обеспечивает передачу: дальномерного псевдощумового C/A-Koдa; нави raцilOHHOГO сообщения; сообщения о целостности сигнвлов спутников
GPS,
ГЛОНАСС и
Инмареат-Ш; вектора корректирующих поправок (три составляющие эфемеридной ошибки, сдвиг шкалы времени КА отиосигельно системной шкалы и уточненные параметры ионо
сферной модели) для спутников GPS, ГЛОНАСС и Инмарсат Ш. Сеть станций мониторинга обеспечивает информацию (измерения навнгационных па
раметров) для главной станции, осуществляющей расчет поправок, формирование информа ции о целостности и навигационного сообщения. для синхронизации измерений использу ются отдельные наземные станЦИИ.
В работе над системой принимают участие Франция, Германия, Испания, Великобри тания, Италия, Норвегия, Австрия, Швейцария, Порryгалия. Разработка
EGNOS
ведется с
учетом перспективы ее интеграции н унификации с аналогичными региональными и нацио нвльными системами
WAAS и MSAS (Япония) [8, 17]. EGNOS включает КА ГЛОНАСС
Общая apxнтeкrypa
и
GPS,
космический сегмекг в
составе ЗWХ активных ГКА и ОДНОГО резервного, а также наземный сегмент, соСТОЯЩИЙ из
ШКС, ШГС и НСПД. С учетом международного сотрудничества при создании национальных дополнеиий к
GPS
GNSS-l,
как совокупности
и ГЛОНАСС, проводятся работы по стандартизации сигна
лов, оборудования потребигелей и интерфейсов систем. Рассматривается возможность опти мизации совместного использования национальных станций мониroринга И геостационарных
спутников-регрансляторов
[8].
Поэтому построение и принципы функционирования ШДПС
анвлоrичны построению и принципам ра.боты WAAS, описанным выше. В табл. приведены требуемые характеристики EGNOS, ВО многом близкие данным табл. 6.3 [19].
EGNOS
Программа развертывания
1. 2. 4 - 145
EGNOS разбита
на два этапа:
Обеспечение начальной эксплуатационной способности
(IOC).
Обеспечение полномасштабной эксплуатационной способности (РОС).
6.8
ГnДBA6
96
Таблица 6.8. Требуемыехарактеристикис исполЬЗОваниемсигналов GPS и ГЛОНдСС Неточный заход,
ЭтапFОС
10S м,
Точный заход по категории
1,
Определенне псевдод8ЛЬНОСТН
ФУНКЦИII
ФУИКЦИII
ФУНКЦИII
навигации·
навигации··
навигации···
100
10 (высота) 10 (в плане)
6 (высота) 6 (в плане)
-
556
25 (высота) 25 (в плане)
15 (высота) 15 (в плане)
150
10-'!ч
1О-'!заход
10-'!заход
-
6
6
6
5,2
10-'!ч
10-'!заход
1О-4!заход
-
0,9999
0,999
0,999
-
Точность P~95%, м NSЕпри
Р=(1-10-')!Ч, м
Риск потери целостности
Задержка снrнaлa опо-
вещеlПlЯ об отказе, с Риск потери непрерывности
Доступность
Общее обслуживаемое пространство
Прuмечанuе:
Точный заход до высоты
ЕСАС
ЕСАС вблизи поВерХНосТИ земли
доГКА
ЕСАСвблизн
GВАЮR
поверхности
GBAAORE
земли
Неточиый заход может быть осуществлен как при использоваиии, так и без ис •• точный заход до высоты 105 м предполагает использование ТОЛЬКО GPS; точныli заход по категории 1 предполагает использование сигналов GPS и ГЛОНАСС; NSE - ошиб
•
пользования ГЛОНЛСС;
•••
ка навигационной системы.
в свою очередь этап ЮС планнровалось реализовать в виде подэтanов
FOC -
как подэтапы Подэтап
1,2
и
3, а этап
4 и 5:
1: обеспечение
навигационной функцнн путем передачи дополнительных
подобных сигналов через геостационарные спутники-ретрансляторы Инмарсат
GPSIII AOR-E (Ат
лаlfГИЧеский океан
- Европа, 15,50 w) и ЮR (Индийскийокеан, 65,70 Е). 2: обеспечение навигационной функцнн и передачи ннформацнн GPS и ГЛОНАСС в составе навигационного сообщения.
Подэтan
о целостно
СТИ спутников Подэтап З: обеспечение службы навигации, целостности и передачи щирокоэонных по правок в составе навигационного сообщения. Подэтап
4: улучшение
результатов подэтana
2 (в основном улучшенне доступностн). 3 (в основном улучшение доступности
Подэтan 5: улучшение результатов подэтana расширенне зоны обспуживання).
н
Соответственно, последовательно осуществляется наращивание технических средств н
последовательный переход от EGNOS начального состава EGNOS-4!5. Укажем составы средств:
EGNOS-1: 2 ГКА, 2 ШГС, 4 ШКС, 2 НСПД; EGNOS-2: 2 ГКА, 2 НСпд, 2 IllГC, 18 ШКС; ЕGNОS-З: 2 ГКА, 2 НСПд, 2 ШГС, ЗЗ ШКС.
(EGNOS-2)
к полномасщабной
WИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
97
На втором этапе, решенне о реалнэвцнн которого должно быть окончвтедьно принято по результатам этапа ШГС и до
1,
планируется раэвертывание
EGNOS
в составе
3-4
ГКА,
НСпд,
9
3
50 ШКС.
После завершения подэтanа
3 система может
использоваться в зонах по:крытия как ос
новная навигационная система для всех фаз полета ВС, включая ТОЧНЫЙ заход на посадку по категории
1.
В табл.
6.9
представлены этапы раэвертывания
EGNOS
и планируемые сроки их реа
ЛИЭВЦНН.
Таблица
6.9.
Этапы и сроки создания шдпс
EGNOS
Этап
Начало н конец этапа, г
Предварительный: Определение системы
I
Начальные эксперименты
1 кв. 96-2 кв. 97
кв.
96-4
кв.
96
1-й этап (ЮС) подэтап
1
1 кв. 95-1
2-й этап в
3
1 кв. 97-2
(FOC)
I
EGNOS предусматриваются
маски
кв.
99-2
кв.
2002
кв.
2002
следующие зоны:
зоны геостационарного покрытия спугниками Иимарсат-IlI
•
98
1 КВ. 97-2 кв. 99
подэтап2 подэтап
кв.
AOR-E
и
IOR
при угле
50 (зона GBA);
зоны Европейской rpажданской авиационной конференции (БСАС), охватывающей
•
воздушные пространства государств-участниц ЕСАС (большая часть европейских стран, Турция, Северное море и восточная часть Атлантического океана).
EGNOS/IOC
рассматривается как основное средство навигации в зоне
GBA
для фаэы
океанического полета, как основное средство для континентальных маршрутов в зоне ЕСАС и как дополнитепьное средство для терминальной фаэы полета, rpубого звхода на посадку н точного звхода на посадКУ по I-й категории для части зоны ЕСАС.
На этапе обеспечения полной эксплуатационной способности
(FOC) EGNOS
может
рассматриваться в качестве основного средства для терминальной фаэы полета, неточного звхода на посадКУ и точного захода на посадКУ по I-й категории в зоне ЕСАС.
Необходимо особо отметить, что ГКА щую европейскую
EGNOS IOR
имеет зону покрытия, охватываю
и часть аэнатской зоны России. Поэтому существуют,
например
[17],
предложения по усиленmo взаимодействия при создании и использовании системы, которые должны приннматься во внимание при проведенин соответствуюшнх работ.
Хотя основные работы Европейского Союза ведутся по реалиэвцнн начает, что Проrpамиа игнорирует другие дополнения к
мы локального дополнения ям
1, II
и
111, IШавания
(LAAS)
EGNOS,
это не оз
и ГЛОНАСС, особенно снсте
для обеспечения точного захода на посадКУ по категори
в акватории порта и Т.П. Учитывая, что локальные системы интенсивно
раэрабатываются на национальном уровне, заказчик
4'
GPS
EGNOS (European Tripartite Group)
ви-
ГЛАВА 6
98
дит свою роль в повышеннн эффеIC1'НВНОСТН разработкн подобных снстем пyreм оцеикн пра ВlUIьностн выбранных направлений н выработкн рекомендаций по устранению нзлншнего дублирования работ
[18, 19]. В [21],
н обоснованные опасения
то же время созданне снстемы
EGNOS
встречает за рубежом
вндимо, обусловленные нерешеиностью процедурных вопро
СОВ использованИJI и оплаты услуг системы.
К настояшему временн проведена подготовка к нспытаниям ШДПС, включая уточне
[22],
нне требованнй, подготовку методнк н соответствующего оборудования
н проводятся
испытания элементов подсистемы.
6.3.
ШИРОКОЗ0ннаядифференциальная
подсистема MSAS Рост ннтенсивностн воздушного движения в Северном районе Тихого океана с
2000
гг. в
CNS/ATM
1,7
раза н в
2,9
раза к
2010
1992 по
г. обуславливает прниятие н Япоиней концепции
(связь, навигация, наблюденне в УВД) на основе перспеIC1'НВНЫХ спутниковых
технологий. Выражением этого роста является программа создания японской щнрокозоиной
системы MSAS
[23], аналогичной
системам
Многофункциональная система
WAAS и EGNOS. MSAS [23, 24] должна
состоять из трех основных час
тей: космического сегмента, наземного сегмента и сегмента потребителей.
MSAS
должна использовать в качестае основы космического сегмента разрабатывае
мый в Японни многофункциональный
транспортный КА (МТКА) MSAT. Первый МТКА (MSAT-1) планировалось вывести на геостационарную орбиту японской ракетой Н-2 уже в 1999 г. и разместить его над экватором в точке 1400 восточной долготы. Однако в [23] сооб щается о разрушении 15.11.1999 г. при запуске ракетой Н-2 первого MSAT. Стоимость MSAT составляла 97 ман. дом. это был второй неудачный пуск ракеты Н-2 (массой 263 т). Предше ствующий неудачный пуск сnyтника-ретраислятора стоимостью 375 млн. дом. произошел в феврале 1998 г. Эти неудачи являются серьезным препятствием в развертывании ШДПС. MSAT-2 предполагается запустить в 2004 г. и разместить его в точке между 1350 и 1450 также восточной долготы. Последующие МТКА предполагается запускать через каждые 5 лет. За запуском МТКА-1 должен последовать процесс общей оценки и испытаний систе мы, который продолжится после 2000 г. Каждый МТКА представляет собой ГКА с управляемой по трем ОСЯМ ориентацией со сроком существования в системе
10 лет.
Он будет выполнять аэронавигационные и метеоро
логические функцни, обеспечивать экипажн ВС и авиадиспетчеров информацией автомати
ческого зависимого наблюдения (АЗН), обеспечивать передачу данных и голосовую связь. Как элемеит системы широкозоиного дополнения GPS, МТКА будет излучать GРS-подобный сигнал н передавать информацию контроля целостности и корректирующую информацию, состав которой аналогичеи составу передаваемой информации в системах
MSAS будет использовать в каждый данный момент наземные ствнции и 2 ствнции слежения, телеметрии и управления [24].
Предполагается, что
WAAS
времени
и EGNOS. 2 МТКА, 2
Наземный сегмент включает: наземные ствнции мониторинга (первоначально в райоиах Токио, Фукуока, Саппоро и Нвха), главные ствнции (Аэрокосмические центры в Кобе и Хита чиота), наземные ствнции мониториига и определения дальиостн в Австралии и на Гавайских
островах для определения и уточнения орбит КА, сети передачи данных и НСПД Зона действия
MSAS
[25].
должна охватывать в первую очередь воздушные трассы Север
ной части Тихого океана между Азией и Америкой, а также регион островов Японии.
MSAТ,
ШИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
помимо обычной зоны ГКА в
L диапазоне,
имеет также
6 лучей ДЛJI связн в более высокочас [24]. Особо отметим , что зона ГКА
тотном диапаЗоне ДЛJI наиболее тяжелых условий УВД
MSAT
99
охватывает практически большую часть азиатской терриrории Ррссии, а также лрнле
гающие акватории морей и Тихого океана.
Сегмеиr потребителя нааигационного дополнеНИJI с НКА
GPS
MSAS
предполагает помимо раБoты
определенне ПД по GРS-подобному сиrnaлy ГКА, учет сигналов контроля цело
стиости и дифференциальной коррекции.
Предполагаете", что по мере зааершеНИJI испытаний после
2000
Г.
MSAS
может рас
еМ81риватъся: в качестве ОСНОВНОГО средства навигации для океанской зоны с перспективой
расширеНИJI этой функции на зоны лредпосадочного маневрировaНИJI и захода на посадку (вплоть до категории
1).
Ответственным
за создание
системы
является
Бюро rpажданекой
авиации Японии
(ЗСАВ) с азронааигационными спутниковыми центрами, расположенными в Кобе и Ибараки в 500 км западнее и 100 км севернее от Токио соответственно [24]. Контракт на создаиие MSAS выдан групле компаний во глаае с NEC в феврале 1997 г. Контракт на MSAT подпи сан с груплой разработчиков во глаае с Space SystemsILoral в марте 1995 г. Контрактом на наземные станции, станции слеженИJI, телеметрии
мая МELCO и
Toshiba, с
и улравлеНИJI
владеет групла, возглааляе
февраля
1996 г. [24]. В соответствии с [24] среди разработчиков фи гурируют также такие известные фирмы, как Raytheon и Lockheed Martin. В ходе созданИJI MSAS обеспечиваете" взаимодействие с ФАЛ и ETG. Предполагаемая точность олределенИJI координат (СКО) ШДПС находите" в лределах
2,5...5 м, что значиreльно лучше ТОЧНОСТН номинального режима ГЛОНАСС и тем более GPS. В целом, учитывая провозглашенную уиифик8ШПО рассматриваемых ШДПС, точност ные и надежностные характеристики MSAS должны удовлетворять требованиям табл. 6.1 и 6.3. То же относитс" и к лругим характеристикам. Предполагаете" также солряжеине ШДПС с дополниreльными реmональными и ло кальными системами, особенно в северных широтах.
6.4.
Предложения по использованиюШДПС
EGNOS
и
MSAS
в интересах авиации рф
в насто"щее время высокие требованИJI к нааигациоиному 06еспечеmпo ааиации час тично удовлетвОРJllOтс" с ПОМОЩblO наземного и бортового оборудовaНИJI радиотехнических систем ближней нааигации (РСБН, маяки VOR/DМE), лриводиых радиостанций (ПРС), мет ровых и дециметровых систем посадки типа ИЛС и ПРМГ. Аэронааигационная система Рос
сии насчитывает около
250 маяков
РСБН,
24 маяка
VOR/DМE,
2000 ПРС
и
500 систем
посад
ки. Соответствующее бортовое оборудование имеете" на большинстве ВС (кроме ВС ааиации общего назначеиИJI). эти системы, разработанные еще в 50-х Г.Г., морально и физически уств релИ. М8JIКИ РСБН и ПРМГ занимают диапазон частот, выделенный ДЛJI средств подвижной (сотовой) связи. Поэтому лринJIты решенИJI о прекрашеннн их испольэоВ8НИJI по мере техни ческого изиоса. Ревлизацня имеющихCJI предпоженнй о замене РСБН и ПРМГ также морально устаревщими средствамн VOR/DМE или о разрвботке РСБН в международиом диапаЗоне час тот ВЫГЛJIдиГ весьма дорогосто"щей и, в преддверии 21-го века, архаичной. Кроме того, сис тема уже сейчас не в полной мере выполняет требовaНИJI к регулярности полетов ВС, не пол ностью охватывает районы полетов (налример, кроссполярные и трансполярные трассы), а также не учитывает новые тенденции радионааигационного обеспечеНИJI ВС.
ГЛАВА 6
100
Поэтому ecтecmeHeH mпeрес к спyrннковым радионавигационным снстемам ГЛОНАСС и
GPS
и к использовamпo технолоI1lН CNS/АТМ. Начато оборудование воздушных судов соот
ВCТC'III)'Ющей бортовой аппара1)'jЮй в качестве дополнительного сред""",, которое регулируется
приказом ФАС РФ Х!!61 от
1998 г.
применительно к полетам по марщругу. Однако наибольшне
выгоды прн использованнн СРНС получаются в том случае, когда они имеют статус основных средств для различных этапов полета, ВКJПOчая посадку, что доcrnгaeтcя с помощью дополнений
СРНС
-
широкозонных и локальных дифференциальных подснстем (ШДПС, JIДПС).
Имея в виду развертывание в ближайшее время систем
EGNOS
н
MSAS,
покрытие
ими большей части территории России, моральный и физический износ и требования замены существующих средств, в первую очередь РСБН и ПРМГ, целесообразно сформулировать
[26]: EGNOS и
следуюшие направления совершенствования радионавигационного обеспечения России
•
осуществление договоренностей с ЕС и Японией об использованнн систем
MSAS
в России и размещенне на территории РФ широкозонных контрольных И главных
станций, а таюке наземных стандий передачи данных на геостацнонарный спyrннкн;
•
оборудование отечественных ВС бортовой аппаратурой ГЛОНАССIGРS с возможностя ми работы с ШДIlС и JIДПС, а таюке ее комплексирование с автономными средствами;
•
поддержание работоспособности существуюшего оборудования РСБН, ПРС, VORJDМE и дополнительное размешение маяков VORJDМE вдоль отдельных трасс (например, трансполярных) и в районах некоторых аэропортов. Оптимальное количество и размешение ШКС с теоретической точки зрения могут
быть определены на основе методов математической теории экспериментов. При этом долж ны учитываться:
• •
характеристики и баллистическое построение группировок КА и дополнений; модели ионосферных ошибок, алгоритмы и ВОЗМОЖНОСТИ оценки параметров модели и ошибок координатно-временного обеспечения КА С'наблюдаемость переменных со стояния" как следствие обусловленности решений);
•
структура и характеристики погрешностей измерений. Такой подход однако является практически трудно реализуемым, поскольку он не в
полной мере учитывает основные факторы, Т81Сие, как затраты на капитальное строительство, создание элементов инфраструктуры, коммуниквции, сети связи и т.д. Поэтому предпочти тельнее ошараться на имеющийся oIIыт США и практические соображения. С его учетом да
дим ориентировочную оценку необходимого количества ШКС, предполагая, что средством доведения информадии сети до потребителя будет ГКА, а также предполагая равномерное распределение ШКС по зоне. для этого будем использовать прницип подобия и считать, что число требуемых средств пропорционально обслуживаемой площади. В этом случае требуемое количество ШКС Россни составит возможном варианте
- 56.
По опыту
WAAS,
- 3-4 ШКС. 3-5, а НСПД - 3-12.
на одну наземную станцию передачи данных (НСПД)
жить, что общее число ШГС составит
19-35.
При максимально
на одну ШГС должно приходнться
7-12 ШКС,
а
Поэтому можно предполо
При этом ШКС, ШГС и НСПД возможно разместить на объектах РВСН и на пунктах РСДН ВВС (Ватутинки, Геленджик, Новосибирск, Дудника, Хабаровск, Карвчев, Петроза водск, Сызрань, Инта, о. Туманный, о. Панкратьев, Таймылыр, Александровск-Сахалииский,
Петропавловск-Камчатский, Амуре, Ревда.
Богуславка и Охотск (Приморье), Курильск, Комсомольск-на
ШИРОКОЗОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
101
Анализ распределения указаННЫХ точек показывает, что "белым пятном" оказывается северо-восток РФ. Поэтому далее целесообразно вести проработку размещенИJI ШКС также на аэродромах Чукотки и прилегающих районов. Аналогичным образом могут использовать
си места размещения узлов связи, оборудования некоторых радиосистем и Т.Д. Отметим, что наш подход является сугубо ориентировочным и во главу угла ставит целью предпочтитель
ность использоваНиJI обжитых мест и имеющеroся на них персонала. ШКС должны быть оборудованы:
•
двухчастотной приемоизмерительной аппаратурой КНС ГЛОНАСС/GРS, определяющей первичные навигационные параметры (ПД и ПС) по всем "видимым" КА;
•
вычислительными средствами;
• •
средствами ИЛИ источниками ПОС'l)'мения метеоинформации; средствами связи и передачи данных.
В качестве упрощенного примера ШКС может рассматриваться разработанная в Рос сийском НИИ космического приборостроеНИJI (РНИИ КП) 24-канальная станция мониторинга радионавигационных полей ГЛОНАСС и
GPS и
определенИJI дифференциальных поправок.
Оборудование ШГС должно включать средства связи и передачи данных, вычисли тельные средства (средства обработки данных) и средства ИНдикации, контроля и управленИJI. Учитывая рабочие зоны ГКА систем
EGNOS и MSAS, отечественные ГКА могут быть - 60-80· восточной долготыI. образом, в рамках GNSS-I может быть создана отечественная ШДПС, полно
размещены в точках
Таким
стью перекрывающая основную часть территории РФ.
Для обеспеченИJI посадки ЛА на северных теРРИТОРИJIх (щироты свыще
65-70·)
долж
ны использоватьсяЛДПС посадки. РеализаЦЮI этих предложений позволит существенно сократить расходы РФ на обору дование трасс и аэродромов ДЛЯ посадки по I-й категории, а также обеспечить у нас полеты
зарубежных ВС с перспективнымспутниковым оборудованием.
Литература к главе
6
1. Loh R., Nii Аilееп S. Wide Агеа Augmentation System (WAAS). Design for Growth in both National and lntemational Environments, DSNS-96, St. Petersburg, Мау 1996. 2. Hansen А. ТЬе NSTB: А Stepping Stone to WAAS, GPS World, June 1998. 3. Specification Wide Агеа Augmentation System (WAAS), U.S. Department of Transport, Fedeгal Aviation Administration, FAA-E-2892B, МагсЬ 10, 1997. 4. Кlobиcbaг J. Design and Characteristics of the GPS 10nosheric Time Delay Algorithm for Single Frequency Users, IEЕЕ PLANS, Las Vegas, NV, Nov. 1986, рр. 169-176. 5. Divis О.А. WAAS Loss. Funding in Jeopar
ГЛАВА
102
6
9. Walter Т., Enge Р., Hansen А. А Proposed Integrity Equation for WAAS MOPS, ION GPS97 Proc., Nashwille, Sept., 1997. 10. Minimum Operational Perfonnance Standard for а10Ьа! Positioning System!Wide Лreа Augmentation, System АПЬоmе Equipment, RTCA Document, Number RTCA. DO-229, January 16, 1996. 11. Change No. 1 to RTCAIDO-229, RTCA РарегNо.206-97rгМС-284, July 15, 1997. 12. Lorenz М., е! al. WAAS MOPS Requirements - Validation Testing and Results, ION GPS98 Ргос., Nashwille, Sept., 1998. 13. Software Considerations in Airbome Systems and Equipment Certification, RТСА Docuтеп! Number RTCAIDO-178В, December 1, 1997. 14. Fagan J. А Static and Dynarnic Ana1ysis ofthe Operationa1 GPS WAAS for Use in Precision and Non-Precision Approaches, ION GPS-98 Ргос., Na,hwille, Sept., 1998. 15. Сотр С., е! а1. Demon'tration of WAAS Aircraft арргоасЬ and Landing in A1aska, ION GPS-98 Ргос., Nashwille, Sept., 1998. 16. аillеп, D., е! al. 746 th Те,! Squadron Wide Лrеа Augmentation Sy'tem (WAAS) Т & Е Phase 1 Testing, ION GPS-98 Ргос., Nasbwille, Sept., 1998. 17. Ришар Ж. Европейская глобальная навиraционная снстема EGNOS, Сб. Трудов 2-й Международной конференции "ПЛанирование глобальной радионавигации", т. 2, стр. 402-412, Москва, 24-26.6.1997. 18. Steciv А., е! al. Ецгоре Pursuing а Broad Multimodal Satellite Navigation Programme as its Contribution to GNSS, 1САО J., у. 52, N9, Nov., 1997. 19. Minimum Operational Perfonnance Standard for EGNOS/ WAAS Receiver, EUROCAE, 1998. 20. Gouni Р., Job А., Design and operation of the Euridis Ranging System, Ргос. DSNS-96, vol.1, St. Peteгsburg, Мау 1996, Рарег N. 5. 21. КеНу Е., Unwanted Overlay, Flight Int., 154, N4651, рр. 40-43,1998. 22. Farnworth Е., е! al. Validation for Civi1 Aviation - User Requirements, ION GPS-98 Ргос., Nashwille, Sept. 1998. 23. Keiji Fukumoto, Kenji АЬе. First of Several Japanese Satellites Designed for Aeronautical Use is Scheduled for Launch in 1999, 1САО J., у. 52, N9, Nov. 1997. 24. MSAS, CD-ROM, NEC and 1nnovative Solutions 1ntemational, 1999. 25. ION News1etter, у. 9, N3, Fall1999. 26. Задорожный А.И., Гордиенко НС., Соловьев Ю.А., Столяров Г.В. ШИРОКОЗ0нные снс темы EGNOS н MSAS н азронавнraционная система Россин. Материалы международ ного симпозиума "Аэронавигационная система России
ния", 30.9-2.10.98//Новости навигации,
1999, N. 1 (3).
-
проблемы и пути их реше
Глава 7 Региональные дифференциальные подсистемы Региоиальные ДПС СРНС предиазиачены для иавигациоииого обеспечения отдельных регионов континента, моря, океана. Диаметр рабочей зоны может примерно составлять от
400-500
до
2000
км. Региональные ДПС (РДПС) MOryr иметь в своем составе одну или не
сколько ККС, а также соответствующиесредства передачи КИ н сигиалов целостности.
7.1.
РДПС
Starfix
Примером РДПС являются ДПС дальность свыше
2000
Starfix
фирмы
км. Сеть таких ДПС образована
Fugro [1, 2]. Эти подснстемы имеют 60 наземными ККС и четырьмя КА
Иимарсат (1NМARSA Т) и охватывает многие районы всех континентов за исключением час ти Африки и Азии (Россия), а также акватории прилегающих морей и океанов. Заявленная точность местоопределения (с вероятностью удаленлях, превышающих
2000
0,95) 1-2
м на дальностях до
км. Приведем некоторые характеристики
1000
км и
3м
на
канала передачи
корректирующей информации системы
StarflX [3]. Канал 1NМARSAT работает на частоте 600, 1200, 2400 бод, надежность линий 0,9997, вероятность искажения бнта I*Е-5. Формат данных находится в соответствни со стандартом RTCM-I04 версии 2.0 (см. гл. 8). для системы Starfix используются сообщения 1, 3, 16 типов (диффе ренциальные поправки, параметры ККС и специальное сообщение стаНдарта RTCM-I04). Время подготовки сообщения типа 1 менее 4 с. ,,1600
МГц, скорость передачи
7.2.
РДПС
SkyFix
Региональная дифференциальная система
SkyFix
фирмы
Racal Survey Limited
также
oxвaТbIBaeт все основные районы мира, в которых ведутся наиболее активные процессы до
бычи, использования, наблюдения и исследования природных ресурсов
[4, 5].
Передача диф
ференциальных поправок также осуществляется с использованием ГКА Инмарсат. Принимая
GPS, SkyFix обеспечивает точность порядка 3 м и лучше в широкой области, а также 1 м при использовании нескольких ККС. для обеспечения на зтом уровне надежного
сигналы лучше
местоопределения важно также иметь средства наблюдения за функционированием элемен
тов системы, контроля характеристик и целостностн. ные о любом отказе
GPS
SkyFix
реализует эти функции, и дан
быстро становятся известными потребителю. Фирма
Racal Survey
арендует каналы 4-х ГКА Инмарсат. Предполагается, что сеть ККС будет насчитывать около
ГЛАВА 7
104
60
станций, разбросанных по всему миру. Снстема
снгналы
GPS,
SkyFix
должна нспользовать не только
[4].
но н ГЛОНАСС
Достижнмая точность РДПС
SkyFix прн [4]. В
результатамн экспернментальных работ
нспользованнн обеих снстем нллюстрируется ней показана возможность определения гео·
центрических коордннат по снстеме ГЛОНАСС для потребителя в г. Лндсе (Англия) и ККС вблнзи г. Абердин (Шотландия) с точностью (СКО) точностью
3·7,4
GPS - с (для GPS -
м и по системе
КИ составляли от
5
до
70
с
точностью в средием
худшие характеристики точиости использования
3,4-7,9 м, по СРНС ГЛОНАСС н GPS - с 2,5-4,4 м; при-этом задержки в передаче 20 с, для ГЛОНАСС - 17 с). Несколько
СРНС ГЛОНАСС авторами объясняются
недостаточной калибровкой соответствуюших радиоканалов.
7.3.
РДПС
Eurofix
Важным npoeктом, в соответствии с которым проводится активная работа европейских и российских специалистов, является проект Euгofix (Еврофикс) создания региональных спутниковых ДПС иа основе нспользования передаюших станций радиотехнических систем дальней радиоиавИI"8ЦИИ (РСДН) Лоран-СlЧайка в. качестве средств передачи корректирую
щей информации подсистем ГЛОНАССIGРS Отмечается ряд преимуществ системы
• • •
[6-9]. Eurofix перед другими
вариантами создания РДПС:
реализация на основе уже существующей структуры;
охват большой IШощади при сравнительно невысоких затратах;
обеспечение улучшенной работоспособиости и доступности канала передачи данных в городских и горных районах;
•
обеспечение
резервирования
прн
отказе
работы
снстем
Лоран-СlЧайка
или
ГЛОНАССIGРS.
Сверхточные определения места по СРНС могут использоваться для калибровки пока
запий РСДН н компенсацин погрещностей, обусловленных особениостями распространения радиоволн. в свою очередь, данные Лоран-СlЧайка могут нспользоваться для контроля цело стности СРНС. Станции Лоран-СlЧойка работают в длинноволновом диалазоне радиоволн на частоте
100 кГц.
Радиус действия снстемы с одиой станцией порядка
Предварительные оценки
[6]
1000 хм.
показали, что линии передачи данных (лпд) на основе стаи
ЦИЙ РСДН могут обеспечить эффективную скорость передачи данных от как показано в
[6],
возможно дополнение РДПС
Eurofix
15 1JP 30 бит/с.
Поэтому,
функцией использоваиив ГЛОНАСС.
При этом целесообразно примепять асинхронный DGРSlДГЛОНАСС формат данных. В соответ· ствни с этим форматом сообщение о поправках для одного КА имеет длину
45 бит [7].
Последние проработки основаны на том, что дифференциальные поправкн и сигналы контроля целостиости формируются на ККС в внде сообщения
RTCM типа 9.
Они затем ко
днруются н модулируют сигнал передатчнка РСДН. Используется импульсно-фазовая моду ЛЯЦИВ. Модуднруются только
6
последних импульсов группы (из
8
импульсов). Расчеты по
казывают, что влияние этой модуляции на работу стандартных приемников РСДН невелико, поскольху эффективное ослабление сигнала составляет не более
0,79 ДБ [9].
Учитывается возможность влияния в этом канале ряда помех: атмосферных шумов, непрерывных помех типа "немодулированной несущей" и перекрестных помех н т.Д. Поэто му для повышения помехоустойчиаости
прнменяются контроль четности н корректирующие
РЕГИЬНАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
105
коды Рида-Соломона. В результате скорость передачи данных колеблется в диапазоне от до
биr/с. В приемнике РСДН сообщеиие должио демодулироваться,
175
70
декодироваться и
передаваться в приемник СРНС для последующего использования при компенсации квазиси
стематических ПOIрешностей и ошибок селективиого доступа
GPS.
Как показано в [7], точность определения координат такой РдПС может составить 5 м. В работе
[9] приводятся
результаты исследования технологии Еврофикс примеииrельно
к европейской сети системы (РСДН) Чайка. ККС была создана специалистами Нидерландов и России, установлена и сопряжена с аппаратурой ведущей станции (г. Брянск). Исследования проводились в Минске (удаление от ККС 495 хм) в период с 13 по 16 апреля 1999 г. ив районе г. Симферополь (удаление от ККС 937 хм) в период с 19 по 21 апреля 1999 г. Orмечae'l<:Я, что измерения ПРО80ДИЛИСЬ в сложной помеХО80Й обстановке, когда в Минске имели место про· МЫIIШенные, сетевые и синхронные импульсные помехи, а в Симферополе
-
сетевые и перио
дические помехи сложного спектра. Подученные результаты подтвердили высокую эффек тивность технологии Еврофикс; при ЭТОМ погрешностн местоопределения составили
3,37 м
на УдаЛенивх порядка
7.4.
1000 хм и 2,48 м на удаленивх
порядка
(2 СКО):
500 хм от ККС.
Другие проекты РДПС
Другим примером служат Средневосточные реmональные ДПС
[10],
охватываюшие
зоны Персидского залива, Красного и Средиземного морей, Суэцкого канала и Гибралтара, по которым проходят важнейшие пути транспортировки нефти из Среднего и Ближнего Вос тока в Европу.
Добавим также планируемую нвциональную сеть РДПС США. ПЛаны создания на циональной дифференциальной подсистемы транспорта на нью
1997 г.
1998 [11].
GPS (NDGPS)
<:таЛи частью закона о развиrии
г., одобренного Конгрессом США и преодолевшим вето Президента осе
Система основывается на трех сетях стационарных радиостанций, находящихся в ре
зерве ВВС. Система должиа дополнять сеть дифференциальных подсистем Береговой охра ны, использующую всенаправленные радиомаяки.
NDGPS
разрабатывается с целью достижения точности Ме<:тоопределения
средством передачи сиmaлов днфференциальных поправок на частоте
300
1-3
м по
кГц и учета их в
аппаратуре потребителя. Ассиmования щем целью добавить проекта планируется
1998 года были первыми в предполагаемом трехлетием проекте, имею 59 станций к уже существующей сети Береговой охраны. Завершение в конце 2000 г.
Предполагается охватить по крайней мере двумя станциями каждую пару граничащих
друг с другом континентальных штатов н одной станцией
-
больщую часть территорни Аляски.
Инициатива в проведении ЭТИХ работ исходиr из таких организаций, как Федеральная админи<:грация высокоскоростного транспорта, Федеральная железнодорожная админи<:гра
ция и Агентство по точному управлению боты по
NDGPS
В работах
(positive contro1)
поездами. В настоящее время ра
продолжаются.
[12, 13]
освещены усилия специалистов Канады по созданию и совершенст
вованию региоиальной сети ДПС
(RADGPS)
за счет более тщательиого учета ошибок, обу
словлеиных особенностями распространения радиоволн в ионосфере. этот учет осуществля ется на основе данных сети наблюдений сиmалов
Canada Defonnation Аггау (WCDA).
GPS,
имеющей наименование
Westem
Используя в каче<:ТВе основных фазовые измерения, сеть
обеспечивает в необходимых случаях дециметровую и даже саиrиметровую точность опре-
ГЛАВА 7
106 деления места. Сеть
WCDA
расположена на юго-западе Британской Колумбии и работает
под управлением Тихоокеанского Центра наук о Земле Службы геологических исследований канады в иmeресах обеспечения наблюдений за состоянием земной коры. В работе
[14]
прелусмо1рСНО создание отечествениых РДПС. С этой целью проведен
ряд глубоких технических проработок. Так, в РНИИ кп разработана 16-каналъная станция мониторинга радионавигациониых
полей ГЛОНАСС н
GPS и определения
дифференциальиых поправок
[15].
Станция предназначена для решения следующих задач:
•
непрерывного слежения за всемн "видимымн" КА ГЛОНАСС Н
GPS
с сохранением в
памяти компьютера всей полученной прнемникамн нзмерительной н другой цифровой информации;
•
непрерывного проведения в реальном времени навигациониых определений по созвез диям только КА ГЛОНАСС, только КА
• •
GPS и КА ГЛОНАСС
и
GPS;
анализа составляющих погрешностей навигационных определений; контроля качества передаваемых КА навигационных радиосигналов и навигационных
сообщений н контроля целостности;
•
формирования днфференциальных поправок к навигационным радиосигналам "визи руемых" КА н признаков исправностн этих КА. В составе станции находятся: антеино-усилительный модуль; четыре четырехканалъ
ных приемных устройства ГЛОНАССIGРS; четыре цифровых сигнальных процессора
2SU; компьютер
обработки данных IВM РС
Одиоплатный сигнальный процессор (СП) ра
TMS
DSP-
486. DSP-25U выполнен
320С25. СтанЦИJI сопряжена с внешним стандартом частоты
внешнему нсточнику постоянного тока напряжением
на базе микропроцессо
5 МГц и
подключена к
27 В.
Прнемное устройство состоит из блоков аналоговой н цифровой обработки сигналов, управления каналамн, ствбидизации напряжения н частоты, вторичного источника питания. Функционирование рены телемегрирование
ККС предполагается в автономном режиме, для чего предусмот
прнемного устройства в реальном времени и запись поступающей
информации, а также предусмотрена работа под наблюдением оператора. Спирально-полосковая ГЛОНАСС в зоне обзора
СП
DSP-25U
широкополосная аитенна позволяет принимать сигналы
± 850 относительно
управляется работой приемных устройств; платы
свободные слоты IВM РС
GPS
и
вертикали.
DSP-25U
встввлены в
486.
Программное обеспечение (ПО) ККС включает:
•
ПО СП
DSP-25U, управляющее
аппаратной частью прнемника и цифровой обработкой
сигналов;
•
ПО управляющего компьютера, предназначенное для управления СП, предваритель ной обработкн и накопления данных измерений н навигационных сообщений КА н формирования днфференциальных поправок;
•
ПО обработкн, анализа и графического представления данных телемегрии (уровней сигналов и шумов в каналах приема, времени поиска сигналов и т.Д.), расчетных даль настей и скоростей (по фазе и коду), их разностей с измерениыми значениями (невя зок), погрешнастей ежесекундных и усредненных навигационных определений плано вых координат И высоты с анализом геометрии созвездий.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
107
Даиные управляющего компьютера могут передаваться по инreрфейсу RS-2З2 в дру гой компьютер или а ЛПД. Стаидартный инreрфейс ККС позволяет через линии связи объе дииить иесколько таких станций в единую сеть с взаимным обменом информацией внутри сети. Совместная обработка информации, полученной на различных ККС сети, позволяет уменьщить зависимостьточности поправок от удаления потреб...reля от ККС в регионе, охва тываемом сетью.
Этим вопросам посвящено, в частности, работа
[16].
Ее авторы показали, что предло
жеиные алгоритмы обработки с помощью метода наименьших квадратов оценок погрешно
стей всех ККС позволяют существенно (примерно в 2 раза для уровня 5 М) расширить зону повышенной точностн. Существенный выигрыш также обнаружен "в дальних зонах на уда лениях свыше
1000
км от ближайшей ККС в то время, как в ближних зонах (до
200
км) по
вышения точности практически не наблюдается". Результаты получены с ПОМОЩЬЮ полуна турного моделировання погрешностей ралllОНавигациоиного поля в регионе Охотского моря. Аиалогичный подход использовался в работе ных поправок ДЛИ района
500
на
500
[17],
в которой исследовался расчет обобщен
км С треми К1~c. При этом утверждается, что ошнбки
координатно·временного обеспечения НКА и погреШНоСТИ, обусловленные особенностями распространения радиоволн, снижаются до уровня нескольких дециметров.
Литература к главе 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9.
7
Огреп Ole. Recenl Developments in Ше Fugro Starfix DGPS Service, Ргос. of DSNS-96, vol.l, SI. Pelersburg, Мау 1996, Рарег ". ЗЗ. Stafix Global Coverage - 2000 km Range. Рекламиый проспект фирмы Fugro, 1996. Starfix DGPS Virtual Base Stalion. Рекламный проспект фирмы Fugro, 1996. Walsh О., Capaccio S., еl al. Real Тiтe Differenlial Positioning Using GPS and GLONASS, Ргос. of DSNS- 96, Add. vol., St. Pelersburg, Мау 1996, Рарег ". 11. Ashkenazi У., еl al. High Precision Wide Агеа DGPS, Ргос. ofDSNS- 96, у. 1, SI. Pelersburg, Мау 1996, Рарег ". 8. Offermans а., Zaaijer М., Meijer М. Evalualion of DGNSS Datalinks for Cal-III Landings, Ргос. ofDSNS-96, vol.l, SI. Petersburg, Мау 1996, Рарег Уan Willigen, О., Offermans а., еl al. Eurofix: GNSS АugrnепtedLогan-С&Loгan-С Augmenled GNSS, Ргос. of ше 1995 Nat. ТесЬ. Meeling of ше lnsl. of Navigalion., Anaheim. СА, Jan. 18-20, 1995. Andersen. J. А Prolotype Loran Augrnenled GPS, Ргос. ofthe 1995 Nal. ТесЬ. Meeling of Ше lnsl. ofNavigalion., Anaheim, СА, Jan. 18-20, 1995. Никулин Ю.М. Создание дифференциальной системы Еврофикс - реализация концеп
".13
ции интеграции спутниковых и наземных средств радионавигацииlIНО80ети навига·
1999, "22 (4). Midd1e Easl Regional DGPS Networks, ог Wide Агеа Augrnentation Syslет, Ргос. ofDSNS-96, у. 2, St. Pelersburg, Мау 1996, Рарег ". 59. 11. GPS World Newsletter, Nov. 7, 1997. 12. Zuofa Li, Yang аао. lonosphere Effecl and Modeling for Regional Агеа Differenlial GPS Network, ION GPS-98 Ргос., Nashwille, 1998. ции, НТЦ "Интернавигацня",
1О. EI-Sadawy
Н. ТЬе
ГЛАВА 7
108
13. Zuofa Li, Yang аао. Improving Ambiguity Resolution for а Regional Area DGPS System Using Multiple Оау. ofData, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 14. Милов Ю.Г., и др. Концепция создания диффереициалъной подсистемы космических навигациOlПIых систем ГЛОНАСС и GPS, Сб. Трудов 2-й Международной конференции "Планирование rл06алъной радионавигации", Москва, т. 2, стр. 402-412, 24-26.6.1997. 15. Салищев В.А., Дворкин В.В., Виноградов А.А., Букреев А.М. Станция мониторинга радионавигационных полей систем ГЛОНАСС·GРS и определения дифференциальных
поправок//Радиотехника. Радиосистемы. Радионавигационные системы и навигацион ные комплексы.
16.
1996, NH, стр. 89-93.
Кульнев В.В., Куликов В.Ю. Обработка информации от нескольких контрольно-кор ректирующих
станций
GРS//Радиотехника.
при реализации
Радиосистемы.
дифференциального
Радионавигационные
режима
ГЛОНАСС
и
системы и навигационные
комплексы. 1998, N.9, стр. 71-78. 17. Xin-Xiang Jin, et al. Improvement ofDGPS in Medium Areas Ьу Using а Network ofDGPS Reference Stations, Proc. ofDSNS-96, vo1. 1, St. Petersburg, Мау 1996, Paper N. 34.
Глава 8 Локальные дифференциальные подсистемы Локальные ДПС СРНС имеют максимальные дальностн действия от ККС дО
50-200 км.
ЛДПС чаще всего ВКJIIOчают одну контрольно-корректирующую станцшо (ККС), аппара1УРУ управления н контроля (в том числе, контроля целостностн) н средства передачи данных.
К настоящему времени определнлись три основных класса ЛДПС:
•
морские ЛДПС для обеспечения мореплавания в проливных зонах, узкоCТJIX И аквато риях портов и гаваней в соответствни с требованиями ИМО;
•
авиационные ЛДПС для обеспечения захода на посалку и посадки ВС по категориям
•
ЛДПС для геодезических, землемерных и друтих специальных работ
ИКАО;
8.1.
[1].
Морские лдпе
Морские ЛДПС, использующие в качестве средств лниий передачи данных (ЛПД) всенаправленные средневолновые радиомаяки (РМ) с дальностью до
200
КМ, размещены, в
частности, в США (практически по всему побережью), по периметру о. Исландия
бережью Итални
[3]
и в друтих странах Европы.
12 радиомаяков
[2],
по по
размещено вдоль побережья
Австралии. Отмечается также их размещение в Китае, Индни, Южной Африке, Великобри тании, Канаде и в ряде других мест. Отметим, что к середине
28 странах мира. Предполагается [4], что сеть таких
1998
г. насчИТblВалось
187
та
ких радиомаяков в
ЛДПС, работающих по системам ГЛОНАСС и
GPS,
будет охватывать также все побережье Россни и акваторни прилегающих морей. В настоящее
время отдельные средства проходят предварительную проверку на Балтике. Точность (с вероятностью более ваинн ГЛОНАСС и
вят соответственно
0,95) определения координат при совместном испоЛЬЗQ GPS составит от 2 до 4,5 м. Надежность обслуживания и дОС1)'ПНость соста более 0,9997 и 0,998 при времени предупреждения об отказе лучще 1О с [5].
Российским ИНСТJl1YТOм радионавигации и времени создана ККС "Зверь-М" для упо
мянутых выще морских ЛДПС, работающдя по ГЛОНАСС и
GPS [1].
Аиалогичная ККС раз
работана на Украине НИИ "Кваит"(г. Кнев) и заводом "Оризон" (г. Смела). Такие ККС рас считы[аютT по данным приемников сигналов ГЛОНАСС и стандартные сообщения (в соответствни со стандартом
GPS
поправки, преобразуют их в
RTCM SC-104)
и подают их на моду
лятор передатчика-радиомаяка [5]. для морских ЛДПС самым ЭКОНОМИЧНЫМ решением, .как уже отмечалось, является ис пользование в качестве ЛПД всенаправленных средиеволновых радиомаяков, работающих в диапазоне от сдвигом
283,5
(MSK).
до
325
кГц. При этом примеияется манипуляция с минимальным фазовым
Возможная скорость передачи данных от
25
до
100 бит/с.
В случае передачи
ГЛАВА 8
110 поправок для ГЛОНАСС скорость передачи составляет
25
бит/с, при работе с
GPS
без селек
тивиого доступа и с селективиым доступом скорости передачи соcтaвmпoт соответственно
и
100
бит/с. Такая манипуляция не мещает выполнеНlПO основной задачи РМ
-
50
определеНlПO
направления.
ДлJI
помехоуcroйчивого
КОдИРОвания
используются
корректируюшие
коды
РИда
Соломона. Основиым недостатком, тем не менее, выбраииой ЛПД является ее подверженность помехам, например, из-за разрядов статического электричеC11lа в осадках (дождь, снег и т.д.)
[1].
Корректирующая информация морских ЛДПС передается в соответствнн с общепри нятым стандартом RТСМ SC-I04, разработанным первоиачально для GPS Спецнальиым ко митетом
104
Радиотехнической комиссии по мореплаваНlПO США и поддержанном МАМС
(Международной Ассоциацией маячных служб).
Версия
22
этого стандарта создана, чтобы учесть и использованнедифференциально
го режима ГЛОНАСС [1,
5]. Последующее изложенне основано на этом материале. RTCM SC-I04 предусматривает использование 30-битовых слов; из них 24 би информациониыи,' следующие за ними 6 бит - "контрольиые". Каждое сообще
Формат та являются
ние имеет заголовок из двух слов, следуюшие за ним слова передаваемых дaнllыx специфич
ны ДJIЯ каждого конкретного типа сообщения. Поправки и неоперативная вспомогательная информация передаются в качестве не
прерывного потока сообщеиий, соcroяших из отдельиых информациоиllых кадров. Одно со общение включает
N+2 слова.
Сообщения с даниыми ГЛОНАСС сгруппированы в блок из
Таблица
8.1.
Основные сообщения ЛДПС СРНС ГЛОНАССjGРS
Номер типа
1 3 5 6
Поправки
7
Альманахи РМ'
9
GNSS (для всех
ГЛОНАСС
"видимых" КА)
31 32 33 34 (N=O или 1) 35
Параметры ККС
Исправиость созвездия Нуль-кадр Подгруппа "быстрых" поправок (взамен типов
16
Номер типа сообщеиия
Наименование
сообщеиия GPS
• РМ -
7 типов (табл. 8.1).
GNSS 34 (N)I) 36
1 или 31)
СпециальноесооБIЦение
радиомаяк
Формат и содержание сооБIЦений о поправках ГЛОНАСС идентичиы формату и со держаншо соответствуюших сообщений
GPS.
Однако имеются некоторые отличия, связаниые с несколько иной струхтурой коордн
нат и времениой щкалы ГЛОНАСС, а также с содержанием ннформациоииых кадров иавига ционного сообщения ГЛОНАСС. Имеются также отличия в заголовках сообщений. СооБIЦение
31 (N)1) содержит кор 31 сооБIЦение 34 общим числом не более 9.
ректируюшие поправки для всех "видимых" КА. В отличие от сообщения содержит поправки лишь для подrpуппы из ЭТИХ "ВИДИМЫХ" КА,
Сообщение
32
содержит информацию о координатах ККС в системе ПЗ-90. Формат и
содержание этого сообщения идентичны сооБIЦеНlПO
3 представлеиы в системе WGS-84.
3 для GPS,
но координаты в сооБIЦеиии
ЛОКАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
Сообщенне
34
(Т=О илн
111
нспользуется лля вспомогательных целей (обеспечения не
1)
прерывности передачн); например, когла ККС не готова послать друryю ннформацию, лля синхронизацин в некоторых специфических случаях н т.д. Сообщение
35
предусмотрено лля РМ, передающих поправки лля ГЛОНАСС, н со
держит ннформацию о местонахожденнн, частоте несущей н зоне действия РМ. Оно нсполь
зуется лля того, чтобы облегчить восприятие снгнала РМ потребителем. Коордннаты РМ передаются в снстеме координат ПЗ-90. Каждый РМ передает также информацию о даух илн трех близлежащих РМ сети.
Зона действия РМ характеризуется расстояннем от РМ, на котором отношение снг нал/помеха в полосе сигнала превыщает
7 dB
в
99,9
процентах времеин данного сезона. РМ
идентифнцируется в соответствнн с положениямн МАМС. Сообщенне тнпа
36 идентично
сообщению типа
16,
но ннформация о безопасности на
Bнraцнн будет передаваться как на русском, так н на английском языках.
Частота передачн сообщеннй различных типов характеризуется табл.
Табnица
8.2.
Частота передачи сообщений лдпс ГЛОНАСС/GРS
Номео сообщении
9 (1) 3 5 6 7 16 34/(31) 32 33 34 35 36
8.2.
Частота Передается настолько часто, насколько возможно; примерно каждые
15-20 с
Дважды в час (по истечении каждой 15-й и 45-й минуты) Передается в 5-ю минуту каждого часа и через каждые
15 мин.
после
Передается по мере необходимости Передается в
7-ю минуту каждого часа и каждые 15 мин.
после
Передается в случае необходимости Передается каждые
50-60 с
Передается даажды в час (в 16-ю и 45-ю мин. каждого часа) Передается в 6-ю минуту каждого часа и затем каждые
N=O или 1. Передается
15 МНН.
по мере необходимости
Передается в 8-ю минуту каждого часа Передается по мере необходимости
в случае кратковремеиного отсутствия поправок лля любой системы и информации об 6 (34) (N<2) или соо()щение 16 (36) с
отказе ККС и РМ будет передаваться сообщение типа указанием вИда отказа в заголовке.
Одновремеино информация об отказе РМ и ККС будет передаваться близлежащим РМ посредством сообщений типа
7 (35).
В результате время между обнаружением отказа и пере
дачей предупреждеНИJI о ием ие преаысит
8.2.
10 с, что соответствует [1].
АвиаЦИОННblелдпе
к настоАЩему времени разработано несколько типов авиационных ЛДПС посадки (спутниковыхсистем посадки). эти системы отличаютсянесколькимидостоинствами:
•
сравинтельно небольщой состав оборудоВ8НИJI позаоляет снизить издержки при улуч шенных операциих в cJIожIIых метеоУCJIовиих;
•
позВOЛJ1ЮТ а условИRX I-й и потенциальио более сложных категорий обеспечить воз можиость работы лля иачальных участков всех ВПП со стороны захода на посадку,
ГЛАВА 8
112 располагающихся в радиусе
КМ, чТо делает эту систему экономически более эффек
55
тивной, чем другие средства, которые предназначаются для одной БПJI;
•
позволяют оборудовать местные авиалинии;
•
отличаются гнбкостыо, ПОЗВОЛJllOщей реализовать траектории захода с переменной геометрией, мннимизирующие время полета н обеспечивающие борьбу с помехами;
•
в системах реализуются современные принципы проектнроваиня, обеспечивающие контроль состояния аппаратуры н ускореиие ремонтных работ. Б
качестве
D9201D9ЗО фирмы
одного
DASA
из
примеров
(ФРГ) [б,
7],
авиационной ЛДПС
работающие по
вана в соответствии со специальной категорией
1,
GPS.
система
можно
Аппаратура
D930
привести
D920
снстемы
сертифициро
в состоянии удовлетворить
требованиям !-й и Н-категорий ИКАО. Радиус действия этих систем до З7 КМ. Система D920 включает ККС с монитором СРНС, УКВ ЛПД с RTCA/DO-217 [8]), а также общий монитор для контроля и управления.
монитором (стандарт
Система имеет отказоустойчивую конструкцию и сертифицирована для критических ситуаций по соответствующим стандартам. Программное обеспечение сертифицировано по требованиям RТСA/DO-178Б.
для того, чтобы удовлетворить ЖеСТКИМ требованиям посадки самолетов, ЛДПС имеет в своем составе монитор целостиости со следующими функциями:
•
обнаружение и исключение аномальных сигналов и ошибок, влияющих на измери тельные каналы;
•
аттестация дифференциальных ошибок определения дальности потребителя посредст ВОМ сравнения некоррелированных показаний прием ников;
• •
обнаружение и исключение перескоков фазы при слежении за фазой несущей; контроль передаваемых сообщений перед и после их излучения в эфир. Общие характеристикн снстемы
лостность 1-З*Е-8, доступность
0,98,
D920 следующие: частота выдачи поправок 1-4
Гц, це
непрерывность 1-З,8*Е-5, точность (СКО) лучше
1,]
м.
Имеется встроенный контроль, осуществляется автономное функционирование с теленаблю дением, а также взаимодействие со службами УВД. Другими яркими примерами являются системы фирмами
SLS-1000 и SLS-2000, разработанные Pelorus. Состав оборудования обеих снстем аналогиченсоставу SLS-1000 имеет средства самопроверки, которые при возникновении и
Honeywell
D9201D9ЗО. Система
отказа оповещают об этом потребителей (операторов УБД и самолеты в зоне действия). Сис тема SLS-2000 представляет собой отказоустойчивую конструкцию, которая продолжает вы ПОЛНЯТЬ СВОИ ФУНКЦИИ при отказах отдельных блОКОВ в ТО время, KOГД~ MOryт осуществляться мероприятия по ремоиту техникн.
Б табл. 8.З приведены требуемые и реализуемые характеристики этих систем. Б работе
[10]
приведены результаты эксперимеитальных исследований демонстрацион
ного варианта (демоверсия)
SLS-2000,
использующего сигнал
GPS
с P(y)-коДом. Проведены
исследования характеристик двух режимов захода на посадку: использующего ТОлько сигнал с
Р(у)-кодом иа ККС Н иа борту самолета-лаборатории Боинг- 707 н режима, нспользующего имнтацию сигнала с С/А-кодом на ККС и сигнал с Р(у)-кодом в бортовой аппаратуре
GPS.
По
следний режим позволяет оценигь предварителЬЮdе характеристики использования военной авиацией гражданских аэродромов, ЛДПС которых работают по сигналу с С/А-кодом.
Демовереия ЛДПС состоит из трех вынесенных приемных блоков СРНС (Trimble и части SLS-2000, состоящей из трехканального оборудования вычисления диф
"Force-12")
ференциальных поправок и двух передатчиков корректирующих сообщений. Три канала об-
ЛОКАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
113
работки измерений ПОЗВОЛJ!ЮТ за счет совместной обработки, включающей контроль, повы СИТЬ точность и надежность поправок.
Таблица 8.3. Требования к точному заходу на посадку и их реализация Параметры
Стандарт RTCAIDO-217
SLS-IOOO, SLS-2000
1,1 3"Е-В/заход
менее 0,9 1"Е-В/заход
3,В"Е-5/заход
1,15"Е-7/заход
9В
99
<3,0 300
<1,0 75
RTCAIDO-17ВВ уровень В
RTCAIDO-17ВВ уровеиь В 37... 55
Точность (СКО) определенна псевдодальности,М
Целостность Непрерывность
ЭКСIШVатационная доступность, % Время задержки сигиала оповещения, с
Время захвата, с Критичность программного
обеспечения Дальность действия ЛПД, хм
'" 37
Периодичность сигналов диффе-
3,0
ренциальных коррекций, с Вид модуляции
0,5 DBP8K фазовая манипуляция DBPSK согласно RTCA/DQ-217, RTCAIDO-217,
фазовая манипуляция
согласно
приложение
Вид сообщения
изменение
F,
приложение
1
RTCAIDO-217,
приложение А, тип
I
На борту использовалась 12-канальная автономная аппаратура
H764G
и 5-канального приемного модуля
изменение
1
RTCAIDO-217,
приложенне А, тнп
а также сильносвязанная спугннково-инерциальная
F,
система
EGI
1и 4
GPS Trimble "Force-12", Honeywell
на базе БИНС
Collins GEM-IIl.
В качестве эталонных контрольных средств на земле и на борту ИСПОЛЬ30в8Лась пре цизионная аппаратура Проведенные
GPS Trimble 4000 S8!.
исследования
подтвердили
удовлетворение
точностныx
требований
к
обеспечению посадки по !-й катеroрии во всех режимах (СКО определенна высоты находи лись в пределах от
0,5
до
1,5
м), а также возможность использования гражданских ЛДПС
военными самолетами с приемннкамн, работающими с снгналом
GPS
с кодом Р(У). Поду
ченные данные не выявили пренмуществ сигнала с кодом Р(У) перед сигналом с
CIА-кодом
при работе в условиях слабой мноroлучевости. В течение
24 заходов npоведена летная оценка точного захода на посадку по данным
ЛДПС дО высоты
60
м. для сравнения использовались данные инструментальной системы
посадки ИЛС. Оценка летного состава возможностей ЛДПС оказалась вполне положитель ной н близкой к оценке, которая давалась при использованин ИЛС.
В работе
(11]
приведены результаты летных исследований н оценки альтернативной
ЛДПС посадки самолетов, характеристики которой должны удовлетворять требованиям по садки по П-й и даже по IIl-й катеroриЙ. эта ЛДПС разработки Сnнфордскоro университета
использует кодовые и фазовые измерения сигналов НКА (псевдолнтов
-
GP8
и сигналов псевдоспyrннков
ПЛ), размещаемых перед торцом ВПП (для каждоro направленна захода на
посадку). Кодовые н фазовые измерения наземной контрольной станции передаются на борт в реальном времени. Использование на борту собственных кодовых и фазовых измерений
ГЛАВА
114 (НКА и псевдосnyтников, рис.
8.)
8
совместно с дополнительными измерениями наземной
ККС позволяет успешно реwlПЬ проблему многозначноети фазовых отсчетов и реализовать
их потенциально более высокую точность. Дополнительным важным фактором, существенно способствующим повышению точности определения высоты, является использование ПЛ. В этом случае существенно улучшается наблюдаемость системы благодаря быстрому измене НИЮ напрамения ЛИНИИ "ПЛ-самолет t '. Обобщенные результаты оценки ТОЧНОСТИ в боковом
канале и при определении ВЫСОТЫ приведены в табл. 8.4.
.
-=
:-';7;~
ККС,ЛПД
впп
Монитор. Псевдоспутник
Рис.
Таблица
8.4.
8.1.
Локальная дифференциальнаяподсистема посадки
Обобщенные резупыаты исследований После обработки с уче- После обработки с уче-
Параметр ошибки, м
Каиал
Смещение
Боковой
Смещение
Высоты
СКО
Боковой
СКО
Высоты
IСмешеииеl +2*СКО
Боковой
IСмещениеl
Высоты
+2*СКО
РеаЛЫlое время
-0,03 -0,22 0,18 0,26 0,40 0,74
том уточненных CТ3Tlt- ТОМ уточненныхстатltCТIIK; IIСПОЛЬЗУЮТСЯ
СТНК; IIСПОЛЬЗУЮТСЯ
только НКА
НКА+ПЛ
-0,03 -0,40 0,18 0,32 0,39 1,05
-0,05 -0,12 0,19 0,17 0,43 0,46
ЛОКАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
115
Из таблицы видно, что ошибки в боковом канале существенно ииже требуемых, а по грешиость определения высоты в реальиом времеии иа уровие рави3JI
0,74 м, хотя и близка, ио зиачеиия 0,4...0,6 м (см. раздел
95%
(IСмещеннеl
+
2*СКО),
все же иесколько превосходит требуемые для I1I-й категории "Требования ...). После yroчиения иа осиове собранных дан
ных дисперсии ошибок измерений по сигналам ПЛ и использования уточненного значения при повторной обработке измерений ВЫJlВЛены возможности сущеетаенного снижения вы
сотиой погрешности (до уровия
0,46
м). Таким образом этот вариант ЛДПС позволяет дос
тичь характеристик, соотаетстауюших точностным требованиям для I1I-й категории ИКАО. Осушествлены также предварительные оценки вертикального и горизонтальиого за
щитных порогов для реализации функции контроля целостности, осушествляемого с помо щью алгоритмов
(12].
Исследоввиию прниципов построения ЛДПС для посадки самолетов с передачей по
правок по навигационному каналу псевдоспутннка ГЛОНАСС посвяшена работа
[13].
Опи
сана структура сигнала и сформулированы требования к самолетной аппаратуре. В работе
Hughes, другого
[14]
приведены
результаты
оценки,
проведенной
специалистами
фирмы
прототипа ЛДПС для обеспечения посадки по I1I-й категории ИКАО. Назем
ное оборудование этой системы состоит из 4-х опорных станций, имеюших приемннки
GPS
и
специальные антенны для подавления многолучевостн, компьютер для обработки измерений от опорных станций с повышенной точностью и оборудование ЛПД для передачи корректи рующей ииформации. Проведены летные испытаиия в аэропортах Филадельфии, Фербенкса, Колд Бей и Миннеаполиса. На борту самолетов Боинг- 727 и Фалкон-20 находились приемни
ки
Novatel
Мillеnлium
GPS.
шения иа посадку точность
высота
- 0,85
Обработка измерений показала, что на высоте
(95%)
в боковом канале составила
0,39 м,
30
м ПРНИЯТИJI ре
а в канале определения
м, что также приближается к требуемым для I1I-й категории характеристикам.
В работе
[15]
приведены результаты синтеза и верификации алгоритмов контроля це
лостности ЛДПС посадки с упором на контроль наземного оборудования. Вычисляются го ризонтальный и вертикальный защитные уровни, которые сравниваются с соотаетствующи ми порогами тревоги.
В работе
[16]
описан имитатор, позволяющий производить проверку и верификацию
бортового оборудования ЛДПС посадки и оценку работы пилотов. Имитатор размешается в
30
м от тестируемого самолета и состоит из приемника сигналов ЛДПС иНКА, средета об
работки информации и моделирования,
а также передатчика, который передает "подыгры
вающие" сообшения для бортового оборудования ЛДПС в соответствии со стандартом, при ИJIТЫМ для лпд ЛДПС, но на частоте, отличной от используемой данной ЛДПС. При зтом имитируются полет самолота, нарушения целостности СРНС и ЛДПС, проверяются преры вaшIЯ, выдаются сигналы тревоги и создаются ВОЗМОЖНОСТИ ддя проверки реакций летного состава в различных ситуациях.
В работе
(17]
приводятся результаты оценки улучшения харакгеристик ЛДПС посадки
при использовании помимо сигналов
GPS
также и сигналов ГЛОНАСС. Основное внимание
уделяется вопросам повышеНИJI доступностн системы. Проведенными расчетами, учитывающи
ми основные особенностн ГЛОНАСС, показывается, что даже при орбитальной группировке из
12 НКА ГЛОНАСС доступность СРНС в целом возрастает до уровия, превосходяшего 0,999. В [18] исследуются вопросы доступности ЛДПС при различных составах орбнтальной группировки GPS (24, 30 и 48 НКА), при дополнительном использовании ГЛОНАСС, геоста ционарных и средиеорбнтальных КА других возможных систем, а также при использовании псевдоспутников. Учитываются возможные характеристики отказов КА и выводов их из ра боты, а также последующего восстановления.
ГЛАВА 8
116 в
(19]
рассматриваются вопросы использоваиия ЛДПС ДЛJI решеиия задач иавигации
при полете по маршруту и в термииальиых зоиах в противовес существующим плаиам ис
пользоваиия ДЛJI этих задач ШДПС
(WAAS, EGNOS, MSAS).
Оцеиивается количество ЛДПС
ДЛJI покрытия региоиов коитииеита США, Австралии и Южиой Америки. Позиция ИКАО отиосительио формата сообшеиий и радиокаиала ДЛJI авиациоlDlЫX ЛДПС
иашла отражеиие в мииимальиым
SARPS
по
GNSS 1999
характеристикам
Г., в котором yчиrывaeтcя стаццарт RТCA/DO-217 по
авиациоlDlЫX систем
[8],
ПОДГO'IOвлеииый
Радиотехиической
комиссией по авиации США. В соответствии с этим стандартом разработан ряд конкретных и описанных выше сис
тем
[6, 7, 9],
которые прошли испытаиия. Их предполагается использовать для 06еспечеиия
полетов гражданской авиации.
Соответствующая ЛПД использует УКВ диапазои частот
112-118
МГц. Формат обще
го сообщеиия ЛПД включает: служебиую последовательиость; ииформациоииый массив; корректирующую кодовую последовательиость
(FEC - Forward
Еггог
Correction)
и вспомога
тельные симвОлы.
Передаваемое частиое сообщеиие о поправках содержит, иапример: идеитификатор блока сообщеиия
- 24 бита; резервиое слово - 2 бита; тип - 8 бит; молифицированный Z-отсчет - 13 бит; ощибку ускорения - 3 бита; номера КА - 6 бит; поправки псевдодальиостей - 16 бит иа 1 ПД; возраст даиных - 8 бит; поправки псевдоскоростей - 12 бит иа 1 ПС; ошибки диффе ренциальных дальностей пользователя - 6 бит на 1 дальность; кодовую корректирующую группу - 24 бита. При 12 КА общий размер такого сообщения составит 664 бита. Используется отиосительная фазовая модуляция несущей со сдвигом по фазе на 7tl4 (всего 8 положений). При этом одии символ передаваемой информации представляется од ним сдвигом фазы, чему соответствует двоичиое число из 3-х бит (код Грея). Например, 001 соответствует 1 и фазовому сдвигу 7
- 8
бит; идентификатор ККС
бит; длину сообщения
- 6
демодулировать сообщение. В передатчике оиа способствует стабилизации уровня мощно сти, синхронизации, содержит резервный символ, ииформацию о длине сообщения и коррек
тирующую группу служебной последовательности. Служебная последовательность защищается укороченным кодом Хэммингз, способ ным корректировать ошибку одного бита и обнаруживать
бок. Информационный массив (общий объем до Рида-Соломона
(225, 249
1776
75
из
300
возможиых парных оши
бит) защищается укороченным кодом
бит). Этот код способен исправлять до 3-х ошибочных символов.
Он формируется нз 8-битовых СЛОВ С помощью кодирующей последовательности
(FEC).
По
сле кодирования сообщение подвергается скрэмблированию.
Все общее сообщение передается внутри интервала длительиостью
500
мс. Восемь та
ких иитервалов составляют одии подкадр общего времениого календаря illМЛ. Скорость передачи даниых
2400 бит/с.
Система, соответствующая специальной категории
1 (SCAT-1),
внутри одного подкад
ра не может использовать более двух интервалов. Для обеспечения захода на посадку по ка
тегориям
1, 11
и
111
может использоваться и более двух иитервалов в зависимости от требова
ний, предъявляемых этими системами.
Для создаиия ЛПД применительно к ЛДПС посадки по альтернативные варианты радиоканалов.
111 категории рассматриваются
ЛОКАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
117
Считается [20], что диффереициальные поправки для всех "видимых" КА должны пе
редаваться с частотой той
2
1 Гц,
сиmалы целостиости и положительиой идентификации
Гц, и даииые о состояиии ВПП
-
с частотой
1120 Гц.
-
с часто
При этом, однако, общий формат
сообщения о поправках, приведенный выше, остается неизменным. Увеличивается лшпь на бит корректирующая кодовая группа (до
Предполагается также, что сообщеиие о целостности имеет длину до щение о состояиии ВПП
-
до
8
32 бнт). 272
бит, а сооб
1000 бит.
В то же время предполагается, что возможности ЛПД дОЛЖНЫ быть таковыми, чтобы учитывать moбые измеиения в формате, например, за счет включения: дифференциальных со
общеиий ГЛОНАСС; поправок фазы несущей; формата данных
DGNSS-2
(т.е.
DGNSS
еще
более далекого будущего). Помимо УКВ диапазона
108-118 МГц рассматривался [20].
и диапазон
MLS 5000-5250 МГц,
а также модифицированный С-диапазон
Отмечается, ЧТО использование УКВ диапазона, как правило, не требует размещения на самолете новых антенных устройств; однако оно требует, по сравнению с диапазоном С и диапазоном
MLS,
обеспечения больщих отнощений сиmал/помеха.
Кроме того, этот диапазон уже занят другими средствами
(VOR/ILS);
поэтому В03
можное его использование требует серьезных организационно-плановых мероприятий. Оче видно также, что использование канала МLS зависит от судьбы этой системы. Поэтому авто ры
считают, что использование УКВ-днапазона, хотя и ЯВJIJIется на первый взгляд более
[20]
привлекательны,, уступает ВОЗМОЖНОСТЯМ использования модифицированного С-диапазона. Рассмотрение различных ввриаитов, по-видимому, будет продолжено. Свидетельством этого, в частности,
ЯВJIJIется выход в свет новых нормативных документов
(Стандарт на ЛДПС посадки по категориям н
RTCAIDO-246
(Интерфейсный
1,
RTCAIDO-245 GPS/WAAS)
П, ША, IIIВ и по взаимодействию с
контрольный
документ,
определяющий
взаимоотношения
ЛДПС посадки н бортового оборудования. Определяет характеристики 4-х сиmaлов: ВС,
GNSS для
8.3.
GNSS для
наземной станции, ЛПД н дополнительного сигнала прн измерении дальности).
Геодезическиеи специальныелдпс
Важный, распространенныйн весьма перспективный класс ЛДПС составляют системы геодезическогообеспечения с далЬНОСТЬЮ не более ностью
[21-23].
50
км и саитиметровой-дедиметровой точ
как правило, их использование допускает серьезную обработку измерений по
сле того, как эти измерения проведены. Кроме того, онн ПОЧТИ в обязательном порядке реали
зуют алгоритмы слежения за фазой несущей частоты сиmала. В то же время требования непре рывности, доступности и целостности для таких систем могут быть существенно ослаблены.
В
[24]
приводятся результаты исследования и оценки первой дифференциальной сети
в Германии, которая расположена на Юге Нижней Саксонии. Она имеет
5
опорных станций:
Ганновер, Брауишвейг, Геттинген, Алфельд н Клаустхал-Целлерфельд (главная станция). Корректирующие поправкн рассчнтыввются на главной станцин н передвются в соответст вин со стандартом
RTCM SC-104 v.2.1.
Используется метод дифференциальной коррекции в
реальном времени. Реализуется ТОЧНОСТЬ привязки от нескольких сантиметров до нескольких
миллиметров. Рассматриввются вопросы передачн измеряемых параметров. В
[25]
рассматривается сеть в Нидерлаидах, состояшая из пятн опорных Н одной глав
ной станции, объединенных каналамн передачн данных. Определенне места потребитель осуществляет
при использовании
которой выбирается по его выбору.
коррекций
от Вир1Уальной станции, месторасположение
ГЛАВА 8
118 Работа
[26]
посвящена исследованшо точностных характеристик финской геодезиче
ской сети. Сеть состоит из ll-ти опорных станций, оборудованных приемниками
12,
и использует дифференциальный режим· и передачу поправок в стандарте
Ashtech ZR ТСМ. Иссле
дования показали, что обеспечиваемая точность определения места по координатам Х, У со ставляет ±О,5 см, а по высоте
±l
см.
Освещеншо характеристикгеодезическойЛДПС ция) посвящена работа
[27].
NDS
100МkII фирмы Сереель (Фран
Сообщается, ЧТО система имеет трн режима: обычный, обеспе
ЧИВающий субметровую точность; усоверщенствованный с дециметровой точностью место определения; кинематический в реальном времени OTF
(only-the-fly).
дли обеспечения строкreльства комбинированного "моета-1)'ннеля" через пролив Оре сунд, разделяющий Данmo и Швецию, используется сеть пяти опорны:х стаНЦИЙ и мобильная
станция
(RTK). Дифференци RTCM SC-I04 у.2.1. Использует ся 9-канальнаяаппаратура GPS SRЗ99 Е, изготовленная фирмой Leica. В [29] сообщается о разработке фирмой Pentax Coгporation's GPS Division портативно го приемника PS3000GPS System весом 0,5 кг, который может найти применение при опера тивных работах, требующих точности не хуже 2 м (2 СКО) совместно с приемником маяка Starlink DGPS. Там же сообщается о создании фирмой Tcimble портативной аппаратуры GPS Pathfmder pro XRS, обеспечивающей субметровую точность местоопределения для картографи [28].
Примеияется кинематический режим в реальном времени
альные поправкн передаются в соответствни со стандартом
рования и других работ. Имеются и весьма специфические применения ЛДПС СРНС, например, для контроля за перемещением автомащнн ннкассаторов банка, такси в Гетеборге [30] и т.д.
Литература к главе
8
1. Глобальная спутниковая радионаяигащюнная система ГЛОНАСС/IИПPЖР, Москва, 1998. 2. Thorstainsson S., Gwmarsson Т, Gudmundsson G. Ice1ands's Netwock of Differential GPS Radiobeacons, Proc. ofDSNS-96, Add. vol. 1, St РеtersЬшg, Мау 1996, Рарег H~ 61. 3. Lашо-Сеtепа G. DGPS for Marine Applications: Ship Performance Monitoring System around the Italian Coasl, Proc. DSNS-96, vol. 1, St. РеtersЬшg, Мау 1996, Рарег H~ 22. 4. Аитаков А.В. Состояние и перспективы оборудования морей в Российской Федерации аппаратурой днфференциальных систем ГЛОНАСС/GРS на базе круговых морских радиомаяков. Труды Международиой конференции "Глобальная радионавигация", Москва,
5.
6. 7. 8. 9.
1995. Filatehevkov S., Кbimulin К., Chistakov У., Вazзrоу У. Broadcast Standard for Russian Maritime DGPSIDGLONASS Service, Proc. of DSNS-96, vol. 1, St. Petersburg, Мау 1996, Paper H~ 21. Blomenbofer Н., Mattissek А. ТЬе New DASA-NFS Ground Station Farnily for Use in Civil Aviation, Proc. ofDSNS-96, Add. vol. 1, St. РеtегsЬшg, Мау 1996, Paper H~ 17. Diffeгential GNSS for Safe and Accurate Landings, Рекламный проспект фирмы DASA, 1996. RTCAIDO-217. Minimum Aviation System Performance Standards DGNSS Instrument Ар proach System: Special Category 1 (SCAT-I), August 27,1993. Спутниковая система посадкн. Рекламный проспект фирмы Honeywell, Honeywell Inc., 1997.
ЛОКАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ
119
10. Hartman R., Johnson О. Demonstration of а P(Y)-Code Differentional GPS Precision Ар proach System, Navigation (USA), у. 45, Nl, 1998. 11. Pervan В., е! al. Flight Test Evaluation of an Altemative Local Лrеа Augmentation System Architecture, Navigation (USA), у. 45, Nl, 1998. 12. Pervan В., е! al. А Multiple Hypothesis Approach to Satellite Navigation lntegrity, Navigation (USA), у. 45, Nl, 1998. 13. Косенко В.Е., и др. Основные принципы построения локальной дифференциальной станции с передачей корректирующих поправок по навиraционному каналу ДЛJI нави
rационноro обеспечения
самолетов при заходе на посадку. Труды Международиой
конференции "Глобальная радионавиraция", Москва,
1997. 14. Warburton J., Lamb О. System Resources Corporation Validation ofthe FAA LAAS Specification Using the LAAS Test Prototype (LTP), ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 15. Liu F. Verification ofthe LAAS Signal-in-Space lntegrity Monitoring AIgorithm, ION GPS98, Nashwille, 1998. 16. Michaels J. F. А Measure of Aircraft lnstaHed LAAS System Interface Performance Via the VHF Data Broadcast (УОВ) Link Without Interconnection and Interference, ION GPS-98 Proc., NashwiHe, 1998. 17. Misra Р., е! al. Augmentation of GPSILAAS with GLONASS: Performance Assessment, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 18. Kline Р., е! al. LAAS Availability Assessment: Тhe Effects of Augmentations and Critical Satellites Оп Service Availability, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 19. Hartrnan R., Murphy Т. Тhe Case for Expanded Use of Local Лrеа Differential GNSS for Aviation, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 20. Offermans а., Zaaijer М., Meijer М. Evaluation of DGNSS Datalinks for Саt-Ш Landings, Proc. ofDSNS-96, vol.l, St. Petersburg, Мау 1996, Paper.N'2 13. 21. Кyrиков В.Ю., Сошин М.П., Шебанов А.А., Шебшаевич Б.В. Перспективнав аппара тура дифференциальной reодезической подсистемы спутниковых РНС "ГЛОНАСС" и GРS//радионавиraция и время, РИРВ, 1992, Х21, с. 64-66. 22. Wild U., Wiget А. Тhe automated GPS Network in Switzerland (AGNES) for Navigвtion and Geodesy: Сопсер! and First Test Results, Proc. of DSNS-96, у. 2, St Petersburg, Мау 1996, Paper Х260. 23. DoHer Н. An Ореп CeHular Сопсер! for а RTDGPS Reference Network in Austria, Proc. of DSNS-96, у. 2, St. Petersburg, Мау 1996, Paper.N!! 62. 24. Sven Martin, Cord-Нinrich Jahn. High Precision Real- Тirnе Differential Correction Network for Geodetic Applications, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 25. Van der Marel Н. Virtual GPS Reference Stations in the Netherlands, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 26. OHikainen М., Koivula Н. ТЬе Finnish Permanent GPS Network-Finnet, Proc. of DSNS-96, vol. 2, St. Petersburg, Мау 1996, Paper Х2 36. 27. Barboux J.P. Recent Developments in Precise and Ultra Precise DGPS Positioning, Proc. of DSNS-96, vol. 2, St. Petersburg, Мау 1996, Paper Х2 37. 28. Norgard Р. RTK СЬain of Reference Stations for the Fixed Link Across Oresund, Proc. of DSNS-96, vol. 2, St. Petersburg, Мау 1996, Paper Х2 32. 29. GPS World, December 1998, р. 28. 30. Ekblad J. Hailing GPS: А Swedish Taxi Sequrity System, GPS World, Мау 1996.
Глава 9 Навигационная аппаратура потребителей СРНС в навигационной аппаратуре потребителей (НАП) спутниковых радионавигационных систем осуществляется прием сигналов НКА и дополнений, измерение временных задержек по кодам и фазам несущих, а также ДОIUIеРО8еких СДВИГОВ, определение на этой основе псев
додальностей и псвдоскоростей, ВВОД необходимых поправок, расчет координат, времени, составляющих скоростей и скорости ухода местной шкалы времени, а также характеристнк ТОЧНОСТИ навигационных определений. Навигационные расчеты ДОЛЖНЫ идти после контроля целостности сигналов СРНС по
данным навигаЦИОННЫХ сообщений НКА и наряду с контролем целостности в приемнике
(RAIM). Поясним качественно существо алгоритмов использовании приемника
GPS
RAIM.
Например, в соответствии с
на воздушном судне в качестве дополнительного
при
[]]
средства
решение задачи контроля целостности и обнаружение отказа должно обеспечить на различ ных этапах полета выполнение следующих требований, приведенных в табл. Таблица
9.1.
9.1.
Требования к характеристикам RAIM при использовании БА
GPS
Граница тревоги,
Максимально
Время до по-
морская миля
допустимая час-
дачи сигиала
M.MJKM
тота тревог, l/ч
тревоги, с
наружения
2/3,7 111,85
0,002 0,002
30 10
0,999 0,999
0,3/0,556
0,002
]0
0,999
Этап полета Маршрут Зона азродрома
Минимальная вероятность
06-
Некатегорированный (неточный) заход на посадку
Задача обнаружения отказа (некачественного сигнала) решаетея на основе использования методов статистической теОрИИ решений. В качестве ИСХОДНЫХ используются приведенные вы ше данные. для каждого момента времени задача решается в предположении наличия одного
отказа и избыточности количества НКА в поле видимости. Общая идея обнаружения отказа ил люстрируетея рис.
9.1.
Например, при наличии пяти НКА, если отказа нет, то темным кружком
обозначено место объекта, вычисленное по всем ПД. Темные квадраты обозначают решения, полученные последовательным
исключением ПД каждого НКА и вычислением координат по
оставшимся четырем пд. У них разброс небольшой, и все решения находятся в рамках защит ной границы, которая являетея функцией точности навигационных определений при отсутствии
НАВИГАЦИОННАЯ АППАРАТУРА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СРНС
121
отказов. При отказавшем первом НКА и применении той же процедуры перебора найдеlПlЫе точки (cBeтJlЫe квмpatъl) будут "расползаться" или "рассеиваться". Фшcr обнаружения устанав ливается иа основе вычисления меры рассеивания (например, суммы квадратов расстояний ме жду отдельными решениями или корня квадратного из этой величlПlЫ) и сопоставления ее с некоторым порогом (функцией параметров таблицы). После установления факта обнаружения отказа выдается предупреждеmtе эюmaжy о невозможности использовать показания приемника.
Граница трево",
о.....
123-5••• ••···
~.
~ 1:~5
.
Защитная граница
.•••
"
•
. '. -2345
12-45 :
Рис.
9.1.
Обнаружение отказа
для обеспечения непрерывности навнгациОlПlЫх определений н нспользования БА
СРНС в качестве основного средства необходимо в дополнеиие к обнаружениютакже и ис ключеиие недостоверной информации (алгоритм
FDE - Fault
Detеctiоп апd Ехсlusiоп), что
оказывается ВозМОЖНЫМ при наличии не менее шести НКА в поле ВИДИМОСТИ потребиreля. При этом приведенные выше требовання усиливаются:
• необходимо вычисmrrь величину защитной границы; • частота ложных тревог уменьшается ДО 10-s за час; • требуется ввести обнаружитель ступеичатого отказа; • добaвmпoтся новые требования по доступности. Качествеино процесс обнаружения и ИСКJПOчения отказа может быть ПРОИJШЮСТРИРО ван рис. 9.2. При наличии отказа последний может быть ие обнаружен, и это ведет к непра вильиой работе БА
(\).
При обнаруженииотказа (2) возможно три случая:
•
правильное ИСКJПOчеиие и последующая нормальная работа БА
(3);
fllA8AlI.
122
• •
неудавшееся нсключение и сигнал тревоги экипажу
(4);
ошибочное нсключение сигнала нормально работающего НКА, переItyIывIIннe и па следующий возврат к обнаружению оТl<аза
(5).
Ложное обнаружение Обнаруженне
7
отказа
Исключение
Ошибочное
ложного
ИСКJIЮчение
обнаружения
9 Рис.
9.2.
8
Логика обнаружения и исключения отказа
Прн отсутствии отказа возможиа иормальиая работа
(6)
ИЛИ ложное обиаружение
последнее или может быть исключено и восстановлена нормальная работа дан сигнал ложной тревоги
(8),
(7);
или будет вы
(9).
Более подробно вопросы контроля целостности в приемнике изложены в [2]. Навигационная аппаратура потребителей ГЛОНАСС и GPS начала разрабатываться практически с момента зарождения систем в середине 70 6Х ГОДОВ И прошла в своем развитии
ряд этапов, обусловленных
главным образом развитием элемеитной базы приемных уст
ройств и средств обрабOТl<И сигналов и д8Вных, а также соответствующего математического обеспечения. Если первые образцы аппаратуры, создаваясь в одноканальном исполненин, весили десЯТI<И килограмм,
то современные
многоканальные
приемные и процессорные
уст
ройства зачастую весят десЯТl<И граммов н основную массу устройства в целом СOCТ8ВЛJllOТ элементы конструкции,
нногда
-
антенны, согласующие модули, средства ннднкацнн н т.д.
Характернстики современной отечественной н зарубежной НАП СРНС, вышедшей в последние годы или выходящей на навигационный рынок, представлены в табл. ответственно. Материалами для таблиц послужили публиквции
9.2
и 9.з со
[2-26].
В табл. 9.2 приведены характеристики 40 отечественных приемников, разрабатывае 11 отечественнымн производнтелями. Основой для подготовки табл. 9.3 были [27-29]. Обзор [28], в частности, содержит информацию о 436 приемниках GPS и ГЛОНАСClGРS, производимых 58 наиболее авторитетными мировыми фирмами (без России). В табл. 9.3 из
мых
него включены характеристики образцов аппаратуры, или имеюшей наибольшее хождение на отечественном рынке, или представляющей по тем ИЛИ иным соображениям наибольший интерес для отечественных специалистов. В нее, в частности, включены характеристики всех
НАВИГАЦИОННАЯ АпПАРАТУРА ПОТРЕ&ИТЕЛЕЙ СРНС
123
приемников, одновременио работающих по обеим системам ГЛОНАСС и
GPS,
а также ха
рактеристики приемников, приспособленных ДJIJI роботы с перспективными mиpоко30нными дифференциальными подсистемами Между разделами табл.
9.2
и
WАЛS, EGNOS, MSAS (глава 6). 9.3 имеются небольшие отличия,
обусловленные особен
ностями предоставления материалов отечественными и зарубежными производитeJlJlМИ (раз работчнкамн). Так, характеристики точности определения координат в табл. 9.2 представле ны в ваде СКО номниального и дифференциального режимов. В табл. 9.3 точность характе ризуетея сферическим BepoJIтныM отклонением только дифференциальных режимов. При ЭТОМ, видимо, полагаетеJl, что ТОЧНОСТЬ приемника в номинальном режиме эквивалентна точ
НОСТИ самой системы в целом.
В табл.
9.2
отсутствуют данные по стоимости аппаратуры, поскольку авторы не распо
лагают соответствующей информацией. Надежность аппаратуры в ией характеризуетея сред ним временем наработки на отказ, сроком службы, ресурсом и сроком гарантийного обедужи вания. В табл.
9.3
применительно к надежности содержатся только данные по сроку гараитин.
Под "холодным стартом" в материалах таблиц понимаетея состояние приемника, когда эфемериды, альманах, начальные координаты и время неизвестны. Считается, что при "горя чем старте" приемник располагает последним альманахом, начальными координатами и те
кущим временем, но текущие эфемериды неизвестны. Время ВХОЖде""" в работу в табл. 9.2 определяете" после перерывов не более 0,3 мин тогда, как в табл. 9.3 длительность переры вов должнв быть ие более 1 мин. Отметим также, что в табл.
9.2
содержатся данные по точности определения скорости
движения объекта, на котором размещается приемник СРНС, в то время, как в табл. 9.3 соот ветствующая графа вообще отсутствует. это же относится и к [27-29], поскольку большинст во аппаратуры ориентировано в основиом на GPS, а последняя ДJIJI грВЖдВНСКИХ потребите-
•
лей гарантирует только определение координат и времени.
Аппаратура СРНС выпускаетея в различиой комплектации: с пультами, индикаторами, базами данных и без таковых в зависимости от ее назиачения. как следует из приведенных данных, масса аппаратуры в целом находится в пределах иескольких килограммов и редко
превышает
10
кг. Приемники строятс" по многоканальной схеме с числом параллельных ка
капов чаше всего больше
1О,
причем наблюдаетея теаденция к приему сигнапов всех КА,
иаходвщихся в поле ВИдИМОСТИ потребителя. Последиее позволяет существенио улучшить reoмегрический фактор и повысить точность навигационных определений. Стоимость гото вых образцов аппаратуры находится в пределах от сотен до десятков
mc"'J
ДОЛЛ. Наиболее
дешевые приемннки предиазначены ДJIJI массового ИИдИВaдyaЛLиого применения.
Так, сообщanось стью
99,99 ДОЛЛ. США.
[30],
что фирма
Magellan разработала
приемник
GPS Рiопеег
стоимо
Приемник имеет габариты 6,2х2,lхl,3 дюйма, обеспечивает потреби
телю определение геодезических ИЛИ примоyroльных координат в проекцин Меркатора, рас
полагает памятью на
100
промежуточных пуиктов и на один марщрут, СОСТО"ЩИЙ из
1О
эта
пов. Ои в состоянии ПОказывать задднный курс, скорость, оставшееся расстояние до место назначения и боковое уклоиение от лнини заданного пути. Стоимость встраиваемых модулей (ОЕМ) составляет сотни и редко превосходит тыся
чу ДОЛЛ. В то же время стоимость бортовой авиациониой аппаратуры особеино ДJIJI военной авиации и магистральных самолетов, удовлетворяющих высоким требованиям ФАЛ и ВВС
США, находится на уровне, превышающем 10000 ДОЛЛ. это особенно относится " стоимо стим, данным с учетом размещения антенн на борту ВС (табл. 9.3, фирма Univeгsa1 Аviопics
Systems Согр.).
Таблица
9.2.
дата П""В-
Мо-
лени
дель
на рЫН-
ко
1
2
Характеристикиотечественнойаппаратуры потребителейСРНС
Число осаИ8-
Прнинм.&-
ло",
мы_
ЧНtJlо
СИПQUlЫ
П~ бнтель
Маесо, кг
КА
3
Cpoцн"B~
Время ВХt»IЩ~
Точность
НИ1I В рабary,
(СКО)оп~е- холодныйстарт
Темп_pnyра, ос,
леник меет8, м:
IroричиА старт
рабоЧ8JI/
НР/ДРIПДP
/после переры-
хранения
ми иара6o'n<н
Влажиость,
СВЯЗИ
8;'
лет/ресурс,чI
Г808tпИR,мес
вов >0,3 МНИ
4
5
б
7
8
А
2,8
151-1- гл
4...610,5...2,0/ 0,08...0,5
иа отказ, чI
срок службы,
9
10
11
12
МКБ «I(омпае» А-737
ингер-
А
Фора
1998
1997
1999
12/12
12/12
12/12
Термина-
топ
1998
12/12
L1СТГЛ
L1 ClAGPS L1СТГЛ
Ll ClAGPS LlСТГЛ
Ll ClAGPS LIСТГЛ
Ll ClAGPS
А
З, Тр
А
2,8
2,4
3,5
15/-1- ГЛ
15/-1- гл
15... 17/-1-ГЛ
4...610,5...2,0/ 0,08...0,5
4...610,5...2,01 0,08...0,5
2,5/-10,08...0,5
rocr 18977-79,
-40...+50/ -60...+70 (lПJClIeльнaJI)
-40...+50/ -60...+70 (nPCЩeльнaJl)
P'IМ 1495-75. ю........... 2, 3; RS232 rocr 18977-79, P'IМ 1495-75, изменения 2, 3; RS232, AЮNС429
20000I-1-1-
RS232
20000I-1-1-
RS232
-
20000/-1-1-
~...+{jO/
-60... +80 (nPCЩeльнaJl)
-40...+50/ -60...+50 (lПJClIeльнaJI)
98 35 С
0
КБ «Нави<», mф о. нэон-Навигацна си-
3001 СИ-
3002 си-
3003 си-
3101
1999
1999
1999
1999
14/14
14/14
14/14
14/14
Ll СТГЛ Ll ClAGPS .L1 СТГЛ· L1 ClAGPS L1 СТГЛ L1 ClAGPS L1СТГЛ
L1 ClAGPS
3 (полевыеус-
1,0
ловия)
3 (полеаы_ус-
0,8
ловня)
3 (полеаыеус-
1,0
ловня)
М
3
10... 15/1...3/· ГЛ 25...401-1- GPS
3/110,1
10... 15/1 ...3/- ГЛ 25...401-1- GPS
3/1,510,1
10... 15/1 ...31· ГЛ 25...401-1- GPS
3/1,510,1
10... 15/1 ...3/· ГЛ 25...401-1- GPS
3/1,510,1
RS232 (422),
-10...+551 -40...+55
BINR RS232 (422),
-10...+551
BINR RS232 (422),
-10...+551
NМEAo0183,
-60...+85
(aнreннa)l
-60...+70
-
NМEAo0183,
-40...+55
-10...+55 -40...55
-
NМEAo0183,
,
-
BINR 98 (400С) 100 (ан-
NМEAo0183,
теина)
BINR
RS232,
-
~
Табnица 9.2 (продолжение).Характеристикиотечественной annapalYPbl потребителей СРНС
1 си-
3102 си-
3301
си·
3302
2 1999
1999
1999
3
14/14
14/14
14/14
4 LIСrгл
LI C/AGPS Llcrгл
L1 C/AGPS
5 м,Р
А
L1crгл
Л. ClUlЗЬ
LI C/AGPS
сНК
6
2,6
3,8
7 10...15/1 .. .3/· гл 25...401-1- GPS 10... 15/1.. .3/- гл 25...40/-1- GPS
8 3/0,810,1
9 0...40 -60...70
3/1,5/0,1
(aнreннay·
-40...+55 -55...+65 2,3
201-1-
3/1,5/-
(aнreннa)
-60...+85 (=елу·
СИ·
3601 си-
3700
1999
1999
14/14
14/14
L1 crгл L1 C/AGPS L1 crгл L1 C/AGPS
3,Г
л.м,з
(fp)
4,5
1,2
12/1...2/ 0,02...0,03 10... 15/1 .. .3/· ГЛ 25...401-1- GPS
3/1,5/·
си-
3704 пmrra
1999
14/14
НАВИ
L1crгл
л.м,з
L1 C/AGPS
(fp)
0,12
10... 15/1.. .3/. гл 25...401-/- GPS
3/1,5/0,1
ОР-14
СИ·
3706
1999
14/14
IJJIIПa
L1 crгл L1 C/AGPS
л.м,з
12 вт гл
нениек
(fp)
0,18
8... 15/1.. .3/- ГЛ 25...401-1- GPS
B1NR 98 (40" С)
100 (aиreннa)
3/0,810,1
М232, NМEA-0183,
B1NR, RТCМSC-104
-
ЛRINС429
98
гост
(40" с)
Р1М
100 (aнreннa)
18977-79 1495 измен .. ине 3, М232Е, NМEA-0183, B1NR,
-
RTCМSC-I04
М232Е, NМEA·
-20...+55 -55...65
0183, B1NR, RТCM SC-104 ЮNEХ
-40...+55 -60...+85
(4О"С)
(aиreннaу
100
-60...+85
.
NМEA-0183,
(aнreннay·
3/1,5/0,1
12
М232(422),
(aиreннaу·
-10...+55 -55...+65
11
10
70
-
М232Е, NМEA-ol83,
B1NR,
RТCMSC-I04
-
(aиreннa) ЮNEХ
-40...+55 -60...+85
(40" с)
70
(aнreннay
100
-60...+85
(aиreннa)
-40...+701 -60... 85
98 (250 С)
-40...+701 -60...+85
98 250 С
М232Е, NМEA-0183,
B1NR,
RTCМSC-104
.
R1NEX М232(422\ NМEA-ol83,
B1NR,
RТCМSC-I04
-
си-
3706 12 MOJIY'!Ь прнс:ма IJJIIПa
допол-
1999
7n
СИ-3706
-
.
.
-
-
t!
Таблица
1
..r;:
9.2 (ПРОДОlUl<ение).Характеристикиотечественной annaparypbl потребителей СРНС
2
3
1998
6
4
I
5
I
I
I
7
8
2
30...351-1
-
-
13
5010,02+1ppml(фаза), GPS
-
-20...+501
0,45
15/1-3/-
-
-40...+751-
6
9
I
10
I
11
I
12
Котлин А-744
18LI, Геод.,. зиcr
1999
L2ГЛ
24L1, L2GPS
1999
16116
дуль·
18118
-
-
-
RS232
-/10115000112
З,Г, съемка и
L1,L2GPS
nocro&
иecytЦ8JI
работка
IOI-/-ГЛ
-40...+70
сПК
LI ClAGPS,
WAAS, EGNOS
K-I82 1999
А,И
LI,L2ГЛ
LIСТГЛ
КС-16I мо-
LIСТГЛ
LI ClAGPS
LI ствтгл LI ClAGPS
З,М,Р, РУЧНaJI, Ж/Д
RS232C, 85
NМEA, RТCMSC-I04
-
0,32
10...151-1- ГЛ 35...501-1- GPS
-
-40...+751-
95
З,тр
1,5
20...231-1-
21-1-
-40...+501-
-
RS232C
-
Г
5
-Ю,oI ...О,02l-
-
-
2
15...201-1-
-
-
-
К
10
15...201-1-
-
-
-
-
тр
-
2
18...2011 ...3/-
3/-1-
-40...+501-
-
RS232C
-
А, К,З, Г,В,тр
RS232C, RТCМSC-I04
-
нии «IIIучиыА центр»
Пелcиr кapro-
граф Голиаф Вepmкаль
1998
8
1998
6
LI стгл LI ClAGPS LIСТГЛ
L1 ClAGPS LIСТГЛ
1998
L1 ClAGPS LIСТГЛ
1998
L1 ClAGPS
-
IПШ «fepMonx» ТР(КОНКОНтроль
1998
12
LIСТГЛ
трольна
L1 ClAGPS
транс-
пopre)
~ ~
Таблица 9.2 (продолжение).Характеристикиотечественнойаппаратуры потребителей СРНС 1
2
3
4
11
12
RS232
-
100
RS232C
-
-50...+50/ ·55...+85
-
ГОСТ 26765.52-87
.
-
-
-
-
-
90... 1001-/-
-
-
-
-
.
2,5
15...201-1-
-
-
-
RS232C,
-
к,Н
2,5
90... 1001·/-
-
-
-
.
к,Н
2,5
30 ГЛ/-/-, 210 SA GРSIЗ/·
2/-/-
-40...+60/ -50...+70
100 40' С
NМEA'{)183.
-
-40...+60 / ·55...+85
95
RS232
-
-
-40...+60/ -55...+85
95
RS232
-
5
6
7
8
9
Н
0,4
25...30/4...4,5/-
1,5/-/-
-40...+701 ·55...+85
Г
10
10·15 (без CДj/ 0'005....0'011-
-/-/-
·20...+50/-
А,Н
2,7
23...5013/·
2,5/-/-
А,Н
3,2
80...901-/-
к,Н
2,5
м
10
РИРВ АСН-
22 Землемер-Лl
АСИ· 21М
12 GPS+
LIСГГЛ
6ГЛ
L1 ClAGPS
1998
6/·
LI ClAGPS
1997
6/6
1998
L1СГГЛ
LI ClAGPS
РНИИКП АльфаК ГНОМ-
М Репер-
М
1998
6... 12
1998
6...12
1998
6...8
1998
24
1998
12
Шки' пер-
кн
Грот
LI СГГЛ L1 ClAGPS L1СГГЛ
LI ClAGPS LI сггл L1 ClAGPS LIСГГЛ
L1 ClAGPS LIСГГЛ
L1 ClAGPS
NМEA.{)183
-
RS232C,
-
RTCMSC·I04
Протэк, нтц «Иwreрнавнгация"
нк-
100·· НА-
010
1999
.
L1 сггл LI ClAGPS
3, Тр
Лоран-С/ ЧaйI
1999
6/8
LI ClAGPS
3, Тр
10,5
••• 0,7
<40/-12% счисление nyrи
15 (без СД), 100 (с CДj/-/-
'"...
Таблица
1
9.2
I 2
I
(окончание). Характеристикиотечественной аппарВ1УРЫ потребителей СРНС
3
I
1
4
5
I
6
I
7
I
I
8
9
I
10
~
I
11
I
12
КIТY, нии адиотехники, ГУ IПШ «Радиосвязь" г. Красноярск д,м,
МРК-
11
L1
З,ТР,
сгвт дОра-
ж/д,
боткаГЛ
1999
орн·
Ll ClAGPS
6.2
30/·/·2-10, ориeиraция
.
-40...-f{,()/.
RS232 (422)
·
сит· ция
МРК·
15 МРК-
17
L1
cr ВТ дора-
д,м,
боткаГЛ
3, Тр,
L1 ClAGPS Ll сгвтдор.·
ж/д, Г
боткаГЛ
3, Тр,
Ll ClAGPS
ж/д,Г
1999
1999
4,1
30/·/·
-
-40...+55/-
RS232(422)
·
3,2
30/·/-
.
-40...-f{,()/-
RS232 (422)
·
-40...-f{,()/-
RS232 (422)
·
д,м,
КГI'Y, нии однотеХННI<И,ГУ нпп <<Радиосвязь"Снб НЭЦ ААС УВД Г. КоаСНОНОС МРК18А
L1 пrгл L1 ClAGPS
1999
А
2,5 3,3 с nYJIIr
-
30/·/·
ТОМ
Примечание:
А К
-
авиация, В
-
военные объекты, Вр
космические объекты, М
нальный режим, ДР
рений, ррт
-
-
временное обеспечение, Г
морской флот, Н
-
-
геодезия, жJд- железнодорожные потребигели,
навигационное обеспечение, Р
-
речной флот, Тр -транспорт, ГЛ
3 - наземные потребители, - ГЛОНАСС, ир - номи
- дифференциальный режим, ПДР - постдифференциальиый режим, предполагающий обработку после проведенИJI изме
= l0-6L,
где
L-
длина оnpеделяемоR базы в геодезических "рименениях
• COBMecmO с Самсунг
*. ингеrpированная aпnapmypa *** с датчиками курса и СКоpocnt
~
~
Та6nица
9,3.
характеристикиаппаратуры потребитепейСРНС зарубежного производетва СтоиДIm IIOIIВ-
Модель
......... и. рынке
1
ТОЧНOC'IЪ
ЧиeJIО l<JIII8-
ловlчие-
Приннма. мые СИПI8JIЫ
Потреби-
...... Ь
..оКА
2
3
1995
818
4
Мао- (СВО)опреса,
кг
ДМ"'''''
Вреаа вхoжqeНИII В
paбary, холодныА
rnoрт/ГOJI'IЧИА
Mett8,M
rnopтlnOeJleпере-
ДРIПДP
РЫ80В>О,3..ии
5
6
7
8
А,н,в
2,35
-1-
1011Ю,16
1,76
-1-
10I1Ю,16
0,05
1,51-
2Ю,3Ю,05
0,05
1,51-
2/0,3/0,05
0,05
1,51-
2/0,3/0,05
0,05
1,5/0,01
2/0,3/0,05
Темпера-
'JYP8, о С,
рабочul
..оаъ, &ажиоаъ,
-;.
доллары
СВJI3И
хранении
9
США (гараи'ПUI,ме-
10
11
СЯЦbl) 12
95
RS232
8995 (24)
95
RS2З2
1095 (24)
95
RS2З2
120 (12)
95
RS2З2
180 (12)
95
RS2З2
595 (12)
95
RS2З2
AIIIedSI--' ~X90BGPS
Ll
С/А, код,
GPS
КLX
100GPS LI С/А, код, 1996 818 А,н,в Nav/COM GPS Canadian Мarooni GPS ОЕМ Grou AlIsW IНzPVТ L~A,кoд, А,Р,М,З, 1994 12/12 МОПV]JJ, GPS То, во AlIsW 2Нz PVТ LI С/А, кодо А,Р,М,З, 1997 12/12 и..,.,.,т. GPS мn~лr. То, Во LI С/А, кодо А,Р,М,З, AIISW 5Нz PVТ 1997 12/12 r.lo~]JJ, иесvша. GPS Тn,Вn LI С/А, кодо А,Р,М,З, ~~IНzPVТ 1995 12/12 + МОПV]JJ, нc:evшaя GPS То. в, Г, во LI С/А, кодо А,Р,М,З, AIISW 2Нz PVТ+ 1997 12/12 н"",,,т. GPS I...... MO~]JJ, Тn, в, Г, вn LI С/А, код, А,Р,М,З, ~5НZPVТ+ 1997 12/12 M01lVJIЬ нecvшaaGРS Тn, в, Г, вn AllsWSpace LI С/А, кодо 1997 12/12 К МОПV]JJ, H~~'GPS
Unit МОПV]JJ,
12/IOGPS LI С/А, кодо +2WAAS Hecv"... GPS LI С/А, код, 1997 12/12 нecvшaaGРS
RT-Star MOJIY]JJ,
1998
AllsWWAAS
IНz PVТ мn~лr.
StaIboxSensor
1999
12/12
LI
С/А, кодо
несущаоGРS
н,А, м,з,
В,Вn А, З,м, Н,
ВN в, Г, З, м, н,Вр
0,05
1,5/0,01
2/0,3/0,05
0,05
1,5/0,01
2Ю,3/О,05
0,05
1,5/0,01
2/0,3/0,05
0,05
1,5/0,01
2Ю,3/О,05
0,05
1,5/0,01
2/0,3/0,05
0,1 наместе,
0,05
0,2вдвнженин
2Ю,3/О,05
-20...+551 -40...+70 -20...+55/ -40...+70 -30...+751 -55...+90 -30...+75/ -55...+90 -30...+751 -55...+90 -30...+751 -55...+90 -30...+751 -55...+90 -30...+751 -55...+90 -30...+751 -55...+90 -30...+751 -55...+90 -20...+701 -55...+90 -30...+75/ -55...+90
95
RS2З2
1801295 (I2)
2301360 (I2}
95
RS2З2
7201870 112}
95
RS232
2000 (12)
95
RS232
500 (12)
95
RS2З2
200(12)
95
RS2З2
2000 (12)
-rg
Таблица
9.3
(ПРОДОIIJI<ение).ХарактеристикиannapalYPbl потребителей СРНС зарубежного производства
1
2
3
Supmtar модуль
1998
12112
4 С/А, код,
L1
НecvIШIJI GPS
Supmtar Tunmg LI С/А, ко)!, 1999 12112 EllI!ine мo.nvль НecvIШIJI GPS Согl zeiss Geodelie Svste, ... ФРГ W12GPS L1 С/А, KQЦ, GePoSRG24 1997 +12ГЛО нecyщwrGРS НАСС
5 А, З,м, Н,
Во
6
7
8
0,02
1,5
210,310,05
1,5
9 -30...+75/ -55...+90 -30...+75/ -55...+90
10
11
12
95
RS232
85 (12)
95
RS232
50(12)
Вр
0,02
З,Г
2,9
-10,005 +1 ...2ррт
-/2/-
-20...+55/ -40...+70
95
RS232
з, Г,м, н
3,5
0,510,01
0,510,310,1
-20...+55/ -40...+70
100
RS232 (422), УКВ
-20...+55/ -40...+70
100
+ГЛОНАСС
< 20нс ВDeМJI
210,310,05
yroчняет-
.. (24)
Dusoult Sereel, ФnaнЦЮI ДЧuaПш 5001
1998
МD ДЧuaПш 5001
1998
SD ДЧuaПш 5002
1998
мк ДЧuaПш 5002
1998
SK ДЧuaПш
NDS 200 Series
1994
16116
16116
LI
С/А,код+
УКВ
LI
С/А, код+
УКВ
L1
4,5
-/-
0,510,310,1
С/А,Р
16L1+12 L2116
ИРкод+
16LI+12 L2116
ИРкод+
10110
З,Г,М,Н
3,5
0,0110,01
0,510,310,1
-20...+55/ -40...+70
100
З,Г,М,Н
4,5
-/-
0,510,310,1
-20...+55/ -40...+70
100
С/А,Р
УКВ
L1
С/А, код
з, Г, м,н
12
-/-
21110,3
-20...+55/ -40...+70
RS232 (422), УКВ пеоедача
З,Г,М,Н
УКВ
L1
понем
RS232 (422), УКВ noнсм RS232 (422), УКВ пеоедача
-
yroчняет-
ся (12) yroчюtет~
ся (12) yroчняет-
ся (12) yroчняет·
ся
(12)
RS232 (422), кв
yroчняет·
poднocraн-
ся(12)
цня
Aчuariш NR
109
GPS+YКВ
ДЧuaПш NR 203 GPS+YКВ
Aчuariш NR 230 МКII СарПсот NR
107
1R Sagit1a NR 108 GРS+КВ
1996 1996 1993 1995 1995
10110 12112 30110 10110 10110
LI L1 L1 L1 L1
С/А, код
С/А, код С/А, код С/А, код С/А, код
Г,м,н Г,М,Н
М З,М,Н Г,м,н
3 4 3,5 1,7 3
110,05.••0,3 0,0510,02 410,3 2-10/3/-
21110,3 21110,3 21110,3 21110,3 21110,3
-10...+55/ -20...+70 -10...+55/ -30...+70 -10...+55/ -40...+70 -10...+55/ -30...+70 -10...+55/ -20...+70
95 95 95 95 95
RS232(422) RS232(422) RS232 RS232 RS232
yroчняет-
ся1l2)
yroчняет·
сяf(2)
yroчняет-
ся(l2)
yroчняет-
ся 112) yroчняет-
с,1I2)
!!!
Таблица
9.3
1 Sagitta NR 51
(ПРОДОlUlCение).Характеристикиаппаратуры потребителейСРНС зарубежного производства
2 мк
ШGРS+КВ
1995
Scorpio 6001 SКI 1998 МКGPS + УКВ Scorpio 600 1 1998 SPIМP GPS + УКВ Scorpio 6001 V
1998
Scorpio 6002
10110
16116 16116
16116 .
С/А, код
LI
С/А, КОД
LI
С/А, код
Ll
С/А, код
Ll
16L1+12 LI L2116
С/А, Р,
Scorpio 6002 16L1+12 Ll 1998 SPIМPGPS + УКВ L2116 Furuno. Япония
С/А, Р,
SКlМКGPS+
1998
УКВ
GN·77
1998
818
5
4
3
L2
Ркод
LI
L2
РКОд
С/А, код
6
Г,М,Н
1,5
З,Г.Н
4,51 3,7
З,Г
3,5
7
51О,ОIЮ,ОI
-/0,01
8 2/IЮ,3 0,5Ю,3Ю,1 0,5Ю,3Ю,1
10 95 100 100
4,5 <1/0,01 ...0,02
0,5Ю,3Ю,1
З,Г,Н
4,51 3,7
О,ОIЮ,ОI
0,5Ю,3Ю,1
-20...+551 -40...+70
100
З,Г
3,5
-10,01
0,5Ю,3Ю,l
-20...+551 -40...+70
100
З,М,Н
0,04
3/-
2/0,2/0,05
3
аР·З0
1997
818
LI
С/А, код
м,н
0,6
3/·
2/0,3Ю,05
аР·8О
1995
818
Ll
С/А, КОД
м,н
2
3/-
2/О,3Ю,05
GP·16IOCI 1610CF
1997
818
L1
С/А, код
м,н
1,7
3/·
2/0,3Ю,05
GP·1810/181OF
1995
818
LI
С/А, КОД
м,н
2,6
3/-
2/0,3Ю,05
GT-74
1995
818
LI
С/А, код
З,Вр
0,075
3/-
2/0,3Ю,05
1998
818
L1
С/А, КОД
Г
1,5
-1-
2/0,3Ю,05
GNC250XL
1998
12/12
LI
С/А, код
А,З,М,Н
1,1
·1·
3Ю,25Ю,25
GNC300XL
1998
12/12
Ll
С/А, КОД
А,н
1,1
-1-
3Ю,25Ю,25
GPS 185 Sounder
1998
РТI2/12
LI
С/А, КОД
м,н
0,44
-1-
0,75Ю,25Ю,25
MG-21
9 0...+551 ·20...+70 -20...+551 -40...+70 -20...+551 -40...+70 -20...+551 -40...+70
-30...+801 -40...+85 -15...+551 ·15...+55 ·15...+551 -15...+55 -15...+551 ·15...+55 ·15...+551 -15...+55 -30...+801 -40...+85 -20...+601 -30...+70
100
95 9О"С
95 900 С 95 9О"С
95 9О"С
95 9О"С
95 9О"С
11 RS232 (422) RS232 (422) УКВJПlД
RS232(422) RS232 (422)
12 yroчняef.
СЯ fl2) yroчняег-
СЯ (2)
yroчняег-
ся (2)
yroчняег-
УКВJПlД
ся (2)
RS232 (422)
yroчняет-
УКВJПlД
RS232 (422)
ТГL
RS232
ся
(12)
yroчняет-
си (2)
yroчняет-
си (12)
395 (12)
RS232 (422) 1395 (12) RS422
1595 (12)
RS422
1595 (12)
ТГL
Yl"Очняег-
ся
(12)
95 900 С
RS232
95
-
3400 (12)
95
-
5495 (12)
95
RS232
1235(12)
yroчняет-
ся (2)
Garmiп США
·20...+701 ·55...+85 -20...+701 ·55...+85 -15...+701-
-со>
/ Таблица
9.3
(продолжение).Характеристикиаппаратуры потребителей СРНС зарубежного ПрОизводства
5
6
7
8
С/А, код
А,Н,В
0,88
3/-
2,5/0,25/0,3
L1
С/А, код
А,Н,В
0,8
3/-
2,5/0,25/0,3
12112
LI
С/А, КОд
0,04
51-
0,75/0,1/0,25
1994
12.12
L1
С/А, КОД
0,120
51-
0,75/0,1/0,25
GPS 12 GPS48
1998 1996
12112 12112
LI LI
С/А, КОД
3,М
С/А, код
3,м,Н
0,27 0,27
-1-1-
210,3/0,25 210,3/0,25
GPS80
1995
МТ8I8
Ll
С/А, код
0,27
5... 10/-
2,5/0,25/0,25
GPS92 GPSCOM 190 GPSll Р1ш
1998 1996 1996
12/12
А,Н
С/А, КОД
А,Н
12112
LI LI Ll
С/А, КОД
РТI2112
С/А, код
3,М,Н
0,27 0,56 0,27
-1-1-1-
2/0,25/0,25 0,75/0,25/0,25 210,3/0,25
GРSlП
1996
12112
L1
С/А, КОд
3,м,н
0,27
1...51-
5/0,25/0,25
GPSMap 180 GPSM3D 175 GPSMap 195
1998 1996 1996
PТl2I12
м,Н
С/А, код
3,М,Н
РТI2112
LI Ll Ll
С/А, код
РТI2112
С/А, КОД
А,Н
0,44 0,56 0,56
·1-1-1-
0,75/0,25/0,25 0,75/0,25/0,25 0,75/0,25/0,25
GPSMap 215/225
1998
12/12
L1
С/А, код
М,Н
1
51-
2/0,25/0,25
А,Н
6
SCAT-1
.
-
.
RS2321422 AR1NC4291 419
А,В
0,6
-1·
6/1,5/0,1
-20...+501 -57...+55
-
RS422
1
2
3
GPS 155 XL
1998
12112
Ll
GPS 1651'50
1994
МТ818
GPS25
1994
GPS 35 ТтсРас
4
А,
3, М,
Н,
В А,
3, М, Н, В
А,3,м, Н,
В
9 10 -20...+501 95 -40...+70 -20...+501 95 -40...+70 -30...+851 95 -40...+85 -30...+851 95 -40...+85 -15...+701 95 -15 ...+701 95 -15...+701 95 -40...+70 -15...+70/ • 95-100 -15...+70/ - 95-100 -15...+701 95 -15...+701 95 -25...+85 -15 ...+701 95-100 -15...+701 95 . -15...+701 -15 ...+701 100 -40...+70
11
12
-
4995 (12)
-
6495 (12)
.
-(12)
-
-(12)
RS232
231.80(12 44802\ 699(12)
RS232 RS232 RS232
699 (12) 1399 02\ 386 (12)
RS232
571 (12)
RS232 RS232 RS232
927(12 927112 1299 (12 2009; 3090 (12)
-
Honevwell-TrimbIe, США Нf9looGNSS
121.
Navigation 1999 Mana!!emen( Svstem
Ll С/А, код, GPS,WAAS, ГЛОНАСС
.
Interstate Electronics, CllIA
7632500 (SМ) VМENGR
9002FMS
1997 1996
6МP/8
12112
Cгuise
Missi1e GPS Receiver 7631400, GЮU/Р
Ll
LI LI
1987
6МP/8
С/А, Р,
Р!У)
С/А
А,Н
2,6
-1-
10/1/0,16
-
-
RS232 (422) AR1NC429
А,В
6
-1-
6/0,5/0,1
·54...+711 -54...+71
100
RS422
С/А, Р,
Р(У),
L2P,
Р(У)
yroчняет-
с> (6)
yroчняет-
С> 1361
yroЧИЯt.'Т·
с>
(6)
f:J
Таблица
!
9.3 (продолжение).Характеристикиаппаратуры потребителей СРНС зарубежного производства
1 FМS9002M
2
1997
3 6МP18
Projectile GPS Re1998 6МP18 ceiver 7551600 PGR RANGE Applicalion NGR 7638400 1998 6МP18 RANGR Javad Positionine S ,..Iem., США Eurocard ОЕМ GG
1998
40120
4
LI ClA Р, Р(У), L2 Р,· Р(У) LI ClA,P, Р(У), L2P, Р(У) LI ClA,P, Р(У), L2 Р, Р(У) L1 ClA, Р код, GPS, ГЛОНЛСС
Eurocard ОЕМ GGD
1998 20+20120
LegacyGG
1998
L1 ClA, Р код, GPS, ГЛОНЛСС
40120
L1 ClA, Р КОд, GPS, ГЛОНЛСС
LegacyGGD
1998 20+20120
L1~PKO'" GPS, ГЛОНЛСС
OdysseyGG
1998
40120
LI ClA, Р КОд, GPS, ГЛОНЛСС
OdysseyGGD
1998 20+20120
Ll ClA, Р КОд, GPS, ГЛОНЛСС
RegencyGG
1998
40120
LI ClA, Р код, GPS, ГЛОНЛСС
RegencyGGD
1998 20+20120
LI ClA, Р КОд, GPS, ГЛОНЛСС
S
6
7
8
9
10
11
12
А,В
6
-
611,510,1
-15...+551 -55...+85
95
RS232(422) ARINC429
yroЧЮlет·
А,В
0,08
-
610,510,1
-10...+851 -40...+53
100
RS422, lТL
А,В
1,12
-
610,510,1
-54...+1001 -54...+100
100
RS422, SOLC
А,З,Г,М,
-
0,00310,00 1
110110,016
-30...+751 -40... +85
95
-
0,00310,00 1
-30...+751 -40...+85
95
0,7*
0,00310,001
-30...+751 -40...+85
95
-30...+751 -40...+85
95
-30...+751 -40...+85
95
-30...+751 -40...+85
95
-30...+751 -40...+85
95
-30...+751 -40...+85
95
н,Вр А,З,Г,М, н,Вр А,З,Г,М, Н,Вр Ф,З,Г,М, н,Вр А,З,Г,М, Н,Вр А,З, Г,М, н,Вр
А, З, Г, М, н,Вр А,З,Г,М, н,Вр
0,7'
0,00310,001
1,5·· 0,00310,00 1 1,5··
0,00310,001
2,7··· 0,00310,001 2,7··· 0,00310,001
110110,016
110110,016
110110,016
110110,016
110110,016
110110,016
110110,016
RS232,
с.(6) yroчияет-
с.(6) )ТОчняет-
с.(6)
па-
раллель-
4000 (12)
НЫЙВЫХОД
RS232,
па-
раллель-
8000 (12)
НЫЙВЫХОД
RS232,IIaраллеЛl.-
6500 (12)
НЫЙВЫХОД
RS232, раллел
па-
....
13000 (12)
ныйвыход
RS232, раллел
Гla-
....
9000(12)
НЫЙВЫХОД
RS232,IШраллель-
17000 (12)
НЫЙВЫХОД
RS232,l1apanлелl,-
19000 (12)
НЫЙВЫХОД
RS232, параллСJ1l,·
иыи выход
21000 (12)
со> со>
\ Таблица
9.3 (продолжение).Характеристикиаппаратуры потребителей СРНС зарубежного производства
1
I 2 I
3
I
4
I
5
I
6
I
7
I
9
I 10 I
II
3013/-
-10...+501 -30...+75
-
RS422,M1L sm 1553
-/0,25/0,1
-30...+701 -40...+85
95
RS232
0,7/0,5/0,03
-30...+701 -40...+85
95
RS232
5995 (12)
0,7/0,5/0,03
-30...+551 -40...+85
100
RS232
6750 (12)
0,7/0,5/0,03
-30...+701 -40...+85
95
RS232
7995 (12)
0,7/0,5/0,03
-30...+551 -40...+85
100
RS232
8750(12)
0,7/0,5/0,03
-30...+551 -40...+85
100
RS232
-
-
-
-
1,1/1/0,05
-40...+851 -45...+95
95
RS232
1,111/0,05
-40...+851 -45...+95
95
RS232
8
I
12
I
l.aben S.D.A. Италия 36112GPS+ L1 ClА, Р,и 12 KOдoGPS, К,Н GLONASS ГЛОНАСС Ma~ellan Corooration, Ashtech Precision Products, США Ll ClAGPS, GGI2GPS+GLON А,М.З.Г, 12112 ГЛОНАСС 1999 ASSBoard Н
Lagrnnge
1999
3,5
.••** 0,85/0,005+ 1 ррm
код
L1 ClAGPS,
GG24GPS+GLON ASSBoard
1996 24/12+12
GG24GPS+GLON ASS Sensor
1996 24/12+12
GG-RТК Возrd
1997 24/12+12
ГЛОНАСС код
Ll ClAGPS, ГЛОНАСС код
Ll ClAGPS, ГЛОНАСС код
Ll ClAGPS, GG-RТК
Sensor
1997 24/12+12
ГЛОНАСС код
Ll ClAGPS,
GG Surveyor
1997 24/12+12
ГЛОНАСС код
МAN
А, м,З,Г,
Н А, м, з, Г, Н А, М, З,Г,
Н А, м,з, Г,
Н А,м,з,Г,
Н
-
0,2
•••• 1,4
•••• 0,2
•••• 1,4
•••• 1,4·
0,75/0,005+1 ррm
0,75/0,005+1 ррm
O,02+1ppml О,0О5+1ррm
0,02+1ppml O,005+lppm O,02+1ppml 0,0О5+1ррm
yroчняег-
с.
(24)
yroчняет-
си
(12)
yroчняет-
си
(12)
Technolot!ie, ФРГ
NR-N124 Мarine Navigator
1998
-
Ll ClAGPS, ГЛОНАСС
0,9 (95%)1-
М,Н
код
-
NovAtel Inc., Канада Мillenium
GLONASS Mi1Ieoium WAAS
Ll ClAGPS, 1998
18
ГЛОНАСС код н
1998
11/10GPS +ЮЕО
Ll ClAGPS, код, L2 бескодовый
Ам,з,г, н,Вр А. м,з, Г, н,Вр
0,175
0,175
0,15/0,005+1 ррm
0,75; 5...7 WAAS
yroчняет-
си
(12)
yroЧЮlеУ-
си
(12)
~
Таблица
9.3
(продолжение).Характеристикиаппаратуры потребителейСРНС зарубежного ПРОИЗ80дства
2 I
1
I
3
I
4
5
I
6
I
7
I
8
I
9
I 10 I
11
RS422
I
12
Rockwoll CoUins. США 5/все
AN/ASN-I63
1990
МAGR
ANIPSN·ПА
8
полеви-
Ll
С/А, Р, Р(У) Ам,з,
5
<15/-
<1,5/-/-
-54...+71/ ~2 ...+95
-
1,1
<161-
<1,5/-/-
-20...+701 -57...+70
100
А,н,в
1,9
<161-
<21<1,4-/-
-54...+711-
100
L1, С/А, код, GPS
А,Н
2,9
-
1011,25/-
-40...+701
L1,ЦС/А,Р,
Ам,з,
0,36
<15/-
1/-1-
код,GРS
димocrи
PLGR
-
5/все
8
полевидимocrи
100все
GNP-1O
1996
Ll
С/А, Р, Р(У) Ам,з, н,Вр,в код,GРS
8 L1, L2
поле ни-
н,в
С/А, Р,
Р(У) КОд,
GPS
1996
12112 5/все
GPS аЕМ (~ 11, 111) 1993
8
полеви~ димocrи
МiniaturePLGR Eogine~(МРЕ-П) МiniaturePLGR
5/все
1995
8
полеви-
IО1все8
1996
SOLGR
1997
ПОJJeВИ-
код,GPS
Ll
Ам,з, н,Вр,в
Ll,
С/А,Р,
L1, С/А, код, GPS
10110
GPS Topstar 300
1993
818
1991
-
РМ код, GPS
1996
L1,
и, С/А, Р,
Р(У) Код,
GPS
Ll, С/А, код, GPS 8
полевиднмocrн
н,Вр,В
код,GРS
-
GPS Topstar 1000
Н
С/А, Р , Р(У)
-
51все
GPS
С/А, Р, Р(У) Ам,з,
димocrи
Sextant Aviona.... Фоанцня GPSTopstar 1994 818 100 Р-1 GPSTopstar 1994 818 100 8-1
I00-Р
Ll
димocrи
Ёngine 11, (МРЫI)
GPS Topstar
Р(У) код,
Ll, L2, С/А, Р , Р(У) код, GPS
А,з, Н,
Во,в А, з, К, н,в А,З,М,
н,в к,Н А, З,м, н,к,в
-55...+70 -54...+85/ варьиру-
RS422 2500 (-) yrcJЧНJI-
RS422
егся
-
ARINC429
17184 (36)
-
-
егся
0,08
<161-
<1,5/<1,5-/0,016
-20...+701 -55...+85
-
RS2З2
0,12
<161-
<1,5/<1,5-/0,016
-20...+701 -55...+85
-
RS2З2
0,6
-/-
-25...+701 -57...+70
100
-
2
-/-
-
2
-1-
<3/<0,161-
0,52
5/-
3,25/1,5/0,1
-40...+85/ -55...+85
1,3
-1-
301212
-25...+601 -50...+120
2,2
11-
-
-40...+55/ -55...+85 -40...+55/ -55...+85
-40...+711-
егся
1МU/RS2З2,
димocrи
GPS-4000
RS2З2,
yrcJЧНJI-
95 95 95 ваку-
vм
-
yrcJЧНJIегся
yrcJЧНJI-
егся
yrcJЧНJIегся yrcJЧНJIегся
-(12) ARINC RS232,422, DPRAМ
RS422 RS422, ARINC 429,МIL-
SТD-1553
- (12) yrcJЧНJI-
егся
(12
или 24\
yroчия-
erc. (-)
-(-)
-'"...
Таблица
9.3
(продолжение).Характеристикиаппаратуры потребителей СРНС зарубежного производства
1
1
3
GPSTopstbrl00-S
1991
полеви-
5/все в дИМОСТИ
GPS Торstзr 200
Sokki. Сот.
1995
15/15
4
5
L1, С/А, кодо GPS
А,З,м,
L1, С/А, кодо GPS
США-Японии
1997
GSR2400
24/24
н,К,В А,Н
I
6
7
8
9
10
11
11
2
21-
.
-40...+71/-
-
RS422, ARlNC429,
-(-)
МJL..S1D-1553
2,4·
3/-
<3/110,03
-40...+71/'
.
ARlNC743A
• (12)
0,6610,510,03
-30...+70/ -40...+85
95
RS232
10950 112\
-20...+55/ -30...+75
100
RS232
12000/ 14000 (12)
L1, С/А, кодо ; ~ З, м, GPS, GLONASS Г, Вр
1,32
рт
Ll, С/А, кодо GPS, GLONASS
1,36
0,5...3/,5...3
2... 121<21<0,1
1,8
-1-
<5/<110,16
Вр
4
-1-
·/<210,16
З,ВР,
-
-1-
-/-10,16
-
.
110,1
·/2/0,16
1,2
515
-/1,5/·
<11О,0О5+1р
Soectra Precision, США Geotracer аР8GLONASS 38 N.vil!8tion
1998
1/1
З,Г
США
GNS8-300
1996
12112
GNSS-300-T
1996
12112
R-I00/ЗО LIIL2 GLONASS
1994
2+121-
R-100/40 L11L2 GLONASS
1994
2+12116
L1, С/А, кодо GPS, GLONASS L1, С/А, кодо GPS, GLONASS L1, С/А, Р код, GPS,U GWNAS8 L1, С/А, Р код, GPS,U GLONASS
З,Г, Вр,
L1, С/А, кодо GPS L1, С/А, кодо GPS, Р без код/!;
А,м,З,
варнaиrU,
Г,Н
м,Н
А, З, Г, Вр,м, Н
0...+501 0...+85 0...+50/ -40...+85
RS232, пар..лельный
8900 (24) 12950 (24)
-
RS232, IEEE-488
28900 (24)
-
-
RS232, IEEE-488
30900 (24)
-40...+50/ -55...+65
100
RS422
95 95
лельный
RS232, napaл-
ТгimЫе.США 10НzTANS
Vector 1995
6/6
4000DsiR Differentia1 Surveyor Rack 1996 9(12)'9(12) Моunt
4000Dsi Differentia1 Survcyor
н,Г,В А,м,З,
. (-) ,
6
<0,5/<0,5
<21<0,5<0,5
0...+50/ -20...+60
95
RS232(422)
2,4
<0,5/<0,5
<21<0,5<0,5
-20...+551 -30...+75
100
RS232
yroчня-
ется
(12)
Ркод
1996 9(12)'9(12) LI
C/AKoдGPS
А,м,З, Г,Н
yroчня-
ется (12
!;!
Таблица
9.3
(окончание). Характеристикиаппаратуры потребителей СРНС зарубежного производства
1
1996
\8/9
7
8
9
10
11
2,8
<0.5/<0.5
<2/<0.5<0.5
-20...+551 -30...+75
\00
RS232
М-н,
\,1
0,01+2ppm! 0.005+lDDm
<\.5/<0.5/<0,02
-40...+551 -40...+75
100
RS232
5
12
ClА, Р код и
LI 4000MSGR
6
4
3
2
без КОда; вари-
З, Г, М,
aиrL2Ркод,
н,в
yroчия-
erCJ[
(12)
GPS 4700 GPS Receiver 1998
18/9
Ll
ClAKoд,L2
без кода,
А, З, Г,
GPS
12/вее в
Trimble 2000 Approach Plus
1997
полеви-
LI
ClА код,
GPS
А,Н
0,92
-1-
15/1.5... .3/. <0.16
-20...+551 -55...70
50'С
L\
ClАкод, GPS
А,Н
1.12
-1-
15/1,5... .3/. <0,16
-20...+551 -55...70
50'С
L1
ClА КОд,
GPS
А,Н
1.12
-1-
151\,5... .3/. <0.16
-55...+701 -55...85
ДllМocm
12/вее в
ТПmЫе
2\01 Approach Plus
1997
поле нидимocm
ТПmЫе
210\1/0 Approach Plus
\21вее в
1997
поле виДllМocm
95
yroчия-
erCJ[
(12
RS232, RS422
4895 (24)
RS232, RS422
6995 (24)
50'С
RS232, RS422. ARlNC429
11520 (24)
100
ARlNC429
100
ARlNC429
\00
ARlNC429
100
ARlNC429
95 95
Univenal Avionics S _ Сот. UNS-ICFМS
1995
12112
L\
ClА код,
GPS
А,Н
3,\
3/-
1,510,510.03
UNS-IDFМS
1996
121\2
Ll
ClЛ КОд, GPS
А,Н
4,3
3/-
1.510.510.03
UNS-IKFМS
\997
121\2
Ll
ClЛкод,GРS
А,Н
4,\
3/-
1,510.510,03
UNS-\MFМS
1993
12112
L\
ClЛ код, GPS
А,Н
3,1
3/-
1.510,510.03
-55...+701 -55...+85 -55...+701 -55...+85 -55...+701 -55...+85 -55...+701 -55...+85
53500 (36) 61500 (36) 37000 (36) 25000 (36)
Пpuмечанuе: ева
- сферическое вероятное отклонение, А -
требlПCЛИ, К
-
космические объекты, М
альный режим, ПДР
-
-
авиаЦИJl, В
военные объекты, Вр
-
морской флот, Н
-
.;. временное обеспечение, г- - речной флот, Тр -
навигационное обеспечение, Р
геодезия,
постдифференциanьНыlt режим, предполагаюЩИЙ обработку после проведенWI измерений, ррт
определяемой базы в геодезических применениих, мР
-
3-
наземные по
транСПОРТ, ДР
- дифференци
= I0-6L, где L -
длина
мультиплексированный приемник
• внeшнu: aнreннa •• Bнyrpeннu.плоскаи антенна
••• внyrpeнняя:кольцеваяaиreнна ••••
8IC1'ИВIПUI aнreннa
со)
~
ГЛАВА 9
138
Наблюдается создание комбинированной и ннтегрированной аппаратуры. это интег рированная навигационная аппаратура ГЛОНАССIGРS и Лоран-СlЧвйка НК-100 фирмы "Протзк", интегрированная аппаратура навигации и связи KLX 100 GPS Nav/COM фирмы
AlIiedSignal
и
др.
В
авиации
получили раСпрОС1ранение
интегрированные
спугниково
инерциальные системы. Сообщается о росте рынка продаж интегрированных многорежим
ных приемников
(MMR)
GPSIILSIМLS дЛЯ обеспечения посадки по категориям ИКАО. Как
заявили представители фирмы
Rockwell-Collins,
в настоящее время этой аппаратурой уже
оборудуются 1100 самолетов и 7600 самолетов 76 типов ждут своей очереди [31]. Имеются предложения по совмещению сотового телефона и приемника GPS
[30].
Они
сформулированы как предложения к выполнению 1рОбований Федеральной комиссии по свя
зи (США), в соответствии с которыми после службы ЭКС1рОнной помощи
2001 г. каждый мобильный телефон-абоиент E-911 должен передавать свои координаты (долготу, щироту и 67% случаев. В настоящее время предполагается, что зто 1ребо
высоту) с точностью 125 м в вание относнтся ко всем существующим и будущим мобильным телефонам (МТ). Предлага ется применять это требование только ко вновь покупаемым средствам и изменить политику
в развитии систем СОТОВОЙ связи, основанную на строительстве стационарных базовых стан ций с соответствующими многомиллиардными затратами и использовании методов триангу
ляции для определения координат МТ. для определения координат абонента предлагается использовать спутниковую радионавигационную систему GPS. Разработан прототип терминала, включающий модуль МТ фирмы Моторола и модуль
GPS
фирмы Тримбл. Устройство имеет кнопку тревоги, нажатие которой позволяет переда
вать сообщение с координатами места МТ со скоростью 1200 бод. Промыщленность США разрабатывает приемники GPS, предназначенные для работы в жестких динамических условиях движения артиллерийских снарядов и ракет высокоточно
го оружия. Так, фирма
Rockwell-Collins
завершила совместно с военным ведомством Соеди
ненного Королевства разработку приемника
GPS
для артиллерийского снаряда. Приемник
должен обеспечивать прямое вхождение в режим слежения за P(Y)-коДом через
6
с после
перегрузки
15000 g в условиях вращеиия с частотой около 260 Гц. Аналогично, фирма Interstate Electronics Согр. разработала
приемник
GPS,
который
должен размещаться в носовой части 5-дюймовых снарядов с ракетными корректирующими
двигателями для армии и флота, оснащенных также инерциальиыми блоками с целью повы шения помехоустойчивости
[31].
Среди отечественных производителей наиболее активные позициИ занимает КБ "На вис", работающее в содружестве с фирмой "Оризон-Навигация" и выпустивщее целую гамму аппаратуры различного назначения, в основе которой находится базовый модуль СН-3000. На его основе создана авиационная бортовая аппаратура ГЛОНАССIGРS СН-330 1 (рис.
9.3).
Первыми отечественными авиационными приемниками сигналов ГЛОНАССIGРS яв ляются А-737 (рис.
9.4) и
"Интер-А" разработки МКБ "Компас".
Бортовые устройства 1ранспортных средств выпускаются с учетом соответствующих
интерфейсных контрольных документов систем ГЛОНАСС,
GPS
и ДР., национальных и меж
дународных 1ребований, определяемых документами ФСВТ РФ, ФАА США, стандартов ИМО, ИКАО, IЕС,
RTCM, RTCA
и т.д.
О1работка БА ГЛОНАССIGРS и других систем, их проверка в процессе эксплуатации и сертификации ПО1ребовали создания различными оргвнизациями соответствующих имнта торов сигналов. Так, известен разработанный МКБ "Компас" имнтатор сигиалов ИМ-1
[32]
систем ГЛОНАССIGРS, формирующий сигналы в соответствии с интерфейсными контроль ными документами этих систем лов может достигать
24.
[33, 34].
При этом число одновременно имнтируемых сигна
Имитатор предназначен, в частности, для учета движения объектов-
НАВИГАЦИОННАЯ АППАРАТУРА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СРНС
139
ПО1ребителей (авиационных, морских, ракетно-космических, наземных), условий распро С1ранения радиоволн в 1ропосфере н ионосфере, нзменения уровней сигналов и помех, се лективного доступа
GPS,
особенностей
взаимодействующих
с приемником
средств и т.д. ИМ-l позволяет также моделировать проверь')l функций
автономных
RAIM.
7Ч~'#fJШ!i!:~j~тt~Ш~1
.~<'~~ .
~
Рис.
9.3.
Рис.
9.4.
Приемник СН·3301
Приемник А-737
ГЛАВА 9
140
Известен также имитатор сигналов систем ГЛОНАСClGРS ИС ГНСС разработки нии
радиотехники I<pacиоярского преДПРIIЯТIIJI "Радиосвязь"
[35].
Его отличиreлъной характери
стикой ЯВЛJIется имитация сигналов для отработки определения углов ориентации пооребиreля. КБ "Навис" создана аппараtypа имитаЦИИ сигналоВ спyrниковых навигационных сис
тем ГЛОНАСС,
GPS, WAAS
СН-3801
ИМ-I. Отличне в большем (до
темы
WAAS.
48)
[36]
для выполнения практически тех же задач, что н
чнсле генерируемых сигналов и в 'имитации сигнала сис
Масса имитационного блока
ПЭВМ вариант СН-3802
[37]
18
кг. Той же фирмой создзи встраиваемый в
со способностью имнтации радиочастотных сигналов 4-х КА с
учетом движения потребителя и КА. Предусмотрено использование программного обеспече ния аа НUNTER У.2хх. Приобретенный опыт позволил КБ "Навис" и НПФ "Гейзер" создать аппаратуру имита ции сигналов ГЛОНАСС,
СН-3803
GPS, WAAS
[38]
с одновременной имитацией от
12
до
24
радиочастотных сигналов и расширеннем условий имитируемого движения пооребителей (ско
ростъ до
10000
м!с, ускоренне до
50 g)
и погрешиостъ имнтации временн
можность использования ИМlП8ЦИонноro блока (масса сценарию, записанному в смеиную флеш-карту
Литература к главе
15
- 50
нс. Имеется воз
кг) в полевых условиях по заданному
(20 МБВЙТ).
9
1. MOPS for Airbome Suррlеmепt Navigation Equipment Using GPS, RTCA/DO-208, SC159, RTCA, 1991. 2. Глобальная спутинковая радионавиrauиоиная система ГЛОНАСClIИПPЖР, Москва, 1998. 3. Рекламный проспект приемоиндикатора А-737, МКБ "Компас", 1999.
4.
Рекламный проспект приемоиндикатора "Интер-А". МКБ "Компас",
5. 6.
Рекламный проспект ДКС "Фора". МКБ "Компас",
1999.
1999.
Рекламный проспект навигационного приемннка ГЛОНАСС/GРS СН-3001. КБ "Навис",
1999. 7.
Рекламный проспект навигационного приемника ГЛОНАСС/GРS СН-3002. КБ "Навис",
1999. 8.
Рекламный проспект навигационного приемника ГЛОНАСС/GРS СН-3003. КБ "Навис",
1999. 9.
Рекламный проспект навигационного приемника ГЛОНАСС/GРS СН-31 О 1. КБ "Навис",
1999. 10. 11.
Рекламный проспект комплекса "Навиор· ГЛОНАСClGРS СН·3102. КБ "Навис",
12.
Рекламный проспект навигационной аппаратуры ГЛОНАСС/GРS СН-3302, КБ "Навис".
13.
Рекламный проспект геодезического CH-3601. КБ "Навис", 1999.
1999.
Рекламный проспект авиационного навигационного приемникаГЛОНАСС/GРS СН-3301. КБ "Навис",
1999.
1999.
14.
навигационного
приемника
ГЛОНАСС/GРS
Рекламный проспект многофункционального навигационного латчика ГЛОНАСС/GРS СН-3700. КБ "Навис",
1999.
15.
Рекламный проспект одноплатного навигационного датчика "Навиор-14" ГЛОНАСС/GРS СН-3704. КБ "Навис", 1999.
16.
Рекламный проспект многофункционального СН-3706, КБ "Навис",
1999.
навигационного латчика ГЛОНАСС/GРS
НАВИГАЦИОННАЯ ДnПАРАТУРА ПОТРЕ&ИТЕЛЕЙ СРНС
17.
Рекламный проспект модуля прнема снгналов снс ГЛОНАСС в днапазоне
3706L2. 18.
КБ "Навнс",
Рекламный проспект сnyrннковой двухчастотной ГЛОНАССIGРS геодезнческой
модуля ГЛОНАССIGРS К-182. Фнрма
1999.
Рекламный проспект ннтегрнрованной навнгацнонной anпара1УРЫ НК-100. нтц "Ин
-
"ПРОТЭК",
1999.
Рекламный проспект навнгацнонной вппара1УРЫ НА-010. нтц "Интернавнгвцня" "ПРОТЭК",
23.
1999.
Рекламный проспект прнемонзмернтельного
тернавигация"
22.
an-
Рекламный npoспект малогабарнтного прнемонзмернтеля раднонавнгвцнонных снстем
"Котлии" ,
21.
сн
1999.
ГЛОНАССIGРS КС-161. Фнрма "Котлнн",
20.
L2
1999.
параtypы "Геодезист". Фирма "Котлми",
19.
141
-
1999.
Рекламный проспект приемоиндикатора сnyrниковых радионавигвцнонных систем
ГЛОНАССIGРS МPK-ll. КГТУ, НИИ раднотехннки, ГУ нпп "Радносвязь", Красно ярск,
24.
1999.
Рекламный проспект приемоиндикатора спутннковых раднонавигвцноиных систем ГЛОНАССIGРS МРК-15. КГТУ, нии раднотехннки, ГУ нпп "Радносвязь", Красно ярск,1999.
25.
Рекламный
проспект
приемоиндикатора
CnyтннкOBЫX
радионавигвцноиных
систем
ГЛОНАСClGРS МРК-17. КГТУ, нии раднотехники, ГУ нпп "Радносвязь", Красно ярск,1999.
26.
Рекламный проспект приемоиндикатора спутниковых раднонавигвцнонных систем
ГЛОНАСClGРS МРК-18А. КГТУ, нии раднотехники, ГУ нпп "Радносвязь", Красно ярск,1999.
27. GPS World, January, 1998. 28. GPS World, January, 1999. 29. Рекламный проспект НТ9100 GNSS Navigation Management System. Нопеywеll-ТrimbIе, 1999. 30. GPS World Newsletter, Nov. 7,1997. 31. ЮNNеwslettег, у. 9, N3, Fall1999. 32. Рекламный npocпект многоцелевого имитатора сигналов CnyтннкOBMX навигвцнонных систем ГЛОНАСС и GPS ИМ-1. МКБ "Компас", 2000. 33. Интерфейсный контрольный документ GPS, ICD-200C-002, 25.9.97. www.navcen.uscg.miVgps/geninfo/gpsdocumentslicd200/icd200c.pdf> 34. Глобальная навигвцнонная сnyrниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный кон трольный документ. - М.: 1995. 35. Рекламный npocпект имитатора сигналов систем ГЛОНАССIGРS ИС ГНСС. нии ра диотехннки Красноярского ГТУ и ГУ нпп "Радиосвязь", 1999. 36. Рекламный npocпект аnnара1УРЫ имнтацни сигналов CnyтннкOBЫX навигвцнонных систем ГЛОНАСС, GPS, WAAS СН-3801. КБ "Навис", 1999. 37. Рекламный npocпект annapa1УРЫ имнтацни сигналов CnyrнНКOBЫX навигвцноиных систем ГЛОНАСС, GPS, WAAS СН-3802. КБ "Навис", 1999. 38. Рекламный проспект annара1УРЫ имитации сигналов CnyтннкOBЫX навигвцнонных систем ГЛОНАСС, GPS, WAAS СН-3803. КБ "Навис" и НПФ ''Гейзер'', 2000.
Глава
10
Помехозащищенностьи электро
магнитная совместимостьСРНС
10.1.
ИСТОЧНИКИ помех
Канал GPS. На прнемник
GPS может
воздействовать и иарушать его работоспособиость
несколько ВИДОВ помех. Прежде всего, это достаточно сильные ПОСТОРOJПlие сигналы, частоты которых лежат в полосе сигналов
1575,42±12 МГц,
GPS.
НапОМНИМ, что сигналы диапазона
асиrnaлы диапазоиаL2 находятся в полосе
L1 занимают полосу
1215-1240 МГц [1-3].
Хотя ширина полосы сигнала с С/А-кодом состввляет Н МГц относительио цеmpаль ной частоты, некоторая мощиость распределяется и в более широкой полосе. это использу етея в ряде
приемников
для повышения
точности
измерения
псевдодалъности
и снижения
эффекта многолучевости. Приемники, работающие по Р(У)-коду, и бескодовые устройства в общем случае также используют полосу, несколько превышающую полосу Р-кода (НО МГц). Посторонний сигнал достаточной МОЩНОСТИ внутри этих полос уменьшает отношение сиг
нал/шум, снижая тем самЫМ ТОЧНОСТЬ измерений, что может привести также к срыву слеже ния за кодом и несущей частотой сигнала
GPS.
Помехи по основному каналу возникают, когда какое~либо средство излучает по раз
GPS. Например, аэронавигационная сдужба GPS при заходе на посадку в аэропорту уровень помех в полосе сигналов GPS при полетах
решению или без такового сигналы в полосе
Швейцарии сообщала о помехах для приемников
Лугано. Кроме того, обнаружен высокий над всей южной Европой [1].
Шумы по основному канаду MOryr создаваться и от электрическихустройств. Прием ник может восприниматьпомехи через антенну ИJIИ через цепи питания и проводку.
Излучения вблизи полосы
GPS
также MOryr влиять на приемные устройствв со слабой
фильтрацией сигнала. Например, на одном морском судне приемник GPS становился нераба
тоспособным в гавани Ставангер, Норвегия, из-за воздействия нахОДJIщегося на расстоянии
1
км передатчика радиолинин, работающего на частоте 1533,005 МГц. Этот сигиал, однако, не ВЛИЯЛ на другие GРS-приеминки, испытываемые в том же месте. Многие мешающие сигнвлы образуются как гармоники осиовной частоты. Они MOryr быть достаточно СИЛЬНЫМИ, чтобы мешать приему, особенно если передатчик находится в непосредствеиной близости от приемника. Например, приемник сигнала восприимчив к третьей гармонике передатчиков, работающих в диапазоне ко второй гармонике Северо-Американских телевизионных передатчиков
GPS L1 днапазона 500 МГц" а также на каналах 66 и 67
(как и соответствующих каналов в других регионах), к 3-й гармонике
22
и 23-го телевизион
156,3
до
157,9 МГц,
ных каналов, 10-й гармонике каналов УКВ связи в диапазоне от
к 12-й и
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СРНС
13-й гармоникам авнационнойрадносвязнна частотах вблизн включая 13-ю гармонику аварийной частоты
131
и
121
143
МГц соответственно,
121,5 МГц.
Источниками помех могут быть также вторые гармоники сигналов запроса далЬНОСТИ
отечественных снстем РСБН. На одном самолете отмечалось воздействие третьей гармонн ки
(1575 МГц) частоты крнствлла 525 1050 МГц. При этом уровень цомехи приемииков GPS.
МГц снстемы ОМЕ, нзлучающей сигнал на частоте
был достаточным для срыва работы 3-х различных
Не исключается также возможность постановки организованных помех на этапе за
хода на посадку воздушного судна, что может привести к его катастрофе. На этих ответст венных
GPS. туре
этапах
движеиия
предполагается
использовать
дифференциальные
При этом помехи могут быть поставлены как бортовой аппаратуре
GPS
контрольно-корректирующих
GPS,
подсистемы
так и аппара
станций, а также прием никам линий передачи дан
ных (ЛПД), ПО которым передаются сигналы контроля целостностн н дифференциальные поправкн.
Использующиеся сейчас морские ЛПД созданы, как известно (глава направленных радиомаяков и излучают сигналы в днапазоне от пользовании
ВОЗМОЖНЫ,
наличии осаднов
в частности,
помехи
от разрядов
283,5
до
статического
8), на основе все 325 кГц. При их ис электричества
при
(снег, дождь).
Разработанные авиационные ЛПД используют для передачи поправок и другой нн формации диапазон частот
112-11 8
МГц. Основной недостаток такого решения
-
перегру
женность этого диапазона другими радиосредствами. Создаются также днфференциальные спутниковые подсистемы, поправки которых, например, должны передаваться через спymи
ки Инмарсат и передатчики радионавигационной системы Лоран-С (глава
7).
Имеется ряд сообщений о попытках оценки помехоустойчивости и уязвимости Этому посвящены, в частности, исследования
[1, 3-5],
GPS.
которые однако носят отрывочный
характер. Имеются также сообщения из повседневной практикн. Например, консультативный документ
N. 236, 1995,
зоны радиусом
370
МО США сообщает потребителям
GPS
о возможности помех внутри
ям вокруг пункта Бнтти, штат Невада, где Военно-морской центр радио
электронной борьбы планировал свои испытания позднее с подобными же предуцреждениями
С марта по июнь
1997 года
8.11.95.
Такие испытания продолжались и
[1].
Web-страннца Интернет Навигационного центра Береговой
охраны США характеризовала как помеховую километровую зону вокрут маяка
пункта
Tonopah,
VORTAC,
штата Невада. Мощность источника помех не установлена, хотя, как сооб
щалось, сигналы исходили от самолета на высоте
4500 м над уровнем моря. GPS иемодулированной несущей (нн) с частотой 1575,36 МГц, эффективной излучаемой мощностью 7,9 дБВт и вертикальной по ляризацией. Сигнал излучался передатчиком маяка высотой 67 м над уровнем моря. этот сигнал поражал три различных приемиика GPS на судах, удаленных от маяка на расстоJПIИJI 37-55 ЯМ. Точное расстояние, на котором поражались приемиикн GPS, зависело от высоты расположения приемной антенны, составлявшей от 14 до 28 м. В другом сообщении, после Сообщалось также о воздействии на приемиик
довавшим З8 серией трансевропейских
испытательных
помех, было сделано заключение, что приемник
вообще является крайне уязвимым для помех Поскольку все НКА
GPS
GPS,
полетов с целью измереНИJ[ уровня
как единствеШlOе средство навигации,
[1].
работают на одной частоте, помехи, вызывающие срыв сле
жения за сигналом одного НКА, будут вызывать срыв слежения и за сигналами друтих НКА, а с ним
-
невозможность определения места.
ГЛАВА
144 Каиал ГЛОНАСС. Как следует нз главы тые с полосой ±
5,1]
2,
сигналы ГЛОНАСС
Ll
МГц и открытые, стандартной точиости, с полосой ±
центральные частоты в полосе частот
]602-]615,5 1246-]256,5
10
диапазоиа (закры
0,511
МГц) имеют
МГц, а сигналы ГЛОНАСС диапазоиа
L2
(закрытые) иаходятси в полосе чвстот МГц. В соответствни с [6] максимальный уровеиь приинмаемого потребителем сигнала станд8ртной точности в диапазоне Ll в резуль тате действии всех факторов не превыснт -
]55,2 дБВт. Номннальный уровень сигнала L] 161 дБВт. После 2005 года сигналы диапазонов L2 н L] ДОЛЖНЫ быть сдвинуты в полосы ]242,94-1247,75 МГц и 1598-]604,25 МГц соответственно. В качестве основного возможного источника неорганизованных помех ГЛОНАСС
указываютси средства низкоорбнтальных систем подвижной спутниковой свази (ПСС), за ннмающие полосу выше
16]0
МГц (снстемы Иридиум, Глобалстар и др). В последнее времи
оценке влиинии их сигналов на приемный канал потребители ГЛОНАСС уделалось заметное внимание, что позволило провести необходимыеэкспериментальныеисследования. Другие источники помех будут в ОСНОВНОМ аналогичны тем, которые оказывают ВЛЮl ние на канал
GPS.
Отметим, что ГЛОНАСС, сигналы НКА которой работают на различных
частотах, будет более устойчнвой к воздействию немодулнрованной несушей (НН) или узко полосного сигнала. С другой стороны очевидно, что помеха со случайно и медленно меняю
щейси НН больше влииет на прием сигналов ГЛОНАСС, чем
GPS.
В целом, вследствне того,
что аппарвтура ГЛОНАСС имеет пока сравнительно ограниченное распространение и при
мекеике, ее эме с другими РЭС меньше изучена, и этот пробел восполняется посредством проведении специальных работ. Некоторые исследоваиии воздействии помех. Рад результатов исследований воздей ствии сигналов ПСС иа приемные устройства ГЛОНАСС ДОКЛaдblвалси
]7.] 1.98
г. на симпо
зиуме Российского общественного института навигации "Нормативные правовые и техниче
скне аспекты использовании спутииковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и
GPS".
При этом показано, что ОСНОВНЫМИ средствами противодействия ВЛИЯНlПO сигналов систем
ПСС ивлиютси меры по обеспечеиию иеобходимого уровни фильтрации сигналов в приемии ке СРНС, простраистаеИИ8JI избирательность его аитенных устройств н, в риде случаев, рег ламентации пространственного разноса приемных устройств СРНС н терминалов ПСС.
Подробное исследоваиие воздействии помех на прнемннк
GPS TrimbIe 4000SST
было
осуществлено 24.5.94 Г. в Техиологическом университете Квинсленда (Австралии) н описано
в
[7].
Дли сравиеиии использовались данные одновремениых наблюдений в райоие Г. Хобарт,
Тасмания, где помехи отсутствовали. При этом выявлено, что помехи· в основном ПРИВОДlШи к ошибкам в определении изменеиий псевдодальиостей и статнстическн моглн характернзо
ватьси белым шумом с нулевым средним значеиием и СКО, равным
4
м/С. Измереиии фазы
несущей воздействlПO помех не подвергались. Помехи приводlШИ, в частности, к появленlПO больших высокочастотных ошибок прн определенни высоты (до] 80 м) в течеиие иитервалов времени до
6
с. Подтверждено, что помехи влияли на прием сигналов всех наблюдавшихся:
НКА. Источник помех иаходилси, по-видимому, в райоие Г. Брисбеи, имел частоту вблизи частоть\
Ll GPS
и фазовую модулицию с частотой
1,023
МГц. Эффективной мерой по борьбе
с этой помехой было сглаживание кодовых измерений с помощью измерений фазы несущей.
В работе [8] проведеио исследоваиие помеховой обстановки дли приемииков GPS и ГЛОНАСС в Германии. Дли приемииков вблизи полосы сигнала с кодом
CIА,
GPS
ие нашлось источников помех внутри или
которые существенно повлияли бы на их показания.
Одиако были обивружеиы источиики помех ДЛJI сигналов ГЛОНАСС в диапазонах как так и
L2.
это только в Гермаиии имеетси более
250
Ll,
радиолюбительских передатчиков
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СРНС
(Digipeaters)
в диапазоне
1240... 1243,25
145
МГц, предназначенных для передачи цифровых дан
ных (пакетное радио). Сеть таких передатчиков охватывает всю Западную Европу. Имеется также некоторое количество JIIOбительских радиорелейных станций с частот ной модуляцией в диапазоне от передатчиков в диапазоне от
1242 до 1242,7 МГц, 1243,25 до 1260 МГц.
а также JIIOбнтельских телевизионных
Помехи от JIIOбительских средств отмечаются в Нидерлаидах и Швейцарии. Показано, что указанные средства ВЛИJIЮТ и на канал
L2
ГЛОНАСС.
В качестве источников помех необходимо также рассматривать обзорные РЛС УВД. В Германнн их
12.
Они работают в диапазоне частот от
1250 до 1259
МГц. Кроме того, в каче
стве источников помех рассматриваются и азродромные РЛС с несущими частотами в диапа
зоне от
2816 до 2889
МГц, а также сигналы систем
VORTAC, TACAN,
ОМЕ. Авторы
[8]
счи
тают, что интегрированный приемник ГЛОНАСС/GРS, вследствие того, что он отличаетея своей более широкой полосой частот, может оказаться менее зффективным в борьбе с поме хами, чем приемннк с раздельными каналами ГЛОНАСС и
10.2.
GPS.
\
Защита от помех
МеропрНJIТНJI по защите от помех определяются конкретными примененИJlМИ аппара туры СРНС. Действительно, во многих применениях вероятность помех низка н, следова тельно, пренебрежение ими несущеетвенно. Например, неправдоподобно, чтобы наземный
телевизионный передатчик мешал приемнику GPS на борту танкера посреди Атлантики. И, если приемник автомоБИЛJI, следующего по оборудованной дороге, подвергается воздейст Вmo помех на участке в два километра, водитель может этого даже не замeтmъ.
Но в некоторых случаях их влияние серьезнее. Если узкий ВХОД в гавань часто оказы вается в условиях мохай видимости, последствия продолжительных помех судовым прием
ннкам СРНС MOryr быть катастрофическимн.
Существуетряд направленийборьбы с помехами. Одно из них - защита диапазона сиг налов СРНС от вторженНJI в него других систем. Регулирование всего спектра частот, ликви дация противоречий и достижение компромиссов обеспечиваетея на международиой основе МСЭ. МСЭ рассматривает сигналы
GPS
и ГЛОНАСС, как сигналы Радионавигационной
спутниковой службы (РСС), использующей радиоиздучеННJI передатчиков КА для целей оп ределеННJI положеННJI, скорости и других параметров в интересах навигации. РСС занимает все эти диапазоны на первичной основе. Этот статус обеспечивает защиту диапазона от пося гательств других служб. Однако недавно международный оператор спутниковой связи Ин
марсат при поддержке Европейского бюро по радиосвязи предложил МСЭ передать часть диапазона РСС
1559-16 1О
МГц Подвижной спутниковой службе (ПСС). это предложение, в
частности, означает, что участок
1559-1567
МГц для ПСС частично перекрывал бы полосу
Существующие гражданские приемники GPS не CMOryr работать в соответствиис задан ными требоваИИJIМИ,если ПСС займет этот диапазон [1, 2]. Но особенно болезненным это бы
GPS.
ло бы для ГЛОНАСС. Специалисты требуют более тщательно учитывть интересы как суще ствующих, так и создаваемых радиосредств так, чтобы заранее исключать помехи друг другу. Важным этапом в борьбе с воздействием помех ЯВЛJIется распознавание помех. Име ются некоторые рекомендации по распознаванию помех, но при этом УЧИ'IЫвается, что раз
личные приемники на помехи реагируют по-разному
[1].
Иногда устройство просто переста
ет выдавать информацию о месте на ДИСlUIеЙ. Показания дисrшея могуг "застывать". Возмо жен переход устройства в режим автономного счисления. Каковы бы ни были конечные ре зультать! ВЛНJIННJI помех, потребитель вправе рассчитывать на возможно более раннее преду-
ГЛАВА
146
10
преждение о приближении отказа. это может быть, например, индицируемое 011l0шение сигнал/шум, паказывающее ухудшение надежности при увеличении mrreнсивности помехи. Число НКА, за сигналами которых осуществляетсяслежение, также может указывать начало
ухудшения условий навигационных определений. Некоторые приемиики обращают внима ние потребителя на это посредством свиста или гудка ("бипв"). Однако, другие MOryт вообще
не ВыдаВ8ТЬ предупреждений.Поэтому потребиreль должен познакомитьсяу произвоДитeлJI с СИМJПOмами и признаками возможных помех. В более сложных случаях автоматизирован ного использования даиных СРНС прибегают к автоматическим обнаружителям помех, ис пользуюшим развиrые алгориrмы теорни СТ8111стическихрешений.
от производиreлей также требуется более осознанная позиция в вопросе зВЩИThl от помех, обеспечиваемойих оборудованием. Можно отметить следующие основные направле ния повышения помехоустойчивOC11lспутниковойвппаратуры по крайней мере для наиболее важных подвижныхсредств:
• •
•
использование внешних или внутренних обнаружиreлей помех; создание специальных схем подавления помех (фильтров, РЦЗВЯЗ0К, алгоритмов обра~
ботки и т.д.);
.
создание приемников сигналов как та работ ряда фирм (гл.
•
GPS,
так и ГЛОНАСС с учетом накопленного опы
9);
использование алгоритмов сглаживания КОДОВЫХ измерений с привлечением измере
ний фазы несушей;
•
использование управляемой npoстранственной избирательности синтезируемых ан тенных систем, в том числе с "нулями" в направлении на помеху;
•
использование информации автономных и других снстем на борту подвижных средств для сужения полосы проnyскания следящих трактов приемников СРНС;
•
взаимодействие с создателями транспортных (прежде всего авнационных) средств, проведение тшательных работ по обеспечеНJПO электром8ГНИ11IОЙ совместимости бор тового оборудования и интеграция аппаратуры СРНС с такими автономными средст вами, как инерциальнWI навигационная система, курсо-доrшеровская система и Т.Д.
В борьбе с помехами приемным устройствам потребиreлей СРНС в последнее время получен ряд важных результатов. Так, использование некоторых из указанных выше путей
подавления помех позволило фирме ства для 18-канального приемника рядка
Mayflower Comm.
RGR 6000,
Со., США, создать специальные сред
реализующие коэффициентом подавления по
35 ДБ [9]. Повышение помехоустойчивоC11l ДОС11lгается также за счет разумного синтеза радио
чаСТО11l0Й части, устройств преобразования
"аналог-цифра" и канальных алгориrмов (для
вычисления 011l0шения сигнал-шум, адаП11lВНОЙ регулировки порога при вхожденни в режим
слежения). эти меры использованы при создании приемника аа-24
Ashtech [10].
В
[11]
опи
сан авиационный приемник, реализуюший такие меры для удовлетворения высоких требова
ний и рекомендаций
RTCA
и
ARINC
и осуществляющий эффективное подавление мешаю
щих сигналов систем Ириднум и др.
В работе
[12]
описаны цифровые подавнтели помех компенсационного типа с квапра
турной обработкой разности между входным сигналом и соответствующей копией оценки помехи, реализованные в приемниках фирмы Javad Positioning Systems. Работа
[13]
содержнт результаты исследований рациональных путей построения схем
слежения за частотой и фазой сигнала, обеспечивающих точность и помехозащищениость
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СРНС
измерений радионавигационногопарамеч>а (РНП), а в
[14]
147
приводятся соотношения, связы
вающие точность нзмерений РНП со спектральнымн характеристикамн помех. Работа посвящена влиянmo будущего гипотетического закрытого сигнала
GPS L1 диапазона
[15]
на ра
боту обычных гражданских приемников. OrмeтHM, что Комиссия Презндента США по крнтическим элементам инфраструктуры, рекомендовала Министерству транспорта провести более полную оценку уязвимости
GPS при
воздействни помех различного происхождения прежде, чем будет прииято решение о прекра щении работы других радионавигационных и посадочных систем
[16]. В этом ключе необхо GPS [17], по воздействlПO на каналы GPS и каналы WAAS сиmалов систем ПСС [18, 19]. В [20] рассматривается воздейст вие и способы подавления помех приемником GPS, работающим в стационарных условиях
димо рассматривать работы по оценке внутрисистемных помех
городской высотной застройки и используемым для сиихронизации наземных систем. Вопро
сам контроля уровня помех на контрольных станциях Вопросами обеспечения
помехозащищенности
WAAS посвящена работа [21]. аппаратуры GPS обеспокоено
Мннн
стерство обороны США, что стимулировало проведение в этом направлении большого коли
чества работ. Так, в [22] рассматривается возможность использовam\я в сложной помеховой
обстановке псевдосnyrнИКО8, прием сигналов которых позволит облегчить вхождение в ре жим слежения за сиmaлами
GPS.
В
[23]
предлагается вариант прямого ускорениого вхожде
ния в режим слежения с помоЩblO Р(У)-кода, а в
[24]
исследуются влияние скачков фазы не
сущей частоты сигнала на работоспособность аппаратуры. В
[25]
оцениваются пути рацио
нального построения преобразователей "радиочастота-код", предназначенных для борьбы с
помехами. В
[26]
приведены результаты полунатурного моделирования 7-элементиой фази
рованной антенной решетки с "нулями" диаграммы
напрawIенноети
Решетка смонтирована на модели самолета
натуральной величнны. В эксперимен
F-16
в
1/8
на источники помех.
тах использовался источник облучения с частотой, превышающей частоту
зана возможность подавления помех более, чем на алгоритмов пространственио-временной маемых
приемником
встраиваемого модуля
В
[27]
GPS
в
8 раз.
Пока
описаны итоги исследования
и частотио-временной обработки сигналов, прини
этого же самолета.
GPS
30 дБ.
Работа
[28]
содержит
результаты
интеграции
и сравнительно дешевой ИНС с использованием сильно связан
ной схемы комплексирования. Работа автора сиmала
GPS
Дж. Спилкера и К. Орра
[29]
со
держит материалы исследований возможностей построения с помощью методов мажоритар ной логики НОВЫХ кодов ДЛJI перспективных закрытых военных сигналов повысить помехозащищенность
В работе
[30]
GPS,
позволяющих
системы.
приведены результаты создания управляемой антенной решетки для
объектов с ограинчеииыми габаритами (легкие самолеты, управляемая авиабомба тАМ и др.). для иллюстрации проблемы в целом на рис.
10.1 помещены графики, характеризующие L1 закрытого сигнала GPS при мощиостях передатчика 1О Вт и 100 Вт, как функции удаления передатчика помех
отношение щyмiсиmaл для частоты
помех соответственно
0,1
Вт,
1 Вт,
от потребителя, а также пороговые отношения щyмJсигнал, при превышенни которых нару шается работоспособность приемника. При использовании сиmала с С/А-кодом для поиска и вхождения в режим слежения пороговое отношение помехalснmал составляет прямом использовании для этого снmaла с Р(У)-кодом это отиошение составляет
спективные более совершеииые
22 дБ. При 34 дБ. Пер
способы обработки снmалов позволяют рассчитывать
повышение такого показателя до уровня
44
дБ. Как следует из рис.
10.1,
на
даже сравнительно
маломощные источники помех могут привести к иарушениям работы прнемиика на сравни тельно больших взаимных удалеинях. По оценке авторов
[30],
создание и использование ан
тенных решеток с управляемыми диаграммами направленности
в состоянии повысить поро-
r1lA8A 10
148
говое отношение помеха/сигналдо YPOBНJI 84 ДБ ДIIJI современных приемНИkОВ и до
98 ДБ ДIIJI
перспективllЫX.
120
РТ> r-----------.,.-----------.,.-----------,
.,.",_=
+
_ _ ...........•
100
.
80
80
«It=~44~=.= 34
====_=._='.i"~. ======= +-
o-l-
~~~s::==:::......s:i
P8CCТQJ1.... от МC1'OЧt88помехи --
~1
10
100",
Рис.10.1. Отношение помеха/сигнал На рис.
10.2 приведеив
упрошеИИВJI схема созданной авторами
[30] конС1рУКЦИИ
четы
рехэлементной решетки. Aнreнныe элемеиIы в виде микрополосковwx заплаток укреllJlены
ив обшей диэлектрической подложке. Нв рис.
10.2
показаны также блоки управлеННJI ДIIJI
формиро_ заданной диarpaммы ивправленности. Ниже ПРИВОДRТCJI основные хврактерн CТИJ(И такой антенны (табл. Таблица
10.1.
10.1).
ОСновные характеристики4-элементнойрешетки Парвметр
ЦенrpaльИВJIчастота, МГц Шнриив полосы частот, МГц
Входной нмпеданс, ом Полврнз8ЦНJI
Дизме1р антенны, см Конфшур8ЦНJI решетки
Число элеменroв Тип элемекra
Знвчение параметра
1575,42 20 50 Првввв круговвв
15 Кaaдpa11lSJI
4 Првмоугольный
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СРНС
149
00 Антенная решетка
г-..L.....,Фаэовращатель Управление нулямиДН
Вход антенны
Рис.
Проведенные в
10.2.
[30]
Четырехэлементнаяантенная решетка
испытания показали, что созданная мнкроминиапорная решетка
имеет эффективность, аналогичную возможностям полноразмерной антенны с расстояниями (между элементами) в половину длины волны. Проводятся исследования более сложных
7-элементной
[31],
посвященные моделироввнlПO и оценке возможностей
н 19-элементной антенных решеток при подавлеини сигналов
помех трех и шести широкополосных станций. Исследования выявили возможности подав
ления помех с эффективностью до
50 дБ.
В заключение отметим, что эффекты воздействия помех на спугннковую аппаратуру и меры по пов.ышенmo ее помехоустойчивости
являются предметом интенсивных исследова
ний и разработок, результаты которых широко и регулярно освещаются на наиболее автори тernыx иаучио-технических коифереицнях
(ION GPS, ION Aпnual
Мееtiпg и др.)
10.3. Советы массовым потребителям Потребители в ряде случаев могут сами помочь себе при защите от неприяmостеil, вызванных неожиданными помехами
[1].
Перед приобретением аппаратуры СРНС можно
спросить знакомых, сталкивались ли они со срывами в работе приобретаемой модели в рай оне, где приемник чаще всего будете использоваться.
целесообразив прелварительная де-
ГJ1AВA
150
10
монстрaциJI ее работы или договоренностьо прнобретеннн образца во временное пользова нне, чтобы испытать его в наиболее ответствеиныхусловиях работы. При возникновениипомех сначала нужно определить, находится ли их источник среди оборудования пользоватeJIJI. Если приемиик СРНС иаходится в автомобиле, нужио выклю чить другие радиосредства или СD-плейер, поскольку оии могуг аызывать срыв работы. Це
лесообразно также отключить портативныйкомпьютер, затем по очереди - "дворники", КОН дициоиер воздуха и любую дрyryю электрическую систему. На судне или другом ПОДВИЖНОМ средстве можно сделать то же самое. Возможно,
большая .мощность находя:щеГОСJl вблизи передатчика приводит в режим насыщения входные цепи приемника СРНС. Возможно, в приемник поступает гармоннка от одиого из местных средств.
Еслн возможно, необходимо разместить прнемннк СРНС в другом месте судна или ав томашины. Надежность его показаниА можно повысить также тем, что приемник будет ис пользоваться тогда, когда мешающие системы не работают. На малых самолетах, по-видимому, источников помех меньше, поскольку авиациОН
ные снстемы создаются н сертифицируются по более жестким требованиям. Но полной га
рантии нет, н схема действий будет такой же. Если определено, что помехи идут не от собственны~средств, следующий шаг состоит
в дальнейшей локализации источника. Возможно, помеха Исходит из другого автомобиля. Это может быть при использовании радиостанции с плохим подавлением ЛОЖНЫХ сигналов.
Можно замедлнть движенне н позволнть окружнть себя другими автомобилями.
Если помехн идут ие из автомобилей, источннком может быть близлежащая фабрика или лаборатория. Тогда можно использовать свой приемник вне района помех. В прибрежных районах могуг быть области помех от телевизинных станций и микро ВОЛНОВЫХ линий связи. И снова нужно попытаться использовать приемник при выходе из со
мнительного района. Необходимо запомнить н еще раз проверить результаты исследований.
Таким образом, потребитель может сам помочь себе, если будет знать признаки появ ления помех и сохранять некоторую долю скепсиса в части возможностей навигационных
средств. Наибольшая опасность при использовании СРНС не в самих помехах. а в уверенно
сти, что их не будет
[1].
Литература к главе
10
1. Jоhannеsеп R. 1nterference: Sources апd Symptoms, GPS World, Nov., 1997. 2. Laпglеу R. Соlumпs, GPS World, Nov., 1997, рр. 46, 48. 3. Spilker 1. Sigпаl Structure апd Реrfоrmапсе Characteristics, Nаvigаtiоп, N. 2, 1978. 4. Ап Еvаluatiоп of tlte Radio Frequency Susceptibility of Commercial GPS Receiver, IEEE AES Маgaziпе, N7, 1994. 5. Маркелов М. А. О результатах нспытаннй авнационных приемннков систем GPS н ГЛОНАСС на помехоустойчивость.
Доклад на заседании Научно-технического
коор
динационного совета по проблемам спугннковых систем посадкн. ГОСНИИ "Аэрона внгация",
6.
11.11.1997.
Глобальная
навигационная
спугниковая
система
ГЛОНАСС.
7.
Sапg
J., Kubik К.
Апа1уsis
ofInterfered GPS
Sigпа1s,
Интерфейсный
кон
1995. lON GPS-97 Proc., Nashwille, 1997.
трольный документ. КНИЦ ВКС, 3-я редакция. Москаа,
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СРНС
151
8. Butsch F. OPS and OONASS Radio Interference in Оепnапу, ЮN OPS-97, Nashwille, 1997. 9. Antijam OPS, Aviation Week and Space Techoology, 144, N6, р. 96. 10. Lyusin S.V., Кhazanov 1.0. Techoiques for Irnproving Antijamming Performance of Civi1 OPSIGLONASS Receivers, ЮN OPS-97 Proc., Nashwille, 1997. 11. Lyusin S.V., е! al. Combined OPSIGLONASS Receiver With High Antijamming Performanсе, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 12. Zhodzishsky М., е! а1. In-band Interference Suppression for OPSlOLONASS, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 13. Ward Р. W. РеПоrmanсе Соmparisons Вetween FLL, PLL and а Novel FLL-Assisted-PLL Carrier Tracking Loop Under RF Interference Conditions, ION 0PS-98 Proc., Nashwille, 1998. 14. Lypez-Ahoansa 1. М. and Pablos Р. А. Measurement Error and Protection Enve10pes in the Presence of Interference for ONSS Receivers, ION OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 15. Leva 1. L., РасЬесо Р. OPS C/A-Code Interference Tests with Proposed Lm Waveforms, ION OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 16. Commission Worries аЬои! OPS VuInerability/IGPS Wor1d, Nov., 1997. 17. Raghavan S. Н., е! al. Cochannel Interference Ana1ysis, а Valuable Тоо1 for OPS Sharing Studies, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 18. Kalafus R. М. Interference 'о OPS Receivers from Mobile Satel1ite Emissions, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 19. McOraw О. А. Erlandson R. 1. Ana1ysis of Interference 'о OPSIWAAS Ьу Proposed MSS Spectrum Allocations, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 20. Haddrell Т., Кhawaja Н. Effects And Mitigation Of Land Based Interferers Оп Fixed Site OPS Installations - А Manufacturers Experience, ION OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 21. Shallberg К. W. and Сох D. Т. Interference Monitoring а! WAAS Reference Stations, ION OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 22. Мау М., е! а1. OPS Aided Mission Enhancements (ОАМЕ), ION GPS-98, Nashwille, 1998. 23. Rounds S. А Low Cost, Unc1assified, Direct-Y Code Fast Acquisition SAASM, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 24. Tetewsky А., е! а1. Тhe Effects of Phase Ripp1e оп OPS Receivers: Sources and Solutions, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 25. D. Mou1in, е! а1. Нigh-Performance RF-to-Digita1 Translators for OPS Anti-lam Аррliса tions, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 26. Rao B.R., WiIliams 1. Measurements оп а GPS Adaptive Antenna Лrrау Mounted оп а 1/8Scale F-16 Aircraft, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 27. Fante R., Vaccaro 1. Enhanced Anti-lam Capabi1ity for OPS Receivers, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 28. Martin М., Detterich В. Тhe Wor1d's Smallest МiliШу INSIGPS: P-МIOIТS 1 1, ЮN OPS98 Proc., Nashwille, 1998. 29. Spilker 1., Orr R. Code Multip1exing via Majority Logic for OPS Modemization, ЮN OPS98 Proc., Nashwille, 1998. 30. Brown А., et а1. Miniaturized GPS Antenna Лrraу Technology, ЮN 55-Annua1 Meeting Proc., 1999. 31. Nicho1son Р. В., е! а1. Impacls ofFrequency Dependent Mutua1 Coup1ing and Channe1 Errors оп Digital Веат Forming Antenna Performance, ЮN OPS-98 Proc., Nashwille, i998.
11
Глава Применение спутниковых радионавигационных систем
Ряд вопросов применения СРНС в номинальном и дифференциальном режимах рабо ты ддя навигации и определения места в таких 1радиционных областях, как авиация, морской флот, геодезия нашел свое О1рзжение в изданиях (см. введение) и в материалах глав
6, 7, 8.
Специалисты познакомились с OIlЫТOM использования аппара1УРЫ СРНС в ходе проведения
геодезических, топографических и кадас1рОВЫХ работ на днях фирмы TгimЫe в Москве февраля
1999 года,
24-26
организованных ГИС-ассоциациеЙ.
Здесь осветим менее 1р8дициоиные применения СРНС в интересах обеспечения ори ентации, в горном деле, при строительстве и в сельском хозяйстве, а также новые материалы
и подходы к использованlПO СРНС в 1р8диционных областях. Автор понимает, что более или менее полное изложение вопроса применения СРНС в
современных условиях 1ребует специального издания.
11 .1.
ИспользованиеСРНС для определения ориентации
Определениеориентациис ПОМОЩЬЮ СРНС главным образом основываетсяна исполь зовании идеи прнема сигналов СРНС на разнесенные антенны. При этом между антеннами образуются базы, на которых вычисляется разность фаз сигналов, принимаемых на Каждую антенну. эта разность пропорциональнасоответствующемууглу между осевой линией базы и направлением на НКА. Если имеется несколько таких баз, то полностью вычисляются со ответствующиеуглы ориентации [1]. Метод реализован, в частности, в образцах аппара1УРЫ
Ashtech 3DF, Trimble Yector, NovAtel GPSCard™.
В табл.
11.1
расхождений показаний этих средств на судне водоизмещением следовательно, и согласия с ними)
приведены результаты оценки
1600 т с
показаниями ИНС (а
[1].
Различие в точности определяется базовыми расстояниями, Т.е. расстояниями межлу антеннами. Антенны аппара1УРЫ фирмы к другу (около
2
GРSСагd ТМ фирмы
Trimble Yector были
(3
3DF (4
3DF
фирмы
Ashtech
11.2)
оценки расхождений в показаниях аппара
антенны, расположенные на концах прямоугольника
антенны) при практически идентичном расположении
5,4
на
4,1
м) и GРSСагd ТМ
их антенн на исследовательском
судне в других экспериментах. При этом использовались как прямые вычисления (столбцы
и
5), так и метод
и
NovAtel были более 9 м.
Приводятся также результаты (табл. 1УРы
расположены ближе всего друг
м) тогда, как базовые расстояния для аппара1УРЫ
наименьших квадратов (МНК).
4
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Таблица
11.1.
Согласие между показаниями ИНС и приемников
Параметр ориеитации
Продольный крен
3DF 3DF
Курс
Вероятноеть,р=9S0/0
0,04 0,05
0,08 0,11
0,05 0,15 0,16
0,11 0,39 0,42
0,15
0,31
0,026 0,040 0,048
0,052 0,084
Veetor
Продольный крен
Поперечный крен Курс GРSСard
Veetor Vector
ТМ
Продольный крен
GPSCard™
Поперечный крен GРSСardТМ
Таблица
град.
GPS,
Вероитиоеть,р=6S0/0
Kypc3DF Поперечный креи
153
0,097
11.2. Расхождения в показаниях приемников 3DF и GPScard™
Параметр
Среднее зиачение,
СКО, угловые
Средиее значенне,
СКО,
угловые мии, мик
мин,МНК
угловыемии
угловые мнн
3,97 -4J,43 -12
5,4
5,3
6,7
2,2
6,6 8,1
14,8
-12,6
16,2
Курс Продольный крен
Крен
Для конфигурации расположения антенн аппара1УРЫ GРSСard ТМ на гидрографическом судне (рис.
11.1)
в табл.
11.3
приведены величнны (СКО) расхождениll в определении углов
ориентации по дaнныM системы
GPS и с помощью
ИНС в 2-х сериях испытaниJi.
---'r--_ Точки расположенияантенн Расстояния мeJIIЦy точками:
1-2 1-3
1-4 2-3 2-4 3-4
81 Рис.
11.1.
42,7 м 26,5 м 26,7 м 17,9 м 17,8 м
11,9 м
Конфигурация расположенияантенн аппаратуры GPSCard'M на гидрографическом судне
Таблица
11.3. Расхождения (СКО) впоказанияхGPScard™ и ИНС
Параметр ориентации Курс Продольный креи
Крен
I-и серии, градусы
П-и серии, угловые минуты
0,015 0,013 0,044
0,87 0,80 2,65
ГЛАВА
154
11
Сочетание метода определенИJI ориентации с помощыо прнемников СРНС с возмож ностямн других средств орнентации (например, ИНС) исследовалось применительно к авиа ции в
[2-10]. В [11]
рассмотрен другой метод, основанный на определении составляющих скорости
GРS-приемннком, работающим от одной аитенны, и их обработке с помощью фильтра Калма на с последующимн вычнсленИJlМИ путевого утла, а также утлов крена н тангажа (рис.
11.2). NovAtel GPS. В качестве эталонного использо комплекс (Rockwell Migit). Летные испытания были прове Piper Arrow в условиях средней турбулентности атмосферы
для проверки метода был выбран приемник вался спутниково-инерциальный дены на одномоторном самолете при скорости ветра
52 КМ/Ч
на различных этапах полета. Оценивались показания ниднкаторов
того и другого средства. Оценка летного состава положительна, что позволяет рекомендовать использование метода в качестве резервного.
? Приемник
Скорость
GPS
Фильтр Калмана
Скорость
8ычиспение углов
Индикация
ориентации
Ускорение
Углы ориентации
Рис.
11.2. Упрощенная блок-схема определения углов ориентации подвижного объекта
Ряд работ посвящен определениюутлов ориентациикосмическихаппаратов. Так, в
[12]
приведены результаты нсследованИJI метода пространственной орнентации вращающеrocя КА
при использовании 4-х предварительно неорнентированных антенн. В
[13]
нсследуется метод
обработкн измерений, позволяющий получать углы ориентации КА с помощью 2-х базовых линий на основе вектора измерений 2-го порядка, состоящего из двойных разностей фаз. При ведены результаты
КА. В
[14]
моделирования,
подтверждающие
возможность использования
метода на
описан иитерферометрический метод определеНИJ! ориентации КА и его реализа
ЦИJI с помощыо приемника
GPS
и мнкромеханических ннерцнальных датчиков. Метод и тех
нические средства предназначены для использования на небольших СВЯЗШdX КА С ограничен ной энергетикой в тех случаях, когда необходимо определять направление с точностью по
рядка
0,1 ...0,5°. В [15] рассмотрены
аспекты определенИJI утлов ориентации для малых КА при
GPS. Исследование проведено применнтельно к PoSAT-1. Показана возможность определенИJI утлов
использовании одной aHтeнны приемника первому португальскому микроспутнику
30, а курса 10° соответственно. [16] рассмотрены вопросы реализации функции ориентации с использованием баз (от 4 до 90 см), реализуемых на гидроакустических буях в Арктике в ходе
крена и тангажа с точностью
В работе
очень коротких
наблюдений, выполияемых канадскими вооруженными силами. Бун должны работать на ши ротах выше
80° и определять направление с точностью не хуже 5°. В ходе работ с приемника GPS Canadian Магсопi СМТ 8700 и Motorola УРОпсоге были получены вполне удовлетво рительные результаты. Аналогичной проблеме посвящена работа [17] применительно к КА. В [18] приведены результаты оценки возможностей определения положеНИJ! и ориентации вра щающейся ракеты. В [19] исследованы возможности комплексной системы определения орн ентации, предусматривающей использование двух приемников GPS, компаса и волоконно оптического гироскопа. Показана возможность определения азимyra с точностью 0,50, а вер тикалн - 1,4°, а также возможность беспрерывной работы в условиях городской застройки. ми
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
155
11.2.
Применение СРНС в горном деле
в работе
[20] описаны
методов
GPS
возможности, открывающиеся при использовании annaра1УРЫ и
в гориом деле по onы1)' работы угольиой компании
Thunder Basin Соа!
Со., за
иимающейся открьrroй разработкой угля в карьерах штата Вайомииr (США). Общая площадь этих карьеров составляет примерио
30
квадратиых км, протяжеииость одного из них
5,5
км
при глубиие 75 м. Спутниковая annaра1УРа позволяет существеиио сиизить стоимость добы чи угля при ее использовании в качестве средства контроля и иаблюдения за транспортными оперaция>lИ, при проведеиии бурильиых работ, управлеиии машинами и при обеспечеиии различного рода съемок и Т.Д. При ЭТОМ используются весьма точные методы, такие, как кн· иематический метод в реальиом времеии
(RТК)
и др. Предполагается, что использование
псевдоспyrниковв состоянии существенно повысигь ДОCtyПНОСТЬ сиmалО8 для их использо вания в горном деле.
Аиалогичным вопросам посвящена работа [21], в которой излагаются взгляды специа листов компании
Modular Mining Systems Inc.
иа использование СРНС в ходе открытых раз
работок полезиых ископаемых в карьерах. Отмечается, что
GPS
широко используется для
обеспечеиия транспортных, бурильиых, топографических и других работ. В качестве осиов иых ограиичений при этом оказываются миоголучевость, вибрации и ограниченная види мость НКА. Наибольшие проблемы создает последняя, поскольку в карьерах зачас1)'Ю ВИДНО только "полнеба", что не позволяет принимать сигналы от S-ти и более НКА, как того требу ют методы RТк. Действительио, при проведении работ в карьерах благоприятиые условия
при типичных "углах маски", равных
300,
имеют место лишь в течение
25% рабочего
ии. В ЭТИХ условиях автор считает целесообразным в дополиение к использованию
време
GPS при
ем сигиалов даже частичио развернутой ГЛОНАСС.
[22] приведевы результвты использования СРНС при обеспечеиии добычи (Chuquicamata) в открытом карьере, который JlВЛЯется самым большим медным карьером в мире. Ои расположеи иа высоте 3000 м иад уровием моря, имеет глубину до 800 м и размеры в nлаие 6 иа 4 км. В работе
меди в Чили
Инжеиеры рудиика заиимаются вопросами использования СРНС более десяти лет. Основиая проблема, как считает автор, в иедостатке НКА, иаходящихся в поле видимости.
Поэтому естественным было обращение к приемиику
Ashtech GPS+GLONASS
зующему сигиалы обеих систем (ГЛОНАСС и
При этом решались в осиовиом те же
GPS).
Rтк, исполь
задачи, что рассмотрены выше.
11.3.
ИспользованиеСРНС при строительстве и контроле сооружений
в работе
[23]
излагаются результаты использования annaра1УРЫ
измерять отиосительные перемещеиия сточиостью
±1
GPS, позволяющей ± 2 см .по верти
см по горизонтали и
кали для контроля состояния висячих мостов, высотных зданий и других протяженных кои
струкций. При ЭТОМ в первую очередь имеются в виду колебаиия, смещения и напряЖения, возиикающие из-за воздействия ветра и др)'ПIX геофизических факторов. Обсуждаются раз
личиые аспекты оргаиизации иаблюдений, важиость которых трудно переоценить в условиях возможных землетрясеиий, yparaиоВ и других катаклизмов.
В работе [24] Освещены вопросы использоваиия приемника СРНС при контроле и управлении работой бульдозера в ходе проведеиия точных подroтoвительиых работ. Аитеи-
ГЛАВА
156
11
ны размещаются на крыше каБнIIы н на лезвнн ножа бульдозера. Сообшается о возможностн реалнзвцнн МНЛЛИМе1рОвой точности по 1рем координатам прн скорости поступления дан
ных
5 Гц. Добавим, что для обеспечения таких работ фирмой
паратура
GPS Total
Trimble выпушена
специальная ап
Statiоп ТМ , реализуюшая сантиметровую точность определения разностей
расстояний в реальном времени н позвоmпoшая повысить производнтельность работ на
50.•. 100"10. Ярким примером применения СРНС прн строительстве может служить упоминавшее ся ранее в главе
8
нспользованне метода RТК прн сооруженнн моста-тоннеля через пролив
Оресунд, разделяюшнй Швецию н Данию. Обшая протяженность сооружения
16
км. Размах
работ ПО1ребовал для своего обеспечения размешения специальной днфференциальной спут никовой подснстемы. Завершенне работ намечено на
2000 г.
Однако наиболее впечатляюшнм прнмером является нспользованне в 1995 г. СРНС дЛя контроля н управления транспортировкой огромной норвежской газовой платформы (превышаюшей по высоте примерно в
1,5
раза Эйфелеву башию) нз фнорда в северную Ат
лантнку к месторождению Тролль на расстоянне примерно
570
км. Прн ЭТОМ для контроля
нспользовалнсь внешнне нзмерения двух спутннковых ДПС, двух специальных снстем изме рения дальностей, теодолитов, а также измерения
GPS
в относительном режиме. Bнy-q>eHHH
мн измерениямн былн показания ннерциальных (гироскопических) датчиков платформы тн па гнрогоризонткомпаса илн курсовертнкалн. ПЛатформа перемешалась со скоростью прн
2,8 11.4.
мерно
табл.
Таблица
км/ч. Требования к точностн установкн н последуюшего контроля прнводятся В
11.4.
Требования к точности установки и контроля платформы Пределы
Параметр
установки
Положение
В пределах
rmатформы
круга 50м
Курс плат-
±2,5 0
формы в табл.
11.5
Точность из-
Абсолютнаяточность Точность повторяемо-
мереннй прн
прн контроле реэуль-
стн прн контроле ре-
устаиовке
татов установки
зультатовустаиовки
0,5
5 м (р=95%) 0,20 (СКО)
м (р=95%)
0,050 (СКО)
10 см (р=95%) 0,020 (СКО)
прнведены величнIIы' внутрн которых находилнсь абсолютные значения
расхожденнй между покаэаниямн различных измерительных средств н результатамн преци
знонных фазовых нзмеренИЙ. Таблица
11.5.
Пределы расхождений показаний различных измерительныхсредств
Параметрfтестнруемоесредство
Величниа расхожденни
Расхожденнепо шнpoтelДПСс нспользованиемClA-кОда
0,14 м
Расхождение по долroтelДПС с использованнем С/А-кода
0,72 м 0,060
Расхождение по курсу/относительный режим Расхождение по курсу/два гироскопа
GPS, С/А-код
0,140
157
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
ИспользованиеСРНС в сельском хозяйстве
11.4.
Работы по использованmoСРНС в сельском хозяйстве стали появляться сравнительно
недавно. ОчевНДIIЫ преимущества СРНС прн обеспеченни задач набmoдения, землеустрой ства, организацииземлепользованияи Т.Д.
Другим направленнем является обеспечение способов проведения точных работ во время сева и обработки посевных площадей, что ВОЗМОЖНО с использованием методов точ· ных относительных определений. Такая теХНОЛОГИЯ позволяет существенно повысить ура· жайность многих КУЛЪ'!УР.
В
[25]
рассматриваются результаты работы по алгоритмическому обеспечению дви
жения транспортного средства при сельскохозяйственных работах в условиях проведения измерений положения этого средства с ПОМОЩЬЮ апппаратуры спутниковой диффереНIщаль ной подсистемы. Синтезируются алгоритмы предсказания траектории, а также визуализации внешних условий при использовании картографических и других данных. для проведения сельскохозяйственных работ фирмой
специализированная аппаратура
AgGPS-122
Trimble
начала выпускаться
н АgGРS-1З2, которая позволяет создавать спе
циальные лннейные илн площадные карты (планы), проводить маркировку угодий, обозна чать поворотные пункты маршрутов н создавать навнгацнонную сеть. Аппаратура ВКJПOчает телескопическую aкreннy, батареи питания, адаптер питания и вспомогательные соедини
тельные кабели РF3000
[26].
для этих же целей фирма
Ag Leader
также разработала аппаратуру
[26].
В дальнейшем чнсло подобных работ будет возрастать, о чем свидетельствуют регу лярно проводимые по этой теме конференции н другие мероприятия.
11.5.
Применение СРНС в гражданской авиации
11.5.1.
Полет по маршруту
Использование СРНС в авиации определяется возможностямиудовлетворения предъ
являемых высоких требований к точности и надежности навигационных определений (см. главу
1).
Напомним, что при следовании ВС по маршруту в большинстве случаев требуемая
точность (СКО) определения координат СOCТ3ВЛJlет от
5,8 км до 200 м [27]. В соответствнн с (RNP) ВС должно находиться с веро Одновременно в РРНП [27] предьявлены
разработаннымн ИlCAО для маршрутного полета ТИХ ятностью
95% (2
СКО) в полосе от
±1,85 до ±37 км. 0,999 - по доступности
высокие требования по надежности; временн предупреждения -
и целостности при допустимом
10 с.
Учнтывая, что точность (СКО) определения координат с помошью ГЛОНАСС И находится в пределах
35...50
GPS
м, бортовая аппаратура этих систем, нсходя из указанных сооб
раженнй, оказывается прнгодной для выполнения поставленных задач. В то же время прин ципы построения и конкретные временные характеристикн систем ГЛОНАСС н
GPS
по вы
явлению отказов и оповещению потребителей о возможных нарушениях в работе (главы
3)
2
н
напрямую не позволяют считать БА СРНС прнгодной к использованlПO в качестве основ
ного средства навигацнн ВС без прниятия собственных специальных мер по выявлению и исключению измерений, подверженных нарушениям. Такими мерами, как отмечалось выше,
являются разработка и реализация алгоритмов контроля целосТностн в приемннке (RAIM) и в навигационном комплексе (AAIM).
ГЛАВА
158
11
в главе 9 уже отмечалось, что к настоящему времени различными фирмами (Allied Signal, TrimbIe, Garmin, Bendix, Magellan, Collins и др.) разработано достаточно большое чис ло npиемников GPS (в основном для обеспечения полета по маршрyry, в зоне АЭ и для ие точного захода на посадку) с разными характеристиками и потребительскими свойствами. При этом условно можно выделить следующие группы аппаратуры:
•
дешевые приемники,
ВЫПОЛНJIЮщие простые
навигационные задачи; их применение
требует от летного состава хорошей штурманской ПОдГОТОвки, поскольку в полете осуществляется лишь коррекция места;
•
многофункциональные приемники с отображением информации в полете, позволяю
•
совмещенные npиемиики
щие выполиять полет по маршрyry по npавилам полета по npиборам;
GPS/Com,
в которых совмещены функции определения ме
стоположения и связи; при ЭТОМ в автоматическом режиме могут передаваться сигна
лы
SOS,
координаты и др.;
•
многофункционапьные npиемники, npедусматривающие отображение информации на фоне цифровой электронной карты с выбираемым масштабом и возможности допол нительного оnpеделения некоторых навигационных параметров (вектор ветра и др.);
•
аппарз1)'ра, ··стационарно" входящая в состав оборудования ВС. Заметим, что приемники, входящие в первые четыре rpуппы, являются индивидуаль
НЫМИ средствами летчика.
Многие образцы аппаратуры начали стихийно размещаться и использоваться на ве различных классов и назначения. Поэтому возникла настоятельная потребность в регулиро вании этого процесса.
Требования руководящих документов к функциям БА. Основными руководящими
рабочими документами, определяющими возможность использования БА
GPS, являются до 10.12.92 г. "Допол нительное бортовое навигационное оборудоваиие, использующее глобальную систему onpeделения местоцоложения (GPS)" и Notice N8110.60 от 04.12.95 г. "GPS как осиовное средство кyмeнты Федеральной авиационной адмииистрации США
TSO C-129
от
навигации для полетов в океанических и удаленных районах", а также "Стандарт на мини мальные рабочие характеристики бортовой авиационной аппаратуры GP!, npи ее использова нии в качестве доцолнительного средства" Приказом
N.61
ФАС
[28]
RTCAIDO-208.
в России "в целях более эффективного исцользования сцутии
кавык навигационных систем в npактике гражданской авиации и улучшення навигационных
характеристик воздушных судов" npедписано руководствоваться положениями
Notice N811 0.60
TSO C-129
и
до разработки соответствующей отечественной нормативной базы, а также
"Положением о порядке допуска воздушных судов России к полетам в системе зоналЬНОЙ на вигации (B-RNAV) в Европейском регионе" N.З.IО-4I, утвержденным ФАС России
10.10.97 г. TSO C-129 npоведена клас сификация оборудования GPS. Оно разбито на классы А, В, С [28, 29]. Бортовая аппаратура (БА) класса А включает npиемник GPS и иавигационный вычис литель с функцией RAIM, объедИненный с цультом индикации и уnpавления (рис. 11.3). БА класса А 1 одобрена для обесцечения полета по маршрyry, в зоне аэродрома (АЭ) и npи захо учнтыая разнообразие созданной техники, в документе
де на посадку без средств точного захода, кроме курсовых радиомаяков (КРМ), средств наве
дения типа КРМ и уnpощенных радиосредств нanpавленного действия. БА класса А2 одоб рена только для обесцечения цолета по маршрyry и В аэродромной зоне. БА класса А может использоваться на
ВС,
уnpавления полетом
(FMS).
не оборудованных
навигационными комплексами или системой
159
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
'у' Приемник СРНС
Координаты CKOpocrь Время
Параметры ВbNИCnИтепь
с базой
Сигналы
полетом
БА класса
11.3.
управленне
индикации,
полетом
управления
RAJM
Обобщенная структурная схема БА СРНС класса А
преДC'IaВJlJlет собой да'ГIИК
8
Устройства сигнализации,
Сигнanы
данных
RAJM Рис.
Ручное
ДЛЯ управления
GPS,
который ПОC'IaВJlJlет информацию о па
раметрах полета в навигационный вычислитель НК или во
FMS.
БА класса
81
предназначена
для обеспечения полета по маршруту, в зоне АЗ, захода на посадку без средств точного захо да кроме КРМ, средств наведения типа КРМ и упрощенных радиосредств направлеиного действия. БА класса 82 предназначенадля обеспеченияполета по маршруту и в зоне АЗ.
БА классов 81 и
? Приемник СРНС
82 должна иметь фуихцию RAIM (рис. 11.4).
Координаты
Параметры
CKOpocrь
ДЛЯ управления
8втоматичеасоro
Вре...
полетом
управления
Вычиcnитenь
Сигналы
САУ
HK(FMS)
Устройства индикации, сигнвnизации,
Сигналы
управления
Рис.
11.4.
Сиntалы РУ'<нoro
RAJM(AAlM)
управления
БА СРНС классов В и С в составв бортового оборудования ВС
БА класса 83 предназначенадля полета по маршруту, в зоне АЗ, для захода на посад
ку без средств точного захода кроме КРМ, средств наведения типа КРМ и упрощениых ра дносредств направленного действия. БА класса 84 предназначенадля полета по маршруту и
в зоне АЗ. БА классов 83 и валентную функции RAIM.
84
должна иметь совместно с НК
(FMS)
БА класса С (Сl, С2, С3, С4) аналогична оборудованию класса ветственно), но предназначена для 8С, НК или
FMS
функцию
AAIM,
экви
8 (&1, 82, 83, в4 соот
которых имеют расщирениые связи с
системой управления (автопилотом) или командными пилотажными приборами, позволяю щами СНИЗИТЬ ошибки управления (пилотирования) 8С
[29].
БА класса А содержит базу данных с координатами исходных и конечных nyиктoв маршрута (ИПМ и ЮIМ), поворотных (npoмежуточных) nyиктов маршрутов (ППМ, самими маршрутами (например,
SID -
стандартный маршрут вылета и
STAR -
WP1)
и
стандартный
маршрут прибытия), с координатами аэродромов, контрольных ориентиров, преnятcтвий, пересечений трасс, с характеристнквми используемых радиосредств
(VOR,
ПРС), 8ПП, зон
ОI]I3НИЧений, запретоВ, предупреждений и т.д. Одновременно учитывается, что эти данные
при использовании аппаратуры классов В и С находятся в вычислителе НК (FМS). БА класса А может вычислять помимо геодезических координат (широты
8 и долготы L), (VN, У.. Vн> и времеин (UTC), так удаленне от очередного ппм (DIS, DS1),
высоты опорным эллипсоидом (Н), COCТВВЛJIIOЩИХ скорости же путевую скорость
6 - 145
(GS, SPD), путевой
угол (ТRК),
ГЛАВА
160
11
пеленг очередного rrnм (ВRG), линейное боковое уклонение (ЛБУ, хтк, SТR) от линнн задан ного пyrн (ЛЗП), время, оставшееся до прибыПIЯ в точку назначения прн текушей скорости и курее (ЕТЕ), расчетное время прибыrnя (ЕТА), скорость движения к точке назначения (VМG),
звдвнный курс (CTS), требуемый разворот (ТRN), заданный путевой yroп (DТК), выбраниый курс при смене rrnм (OBS) н др. (табд. 11.6). Таблица
11.6. Обозначения параметров и режимов Паоамето,оежим
Обозначенне
Параметры: Геодезическнекоординаты: широта
В
долгота
L(л)
высота
Составляющиескорости (на север, восток н вверх) Время Путевая скорость Путевойугол Удаление от ППМ Пеленг rrnм Лниейное угловое уклонение
('1')
н (a1t) VN, Ув, У н UTC GS,SPD TRК
DIS,DST BRG XTK,STR
Время до приБЫПIЯ в точку назначения прн текушей скоро сти н курсе
Расчетноевремя прибыrnя Скорость движения к ТОЧICе назначения: Заданиый курс
ЕТЕ ЕТА VМG
CTS
Требуемыйразворот
ТRN
Заданный путевой yroп
DТК
Выбраниыйкурс при смене rrnм Частота маяка Курс
OBS freq Heading
Режнмы: навигация
программнрованиеППМ программнрованиемаршрута имитация полета
аварнйный установка
"направитьна"
просмотр сообшеннй встроенныйконтроль
NAV WAYPOINT FPL,RTE Simulator NPST SET,SETUP DIRTO,GOTO MSG Test
эта аппаратура может также осуществлять пересчет высот по дввленшо н плотностн воздуха, нстинной воздушной скорости, направления н скорости ветра, определение yrлов
снижения н набора высоты для вертикадьного маневра, пересчет параметров из одной систе мы координат в друryю и т.д.
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
161
к сожалению, летным составом отмечается излишнее многообразие в обозначениях и отсугствие стандартизации процедур использования приеМНИКО8. Тем не менее можно выде
(NAУ), программнрование ППМ (WPT) н маршрут (FPL, RТE), аварийный (NRST), установка (SET), "напрааить на" (DIR ТО или 00 ТО), просмотр текстовых сообщений (MSO), встроенный контроль, имитация полета.
лить наиболее характерные режимы работы: наангация
Летному составу предварительно нужно знать:
• • • • •
порядок подготовки БА к полету;
• •
способы нспользования других
порядок управлеНИJI БА на этапах полета; последовательность действий при изменении условий полета; способы использования информации в вычислителе для решения навигаЦИОННЫХ задач;
способы взаимного контроля работоспособности БА СРНС и других нааигационных средств;
cpencm нааигации прн отказах БА СРНС;
порядок распределеНИJI внимания летного состааа прн использованни БА СРНС. Особое внимание должно уделяться процессу подготовки аппаратуры к полету, вклю-
чающему:
• • •
определение необходимых ИСХОДНЫХ данных; составление и ввод программы полета;
предполетную подготовку и проверку БА. Все это предполагает подбор и подготовку карт, выбор, прокладку и изучение мар
шрута н разработку штурманского плана полета. Требования к индикации. Использование выходиой информации БА летчиком осу щеcmляется с помощью систем индикации (дисплеев). При этом может индицироваться как цифровая информация, так и графическая. Так, при индикации цифровой информации:
•
дисплеи БА класса А2 ДОЛЖНЫ обеспечивать непрерывное отображение информации с точностью, сoomeтcmующей разрешающей способиости, требуемой для всего диапазона;
•
дисплеи БА класса А2 должны отображать боковое отклонение до (м.м.) или свыше
±37 км с разрешающей
способностью
0,1
м.м. (до
±20 морских миль 9,9 м.м.) и 1 М.м. (1,85 км)
9,9 М.М.;
•
дисплен БА класса А 1 должны отображать боковое отклонение с разрешающей спо собностью 0,01 М.М. ДJIЯ отклонения менее, чем 1,0 М.М.;
•
системы класса Аl должны вычислять и отображать погрешностъ выдерживания путевого угли либо в аналоговом, либо в цифровом виде с разрешающей способностью одни rpaд. При индикации нецифровой ннформации требуемые характеристики приведены в
табл.
11.7.
Таблица
11.7.
Требуемые характеристикииндикации нецифровой информации
Параметр
Полный масштаб, м.м.lкм Четкость показаиий, М.м.lкм Разрешающая способность,
%
ЦеНI1lиРОваиная точность, М.м.lкм Линейность,
%
Различимое движение, м.м.lкм
6'
На маршруте и в зоне аэропорта
к посадке
Переход
Некатеroрированный
(иеТОЧНЪlА)заход
5,0/9,25 <1,0/1,85 ±I 0,2/0,37 20 <0,1/0,185
1,0/1,85 <0,1/0,185 ±1 0,1/0,185 20 <0,01/0,0185
0,3/0,556 <0,03/0,056 ±1 0,01/0,0185 20 <0,01/0,0185
ГЛАВА
162
11
ТребоваННII К вводу путевых точек (ППМ). В БА класса А2 должен быть преду смотрен ручной ввод широты/долготы ППМ с разрешающей способностью не хуже БА класса А2, которая выдает "расстояние до"
обладать разрещающей способностью не хуже
В БА клвсса
AI
0,1
м.м.
/
0,1
мнн.
"пеленг" очередного ППМ, должна
(0,185
км) н
0,1
!рад. соответственно.
должен быть предусмотрен ручной ввод широты/долготы ППМ с раз-
решающей способностью не хуже
0,01
мнн.
.
БА класса А 1, которая выдает "расстояние до" обладать разрешающей способностью не хуже
0,1
м.м.
I
"пеленг" очередного ППМ, должна
(0,185
км) н
0,1
!рад. соответственно.
ТребоваННII к ннднкацнн отказов н СОСТОIIННЙ. В соответствнн с
TSO
С-129 должна
быть обеспечена ннднкаЦИJI следующей ннформацин:
•
функцин контроля целостности в прнемннке (RЛIМ), определяющей ошнбку местопо ложения, которая превышает допуск, установленный для контроля целостности на этапах полета по маршруту н в районе аэропорта;
•
потери функции контроля целостности
(RAIM);
это предупрежденне может быть от-
лoжeHo на соответствующий ннтервал временн (для подтвержденНJI);
• • •
разрешенНJI режима захода на посадку (БА класса А 1); осуществленНJI режима захода на посадку (БА класса
AI);
предупреждения о преДСТОJlщем автоматическом изменении полного масштаба дне· nлея на
0,3
м.м.
(0,556 км);
•
напоминания "ввести барометрическую BblC01)"t;
•
предупреждения ПИЛО1У I'включить режим захода на посадку". Прuмeчанuе: дополнительные навигационные данные (расстояние, время н т.д.) ДОЛЖНЫ бьrrь
помечены или устранены совсем, в случае, если их дocroверность не может быrь гарантирована (не все
сообщения об отказах и состоянии требуют устранения навигационных данных).
Должны быть также обеспечены предупреждающие сообщенНJI в режиме навигации о
следующих собыТНJIX:
•
'
отказ питания или понижение напряжения ниже уровня, необходимого для поддержа ния режима навигации;
•
любая возможная неисправность/отказ, влияющая на выполнение навигационной функцни;
• •
отказ навигационной функции; недостоверные или ошибочные навигационные данные в режиме захода на посадку (БА класса А 1);
•
отсутствие функцин контроля целостности
(RAIM)
прн переходе к режиму захода на
посадку в контрольной точке конечного этапа захода на посадку (БА класса А 1);
•
потеря функцин контроля целостностн
(RAIM)
на время более, чем
5
мннут после
npoхожденНJI контрольной точки коиечного этапа захода на посадку в режиме захода на посадку.
Рекомендованнаll ацпаратура. В
[28]
отмечается, что к марту
летные испытанНJI спутниковой аппаратуры КLN-90 А/В фирмы судах Ил-86, Ил-76,
Ty-I54M, Ty-I34, Як-42, AH-I2, AH-I24 н Мн-8; ТNL-2000T, ТNL-2000 TrimbIe на ВС ИЛ-62М, Ту-154Б1М, Ми-8Т/АМТ/МТВ. эти снстемы соот минимальным требованНJlМ TSO C-I29 и имеют режим RAIM [28]. На основании
Approвch фирмы ветствуют
1998 г. были проведены Allied Signal на воздушных
163
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
положиreльных результатов исIIЫТ8НИЙ перечисленная выше 8IПIаратура указанием Департа мента возлушиого транспорта (ДВТ) Миитранса РФ х. ДВ
6.1-32
(приложенне
1) допущена
к
эксплуатации в качестве лополнительиого навигационного средства. С соблюдением установ леиных требований приемииками GPS различных моднфикаций к марту 1998 г. было обору доваио более
500 ВС [28]. В настоящее время этот процесс продолжается. 61 [28] разрешает "в воздушиом пространстве России и других государств (при отсутствии соответствующих OIраничеиий) использование бортовых приемииков GPS, про шедших иа возлушных судах (приложенне 3) контрольные испытания в установленном ПОрядКе согласио указания ДВТ Миитрвлса от 28.03.95 г. х. ДВ6.1-32, в качестве навигационного сред Приказ х.
ства на маршруте (до зоны аэродрома) при комплексиом использовании их с другими бортовы ми навигационными системами или комплексами" (см. табл. вых приемииков
GPS в качестве
pemoHe в системе
11.8).
"При использовании борто
осиовного навигационного средства для полетов в Европейском
зональной навигации (В-RNА V), в океанических и уданеииых районах потре
бители должны доработать бортовые приемиики
GPS
функцией
FDE (углубленный
автоматиче
ский контроль достоверности ннформации), которую не имеют приемиики КLN-90 AJВ, ТNL 2000Т, ТNL-2000-Approach и дpyme, ранее установленные на возлушных судах Россни".
Таблица
Бортовые спутниковые приемники GPS, рекомендованные к установке на российские ВС (приложение 3 к приказу N!!б1)
11.8.
Фирма
Allied
Sigпаl
Allied Sigпal
Тип
Класс по
приемника
TSOC-129
КLN-90
-
КLN-90A
А2
Типы воздушиых судов
Тy-154, Ми-8Т Ан-24, Ан-26, Ми-8Т, Ил-86, Ил-62М, Ил-76, Ty-154~C
Allied
Sigпаl
КLN-90B
Аl
Ил-18, ИЛ-62М, Ил-76, Ил-86, Ту-134,
Ty-154~C, Як-40, Як-42,
AH-124,
Ми-8Т/МТВ/АМТ
Allied Sigпаl
КLN-900
Аl
ИЛ-62М
Gaпniл
GPS-155
Аl
Ту-154М/Б/С, Ty-134, Ил-76/в стадии испытаний
Trimble
ТNL-IOOO
-
AH-12,
Trimble
ТNL-2000A
-
Ту-154Б, ИЛ-62М
Trimble
ТNL-2000T
Trimble Trimble
ТNL-2000 ТNL-2000
Ми-8Т
Ty-154M, Б, Ми8МТВ-l
Approach
Approach Plus
Trimble
ТNL-2100T
Trimble
ТNL-2101 iлput/оutput
ИЛ-62М, Aн-124, Ми-17(2), Ту-154М/Б Ил-76/в стадии исIIЫТ8НИЙ Ми-8АМТ, Тy-134 Ту-134
Необходимо отметить, что создание отечественной бортоаой 8IПIаратуры, работающей по сигналам систем ГЛОНАСС и удовлетворяющей
GPS
типа А-737, Интер-А, СНС-2 и
3,
СН-3700 и др. и
одновременно создаваемым российским нормативным документам (тех
ническим и сертификационные требованиям), создает базу для оборудования отечествеииых
ГЛАВА
164
11
ВС своей приемиой спутниковой техиикой. К таким дoкyмeкraм отиосJlТCЯ "Технические требоваиия иа бортовое оборудование спутниковой навигации на этапах маршрутного полета и веточного захода на посадку ве!!, дoкyмeнты' определяющие соответствие БО техниче ским требованиям, квалификациОlПfЫе требоваиия и др.
11.5.2.
Заход на посадку
Особое место эаиимают вопросы ИСПОдь30Ваиия БА СРНС для обеспечения захода иа посадку и посадки ВС. для обеспечения иекатегорированиого(иеточиого) захода требуемая точиость (СКО) определения координат составляет 50 м (см. главу 1).При этом специальные требования к точиости определеиия высоты ие преД'ЬJlВJIЯlOТCЯ. Неточиому заходу соответст вует
RNP 0,3;
Т.е. ВС должио оставаться с вероятностью
95%
в рамках коридора
±556
м.
Очевидио, таким требованиям по точиости вполие отвечают возможности как ГЛОНАСС при полиом развертывании ОГ, так и
GPS
(СКО=30 ...50 м в режиме использования открыто
го кода с селективным доступом).
В то же время обеспечеиие иеобходимой достовериости с помощью использования кои троля целостиости с обнаружеиием и исключеиием отказа
(FDE)
и сохранеиием способиости к
навигациоииым определениям может надежно осущеCТВJIIIТЬCЯ лишь в следующих елучаях:
•
реализации такого плана полета, когда при заходе на посадку имеется не менее б НКА
GPS
(функции
RAIM);
• •
при наличии и использовании полных ОГ НКА ГЛОНАСС и
•
при использовании
при использовании ШДПС
В соответствии с
GPS (функции RAIM);
WAAS, EGNOS, MSAS;
AAIM. TSO С-129
к функциям контроля целостности предьявляются сле
дующие требоваиия:
• •
RAIM должна обеспечивать контроль целостиости в окрестности 30 М.м. (55,6 км) от точки отправления и назначения;
аэропорта в пределах
контроль целостности в режиме захода на посадку должен быть обеспечен, начиная с 2 м.м. (3,7 км) от контрольной точки конечного этапа захода на посадку и
расстояния
ДО точки ухода на второй круг;
•
при других условиях должен быть обеспечен режим контроля целостиости системы при полете по маршруту;
•
соответствующие уровни коmpoля целостности системы ДОЛЖНЫ включаться автома тически.
При ЭТОМ БА класса А 1 должна подтверждать, что в течение веточного захода на по садку конфигурЗЦИJI спутников будет пригодна для обеспечения функции контроля целостно сти от контрольиой точки коиечиого этапа захода на посадку до точки ухода на второй круг. В
течение ШIТИМинутноro периода нет необходимости в оповещении об отказах спутников, ко торые обнаруживаются и отбраковываются оборудованием после прохождения контрольной точки конечного этапа захода на посадку (это преПJIТCТВУет выполнению функции RAIМ).
По запросу пилота должна быть обеспечена информация о доступности функции кон троля целостности (RAIM) в планируемой точке назначения на момент расчетного времени прибытия. Такая ииформация может вычисляться через каждые пять минут или чаще, по крайней мере, в пределах
±15
мииуг относительно расчетного времени прибытия. Доступ
ность барометрической высоты при этом может быть предусмотрена и ДоДУскается ручной
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
165
ВВОД пункта назначения н расчетного временн прибытия ДIIJI обеспечения функции контроля целостности.
для российских специалистов особый интерес представляют результаты работы
[30]
по обеспечению неточного захода на посадку в азропорту г. Самара (Курумоч), которые при BOДJIТCH здесь достаточно подробно. эта работа проведена с июли по декабрь
1999 г.
под ме
тодическим руководстаом ГОС НИИ "Аэронавнгации" с участнем авиакомпании АО Дойче Люфтганза АГ (Германия) н авиакомпаннн "Самара". При ЭТОМ былн отработаны:
•
методология н программное обеспеченне расчета схем подхода и захода на посадку по СРНС;
•
метоДОЛОГИЯ и программное обеспечение расчета минимальных безопасных высот пролета препитстанй н мннимумов ДIIJI посадки по СРНС с нспользованием в качестае высотного параметра минимума - минимальной высоты снижения (МОН, МВС);
•
ннструкции по выполнению неточного захода на посадку по СРНС (взаимодейстане экипажа и службы ОВД);
•
дополненне к фраэеолоmн радиообмена между экипажем н диспетчером ОВД при за ходе на посадку по СРНС;
•
измененне к Дополнению к Руководстау по летной эксплуатацин самолета оборудованиого БА КLN-90B
Ty-154M,
B-RNAV.
Кроме того, был также доработан самолет Ту-154М с БА КLN-90B печения неточного захода на посадку по
B-RNAV ДIIJI
обес
GPS.
Схемы подхода и захода на посадку по СРНС международного азропорта г. Самара (Курумоч) былн оцеиены в процессе их облета иа комплексном тренажере самолетов А-320, А-340 авиакомпании "Люфтганза" в специальных полетах (без пассажиров) на самолете А
319 (3
захода на каждое направление посадкн), а также в процессе регулирных полетов само
летов А-319 н А-320 авиакомпанин "Люфтганза", на которых осуществлялось комплексное нспользование
GPS
н дднных автономных средста с реализацией функций
AAIM.
Проведен
ные полеты подтвердилн:
• •
приемлемость разработанных схем;
достаточную точность наведения в автоматическом режиме управлении (по боковому и продольному каналам) ДIIJI обеспечении иеточного захода на посадку по СРНС при уста иовлеlпlых минимумах ДIIJI посадки с минимальной высотой сmtЖeния вплоть до
•
80-100 м;
приемлемость разработанных процедур взаимодейстаия экипажа и службы ОВД при выполнении неточного захода иа посадку по СРНС. По оценке экипажей выполиение неточиого захода иа посадку по СРНС ие вызывает
трудностей иа всех этапах полета от первой навигационной точки схемы захода иа посадку
до установления визуального контакта с впп и выхода иа высоту минимума посадки. В ходе полетов проверена разработаниаи фразеология радиообмена между экипажем и диспетчером ОВД при заходе на посадку по СРНС, а также техиология работы диспетчера и взаимодейст вие его с экипажем.
Резупьтаты опытной эксплуатации подтвердили эффективиость процедур маневриро вании в зоне азродрома и захода на посадку без иеобходимости осиащения азродрома допол нительными наземными средствами и подучили положительную оценку ФСВТ России.
Представлиетс" целесообразным широкое внепрение процедур захода иа посадку по СРНС в практнку граждднской авивции, особенио иа азродромах с иесовершеиным радиотехннче-
ГЛАВА
166
11
ским обеспечением навигации и посадки. Эксплуатационный выигрыш достигается за счет возможности сокращения времени маневрирования, Т.е. установления кратчайших маршру
тов подхода от точек входа в район азродрома до выхода на посадочную прямую, а также достижения полной иезависимости от работы наземных радиотехничесJ<ИX средств посадки npи возможности ИСПОЛЬЗQВ8НИJI сравниreльно НИЗКИХ посадочных минимумов.
для широкого внедрения метода необходимы
•
[30]:
проведение точной геодезической съемки в системе коордниат WGS-84 контрольных съемки подтверждается оценкой отличий коордниат порогов ВПП (Курумоч) в системе СК-42 и WGS-84, дос
точек АЭ (КТА) и торцов (порогов) ВПП; необходимость тигающих
• •
6-7 с;
разработка схем подхода и захода на посадку по СРНС; определение минимальных безопасных высот пролета преnятcтвий и минимумов аз родрома для посадки по СРНС;
•
организация наземной подготовки персонала азропорта и службы ОВД по процедурам неточного захода на посадку по СРНС;
•
проведение доработок воздушных судов для обеспечения захода на посадку по СРНС; иеобходимым условием при этом является вывод информации с приемника СРНС на планку положения навигациоиного прибора, а также дополнение системы сигнализации;
•
npоведеlПlе подготовки летного состава к выплненmo веточного захода на посадку по
СРНС. К сожалеЮlЮ, не были выполнены заходы на посадку по СРНС на самолете Ту-154М
авиакомnaиии "Самара" из-за иеnpeдставления разработчиком приемника СРНС КLN-90B (фир ма
Allied Signal) базы
даиных азронавигационной информации (АНИ) с координатами точек схем
захода азропорта г. самара (Курумоч), что является необходимым условием реализации неточно го захода на посадку по СРНС (документ ИКАО
8168 РANS-OPS, том П, глава 33 п. 33.1.4). Jeppesen
База данных приемника формируется по данным общей базы АНИ фирмы
иа
основанни официальной информации, предоставляемой государством в АИП. В настоящее время в сборннке АИП России и стран-членов СНГ даиные по заходу на посадку с помощью
СРНС для азропорта г. Самара (Курумоч) не опубликованы. Вопрос же с опубликованием схем захода на посадку в АИП дО настоящего времени не был решен из-за отсутствия в Рос сни правовых положений о публикации координат порогов ВПП и точек пути в системе ко
ординат WGS-84. Отметим, что полученный в работе
[30]
опыт, особеино в части обеспечения необхо
димой азронавигационной информацией, исключительно полезен и в ходе создания спутни ковых систем посадки в условиях категорий ИКАО. Из предшествующего рассмотрения сле
дует, что основными путями в этом направлении будут:
• •
использование
WAAS, EGNOS, MSAS (глава 6); использование локальных ДПС (глава 8). Если ШДПС создаются с целью обеспечения посадки ВС в условиях I-й категории
ИКАО (до высоты (до высоты
30 м)
60
м), то ЛДПС создаются для обеспечения посадки в условиях I-й, П-Й
и даже Ш-й
( вплоть до
касания ВПП, пробега и руления) категорий ИКАО.
Соответствующие требования к точности и надежности навигационных определений приве дены в табл.
1.1, 1.2, 1.3
главы
1.
Результаты (в основном положительные) опытной оценки
возможностей создаваемых дополнений СРНС приведены в главах
6 и 8.
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
167
Необходимо отметить, что проведениое рассмотрение вопросов ИСПОНЬ30вания СРНС в авиапии учкIыает ТО, что оборудование этих систем донжно входить составной частью в
создаваемую перспективную аэронавигационную систему бальную компнексную
движения (СNS/АТМ)
11.5.3.
(FANS),
предcтaвНJПOЩУЮ
гно
систему связи, навигации и набmoденияl организапии воздушного
[31-32].
Обеспечениерешения специальныхзадач
Особое место занимают вопросы испоньзования СРНС дня обеспечения решения в авиации специальныхзадач (аэрофотосъемка,разведка понезных ископаемых, поиск и спасе
1 (табл. 1.1), требуемые точности опреденения координат 1 до 1О м, что может быть обеспечено с помощью ДПС, в том чисне таких, как WAAS, EGNOS, MSAS и др. Среди специальных задач можно также выденить военные применения [33-36]. В ре зуньтате испоньзования БА GPS в составе НК таких самонетов, как В-2, А-10, F/A-18 и др., ние до и др.). Как снедует из гнавы
здесь могут составить от
реализуется точная коррекция и азимутаньная выставка ИНС в понете, обеспечивается повы шение точности бомбометания и применение управляемого вооружения (бомбы JDAМ и др.).
особое место занимают и заснуживают внимания работы по испоньзованию СРНС дня опреденения относитеньных (взаимных) координат при взаимодействнн несконьких ВС
[37,38].
это использование основано на передаче по каналам обмена даННЫМИ координат НК, получен ных с помощью БА СРНС, или ПД БА взаимодействующих ВС (а также других параметров) и расчета на этой основе относитеньных координат. Такие задачи возникают при обеспечении
безопасности понета групп ВС, при оргаинзапии поисковых операций и Т.д. (рис.
81. L1• Н, (ПД,J
Рис.
11.5.
#
:
_- - - - - -D 12 (дальность)
~
~ 2
11.5).
-- _---;------:'2(аэиМут) , J
_
Определение относительных координат в поисковой операции
Поясним имеющие здесь место процесы обработки ннформапии. Пусть с какого-либоj-гo ВС аБСОJПOТНЫе геодезические координаты передаются на
i-e
ВС. Опуская аргументы времени, преобразуем геодезические координаты (B~ L~ Н,) i-гo иj го ВС в геоцентрические координаты X~ Y~
Z, (s=ij)
на основе известных соотношений:
х,= (N,+ Н,) cosB, cosL~
Z, = [N,(l-e'
У, = (N, + Н,) cosB,sinL~
N s =а(l.е'siп' Bs
где а н е
-
)+HJsinВ~
1
(l1.1)
12 ,
большая полуось и эксцентриситет референц-элнипсонда соответственно.
ГЛАВА
168
11
Тогда прямоугольные относительные координаты ~" f}" ~; j-гo ВС в системе КООР (V - вдоль строительной оси вперед, U - вправо и W - вертикально вверх)
дннат (СК) ;-го ВС
получаются с ПОМОЩЬЮ соотношения:
(11.2)
-siп L, где
cosL О] [COS\l" - sin L/ sin 8/ cosB ,Т", = sin'l'l sin L, cosB, sin В, О j
Т, = -соsL, siп В,
[ cosL, cosB,
'f/; - курс ;-го ве. При этом ~i,
-siП\V1
cosV'/
j
Jji
J+}; -
и
О
~].
(11.3,11.4)
соответственно интервал ~;, дистаНЦИЯ ~; и превы
шение ~i между j-M и ;-М ВС.
Взаимная дальность Dji, азимут
Aj ;.
{2
А
угол места ~'i определяютсяс помощью соотноше-
ннй: 2
2 \1/2
Dj/=,Ujl+Vj'+Wjl}
•
и Ji
n
//=arctg ..,,-,l7'jj=arctg ,
(11.1)-(11.5)
Wjt
2)112'
(11.5)
,UJ/ + Vj /
)1
Соотношения
2
служат основой ДЛЯ определения взаимных координат
(ОВК) любого j-гo ВС на любом ;-м ВС по ннформацин НК обоих ВС. Если в качестве отно снтельной снстемы координат (ОСК) взять прямоугольную СК Х, у,
z,
начало которой совпа
дает с ;-М не (ось у направлена на север, х - на восток, z - вверх), то относительные коорди наты (Xji. Ур. Zji) j~ro не получаются с ПОМОЩЬЮ соотношений:
(11.6)
X J/
Aj / =arctg-. -1fI1'
n 17'}/
У/,
=arctg
Zji
I
2
X jl
(11.7)
2r" + Yji
Заметим, что оек Xim. У;"" Z;m В какой-либо момент 1т может быть принята в качестве н.подвнжной
и служить
основой ДЛЯ организации
комплексной
обработки
информации
(КОИ) данных НК н, возможно, данных специализированных измерителей взаимных коор дннат всей группы. Использование соотношеннй
(11.1 )-(11.7)
позволяет производить расчеты
без потери точности. В то же время не исключено, что иногда они MOryт быть упрощены, однако это должно иметь соответствующие обоснования.
Алгоритмы КОИ зтих данных в общем виде разработаны в
[39].
При зтом показано,
ЧТО потенциальная (наиболее высокая) точность может быть получена на основе создания и функционирования централизованного алгоритма оптимального последовательного оценива ния всех измерений группы ВС (как локальных ДЛЯ каждого ВС в отдельности, так и взаим
ных между парами ВС)
[39].
Напомннм только, что в зтом случае может происходить ком
пенсация квазисистематических
погрешностеЙ.
Они обусловлены ошибками координатно
временного обеспечения НКА, особенностямн ионосферы и селективным доступом (глава
5).
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
11.6.
169
ИспользованиеСРНС на железнодорожном транспорте
в ряде стран начаты работы по примененJПO спугниковых иавигационныхтехнологий
7 отмечалось, что Шlаны создания GPS (NDGPS) стали частью закона США
на железнодорожномтранспорте. Так, в главе
националь
ной дифференциальной подсистемы
о развитии
транспорта на
1998 г.
Иннциатива в проведении этих работ исходит от таких организаций, как Федеральная адмииистрация высокоскоростного транспорта, Федеральная железиодорожная администра
ция и Агентство ПО точному управлеНJПO поездами
[40].
Сообщается, что эти работы продолжают финансироваться Конгрессом США сумме
5 млн.
[41]
в
дом. на 2000-й финансовый год по программе федеральных высокоскоростных
магистралей.
По мнеНJПO отечествеиных авторов работы
[42],
аппаратура СРНС, позволяющая опре
делять координаты и скорость движения локомотива (состава), может наряду с соответствую
щими средствами связн ствть основой построения центров управления перевозками (ЦУПВ), работающими в реальном времени. ЦУПВ и диспетчерский центр призваны контролировать дислокацию составов на трассе, автоматически строить график исполненного движения, управ лять скоростью движения, передавая команды на локомотив. Экспериментальные работы про водились на Красноярской железной дороге с
1995 по 1997 ГГ., а также по марщругам Красно 1998 г. проводился эксперимент по сопровож
ярск-Хабаровск и Красноярск-Москва. В апреле
деНJПO контейнерного поезда, следовавщего по марщpyry Находка-Брест. Информация о дви жении поезда передавалась через поездную дуплексную радиостанцию РВ-1 в центр управле ния Красноярской Ж/Д и через систему спугниковой связи ''Трасса''
-
в гвц МПС.
На Красноярской Ж/Д разворачивается опытный полигон по отработке спугниковых технологий в управленни движением поездов. Несколько локомотивов оборудуются приемни ками ГЛОНАСС/GРS МРК-19Л, которые предиазначены специально для этой цели, а также для размещения на других подвижных средствах в составе навигационно-информационных комплексов (НИК)
[43].
При ПОМОЩИ ник должны решаться задачи: повышения безопасности движения;
обеспечения оптимальных режимов ведения поезда; обеспечения навигационного сопровож дения локомотива; контроля местоположения и скорости поезда на элеК1рОННОЙ карте дис
петчерского центра железной дороги; автоматического ведения "скоростимерной ленты" и
графика исполненного движения. В состав НИК должны входить база данных ж/д и марщрутное задание мащиниств. БД содержит информацию о всех особенностях пути, например, сведения о координатах границ
блок-участков, данные о вертикальном (уклон) и горизонтальном (кривые) профиле пути, ограничения скорости на переroнах, координаты, названия и схемы станций, расстояния до
мест ограничений и повышенного внимания. Комплексное использование данных приемника
СРНС и информации БД позволяет осуществлять непрерывное и надежное навигационное обеспечение локомотива в условиях местности со сложным рельефом, приводящим к потере радиовидимостн НКА в таких местах, как туннели, ущелья и др. Приемник МРК-19Л позво
ляет определять координаты с точностью (СКО) 30 м, скорость- 0,15 м/с, ускорение - 0,01 g, а также формировать аппаратную метку времени с погрещностью оnюсительно щкалы госу дарственного эталона
- 1 мкс.
Масса приемника вместе с антенным блоком составляет
При этом обеспечивается дискретность выдачи информации в
RS-232, RS-422.
1
3,2 кг.
с по портам ввода вывода
fJIAIIA 11
170 в течение
1997
г. иа полигоие КрасНОllpCкой железной дороги про8ОдИЛИСЬ экспери
MeRты по комnлексировавню аппaparrypы САУТ, JlRJШQщеl!с" иа сеГОАН" одной Ю основных в системе безопасности, с интегрированным приемнихом ГЛОНАСClGРS МРК-12. Испыта НИJ: ПРОВОДИlIись на локомотиве серии ВЛ80Р с цепью обосио~ эамены 'Jl'8дIщIIошIых иапольных УC1JЮйCТ1l сnyrниковым приеМНИI<ОМ с Бд. Успещное проведение эксперимеlr!'OВ продемонстрироввпо
возможность работы САУТ без напольных ycтpo!!CТ1I в ннrerpaции со
сnyrииково!! иавигационно!! аппарll'l}'POЙ.
11.7.
ИспользованиеСРНС при обеспечении навигации морских и речных судов
Как следует из главы
1и
ю
[29J,
М" обеспеченНII nnаванм морских судов в открытом
море (океане) и прибрежных водах требуемu точность
(2
СКО) оnpeделеННII места иаходит
СJl 8 зависимости от класса судиа в диапазоне от иесКОЛЬКИХ километров ДО сотен метров. В
портах, raВaНJIX, иа подходах к НИМ, в продивных зонах и узкОСТ1!Х требуемu точность СКО) оnpeделеНИJI места COC1'aВJ1Jleт от
8
до
20
(2
м. При проведеиии картографических, океа
нографических, юыскaтenьcких и других работ требуемu точность будет еще более высокой (доли и единицы метров). Требуемые уровни дOC1)'llиости и целостиости иахОДJIТCJI в днапа зоне от
0,99
ДО
0,9997
при задержке оповещеННII О иеисправиости от еднниц до десJПКa се
кун.п. Требуемые точиости опредепенИJI коордииат при ИlUlнгациоином обеспечении речных судов аналогичны ПРИНJIтым для морских потребителей.
В соотвcm:твии с изложенным МВ обеспеченИJI nnаванм в открытом море и прибреж ных ВОДах ИСПОЛЬЗУСТСJl бортовu аппаратура GPS в иоминальиом (lUIтоиомиом) режиме с точиостью 35...50 м (СКО) совместно с другими навигационными средствами. для обеспеченив nnlUlaНИJ: в портах, гавllЮlX, на подходах к НИМ, в пролнвных зонах и УЗКОСТВХ, а также при движении
по внутренним
BOДIIЫМ путям
MOryr испоnьзоватьс" и ис·
польэуютс" локальные дифференциальные подсистемы (ЛДПС) СРНС, созданные иа базе всенаправленныхрадномиков (см. главу
8).
При этом точность (с вероJIТНОСТЬЮ более
оnpeделенИJI координат при совместном использовании ГЛОНАСС и 10м.
Надежность oбcлyжнвaниJJ
(ГЛОНАСС) и
0,998 (GPS)
Проведеиие
GPS
и ДОС1Упность COCТ8ВJIТ соответственно более
при времени предупреждеНИR об отказе лучще
хартографических,
океаиографических,
0,95) 2 до 0,9997
составлвет от
10 с [29].
гидрографических,
юыскaтen ....
ских и некоторых прутих работ (по расстановке знаков судоходной обстаиовки, эамеру глу бин и т.д.) требует использоВВНИJI систем геодезической точиости.
Особенности использовавНII СРНС для морских судов достаточио подробио И квали фицированно рассмотрены в
[29].
Здесь только подчеркнем, что морские лдпс оказЫвaIOТСJl
одними ю сaш.iх распространенных иаземных средств обеспеченИJI спyrnиховоlI навигации. Деllствительио, морские ЛДПС размещены в
ClllA
(прaкrически по всему побережью), по
периметру о. ИслaндиJl, по побережью Италии и в других странах Европы.
12
paднoMUКOB
размещеlШ вдоль побережья Австралии. Отмечается также их размещение в Китае, Индии, Южной Африке, 8enикобрнтаиии, Канаде и в pJlдe других мест. К середине
1998
г. иасчиты
валоеь 187 таких радиомuxов в 28 странах мира. В настоящее BpeMJI проводllТC" работы по размещению оборудованнн ЛДnС н в России на MiIJIKe "Шепепевскиi!" aбmDи Caшcr Петербурга и на MlIIIICe при входе в Цемесскую бухту вблизи Новороссиllска.
для судов морского и речного флота в РНИИ кп разработана MOPCKiIJI отечественнu 2,5 кг (точность определенИJI коордниат 15...20 м). Кроме
БА СРНС "Шкнnер-КН" массо!!
того, фирмой "Навис" создана и прощла С положиreльными результатами исnытанив
14-
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
171
канальная БА ГЛОНАССIGРS "Бриз-К" (СН-3101) н ее моднфнкация СН-3102 массой позволяющая определять координаты с точностью (СКО)
1.. .3
-
м
15...20
2,6
кг,
м в автономном режиме н
в днфференциальном. ПослеДНJIJI позволяет также обеспечивать движенне по задан
ному марщруту н нмеет расширенный набор сервнсных н штурманских задач, включая ото
браженне данных на электронной карте, реалнзованной на графическом жндкокрнсталличе ском днсплее с разрешеннем 640х480 точек.
Примером использования СРНС дЛЯ обеспечения прецизионных морских работ слу жит исследование
в котором оценивались ВОЗМОЖНОСТИ использования фазовых измере·
[44],
ний и сети морских днфференциальных станций, позволяющих рассчитывать комплексные поправки ДЛЯ определения коордииат и высоты иа сантиметровом уровне точности.
В последнее время появилась тендеиция к усилению требованнi\ к точнОСти определе ния коордннат в открытом море (океане) (до едниид
-
десятка метров), что предопределяет
возросшнй ннтерес морского сообщества к широкозоиным подснстемам
MSAS.
WAAS, EGNOS
н
Поэтому отметим также 16-канальную судовую прнемную БА МТ-102 н МТ-201,
предназначенную для морских и речных судов, скорость которых не превышает
50 узлов (90
км/ч). эта БА служит для прнема сигналов ГЛОНАССIGРS,
дополнений
(ШДПС)
WAAS
н
EGNOS,
шнрокоэонных
а также снгналов стандартных морских ЛДПС. БА МТ-102 имеет
расширенный набор навигационных функций. эти устройства могут сопрягаться с навигаци оннымн комплексамн илн электронно-картографическимн и протоколом обмена NМEA
11.8.
снстемамн по интерфейсу
RS-232
0183 [45].
ПрименениеСРНС для навигации в наземных условиях
в главе
1н
ного обеспечения
[29]
в
сформуднрованы требования к основным характеристикам нaвнraцнoн
наземного (автомобильного)
транспорта.
Если прн решенин общих задач
(обеспечение безопасности движения, органнзацня перевоэок пассажнров и грузов в процессе хозяйственной деятельности) требуемая точность (предельная ошибка) определения координат составляет
100
м, то при решенин спелнальных задач (слежение за экологически опасными гру
замн, защнга от угона н понск угнанных средств Н т.д.) точность возрастает до
5... 15 м.
Поэтому,
если в первом случае достаточно нспользовать aппapmypy ГЛОНАСClGРS в автономном режи м., то во втором
-
необходимо прнвлекать днфференлнальные подснстеW. Необходимо также
oтмeтнrь, что обеспечение требований по надежности в обоих случаях будет связано с прнвлече нием дополнительной виешней ннформации. В этом смысле полезно нсследование ром показаны возможности взаимной компенсации недостатков каналов
GPS н
(46),
в кото
ИФРНС (Лоран
ClЧаАка) прн совместном нспользованнн этих снстем В условиях Санкт-Петербурга. Если систе ма
GPS
нногда отказывает вблизи высотной застройкн, то канал ИФРНС отказывает, например,
под высоковольтIIыми линиями И под контактными проводами городского транспорта.
Производнтели ГЛОНАССIGРS. предназначается
Так,
К
настоящему
времени
разработали
ряд
образцов
приемииков
12-канальный датчик координат "Фора" разработки МКБ "Компас"
для примеиения
в автоматизированных
системах диспетчерского
управле
ния наземным транспортом. Он позволяет определять коордннаты с точностью (СКО) дО м, высоту
-
с точиостью до
ботки на отказ
20000 ч.
м и скорость движения
(см. табл.
- 0,1
15
м!с при среднем временн иара
9.1). Предусмотреиа возможность реализации дIIффереицн 9.1 приведены также характеристики навигационной аппаратуры GPS и интегрированное оборудование НК-100, содержащее каналы
ального режима. В табл.
НА-010 с приемником
20
ГЛАВА
172
11
ГЛОНАССIGРS и ИФРНС Чайка/Лоран-С. При использоВ8шm этой аппаратуры на автомо
БИЛЬRОМ транспорте предусмотреRа передача навнraционных данных в центр контроля. НПП "Термотех" создана также интегрировaнRая навиraru\ониая система "ИНС· Контроль" серни ТТ5ЗОО и ТТ5100, предсТВIIЛJIЮщая собой униаерсалЬRое оборудование на аигации, СВJlЗR и измерений дли ГЛОНАССIGРS. Зона действИJI системы определяется только используемым каналом саязи (выделенным, транкинговым, сотовым или спутниковым).
Функциональные
возможности
системы:
определение
КООрдИНат в автономном
и
дифференциальном режимах работы; слежение и управление мобилl>НЫМИ объектами, кон троль состоJIННЯ систем; передача текстовых и формализованных сообщений; отображение и
обработка информации о местоположешm и состоJ!НИИ мобильных объектов; сбор, обработка и отображение информации о состоянии окружающей среды и др. Система
II5100
использовалась дли контроля местоположенияколонны иа автопро
беге Москва-Владивосток,проведенномАО "Москвич" в
1999 г. [47].
lб-канал"'ПtJl автомобильная прнемная аппаратура "Котлнн HT-I01", создаиная РИРВ на базе приемного навигациоиного модуля K.I61, принимает сигналы систем ГЛОНАСС,
GPS
и
WAAS, EGNOS
(по выбору), а также сиrнaлы средневолновых морсЮIX маяков. РИРВ
создал также автомобильный навнraционио-связной системам ГЛОНАСС,
GPS, WAAS, EGNOS,
терминал
HCT-I0IG,
маяков. Предусмотрена передача информации по каналу сотовой связи черский пункт
работающий по
а также по сигналам средневолновых морских
GSM-900
на диспет
[48, 49].
Создание малогабаритных и легких приемных устройств
GPS
предопределило возмож
ности их использования дли индивидуального пещего туризма и путеществий. В этом смысле
представляют интерес возможности ручного приемника
Gannin [50]
массой
270
GPS·12 (personal Navigatorm ) фирмы
г. Этот же приемник может использоваТЬСJ! .при передвижениях на
автомобиле, катере и даже при полетах ВС сверхлегкой авиации. Ои в СОСТОЯIIIIII работать как
в иомииальном (автоаомном), так и в дифференциалыI:мM (при наличии специального прием инка сигналов морских ЛДПС) режимах. Некоторые результаты практической оценки его точности приведеиы в главе З.
Индикатор приемника имеет пять информационных страниц:
•
состояния спутников с наглядной индикацией используемых НКА (МОЩIIОСТЬ сиrnала, азимут и угол возвышеJ!ИЯ);
•
положеиия с ИJ!ДНкацией КООрдИНат и высоты места потребителя, а также времени; кроме того, показывается в движенни путевой угол И CKOpOCТl>;
•
карты, позволяющая вндеть положение потребителя, пройденный пyrъ и ближallшие ППМ, "раССТОЯRие до" и пеленг ППМ, к которому осуществляется движеRие; Мllогие ИСПОЛl>Зуемые термины и способы lIавигации взяты из практики lIавигаЦИОRНОГО обес печеиИJI ВС;
•
навИГВЦИОIIНая, позволяющая УПРВВЛЯTh движением страllИЦЫ:
•
lIa
ППМ и включающая две под
компаса и пути;
меню, обеспечивающая доступ к управлеllИЮ ППМ, маршрутами и установками фУRК ций через подменю.
Отметим, что подстраницв компаса индицирует точку Il:a3начения вверху страницы с пеленгом и расстоянием до ППМ. В центре страницы имеется изображение компаса, а стрел
ка показЫ8J!eТ направление на ППМ, к которому осуществляется движение; ВИIl3У ИJ!ДНциру ется путевой угол, СКОpocTh И расчетное время прибытия. Естественно, ЭТОТ компас является виртуальным, поскольку в таких габаритах возможио получаTh оТ СРНС лишь позиционную и скоростную информацию, а ннформаЦИJI о направлении движения содержится в векторе
ПРИМЕНЕttИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
173
скорости. Этою, однако, достаточно ДЛII еоздннИJI упрaвruuoщих сигналов посред"пsоltl срР НС'НIIII пелен... ППМ и текущего пугевого угла.
УСТРОЙСТВО может хр8НИ'IЪ до
500
ППМ. Заметим, что в приемиике предусмmpены
расчеты на Ш6 :mлипсоид~, вк.лючWl Э.1Шипсо/IЛ
WG8·84.
Однако среди них нет эллипсоида
Красовскоro и эллипсоида ПЗ-90. При точной нзnнгации указаниое оБСТОJIТелl.СТВО создает трудности ДJIJI программированю: ППМ непосредственно с использованием отечеспеНl1ЫХ
IШрт, П()СI\ОЛЬ\<у предварительно необходимы npеобразования cwIтыx с карты кО()РДИIlЭ.Т Га усса-Крюгера в геодезические Koopдннa'Iы системы
с карт reодезичес((Ю( координат ек
1942
Простое использование C!DIТЫ)(
WGS·84.
г. вместо КООРДШlат
WGS-84
может привести к по
ивлеlDfЮ ошибок в сотни метров. На npaкпtkе часто ко()рдина1Ы в системе
получают
WGS-84
посредством npедварительмыx mмерений В нужноА точке. Последующие координаты ПJчек Маршруга (ППМ) могут П(l,IIучатъся С помощью расчетов на основе найденных по карте даль IIQCтей И азиыутов ППМ относительно точки с известными В,
L.
Н.
Необходимо отметить, что В послед.нее вреМII возрос интерес к комплексному исполь
зоваllИЮ наземных приемников СРНС и автоиомНЪ!Х систем счисленИII ДЛJ! непрерывного навигационною обеспечеИИJI при передвижении в условИJIX rородской высотной :ю.стройки
ми а УCJIОВИJIX горных ущe.n:ий. В качестве последних MOryr быть ИСПОЛl>Эованы, например,
оДометрическаясистема автомоБИЛJI, mмерJIIOщaJI CkOPOCTh движения и курс щеННaII инерЦИWlЬНaJI система
11.9.
[51],
или упро·
[52].
ИспользованиеСРНС для синхронизации систем связи и энергетическихсистем
к настоящему времени разработана аппаратура ГЛОНАСС/GРS ДЛII синхронизации систем свизи. Так, РИРВ разработал модуль синхроиюацнителеl\Qммуникационныxсистем,
прс.>ДСтa8JUUOщий собой встраиваемый 16-k3IIзльныlt датчик сигналов времени и часто1Ы, предназначенныйДJlЯ точного и непрерывиого определеИИJI текущего времени и выдачи сиг
налов 10 МГц и 1 Гц, синхроншированlIых С н~наченной системной шкалой времени [53]. еко определения времени после калибровки и компенсации - 50 нс И не более 7 мке за 24 ч в автономном режиме.
(;оздан унифицированный
синхронизатор (УС) ДЛJI сети цифровой СИНХРОlПlоli: сuз.и
(SDH - SynchrOI\OUS Digital Hierarchy), предназначенный для формировatIИJI опорных синхро импульсов в сетях связи SDH 1,2, и З-го уровней [54]. При этом формируется опорная: частота с заданиой ТОЧНОСТЬЮ, сиюфосИПIaлLI частоты 2048 кГц и 2048 кбиr/с и др. Предусмотрены 6 вариltlПOВ комплеlCТlЩИИ, в которые помимо временного приемннка могут входить подС11>8И
ваеМЬ/Й кварцевый синхронизатор, квантовый стандарт частоты на цезиевой атомнолучевоli:
~убке или квaнroВЫЙ стандарт частоты на рубидиевой газовой ячейке. В зависимости от ком·
плскraции обеспечивается стабильность частоты :liI ОДИII месlЩ от ±5Ч O-J до ±S·1O- 12 [54]. Вопросам использования
священа также работа
GPS
для синхронизации телекоммуникационных
сиcreм по
[55].
СРНС ~кже оказываютсJl идеальным и сравнительно экономичным н l13Дежиым сред
стаОМ синхронизации работы разнесенных объектов мощных энергетнчесIИX систем. Так, в работе
[56]
приведсны результаты ИСПОЛЬЗ0ванИII СИТНWlов
GPS
JI,ШI СИНХРОИШ'lЦии
100 Раз
и-есенIIыx в пpocrpаистве объектов Бонневипьско/i энергетической системы США ~си мально реалwуеМaJI точность синхронизацин тать (IIЗ-~а селективного доступа
- 200 не, максимальные GPS) дО вепичины ± 1 мхе.
ошибки могут возрас
ГЛАВА
174
11
ИспользованиеСРНС в геодезии
11.10.
и дnя мониторингадеформаций земной поверхности Основные методические положенИJI использоваИИJI СРНС ДЛЯ решенИJI геодезических
задач достаточио полио изложены в
[29]. Поэтому
здесь приведем оБЗОР некоторых последних
работ, не иашедШИХ еше освещенИJI в печати. Заметим, что соответствующие разделы посто
"нно заннмают важное место на наиболее авторитетных конфереJIЦИJIX, ПОСВJIщенных СРНС.
Так, одной
[57], в
113
лучших работ последНей конференции
ION GPS-99
прюнана работа
которой описана схема построеНИJI и ИСПОЛЬЗОВ8НИJI сети постоянно работающих кон
трольных станций, предназначенных ДЛЯ наблюденИJI за состоянием земной поверхности
округа Меtrороlitaп Water District в южной Калифорнии, в котором расположены более 30 объектов, обеспечивающих шrrьевой водой многне раАоны штата. В чнсле таких обьектов: дllМбы, линейные резервуары, энергетические сооруженИJI, отстойНИ1<и для очистки ВОдЫ.
Для кОН1]ЮЛ"
20
из иих используютс" определенИJI с помощью приемников GPS гео Z и осущеCТIIJIJIЮТС" расчеты относительных координат по
центрических коордннат Х, У,
отиошеиию к установленным геодезическим пунктам, хоторые затем дополняются юмере
НИJlми, проводимыми С примечением других средств.
В
[58]
изложены вопросы использованИJI аналюа эффекта многолучевостн с целью об
наружеиИJI деформаций различных поверхностей применительно к контролю миогочисленных
протяженных сооружений Гонконга, таких, как высотные зданИJI, мосты, дамбы, скаты и т.д. Вопросам контроля и обнаружеИИJI неодиородностей
при создании железных дорог,
которые могут существенно сннзить эффектнвность н безопасность нспользованИJI высохо скоростных магистралей, посвящена работа прецизионные
GPS
[59].
Для решенИJI задачи КОН1]ЮЛЯ ПРОВОдЯТСя
определенИJI с помощью геодезического комплекса, включающего аппаратуру
и инерциальную навигационную систему. Приемник
GPS работает
в дифференциальном
режиме и проводит фазовые юмереиИJI. Задача фиксации в уннверситете штата Новый Южныli Уэльс (АвстралИJI) сеliсмиче схих воли с помощью двух приемников
GPS Leica CRSIOOO, юмерJПOЩИХ смещенИJI и ис (RTK) со скоростью выборки 10 Гц
пользующих кинематическиli режим в реальном времени решалась в
[60].
Для mpaбoтки метода использовался синусоидальный сигнал с частотоli от
до 3 Гц и амплитудой 12,7 мм. В процессе обработки измереиий использовался адаптив ный фильтр и метод наименьших квадратов, а также привлехались данные измереииli, осу
2,3
ществляемых с помощью акселерометров.
В работе
[61]
метод проведенИJI относительных измереиий на одной базе распростра
""ется на случай использован"" нескОЛЬКИХ баз с целью повышен"" точности геодезических определений. Проведенные исследоваиИJI подтвердили возможности получеИИJI при зтом более точных и надежиых данных. В ходе работы использовались четыре двухчвстотных приемника типа
Leica GPS-System 300.
Проверка гипотез проводилась с нспользованием
х-квадрат критерия.
Рассмотрению новых возможностеli, хоторые открываютси перед геодезией при иеполь GPS для преодолеИИJIюиестного фактора неод
ЗО88ИИИ третьей гражданской частоты сигнала
НОЗИ8чности фазовых юмереииl!, ПОСВJIщена работа
[62].
вающихся возможностей может иметь место лишь после
I1F,
Хотя реальное использование откры
2005
г. после запуска НКА
GPS
Блок
их уже сейчас следует учиn.rВ8ТЬ при планировании соответствующих меропрllJlТllЙ.
В работе
(63]
представлены методы обработки собранных во времи полетов самолета GPS с целью определенИJI положенИJI с
инерциальных данных и данных трех приемников
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
175
ТОЧНОСТЬЮ на уровне деЦНМe'lpа н ориентации с ТОЧНОСТЬЮ до одной угловой минуты. Такие точиости необходимыДrUI проведеНИJI прецизионноllсъемки rpавиметрическихпараметров и определеНИ>l Bыc
в Оlmlбре
1997
г. В процессе обработки опреДeдJlJIось положение и ориеН1'llЦЮl rpавИМe'lpа и
двух высотомеров (радио- и лазерното). Использовался
днффереНШIВЛЬНЫЙ
режим
GPS
и
фазовые измереНИ>l на частотах LI и и. В заключение отметим, что с каждым годом круг вопросов использоваНИ>l СРНС в ин тересах геодезин и мониторинга деформаций земиой коры существенно расширяется.
Литература к главе
11
1. Lashapelle G. Attitude Dеteпninаtiоп, AGARD Lecture Series 207, System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, NAТО, 1996, рр. 10.1-10.11. 2. Чернодаров А.В. и др. Интеrpироваиивя обрабOТlCа ннформации в бесплатформенных инерцивльно-епугниковых
ных аппаратов. Материалы
вигационным системам.
3.
системах
навигации
и ориеlП3ЦИИ
4-11 международной конференции Санкт-Петербург, май 1996.
маневренных
летатель
по интеrpированным на
Джанджгава Г.И., Рогалев АЛ., Чернодаров А.В. ИнтеrpировВННВII первичНВII обра
ботка информации в бесплатформенных инерциальНО-СПУТНИКОВЫХ системах ориента ции и нав!fi'ВЦИИ. Материалы 4-11 международной коиференции по интеrpированным навигационным системам. Саикт-Петербург, MaII1996. 4. Carson R. Space Station Attitude Deteпninatiоп Using Interferometry and an Inertial Rate Sensor, lON 52th Annual Meeting Proc., Carnbridge, Massachusetts, Iune 19-21, 1996. 5. WolfR., et а1. An Integrated Low Cost GPSIINS Attitude Deteпninаtiоп and Position Location System, lON GPS-96 Ргос., Nashwi1le, 1996. 6. Mathur N. New Coning Attitude Algorithm for а Low Cost INS-GPS Integration, lON GPS97 Ргос., Nashwille, 1997. 7. Hayward R. Inertially Aided GPS Based Attitude Heading Reference System (AНRS) for General Aviation Aircгaft, ION GPS-97 Proc., Nashwi1le, 1997. 8. Ward L., Axelrad Р. А Combined Fi1teг for GPS-Based Attitude and Baseline Estimation, Navigation (USA), v. 44, N2, 1997. 9. LongstaffI., Вгоwn А. Precision Attitude Deteпninatiоп Using а Low Grade GPS-Aided Inertia1 Measurement Unit, ION GPS-97 Proc., Nashwille, 1997. 10. Бабич О.А., МихальчеИICО С.В. Комплексирование инерциальных и радиотеxuических измерителей в задачах ориентации. КонфереНЦИII Российского общественного инсти туга навигации "Комплексироваиие глобальных радиотеxuических и автономных на вигационных систем", Мосхва, 28.10.1997. 11. Komfi1d Р., et аl. Single-Antenna GPS-Based Aircraft Attitude Dеteпninаtiоn, Navigation, 1998, v. 45, NI. 12. Adams 1., et аl. Experiments in GPS Attitude Dеteпninаtiоп for Spinning Spacecraft With Non-Aligned AntennaArrays,lON GPS-98 Proc., Nashwille,1998. 13. Purivigraipong S., et а1. Novel A1gorithms for Modeling Уеctoг Observations for Spacecraft Attitude Deteпninаtiоп Using GPS Siguals, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 14. Phillips R., et а1. А Low Cost Low Power INSIIGPS Spacecraft Attitude Dеtепninаtiоп System, lON GPS-98 Ргос., Nashwille, 1998. 15. Buist Р., et аl. Spacecraft Full Attitude Detепninatiоп пот а Single Antenna: Experimentation with the PoSAT-1 GPS Receiver, ЮN GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.
ГЛАВА
176
16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.
Уinnins М., Gallop L. А Real-Time Short-Baseline Azimuth Determination Systern Using GPS, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. Hayward R., Powell J.D. Real Time Calibгation of Antenna Phase Errors for U1tra Short Baseline Attitude Systems,lON GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Fenton Р., е! al Using GPS for Position and Attitude Dеteпninatiоn of the Canadian Space Agency's Active Rocket Mission, ION GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Harvey R. Development of an lntegrated GPS Dual-Antenna Fixed Baseline Precision Pointing System, ION GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Long J. GPS in Mining,lON GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Johnson L. Advantages of an Augmented GPS Precision Sensor for Machine Control Applications in Open Pit Mining, ION GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Contreras Н. GPS-IOLONASS Technology а! Chuquicamata Mine, Chile, ION GPS-98 Proc., Nashwille,1998. Celebi М. Monitoring ofStructures Using GPS, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. Ashkenazi У. Construction Plant Control Ьу Kinematic GPS and GLONASS, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. Virine L. and Abousalem М. Using DGPS and УirШаl Reality for Navigation Guidance in Precision Agriculture, ION GPS-98 Proc., Nashwille,1998. GPS World, 1998, N12, рр. 28-29. Российский радионавигационныйплан. НТЦ "Инreрнавнгация", версия 2, -М., 1998. Прнказ М!61 "О внедрении в практику rpажданской авиацин России бортовых прием ннков спутннковой навнгационной системы Россин,
29. 30.
11
GPS".
Федеральная авиационная едужба
14.03.98.
Глобальная спутниковая радионавнraционная снстема ГЛОНАСС/IИПPЖP, Москва,
1998.
А.А. Музал~в, АЛ. Ройзензон, Т.И. Прокуроиова. Результаты опытной эксплуатации по выполнению меточных захОДОВ на посадку по спутниковой навигаЦИОННОЙ смете·
ме//Новостн навигации, нтц "Инreрнавигация", РОИН, 1999,Н!!4 (6). 31. FANS(II)/3-WP/87,ICAO,1992. 32. А.С. Гриневич. Спутники дли авиации//Воздушный транспорт, 199б, с. 38-39. 33. Abbott А., е! al. Integration ofGPS into the В-2 Stealth Bomber,lON GPS-97, Nashwille, 1997. 34. Hileman B.R., Pinchak S.J. Increased сотЬа! Effectiveness with Embedded GPS/lNS in А 1О Fighter Aircraft, 5 St. Petersburg Intemational Conference about Integration Navigation Systems, St. Petersburg, Мау 1998. 35. Kaspar В., Dahlen N. Demonstration of the DARPA Global Positioning Systern Guidance Package оп а U.s. Navy F/A-18, 5 SI. Pelersburg Inlemalional Conference aboul Inlegration Navigalion Syslems, SI. Pelersburg, Мау 1998. 36. Pommllel Р.Е., Portal D., Clemenceau P.J. Totem 3000: ТЬе New Geneгalion of INS/GPS from Sextanl Avionique, 5 SI. Pelersburg Inlemalional Conference aboul Inlegralion Navigation Syslems, SI. Pelersburg, Мау 1998. 37. Информационная система межсамолетной навигации; Пат. 2089449 Россия, МКИ6 В 64С 13/13/ Джанджгава Г.И., Герасимов Г.И., Неrpиков В.В., Никулин А.С.; АО РПКБ,-.N'. 95120621/11; Завал. 8.12.95; Опубл. 10.9.97. Бюл . .N'025/!РЖ "Воздушный транспорт", 1998, Н02, Реферат 2Б53П. 38. Fапеll J. L., et al. Send Measurements, NolCoordinates, Navigation (USA) vol. 46, N3, 1999. 39. Соловьев Ю.А. Потенциальная точность совместной оценки координат rpуппы под вижных объектов/!Радиотехника, 1990, Н.2. 40. GPS World Newsletter, Nov.7, 1997. 41. Newsletter,lON, У. 9, N3, 1999.
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
42.
177
Васекин А.И., и др. Опыт внедрения аппара1)'рЫ спутннковых навнгационных систем в технологии управления железнодорожным транСПОртоМ. Тезисы региональной науч
но-практической конференции. Новосибирск, МПС РФ, 24-26IПОНJII999.
43.
Приемннк СНС ГЛОНАССIGРS. Рекламный проспект КГТУ, НИИ радиотехннкн, ГУ нпп "Радиосвязь", Красноярск,
1999. Fortes L., е! а1. Теstiпg of а Мulti-RеfегепсеGPS Station NetwoTk fOT Precise зо Ро sitioning in the St. Lawrence Seaway,lON GPS-99 Ртос., Nashwille, 1999. 45. Судовая прнемная аппара1)'ра МТ-102 (MT-201). Рекламный проспект РИРВ, 2000. 46. Б.Ф. Бабайкнн, Н.А. Степанова. Сравнительные результаты опытной эксплуатации датчиков КООрдИнат снстем GPS и ИФРНС на автомобильном транспорте в условИJIX
44.
Раи10
Санкт-Петербурra. МеждународНая конфереНЦНJI "ПЛанирование тлобальной радиона вигации". Москва,
47.
1997.
Интеrpированная навигационная система "ИНС-Контроль" Рекламный проспект нпп "Термотех",
48. 49.
серни ТТ5300 и ТТ51О0.
1999.
Автомобильная приемная аппара1)'р3 "Котлнн НТ-I О 1". Рекламный просneкт РИРВ, Автомобильный
иавигационно-связной
термннал
HCT-IOIG.
2000.
Рекламный проспект
РИРВ,2000.
50. GPS-12, Руководство пользователя, Gaпnin, 1997. 51. Ffoulkes-Jones О., Whitworth О. Adding УеЫс1е Dead-Reckoning Data fOT Improved Automotive GPS Репоrmanсе in an итЬan Environment, ION GPS-99 Proc., Nashwil1e, 1999. 52. MaureT М., е! а1. Multi-Sеnsот System fOT Landmobile Applications Using GPSlGLONASS and Additiona1 Sensors,lON GPS-97 Ртос., Nashwille, 1997. 53. Модуль синхроннзauнн, работающий по системам ГЛОНАССIGРS. Рекламный про спект, РИРВ, 2000. 54. Унифицированный синхронизатор для сети цифровой синхронной связи. Рекламный проспект, РИРВ, 2000. 55. Giles В., Zampetti О. Low Instal1ation Cost GPS Te1ecommunications Synchronisation, ION GPS-99 Proc., Nashwille, 1999. 56. Martin К. GPS Tirning in E1ectric PoweT Systems, ION GPS-99 Proc., Nashwille, 1999. 57. DufIY М .. А., WhitakeT С. Defoтmation Monitoring Scheme using Static GPS and Continuous Operating Reference Stations (CORS) in Califomia, ION GPS-99 Ртос., Nashwille, 1999. 58. Xiaoli Ding, е! а1. Surface Defoтmation Detection Using GPS Multipath .8ignals ION GPS99 Ртос., Nashwille, 1999. 59. Luck Т., е! aI. Track Irregu1arity Measurement using an INS - GPS Integration Technique, ION GPS-99 Ртос., Nashwille, 1999. 60. Linlin Ое. GPS SeismometeT and its Signa1 Extraction,lON GPS-99 Ртос., Nashwille, 1999. 61. Wu J. Multip1e GPS Base Stations fOT Нigh-Reliability Positioning, ION 55th Annual Meeting Ртос., Cambridge, Massachusetts, June 28-30, 1999. 62. нan S., Rizos С. The Impact of тwo Additional Civilian GPS Frequencies оп Ambiguity Reso1utiоп Strategies,ION 55th Annnal Мeeting Proc., Cambridge, Мassachusetts, June 28-30, 1999. 63. Тоте Р., е! aI. Position+Attitude from GPS+INS fOT RTK Airbome Sensoring, ION 55th Annual Meeting Proc., Cambridge, Massachusetts, June 28-30, 1999.
Глава
12
КомплексированиеСРНС и других навигационныхсистем ИспользованиеинформацииСРНС подвижнымио!Уьектами (ПО) различиого назиачения имеет более, чем 1J'"ДЩIТИЛетиюю историю, начало которой было положено вводом в C1JЮй морскихдомеровскихнизкоорбиraльныхсистем первого поколеlПlЯ "Транзит'! и "Цикада" Уже тогда рассматрнвалнсьвопросы комплексированияЭ11IX снстем с другимнизмеркreлями[1]. Однако широкое применение СРНС стало возможным лишь с вводом в эксплуатаЦlПO
среднеорбитальных систем второго поколения ГЛОНАСС и
GPS.
Разработано значительное
число типов аппара1УРы потребителей (АП). Одновременно растет осознание необходимости мер и ПРОВОДIIТCя мероприятия по по вышению точиости, помехоустойчивости
АД обеспечению непрерывности работы иавига
ционных средств в условиях сушеетвования естественных
11
искусственных помех, маневри
рования воздушных судов (ВС), качки морских судов (МС), затенения антеин АЛ и возмож ного ухудшения качества навигационных сигвалов космических аппаратов СРНС. Важнейшим направлением этого процесса является комплексирование
и совместная
обработка ниформации СРНС с ниформацией других навигационных систем и устройств. Этому способствует то обстоятельство, что на многих ПО помимо АЛ СРНС размещаются и используются
такие
средства,
как инерциальные
и инерциально-доплеровские
навигацион
ные снстемы (ИНС и ИДНС), курсо-доплеровские и курсо-воздушные системы счисления, оДометрические снстемы, аппapa1YJ'В радиотехнических систем ближней (РСБН) н дальней (РСДН) навигацин и др. Все воздушные суда имеют также средства измерения барометриче ской н геометрической высоты полета, а МС
-
эхолоты. На некоторых ВС помимо этого име
ется банк данных о высоте рельефа местности. В состав оберудования различных ПО входят также датчики времеин (часы). Объединение (интеграция) оборудования в единый функционально, CТPyк1YJ'HO и кон
структивно взаимосвязанный навигационный комплекс (НК) позволяет полнее использовать имеюшуюся на борту ПО избыточность информации, благодаря чему появляется возмож НОСТЬ повышения ТОЧНОСТИ, помехоустойчивости, непрерывности и надежности навигациОН ных определений, расширения круга решаемых задач н улучшения качества их выполиения.
В работе
[1]
дан обзор основных прниципов, направлений, методов и способов ком
плексирования СРНС и других измерителей, Iipоанализированы
полученные результаты и
указаны нанболее вероятные направления дальнейших работ. Выполненный анализ показал, что при этом используются следующие прИНЦИПbl комплексирования:
•
совмещение функций различных радвотехиических систем, приводящее к появлению многофункциональных интегрированных комплексов. Пример реалнзации
-
разработ
ка многофункциональных КОМlШексов, которые создаются на базе существующих сис тем связи, навигации и опознавания;
КОММЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
•
179
объединение технических средств, измеряющих ОДИН и те же нли функциональио СIIJIЗ3И ные навигационные napaмeтpы, кoмnлеКСII8JI (COВМecтIIWI) обработка информации (КОИ)
и ВЗ8ИМИ3JI информациоИII8JI поддержка иескольких устройств нли систем НК.
Общие идеи методов КОМlШексной обработки навигациониой информации восходят к К Гауссу, а основные ее методы былн созданы и получнли дальиейшее развитие в работах Колмогорова А.Н., Н. Винера, Л. Заде и Дж. Рагаззини, Р. Капмана, Пугачева В.С., Семенова В.М., Стратоновича р.л., Тихоиова в.и., Ярлыкова М.С., KpyrьKo П.д., Жохова И.А., Болно lCННa В.К н др. Естественно, что максимального выигрыша от коммексирования навигационных из мерителей можно достичь, решив СОО11lетствуюmyю задачу сиитеэа, ЧТО позвопяет опреде
лить единую оптимальную структуру н характернстикн системы КОИ. Однако общая сложность проблемы такова, что такая задача пока практичесlCН реша ется отдельно на уровиях первичиой и вторичиой обработки информации, деление на кото рые по сушеству является условным. Под первичной обработкой информации (ПОИ) понн мают понск, обнаружение, селеlЩНIO, преобразование и обработку (в режиме слежения) сит палоа иавитациOlПlых н спецнапьных нэмерителей с целью определения сoomeтcтвующих радионавитациониых параметров. Например, псевдодальности (ПД) н прнpamения ПД или псевдоскорости (ПС). Под вторичной обработкой информации (ВОИ) понимаюТ выполняе мую в ЭВМ обработку выходных данных самих нэмерителей, результаты которой нспользу
ются для определения н уточнения координат и скорости дВижения, УТЛОВ ориентamrn ПО и источНИlCОВ погрешностей нэмерителеЙ. Если вычисление параметров дВижения ocymествля ется в АП СРНС, то может вводиться термин "преДварительная ВОИ" (ПВОИ). С другой сто
роны, при глубокой корреlCЦИИ ИНС иногдВ используетс" ПОНJIТНе первичной обработки сит налов И ее чувствительных эnемеlПOВ.
12.1.
Комплексированиена уровне ПОИ и пвои
На практике степень интеrpaцинустройств н снстем В составе НК до настояшего вре меин была такова, что КОМlШексное использование информации чаше применялось прн ее вторичной обработке. Но ВОИ ДИеТ наиболее значимый положительныйэффект, когда соот ветствующие иэмерители работоспособны,Т.е. на выходах нэмерителей имеютс" достаточно "хорошие" ситналы, сформированныев результате ПОИ. Реальные УСЛОВИJI примененияаппа ратуры навитациониыхпотребителейПО показывают,что многие измерители,и прежде всего радиотехнические,далеко не всегда находите" в работоспособном СОСТОJlИИИ. Например, В реальных условиях нередко наблюдается срыв сопровождениясигналов в каналах дальности ИЭ-]В мноroлyчевостиилн действИJI друтнх помех, захват ложных фазовых дорожек н Т.Д.
CymecmeниогоулучшенИJI работоспособностиАП СРНС можно достичь ]в счет ком lШексной ПОИ. КОМlШексированиеустройств и снстем на уровне ПОИ позволит:
•
сократигь иреМJI поиска сигналоВ измерителей;
•
уменьшить ИJlИ ПОЛНОСТЬЮ ИСkJIIOчиrь вероятность ложных захватов следящих изме
рителей н уменьшить вepoJIТНOCТЬ срыва слежения за сoomeтcmyющими параметрами радиосиrnaлов;
•
улучшить характеРНCТИICН ТОЧНОСТИ И помехоустойчивости радиотехнических иэмери теней в режиме слежения и устранить или уменьшить методИЧеские погреmности нэ мерителей;
ГЛАВА
180
•
12
обеспечить режимы квазикогерекrного приема и обработки радиотехнических сиПl8 лов (ч1О не преДCТ8ВJlJlJlось возможным в соответствующих некомnлексных измерите ЛЯХ), И, тем самым, значительно улучшить характеристики их ТОЧНОСТИ;
•
компенсировать ДЛJI высокодинамичных ПО ВЛИJlиие движенНJI объекта на работу из мерителей.
ВозможнOC11I нспользоВ8ННJI навигационных даиных НК ДЛJI поиска сигналов СРНС отмечаются уже в первых работах
[1]. Действительно,
указание текущих координат, CKopocm
и времеии позволяет сузить диапазон апрнорных значеиий задержек и доnлеровскихчастот н сократить время поиска, а использованне углов ориентации ПО позволяет реализовать ан тенные системы с упрааляемым диаграммами направлениOC11l, чro расширяет возможности
ФУИКЦИОНИРОВ8ННJIПО В сложной помеховойобствновке.
12.1.1.
Частотные методы оценки навигационныхпараметров
Первоиачальныеподходы к разработке алгоритмов ПОИ радиотехническихнавнгаци
онных измерителей (в частностн, СРНС) и использованНJI ДЛJI этой цели внешией ннформа цин (от ИНС) основывалисьиа снитезе и анализе следящих систем с применениемчастотных
методов или методов на основе примеиенНJI преобразованНJIЛапласа. При этом ДЛJI комnлек СИРОВ8ИНJ1 двух и более навигационных нзмерителей был, по-видимому, впервые применен
прннцнп теории ннварнантностин предложены алгоритмы совместной обработки по схемам компенсации,фильтрациии введеИНJIдополнительнойниформациив кольцо слежеИНJI. На этой основе были созданы аналоговые и дискретные следящие измерители задерж
ки, фазы н частоты сигнала СРНС. В качестве обшей схемы измеренНJI задержки, нлтостри руюшей эффект использоВ8ННJI скоростиой информации ИНС, рассмагрнвалась аналоговая схема, прнведеннаяна рис.
А(р)/р
12.1. Е(р)
r---.
1/р
+
у-
F(p)
1/р
I....-..t
1-k tp + 1
А +
Рис.
12.1.
Аналоговая схема комплексирования
Эта следяшая схема соcroит из дискримнна1Ора,фильтра
F(P)
н интегра1Ора (р
-
па
раметр преобразованНJI Лапласа). Прн этом считается, ЧТО скорость вводится через звено с
переда1ОЧНОЙ функцией
(1- K)/(w + 1),
в которой r является постоянной времеlЩ моделн
руюшей запаздывание скоростной информации, а К характеризует относительную погреш ность измеренНJI скорости.
Еслн ввод скоростн осушествляется точно, К =0, и без задержек,
r ~O, 10 ошибка
В ка
нале слеженНJI будет отсутствовать, т.е. воспроизведенне задержки сигнала в принцнnе мо-
КОМnЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
181
жет ОСУЩecтвJIПЪCЯ достаточно точно. Таким образом, эффект воздействия помех может быть снижен за счет сужения полосы пропуск8ННJI следящей снстемы и увеличения ее посто ЯННОЙ времени.
Искусство конструвтора состоит в обоснованном выборе тех илн иных параметров при условии мииимизации суммарной погрещиости за счет помех и динамической ощибки с уче том несоверщенства схемы ввода информации от ИНСи погрещности последней. В чвстио сти, именно для уменьщения параметра
r
предлагается использовать информaцmo ИНС не
через ствидартиые линии информационного обмена, а непосредственно из платформы ИНС или вычислителя бесплатформенной ИНС (БИНС). Кроме того, это является одним из обос нованнй создания интегрированных систем, разработка которых поддерживается созданием
ВС1раиваемых в ИНС плат ГЛОНАССIGРS.
12.1.2.
Временные методы оценки навигационныхпараметров
Развитие метоДОВ синтеза и анализа динамическихсистем во временной области, евя·
занное с именами ПОН1рягннаЛ.С., Стратоновичар.л., Тихонова В.И., Калмана Р., Ярлыкова М.С. и др., привело к их интенсивномуиспользоваюпов радионавитации.В частности, нан более употребительными оказались методы марковской теории оптимального нелннейного оценивания (МТОНО). для рещения задач синтеза систем комплексной обработки информа ции методы МТОНО былн впервые применены М.С. Ярлыковым. Одними из первых работ, посвящеlПIЫXсинтезу ОIПИМ8ЛьНЬfXалГОрlП'МОВ совместного непосредственногооцениваниязадержкн фазы н частоты прн приеме сигнала СРНС, являют СЯ исследования, которые основываются на специальных моделях для описания динамики
изменения оцениваемых параметров каждого канала (задержки, фазы) и комплексированни каналов СРНС, Лоран-CfЧайка и других навитацнонныx снстем посредством оптимального нелинейного оценивания вектора состояния, включающего параметры движения ПО (коор динаты, составляющиескорости и ускорения), а также некоторыедругне переменныe [2-6]. Некогерентнаи обработка сигналов СРНС. В соответствии с прннятыми предполо жениями комплексироваиие
и совместная обработка информацин каналов СРНС и РСДН
основываются на нахождении наилучшей оценки, позволяющей минимизироватъ апостери
орный рнск, который предсТВВЛJIет собой интеграл от произведения апостериорной плотно сти вероятности на некоторую функцию риска
[4].
Оценка получается на основе рещения
уравнения Стратоновича для апостериорной плотности вероятности.
В
[5]
предлагается реализовать трехэтапную комплексную обработку сигналов и дан
ных СРНС, РСДН и ИНС: на этапе
1 реализовать
обработку снгналов СРНС, затем (этап
обработку снгиалов СРНС н РСДН (по мере прихода импульсов) и, наконец, на этапе
3-
2) реа
лизовать алгоритмы комплексиров8ННJI СРНС, РСДН с ИНС. Соответствующая структурная схема обработки может включать дискриминаторы
СРНС
и РСДН,
блок выделения информационных параметров служебной информации
СРНС, блок комплексной обработкн информацин н устройство формироВ8ННJI опорных сиг налов, подаваемых на дискриминаторы.
В
[5]
предлагается также эффективная упрощенная блок-схема взаимного КОН1роля по
казаний СРНС, РСДН н ИНС при появлении одиого отказа, поскольку вероятность одиовре
менного появления отказов двух н более снстем оказывается исчезающе малой. При этом по казано, что вынгрыш от совместной обработки ннформацин более ощутим в условиях услож ненной помеховой обстановки, прн больших значениях геометрических факторов СРНС, при работе с неполным созвездием и в случае аномальных режимов функциониров8ННJI СРНС.
ГЛАВА
182 В
[6]
12
сииreзированы также алгоритмы коммексной ПОИ (ДJIJI этапа захода на посад
ку) сигналов СРНС с привлеченнем данных от инс, радио- и баровысотомеров (РВ и БВ). Использована несколько иная схема обработки данных инс, при которой измереНИJI скоро сти вводятся в уравненне вектора состоЯНИJI в качестве управляющих воздействий.
Кроме того, в процессе фильтрации одновременно осущеC11lЛJlется обрвботка днскрет ных пвраметров сиmалов сенс, необходиМЫХ ДJIJI передачи служебиой информации (эфе мериды и др.), на осиове поиска максимума апостериорной вероятности.
Моделирование показало, что среднеквадратические остаточные ошибки оценивВНИJI прн этом будут находиrьcя на уровне не хуже
10...20%
ходные процессы оцеНИВВНИJI будут составлять ие более
от первоначального. При этом пере
9 с по маиовым
координатам и
0,1
с
по высоте. Таким образом, чисто случайные ошибки определеНИJI координат и высоты в но минальном режиме без КОИ порядка
1О
м (СКО) MOryт быть снижены до уровня
достаточно ДJIJI обеспечеНИJI захода на посалку по категорнн
1...2 м,
что
1.
Моделирование показало также работоспособность алгоритмов в широком диапазоне отношений сигнал СРНС/помеха: от
1"Е-5 до
I"Е-З
[6].
Ква3икогереИТИ&ll обработка сигналов СРНС. В работе
[2] ставится
и решается задача
синтеза субоптимальных алгоритмов нелинейного ОЦСНИВВНИJI НRВImIЦIIOННЫX П8раМС1ров при
приеме квазикогеренгных сиmaлов СРНС с учетом палимодальности апостериорной IDIОТИОСТИ вероятности, в первую очередь в интересах разрешеНИJI многозначиости фазовых измерений задержек и определеНИJI псевдодальности с точностями на уровне
1-2 см
(рис.
12.2). Онн
MOryт
быть реализованы при сверхточном определении координат в диффереlЩllllJIЬНОМ режиме рабо ты СНРС. Заметим, что на рис.
12.2
прнаедеиы достижимые точности определеНИJI пд при до
полнигельном использовании данных инс (кривая 3.5
К
1) и без привлечеНИJI
этой информации
(2).
см
3
2.5
2
, .5
0.5
о +-------~-------f_------~------_Iq'E-5 1 10 100
Рис,
12,2,
Точность определения псевдодальности
КОМПnЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
183
Задача разрешения многозначности фазовых измерений с исполъзованием ИНС реша
лась также в предположеlПlИ,что неизвес1Ное чнсло перескоков фазы определяетсJlв ходе ре шения задачи оценки пврвмetpOв С ПОМОШЫО алгориПоIOВ опrим8JIЬНой линеilиой последова тельной фильтрации [7]. Эm paбoThI сопyremуют исполъзовamпo методов разнесенного прие ма сиrнaлов нескольких КА, вычисления и обработки первых, вторых И 'lJ'C'ТЬИХ разностей.
Обработка сигналов интегрированиых систем. В горитмического
[3]
рассматриваюТСJl вопросы ал
обеспечения СВJIЗИ алгоритмов ПОИ ДЛJI оценки П8рвмetpOв полезных ра
диосигналов с алгоритмвми предварительной вторичной обработки (ПВОИ), осуществляю ШИМИ оценку вектора СОСТОJlНИJI ВС с привлеченнем информации ИНС. Отличительной осо бениостью преДllожеииых алгоритмов JIВЛJIетсJl ТО, что в них мииимизированы перекреетные СВJ!ЗИ между каналвми. это может существенно упростить алгоритмы КОМШIексирования, в том числе, при необходимости, их реконфmypацию и перестроilкy. Приведенный в
[3]
при
мер совместной обработки сигналов СРНС, РСБН с привлечением данных ИНС показал, что соответствуюшее
ухудшение
точности по сравнению с аналогичными
харакгерИCТИI<ВМИ
оп
тимальной схемы оказываются несущественными.
Рассмотренные подходы и результаты развиты с целью синтеза реконфmypируемых алгоритмов приемной аппврвтуры ДЛJI совместиой обработки информации ГЛОНАСС/GРS и ИНС. Эm алгоритмы помимо повышения точности должны обеспечивать также врзможно сти автономного контроля целостиости СРНС (наличие сиrнaла) с количествеиной оценкой характериCТНI<
[11].
точности и помехоустойчивости
На рис.
12.3
приведены результаты
оценки достоверности контроля дк I<8I< функции отношения сигнал/помеха где Рот
-
q:
дк
= 1 - Рот,
сумма апостериорных вероJIТИостей ошибок I-гo и 2-го родов, получеНН8JI по ре
зультатам моделирования. из рисунка видно, что в штатных условИJIX функционирования обеспечиваетсJl достоверность контроля, блИЗI<8JI К
1.
Одиако при усложнении помеховой
обстановки она снижаетсJl до YPOBНJI 0,8 при q = 10-4 И до 0,6 при q= 10-'.
1,0
д.
0,9
/'
0,8 0,7
0,6
/
~
0,5
,
~
I
1Е-5
I
1
,
I
q I
1Е-4
Рис.
12.3.
I
I
I
I
I
1Е-З
Достоверностьконтроля
Рассмотренныеметоды и ПОДХОДЫ к КОМШIексировamпoСРНС с другими навигацион ными средстввми и устройствами на уровне ПОИ и ПВОИ содействуют реализации I<8I<
прннципа совмещения функций различных систем (СРНС ГЛОНАСС и GPS, РСДН, РСБН) в интеrpироваииых системах, так и прииципа объединения техниче
многофункциональных
ских средств, в том числе различной физической природы (СРНС, ИНС, СВС).
ГЛАВА
184
12
Таким образом, в развитие частотных методов анализа и синreзa измерительных сис тем разработаны подходы и методы оценки радионавигационныхпараметров СРНС и пара
метров движения на основе марковской теорин оптимальной нелинеliной фильтрации во
времеиной области, которые ПОЗВOЛJI!Oт осущеCТВJ1J!ТЬ комплексную обработку сигналов СРНС и друтнх РНС (РСДН, РСБН, РВ), в том числе с дрнвлечениемданных ИНС. Соответ ствующие aлroритмы были развиты в надравленин создания методов квазикогереитиойоб работки и контpoлJl достоверностиинформации [2-11]. В дальнейшем следует ожидать работ по реализации разработанных методов на совремеиной н перспектианой элементной базе. Соответствующие тендеlЩИИ уже наметились. Важное место дри этом должны занимать н
усилия по умеиъшенюо вычислительной сложности алгоритмов обработки.
12.2.
Комплексированиена уровне вторичной обработки информации СРНС
в отличие от нспользования ПОИ н пвои комплексированне на уровне вторичной обработкиинформацин(вои) СРНС предполагаетв первую очередь:
•
уточнеине утлов ориентации (курс&, крена и тангажа), оценку н уточнение параметров калибровки навигационных датчиков, таких, как дрейфы гироскопов, масштабные ко эффициенты, смещения акселерометров н др.;
•
обеспечение на этой основе непрерывности навигационных определений ПО и повы шение точности определения координат, высоты, скорости ПО на всех этапах его дви· жения, в том числе н при временной неработоспособности АП в случ8JIX воздействия
помех илн энергичных маневров ПО;
•
улучшеиие характеристик целостности навигационных определений, то-естъ способ ности за счет совместиой обработки информации автономных средств (особенио ИНС) и СРНС обеспечивать решение задачи бортового автоиомного контроля целостиости
CAIM или
для авиации
-
AAIМ
(Airborne Autonomous Integrity Monitoring),
-
в дополне
ние к контролю целостиости, осущеCТВЛJ!емому в прнемнике СРНС (МIМ);
•
обеспечение за счет более точной информации, полученной в процессе вторичной об работки, сокращения времени поиска и вхождения в режим слежения, а также улуч шение характернстик контуров слежения за кодом, частотой и фазой несущей частоты, сужение соответствующих полос пропускания: И,
как следствие,
повышение помехо
защищениости АП СРНС.
12.2.1.
Основные схемы комплексированияАП СРНС и автономных систем счисления
В соответствин с простейшим алгоритмом комплексированияпредусматриваетсяис
пользование на выходе НК координат и скорости АП СРНС при ее нормальной работе и ин формации автономной системы при иеработоспособностиАП СРНС. Такие алгоритмы вои реализованы на многих ПО, особенно модернизируемых.Аппаратурной ОСНОвой комплекси
рования ЯВЛJ!ется наличие в НК цифровых вычислителей и стандартных ЛИНИЙ информаци ониого обмена. для ВС такой обмеи осущеCТВЛJ!ется в соответствин со стандартами ГОСТ 18977-79 (с руководящим техническим материалом РТМ 1495-75), ГОСТ 26765.52-87,
MIUSTD-1553B и положениями
------------
документов
ARINC-743, ARINC-429, RS-232, RS-422.
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
185
Ниже рассмотрены алгоритмы ВОИ и схемы комnлексироваиия,реализуемые с помо
щью иавигационногофильтра (НФ). Разомкнyraясхема (рис. ет раздельиое функционирование
12.4,
см. далее) предусматрива
приемника СРНС, ИНС, системы воздушных сигналов
(СВС), как датчика барометрической высоты, и "часов"
-
бортового эталона временн и часто
ты (БЭВЧ). Предполагается, что выходная ннформация систем поступает в вычислитель, реализующий навигационный фильтр. В задачи НФ входят: оценки погрешностей и источников погрешностей измерений; про гнозироваиие этих оценок; компеисация погрешностей и оценка навигационных параметров
(НП), В том числе в автономном режиме функционирования НК (при перерывах в работе АП). Как известно, чаще всего выходными параметрами АП СРНС ЯВJJJIЮТCя геодезические
широта и долгота (Ва ,
La),
высота над уровнем референц-эллипсоида
скорости в направлениях восток, север и вверх
(VGN • VGE • VoH ),
Но' составляющие
поправка к шкале времени
т' и уход частоты j' БЭВЧ по отношению к шкале СРНС, если предполагаетсясинхрониза ция часов АП с БЭВЧ. Выходнымипараметрамикроме того служат:
у ине
-
У СВС
-
у БЭВЧ
Bl , LJ ,
Н"
VNl' VEI , VHJ ;
абсолютная высота Н. и скорость ее изменения
-
отсчеты временной шкалы Т. и частота
VHA
;
f •.
Если АП СРНС построена по одноканальной схеме, в нее MOryт поступать данные ИНС н СВС ддя синхронизации измерений ПД иПС. Оценка погрешностей и нх источников в НФ строится, как практически общепринято, с применением алгоритмов оптимального последовательного линейного (фильтр Калмаив) и ие линейного оцениваиия (фильтрации) и их модификаций. Важнейшей частью НФ является блок прогнозирования оценок погрешностей на основе моделей ошибок автономных систем. Знание
моделей и точность их описания будут определять точность прогнозирования оцеиок погреш ностей, а с ней и точиость определения навигационных параметров в автономном режиме.
Остановимся более подробно на примененни методов оптимальной последовательной фильтрации (ОПФ), как частного случая МТОНО, которые используются и в других схемах комnлексирования:.
Предполагается, что вектор
7J
истннных параметров движеиия ПО описывается разно
етным уравнением
(12.1) где т,_,
-
вектор управляющих и возбуждающих воздействий. В вектор
7J
MOryт входить
широта, долгота и высота (В,
L, Н) над уровнем рефереиц-эллиnсоида ПЗ-90 (WGS-84) или Красовского (СК-42), соответствующие составляющие скорости (VH , V., VH ), ускорения
(Ан, А., Ан), время Ти частотаfиличасть этих параметров. Предполагается,что все погрешности и источники погрешностейизмерений автоном
ных средств и приемннка СРНС объединены в общий вектор состояния ~, ддя которого из вестно разностное векторно-матричиоеуравиенне
~'=Ф'~k-I +u" где Ф,
-
(12.2)
переходиая (фундаментальная) nхп матрица соответствующего дифференциального
уравнения; и,
-
n-вектор возбуждающих белых шумов. Индекс
k
обозначает соответствие
f1lA8A 12
186 переменных н матрнц времени
[1,,1,1. J. Предполагается
1•.
Уравнение
(\2.1)
описывает поведенне ~ на икreрвале
гауссовский характер н неемещенность всех погрешностей н их нс
точников.
kt:}
Предполагается также, что М = р" - коварнаЦИОННaJI матрнца начальных усло внй nхn, М {u.uJ} = Q. - коварнацнОННaJI матрнца возбуждаюЩН)< белых щумов nхn. Измерения автономных (ИНС н др.) средств
где М..
-
11..
MOryт быть запнсаны в виде:
соответствУЮЩ8JI матрнца nхг.
Измерения (определения) прнемннка СРНС в общем случае записываются в виде:
•• =8(11.)+M.. ~. +W., где М..
S(.) -
(\2.4)
в общем случае неКОТОрaJI нзвеСТНaJI нелннеЙНaJI вектор-функцня размерностн т,
матрнца nхг, W. - т-вектор измерительных щумов. Последнне также полагаются не
смещенными нормальиыми с известиой ковариацноиной матрицей
R•.
Если предположение о несмещенности не выдерживается, то соответствующая пере
мениая может вноситься в вектор состояния 1; или может дапее предполагаться специальное исследование ВЛЮlНИJI смещений, как возбуждающих, так и измерительных.
Учитывая
(\2.3), задача оптимальиой оцеики 11.
может рассматриваться как задача оп-
тимальной оценки ~. по измерениям '1.,,". в моменты времени 11,/2, ...,1... Эra задача от
(12.3), (\2.4) 11. =11.. -M.. ~.
личается от общеизвестнойв теории оптимального оцениваиня из-за иаличия в
иеизвестного векторе и подставим в
11•. Чтобы преодолеть 31у трудность, из (12.3) (12.4). Получим
иallдем
•• =8(11.. -M.. ~.)+M..~. +W.,
(12.5)
и задача оцеики ~. из
(12.2) будет иметь классическиiI вид, то-есть будет задачей оцеики ~. по даиным •• из (12.5), где 11.. выступает в роли известного парвметра. При этом не делает ся никаких предположений относительно поведения 11, то-есть используется прннцип двух К8нальности ми инвариантности
Наилучшая
по отношенIOO к полезному сигналу.
а смысле максимума апостериорной
плотностн вероятностей oцeHKa~.
получается на основе алгоритмов Нелниейной ОПФ 1-го порядка:
~Шt =~tlk-I +G.. (,* -'kl.t-I) , G.. =Pui_,HJ(H.J)l;Ik_IHJ +R.tf
l ,
Р, = Р,,,., -G.H.P'"." н. = ; : I,,~,._, ' h. = 8(11.. - M..~.)+ M..~., ~/.t-I =Ф.t~-IФ~ +Q.. , ~.t/.t-I Прогнозирование на время
= Ф.t~.t-I'
'i/1-1
=
(\2.6)
8(71. -М_~klН)+М,*~.tlk_l·
tр оценок ~. осуществляется на основе лннейного соот
ношения
(\2.7)
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И других НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
187
где Ф(rр,t,) - переходная матрица вектора состояния. Наконец, коррекдня показаний НК в автономном режиме осущеCТВЛJ!ется на основе· соотношения
(l2.8) Точность прогноза (автономного режима) будет характеризоваться коварнационной матрнцей
(l2.9) Алгоритм
(12.6)
имеет различные моднфнкации: симметричную ковариационную, ин
формационную, моднфикацюо, использующую так называемые квадратные корни матрнц, последовательную во времени и пространстве измерений н т.д. Все эти формы предназиаче ны для обеспечеиия вычислительиой устойчивости реализаций соотношений
(12.6)
в борто
вых цифровых вычислительных машинах (БЦВМ) с ограниченной разрядностью н памятью при наличин ошибок моделей, линеаризации нелинейностей и Т.д. для этого используется также настройка фильтров путем подбора
Q н R,
а также способы обеспечения "робастиости"
или нечувствительиости результатов оценивания к вариациям действительных Значений
Qи
R. Их основная идея состоит в некотором увеличении "про запас" соответствующих диаго· нальиых элементов этих матриц.
В авнационных применениях АП еРне совместио с платформениой ине вектор со СТОЯНИЯ, в частности, может иметь вид:
(l2.10) где L1В,
AL, &/- ошибки соответственношироты, долготы и высоты полета; AVN , AVE • AVH
ошибки составляющих скорости;
-
Ф Н' Ф Е' Ф н - поrpemности ориентации; 6 Н' & Е' 8 н -
скорости дрейфов гироскопов, Т' иj'- ошибка времени и уход частоты БЭВЧ. При этом пред полагается демпфирование вертикального канала ине с помощью еве. Следует иметь в ВИДУ, что в состав оцениваемых переменных MOryr также в:кmoчаться
погрешности и масштабные коэффициенты акселерометров, коэффициенты дрейфов гиро скопов, температурные коэффициенты, погрешности определения высоты н вертикальной скорости с помощью еве и Т.д. Если выходными параметрами АП еРне ЯВЛJПOТCя координаты, высота, СOCТВВJIJПO щие скорости, поправки к шкале времени и ее уходу, то в предположении отсутствия систе
матических погрешностей спутниковых определений и ошибок селективного доступа или,
если все эти поrpeшностиполагаются неучитываемымисмещениями, матрица nх8 измерений Н имеет ВИд:
Н
,
где
1. -
единичная матрнца 4х4, О
-
=[-1. О
О
-1
•
О]
о'
(12.11)
нулевые блочные матрицы соответствующиХ размерно
стей. Матрица Н; может быть представлена в ВИде:
. []
. [-1.
Н, = Н,О ,где Н, =
О
(12.12)
ГЛАВА
188
12
Матрица измерительныхбелых шумов 8х8 лредстаВЛJIетсяв виде:
r ч \-' R1 = (D~lRi: D~l J '
(12.13)
где
R; - коварнациоllllWl матрица 2Мх2М шумов измерений псевдодa!lЬИостей (ПД) и псев D,. - матрица 2Мх2Мчастных производных D. И D, ;=1'...• Мпо ЫJ. LIL. &f, Т'. L1VN .L1VE ,L1VH ,.f, то-есть: доскоростей (ПС),
D, =
D... D,.
DМL
DМD
DМL
D"
о
о
о
о
D ""
Dмr
О
О
О
О
D,и
DIТ
D,I'Н
D,,,,
D,I'Н
D,[
D ""
Dмr
Dмvн
D"",
Dмvн
DМf
(12.14)
Если на выходе прнемннка СРНС нaxOДIIТC" измеренные значения ПД н ПС D, и 1>, ,
; =1, "', М, то матрица измерений может быть записана в виде:
H,=~D"ol,
(12.15)
а матрица измерительных белых шумов 2Мх2М:
R, =R;.
(12.16)
Можно показать, что обе схемы оценки (как с ВЫХОДЫМИ параметрами АП в виде ко ординат н соCТ8ВJUIЮЩИХ скоростей, так и в виде ПД и ПС) практически эквивалентны по
точности, если не учиIыать возможные ошибки вычислений и WlИяние возмущений. Точностные характеристики в режиме коррекции и в автономном режиме характери
ЗУЮТСJl матрицами дисперсий и смешаиных моментов РИ и РPI1 соответственно, которые оп редeJIJIЮТ эффект шумовых соCТ8ВJUIЮЩИХ в погрешностях олределения координат и скоро сти приемннком СРНС.
Целесообразио в соответствии с особенностями использования СРНС различать еле дуюшие варианты БОИ: с учетом диффереициальных поправок; в номинальном двухчвстот ном режиме без селектианого дОС1}'П8; в номинальиом одиочастотном режиме без селектиа ного ДОС1}'Па; в режиме с селектианым ДОС1}'Пом.
Некоторые особенности в построение алгоритмов фильтрации вносит учет режима се
лективного ДОС1Упа (СД)
GPS. Учет СВJlЗаи
с необходимостью ввести ДЛJI каждой псевдодаль
ности три дополинтельных переменных СОСТОJlНИJI (ДЛJI квазипостоянной и марковской второ го порядка со времеием корреляции порядка
120 с составляющих).
При коррекции по положе
нию достаточио иметь три дополнительные переменные по каждой координате и высоте.
Ионосферные ошибки и ошибки за счет неточиости эфемеридиой ииформации проJIВ дЯЮТСJl в показаниях координат и поправках к шкале времеии БЭБЧ приемника в виде четы
рехмерного вектора смещения b=coпst. Можио показать, что оии ПРОJIВятся В виде соответст
вующих смещений погрешностей оценки состоянИJI q,~,. это смещеиие приведет также к емещенmo в оценках вектора СОСТОЯНИЯ автономного режима что будет, как минимум, озна чать смещение в оценках координат в момент времени
tp :
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
189
~p" =ф{tр,I.);;~.,
(12.17)
В случае неучета ошнбок селективного доступа на выходе НФ должно появиться до полнительное смешение, аналогичное
(12.17),
с колебательной составляющей за счет мар
ковской переменной.
Моделн н алгоритмы
(12.1)-(12.16) нспользуются
н при замене ИНС другимн система
мн счисления, например, курсо-доплеровской илн курсо-воздушной.
OIметим, что при реавизации алгоритмов ВОИ lIOЗIIIOOIeТ п
12.4
Схема рис.
дает представление н о так называемой слабосвязанной схеме ком
плекснрования при реализации связн в виде пунктнрной линин от ИНС К АП СРНС, которая означает передачу прнемнику ннформации ИНС для обеспечения более быстрого поиска и вхождения в режим слежения. При ЭТОМ также могут быть реализованы управляющие воз действия поступающие из навигационного фильтра в саму ИНС (внешний контур) для кор рекции погрешностей орнентации и ошибок ннерциальных датчиков.
I
Приемник СРНС
1
ВQ.La'НG.Vю.Vm.V~,Т',f'
I,D,
I
i- - - - - - - - 1 да нные для поиска
I I
1 1 I
1 I
1 1 I
ИНС
I I
1
~
Вычислитель
---~
I I
нФ
СВС
БЭВЧ
i Ii В,- L,- Н,- У- ' УЕ-
I I
1 1 1 1
I I
I
I
'1'
н
1 I
1 1 1
+----
=====================~_J
I Рис.
12.4.
Схема рнс.
I
обратные
СВЯЗИ
прямыесвязи
Разомкнутая и слабосвязаннаясхемы комплексирования
12.5 дает
представление о сильносвязанной схеме комплекснрования, когда
спутннково-ннерцнальная система представляет собой единую аппаратуру, соcroящую из трех модулей (приемник СРНС, модуль чувствительных элементов ИНС и модуль вычислителя). В вычислителе реализуются как основные алгоритмы БИНС, так и алгоритмы опти
мальной последовательной обработкн данных БИНС с обратными связями для коррекции счислимых данных. Кроме того, с выхода фильтра координаты. и скорости ВС поступают в приемник для ускорения поисц а вычисленные значения
D, и D,
поступают в приемник для
улучшения процесса слежения за кодом и чacroтой.
Если в приемнике СРНС также имеется навигационный фильтр, а БИНС дает полное решение задачи ннерцнальной навигации (вплоть до вычнсления координат), то получается
схема снльносвязанной системы с избыточностью. Такая архитектура, в частности, реализу ется в системах Litton LN-100G и Honeywell H-764G.
ГЛАВА
190
!
Д,Д
I I
Приемник СРНС
12
'!
D/. D
j
I ___ ~ __ - - - - - - - - - - - - - - - - -
I
:
Данные для поиска
ИНС
Вычиcnит8ЛЬ
(акceneраторы. гироскопы)
Алгоритмы БИНС НФ
СВС
I I
БЭВЧ
I I
i
I I I I I !I
'!'
~
Рис.
Схема рис.
12.5
12.5.
-- -
B,L,H,
+----
обратныесвязи прям ывсвяэи
I
Сильносвяэаннаясхема комплексирования
предполагает возможность встрвивaниJI приемника СРНС в блок ИНС,
что позволяет существенно облегчиrъ обеспеченне достаточио быстрых связей между двумя
устройствами,
поскольку внутренние лнннн ннформационного
высокое быстродействие,
обмеиа могут иметь более
чем быстродействие, определенное используемыми в иастоящее
время стандартами.
На рис.
12.6
приведена глу60коииreгрированная схема НК, включающая упрощенную
спугниковую аппаратуру, блок чувствигельных элементов БИНС и вычислитель. Приемник включает радиочастотную часть, геиератор кодов, корреляторы и поисковую часть. Вычис
литель реализует алгоритмы бесплатформенной таких, как
D
j ,
п/.
ИНС и опгимальиой оценки параметров,
77 •
D" D,
Приемник СРНС:
радиочастотный блок reHBpaтop кодов коррелятор
ИНС:
Данные для поиска CИf"Н8ЛОВ
Выход коррелятора
1 Вычиcnитenь
акcenврометрь
Алгоритмы БИНС НФ
гироскопы
СВС
I I
БЭВЧ
I I
I
12.6.
-
: Параметры орие нтации I
I _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ !I ~ Рис.
- -
I В,L,Н,VN,Vв,Vи • Т.!
+---I
корpenляция
БЭВЧ
осно внывсвяэи
Глубокоинтегрированнаясхема комnлексирования
КОММЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Схема рис.
12.6 отличается
ствуют кшnypы слежения за
от схемы рис.
D, и D,.
12.5 тем,
191
что а приемиике СРНС вообще oтcyr
Задача определения последних возлагается ив иааигаци
оииый фильтр. РеализаЦIIJI глубокоиитегрироваииойсхемы требует весьма мощиых вычислите лей, поскольку предполагаетсядовольио высокая размериость вектора состояния (до
40 и более)
в условиях достаточио бысгрых измеиений Di (ДЛЯ маиевреииых самолетов). Поэтому это дело отдалеииого будущего. Глубокоиитегрироваииая схема частичио обьедиияет ПОИ и ВОИ. Основное отличие евJIзaнныx и интегрированной схем комnлексирования: ОТ разОМICну той состоит в том, что прогиоз параметров движеиия в них осущеCТВЛJIется с помощыо реа
лизуемых самой БИНС алгоритмов счислеиия с учетом упрaвmпoщих воздействий, получеи
ных иа осиове работы алгоритмов ОПФ.
12.2.2.
Реализация схем комплексированиядп СРНС с автономными системами
В
[1]
приведены материалы сравнительиой оценки различиых схем комплексироааиия
между собой. В частности, показаио, что при одиой и той же точиости ИНС иа 20-й минуте ав тоиомиого полета сильиосвязаииая схема дает в
1,5...2 раза меиьщие ощибки определения коор
дииат, чем слабосвязаииая схема. При больщих временах это преимущество становится меиее ощугимым, потому что начииают сказываться случвйиые непрогиозируемые погрещиости.
Слабосвязаииая н сильносвязаниая схемы отличаются также временами потерн работо
способности АП СРНС
(20 и 18 мии соответствеиио)
ДЛЯ одних и тех же помеховых условий.
Проведена сравнительная оцеика алияния архитектуры комплексироваиия на точность бомбоJdетаиия ДЛЯ перерывов в работе АП СРНС, равных
159 с
(слабосвязаниая схема) и
с (сильносвязанная схема). При зтом выявлено, что относ бомбы составил соответствеиио и
16
153 43
м. Это может быть объяснено различными погрешностями в определении скоростн по
лета самолета.
Приводятся орнентировочные оценки точности калнбровки параметров ИНС. Показыаается, что остаточные погрещиости (СКО) состaвmпoт от первоначальных значений: для угловых параметров
-
от 3 до
20...30%, - от 1О до 30010, - от 20 до 50010.
для смещений акселерометров ДЛЯ дрейфов гироскопов
Синтезированы алгоритмы комплексироваиия ИНС н двух приемников СРНС "на ба
зе" с фазовыми измерениями прн нспользоааннн метода ДВОЙНЫХ разностей. Выявлены воз можности начальной выставки ИНС с точностью (СКО) на уровне
1...2
угловых минут за
время не более одиой минугы, а также калибровки акселерометров с остаТОЧНЫJdи погрешно CТJlМH, не превышающими 20...30010 от первоначального уровня. Ряд работ посвящен вопросам соверщенствоваиия алгоритмов коррекции ИНС и ка
либроаки инерцнальных даnикоа при использоааннн СРНС от 4-х разнесениых приемников. При зтом нспользованы многоуровневые схемы фильтрации с учетом задержек наблюдений. для обеспечения устойчивости вычислительного процесса прнмеиены ортогональные преоб разоваиия и U-D-алгоритмы, специальные алгоритмы, реализующие НФ, а также ограниче ния ив невязкн, обеспечивающие робастиость схем оцеииваиия.
для иллюстрации эффекта повышеиия точности калибровки на рис. 12.7 приведены результаты расчета точности определения координат, кривая
альное отклоиеиие;
drms),
и курса (СКО), кривая
2,
1 (средиеющдратическое
ради
при коррекции курсо-доплеровского
счисления ВС с помощыо АП СРНС. При этом предполагалось, что в течение времени поле
та
300 с < Т ~ 600 с АП СРНС
не работала, например, вследствие воздействия помех, и опре
деление координат проводилось в автономном режиме.
7 - 145
1112
fJ1A8A 12
800.---------------------------, 500
эоо
200
100
"
21
01
71
Рис.
t1 8ремя; .... 10с
12.7. Точность оценки координат и курса
Общий вектор состояния включал основные погрешности ДИСС н кypcoBolI снстемы (КС): погрешностнопределения плановых координат, соответствующиеошнбкн определения скоростн, снстематнческнен коррелированныево временн, ошнбку определения курсв н ско рость ухода курса.
Начальные ошнбкн составlUlн: по координатам стн
0,5
м/с, по курсу н
200 м, по обеим составляющим скоро yxo/IY курса - I 'lI"JIYC н 1 градуclч COOТВeтC'I1leHHo. Предполагалась кор
рекция курсо-доплеровского счисления в номннальном режиме работы ГЛОНАСС при точности (СКО) определения координат 20 м. Скорость полета ВС принималвсь равиоll около Из рис.
12.7
100 м!с.
сле/IYет, что после OТIC/IIOчеии.я АП СРНС нaбmoдвется нарастание погреш
ностей местоопределения до
125
м (кривая
1). В то же время
нетрудио видеть, 'п"о при oтcyfCТ
вии предварительноlI коррекции по СРНС погрешности местоопределения только за счет кур coвoll ошибки СОСТВВlUlи бы за зто время примерно
600
м (кривая
3).
Столь сущecmeииое
улучшенне точности местоопределения в автономном режиме обьясняется калиброВКОII (оцен кой) и компенсацией, в первую очередЬ, курсовой ошибки ДО уровня 0,005 рад. (0,28 град.). В [1] приводятся также результаты комплексирования ИНС, АП СРНС, баро- и радио высотомера посредством вторичиоll обработки информвции этих средств на этапе захода ВС на посадку. Так, при номинальноlI точности (СКО) определения координат и высоты полета порядка
5...7
м (СРНС в диффереициальном режиме) точность (СКО) определеии.я этих па
раметров вблизи ВПП после КОИ повышается до уровия
1...1,5
но. Такая точность в состояиии удовлетворить даже 1ребованиям
0,2...0,8 м соответствен 11-11 категории ИКАО.
м и
Вопросы комплексирования АП СРНС и ИНС при решении задачи обеспечеии.я по садки также освещены в ряде других работ. Приводятся предварительные результаты испы
таниll ИНС типа
H-764G
как со встроеиноlI пятиканальиой платоli
выдающей псевдодальности, так и с 12-канальиым прнемником
GPS GEM (фирма Collins), "Force-12" (фирма TrimbIe),
имеющим на выходе информвцию о координатах. При зтом реализованы как СlUIьиосвязан
ная, так и разомкнутая схемы комплексирования. Боковая и высотная ошибки нахОДIUIись на
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
уровне
1,2... 1,5
193
м (смещение н СКО), что может быть достаточным для посадкн по I-й кате
гории. Возможности АП СРНС на посадке получили высокую оценку летного состава.
Рассмотрены вопросы КОМIVIексирования АП СРНС с фазовыми измерениями и ИНС. При ЭТОМ ДОСТИЖИМая ТОЧНОСТЬ определения координат для наземных геодезических КОМ
IVIексов находится в диапазоне
0,5 ... 1
м. Применение сильносвязанной схемы позволяет реа
лнзовать точность и на сантиметровом уровне
[1].
Опубликованы материалы КОМIVIексирования АП СРНС в дифференциальном режиме с ИНС н для других применений, в том числе для наведения баллистических ракет
[1].
Опубликованы результаты КОМIVIексирования АП СРНС с ИНС в интересах рещения задачи определения орнентации. для авиации, в частности, таким образом может существен но продвннуться решение проблемы выставки ИНС в высоких широтах, а также на подвиж ном основании Работа
[1]. [1] посвяшена
рассмотрению общих вопросов комплексирования спутниковых
радионавнгационных систем ГЛОНАСС и
GPS
с другими навитационными системами и
средствами. Изложим более подробно последние результаты, полученные в этом направле нии н опубликованные в трудах прошедших в последнее время конференций и в других из даниях [12-21]. Прежде всего значительный интерес представляет опыт интеграции приемника бортовое оборудование самолета-"невнднмки" В-2. Навигационная подсистема
NSS
GPS
в
бомбар
дировщика В·2 "Стеле" первоиачалънопредназначаласьдля выполнения задач в автономном режиме без использования коррекции от спутниковой радионавигационной системы
[12].
GPS
Поэтому она включает две обычные платформенные ИНС с высококачественными
ннерциальными датчиками и гравнтационной компенсацией. Одна из IVIатформ вместе с аст рокорректором (АК) образует астроинерциальную навигационную систему (АИС) (рис.
12.8). NSS
Задачей АК является ограничение ошибок ИНС, обусловленных дрейфами гироскопов.
корректируется также измерениями дальности и скорости изменения дальности относитель
но известных ориентиров. Такие измерения осушествляются с помощью бортовой РЛС с синтезированной апертурой (САР).
I I
г-----'-----.,
1
АИС
I I АК
ИНС-1
- -- --'" I I I
Рис.
7'
12.8.
I
НФ
1 1 1
: Данные
I I I
"'ИНС
--1
Выходные НП
I коррекции
ИНС-2 J
Упрощенная схема навигационнойподсистемы самолета В-2
ГЛАВА
194
Бортовая аппара1)'ра(БА) GPS типа MAGR (Miniatured GPS Airborne Receiver) Rockwell-Collins размещается на борty В-2 с целью: • обеспеченИJI точного целеуказанИJI с помощью РЛС с САР; • пуска управляемых средств пораженИJI (УСП), оснащенных аппараtypOй GPS; • обеспеченИJI примененИJI неуправляемых средств пораженИJI.
12
фирмы
Для обеспеченИJI ускоренного взлета н обеспеченИJI системы автоматического управ ленИJI информацией об углах ориентации самолета в состав оборудованИJI включается лазер ный информационный комплекс вертикали и курса (ЛИК-ВК), построенный на осиове коль
цевь!Х лазерных rиpocкопов среднего уровня точности фирмы Kearfott. Одиой из задач ЛИК-ВК является обеспеченне иачальными данными ИНС и АИС ддя их начальной выставки на земле и в воздухе. При зтом предусматриваются три модификации наземной выставки:
наземная выставка с гирокомпасированием,
ускоренная
наземная вы
ставка и быстрая выставка.
Во время выставки в воздухе ЛИК-ВК работает как основное навигационное средство до проrpева и выставки платформенных систем. ЛИК-ВК имеет собственный фильтр Калмана, который, в частиости, используется для. комnлексированИJI ЛИК-ВК с
GPS.
В процессе выставки предnолагалось также использовать
измеренИJI РЛС с САР. В номинальном режиме работы
ством фильтра Калмана
NSS
NSS
АИС и ИНС связаны в единый комплекс посред
67-го порядка. Кроме того, в качестве резервного работает
фильтр АИС. В случае расходимости фильтров
NSS
н АИС фильтр
NSS
будет автоматически
разделен на два фильтра (ИНС и АИС).
Прн использованин
GPS
показания координат и скорости этих фильтров будут прак
тически одннаковымн. Разделение фильтров
NSS
и АИС может осуществляться оператором
и вручную.
КоррекЦИJI
NSS
с помощью
GPS
осуществляется посредством слабосвязанной (кас
кадий-связанной) схемы комплексирования, в которой:
•
•
предусматривается коррекция координат и высоты полета через дннатных н высотных коррекций на
15
измерения
используется,
скорости
при
ЭТОМ
не
ТОЧНОСТЬ определения скорости в
•
сы пропускания следящих кон1)'ров БА
GPS
с с разносом коор
поскольку
предполагается
высокая
NSS в авТОНОМНОМ режиме;
точная скоростная ннформаЦИJI ИНС используется с частотой Приемннк
30
с;
GPS
16 ГЦ для
сужения поло
с целью 60рьбы с помехами.
МAGR позволяет нспользовать как одиочастотные, так н двухчастот
ные определения координат в завнсимости от СКЛ8ДЫвающейся электромагнитной обстанов ки н условнй прохождения и приема спутниковых радИосигналов.
различные модели ионосферных задержек Более высококачествеиные данные
При этом используются
(State 5 и State 3). GPS (State 5), полученные
на основе прнема сигна
ЛОВ не менее, чем 4-х космических аппаратов (КА) со слежением по коду и несущей и демо
дуляцией данных, обрабатываются с помощью фильтра, весовые коэффициеlПЫ которого соответствуют обычной схеме Калмана. Более rpубые измерения фильтром с дополнительными весовыми коэффициентами (не более
(State 3) 1/10).
воспрннимаются
Размещению приемника на боР1У предшествовали тщательный анализ возможных ва риантов антенны и выбор наилучшего, что позволило несколько улучшить наблюдение КА при сравнительно малых углах места.
195
КОМnЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Для обеспечения устойчнвостиработы фИЛЪ1ра Калмана при смене рабочего созвездия
вводилось искусственноезавышение уровия шумов системы (Q-Вumрiпg). Для использоваиия GPS при решении задач целеуказВНЮI и применеНЮ! оружия пре
дусмотрен ряд приемов, ПО3ВОЛJllOЩИХ повысить стабильность и точность решения следую щихзадач:
• • •
"замораживание" используемого созвездия НКА;
искусственное отсеивание некоторых ИКА; "стабилизация" ионосферных поправок на время использования указаНЮ! (GPS
GPS
в системе целе-
Aided Targeting System, GATS).
ПРИЮlТЫе решения праверены в ходе лабораторных и летных (на летающей лаборато рии и самолете В-2) испытаний, подтвердивших их эффективность. В работе
[13]
приводятся результаты размещения и ИСПОЛЬЗОВВНЮI armapaТYPbl
самолете ближией авиационной поддержки
A-I О,
GPS
иа
полученные в ходе испытаний, которые
были праведены 39-й испытательной эскадрильей ВВС США на авиабазе Эглин (Флорида) с августа
1997 по яиварь 1998 года. GPS фирмы Соlliпs GEM-III встраивался в БИНС фирмы Ноп eywell H-764G на кольцевых лазерных гироскопах (ЮП), образуя таким образом интегриро ванную спутниковую БИНС (СБИНС) в габаритах 18х18х25 см. Сигналы GPS принимались Пятиканальный модуль
посредством антенны с фнксированной диаграммой направленности. Для КОМIllIексировВНЮI
БИНС и приемннка
GPS
использовался фильтр Калмана, оценивающий
28
переменных со
СТОЯНЮ! н использующий треугольные матрнцы. Прн этом реализованы трн режима навига
ционных определений: чисто инерциальный, чисто спутниковый и режим КОМIllIексной обра ботки информации БИНС и
GPS.
СБИНС заменила ранее размещенную на самолете инерциальную систему типа
LN-39.
Заменен также пульт управления и индикации (ПУИ). Кроме того, дополнительно был раз мещен блок связи и дaнны,' обеспечивающий системы самолета ИСХОДНЫМИ данными. Это оборудование взаимодействует с другими приборами, системами оружия и индикации (ин дикатор на лобовом стекле, ИЛС). Испытывались три режима выставки Бине: "на земле" посредством гирокомпасиро вани.я и запомненного курса, а также "в полете" при использовании
требоВВНЮI и результаты испытаний приведены в табл.
Таблица
12.1.
GPS.
Соответствующие
12.1.
Характеристикирежимов выставки Бине Требуемое
Результаты
время, мни
испытаний,МНИ
Гирокомпасирование
4
1,48
0,93
Запомненный курс
1
:s4 0,5
4,63
0,93
12
<6
1,48
0,93
Режим выстаВКИ
В полете
кво·, требуема", кво, результаты км/ч нспытаннй,км/ч
• ква - кpyroВ8JI вероятная ошибка, ВLlЧНСЛЯСМI1I в предположении о двумерном нормальном распре~ делении ошибок по долготе и широте.
Выставка в воздухе предполагается на участке равномерного горизонтвльного полета, в ходе которого, в частности, оцениваются погрешности ориентации и определения ветра.
ГJlAВА
196
12
Если в ходе полета ие удается выдержать Такие ограничения, то при последующемавтоном-
ном счислении погрешностиБИНС MOryт превзойтизаданные.
,
Приведены также результаты бомбометания с использованием СБИНС. их обработка показала, что снижение погрешностей определения скорости и высоты СБИНС по сравненню с характеристиками предшествующей системы приводит к повышению точности бомбомета
ния на
15% при В работе
молете
ВМС
Package),
использовании обычных бомб. приаедены результаты испытаний по программе
[14]
США
DARPA
МО США на са
F/A-18 спymиково-ннерцналъного блока (СИБ) ООР (GPS Guidance
имеющих целью проверить возможности такой интегрированной системы в реальных
условиях полета ударного самолета тактического иазначения. Испытания проведены в период с
26.11
по
20.12.1996 г. на базе Военно-морского
испытательного центра Рзtuxеп! Riveгs,
Md.
СИБ включал миниатюрный ннерциальный измерительный блок (МИИБ) на интерфе рометрических волоконно-оmических емник
(MGR) GPS,
гироскопах (ВОГ), миниатюрный
1О-канальный
при
работающий с Р-кодом, цифровой процессор и средства связи с другими
системами самолета. СИБ использует сильноевязанную схему КОМIШексирования выходной
информации МИИБ и
MGR
При этом предусматривается
с фильтром Калмана, оценивающим
26
переменных состояния.
ввод инерциальных данных в приемник
входа в режим слежения и характеристик самого режима слежения (рис.
GPS для 12.9).
улучшения
г----~----------------------сйБI
I Приемиик MGR
f
11-----------..., 1
f
Вычиcnитель
вог I lакселерометрЫI
1
МИИБ
НФ
26 переменных
r-------, еве
--------------------------~----
'----------1I
Рис.
12.9.
--------.1I
Упрощенная схема спутниково-инерциальногоблока
в качестве эталониого средства контроля точности использовалосьработающее по фа зе несущей оборудование GPS которой была лучше
• •
Z-12 дифференциальной системы фирмы Ashtech, 0,4 м. Летные испытания ставили целью оценку:
точность
возможностей силъносвязанной схемы комrmексирования СИБ, времени восстановления приема сигналов ных помехами или маневрированием
GPS
после перерывов в работе, обусловлен
самолета,
•
скорости нарастания погрешностей МИИБ после потери сигналов,
•
характеристик чисто инерциального режима МИИБ. Получены соответствующие численные оценки для различных режимов полота, вклю
чая маневры при применении оружия с разворотами (перегрузки до
7,5 g)
и быстрыми изме
нениями высоты и воздушной скорости, фигуры типа "бочка". "иммельман·· и др. На самолете ИСПОЛЬЗQВалась антенна, расположенная в верхней части фюзеляжа.
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
197
Испытания показали, что точиость интегрированиойСИБ характеризуетсясферической 4,33 м, что ПОЧТИ в 4 раза лучше
вероятной ошибкой (SEP) определения места (3 координаты)
иоминальиой, и средиеквадратической ошибкой определеиия скорости
0,1
м/с. Траектории
полета представляли собой "ромб", "восьмерку", специальный маневр для атаки и др. ПОКЗЗЗ ио, что восстановление работоспособиости приемника за время ие более за сигналами
4 с.
GPS
после перерывов осушествляется
Нарастание погрешиости инерциальиого счислеиия при срыве слежения
GPS идет со скоростью 23
м за
4 мин. При зтом радиальные ошибки чисто ииер 1,26 до 5,98 км/ч, что в средием составляет 3,44
циальиого режима иаходились в пределах от
км/ч. Получеииые результаты предполагается использовать на последуюших этапах работы. В [15] описана основанная на грехосном лазерном гироскопе интегрированная СБИНС (EGI) Totem 3000 фирмы Sextant Avionique, испытания которой nроведены на самолете Ми раж 2000. Гироблок размером 22 см соответствует уровню точности О,ООI /ч. Исnользоваиа сильносвязанная (с фильтром на 23 состояния) схема комплексирования ИНС и приемника GPS, работающего по С/А-коду (в дальиейшем возможиа также работа по ГЛОНАСС и по Р коду GPS). При зтом реализуются те же режимы выставки, что и в СБИНС для самолета А-I О. 0
Totem 3000
предполагается использовать на самолетах "Мираж
для Польши, С-130 и "Пилатус"
-
для ЮАР, "Альфа-Джет"
-
F-I"
для Испании, "Ирида"
-
для Бельгии.
Продолжаются также интенсивные работы по обеспечению использования других ЛА. Так, фирма
Honeywell
GPS и на (Embedded GPSсамолетов С-130, C-141
разработала интегрированную СБИНС
aided INS, EGI) на основе КЛГ для танкеров н военно-транспортных [16]. В аналогичную СБИНС (EGI) на основе упомянутой ранее БИНС Н-764 внедряется также аппаратура Тегргоm [17] фирмы British Aerospace. Система EGI размещается также на вертолетах Армии США OH-58D [18]. В [19] сообщается о разработке спутииково-инерци альной системы для гражданских самолетов А-300, А-310, А-319, А-320, А-321, А-330, А-340, В-737, В-747-400, В-757, В-767, В-777, Ту-204 н др. на основе 12-канального прием ника
GPS
со средним временем безотказной работы
системами ГЛОНАСС,
5500
часов н способностью работать с
WAAS, DGPS и др.
В [20] описана миниатюрная спутииково-инерциальная система Р-МIGIТSТМ 11 (Miniature Integrated GPS/INS Tactical System) объемом около 1 л, весом 1,4 кг и эиергопо треблением 18 Вт, имеющая в своей основе твердотельный цифровой кварцевый инерциаль ный измерительный блок фирмы Boeing и 5-канальный приемник Miniature PLGR (ANIPSN11), фирмы Rockwell-Collins, работающий по С/А и Р(У) кодам GPS с криптографическими ключами для режимов селективного доступа и "аитиспуфинг" (глава 3). эта система может использоваться в приложения:х, требующих высокой точности, а также небольших габаритов, весов и стоимости. Предусмотрены режимы наземной и воздушной выставки, определения навигационных параметров в корректируемом и автономном режимах. Комплексная обра
ботка информации осуществляется с помощью фильтра Калмана
28
порядка. Коррекция
инерциальных данных ПрО80ДИТСЯ с использованием позиционных и, при необходимости,
скоростных измерений СРНС с частотой в пределах от
1
до
10
Гц. Используются слабо- и
сильно- (опция) связанные схемы комплексированИJI. В работе
[21]
описана комплексная спутииково-инерциальная система управления ра
кеты "воздух-поверхность", запускаемой с самолета
F/A-18,
которая включает компьютер на
базе R4700, ранее разработанный встраиваемый модуль приемника GPS фирмы Ш), кольцевые лазерные гироскопы Honeywell GG 1320 и акселерометры
QA2000 ISO,
а также систему воздущных сигналов
Col1ins (GEМ Allied Signal NDI Honeywell Air Data System. Исполь
зована сильноевязанная схема комnлексирования. для спугниковоro блока предусмотрено две антеииы: всенаправлениая и с формированием "нулей" в направлениях на источиики по
мех. Разработка сопровождается проведением успешных испытаний системы.
198
ГЛАВА
в табл.
12.2
12
npиведены обобщенные характернстикн результатов комплексироваиия в
специальных авиационных применениях.
Таблица
Некоторые результаты комплексирования
12.2.
Объект Страна В-2
США
Размерность
Схема компnек-
в чем
снрования
реализована
Слабосвязанная
А-10
США
Сильносвязаииая
EGI
США
Сильноевязанная
СИБ(ЕGI)
Мираж
Фраи-
СИЛЬНОСВЯ38ННaJI
и др.
C-lЗ0
ЕGI
Тип БА
ник
СРНС
67
[12]
MAGR
28 26 23
[13] [14] [15]
GЕМ-Ш
состояния
NSS
F/A-18 F-1
Источ-
вектора
Навигационная
подснстема
.
Totem 3000
MGR Приемник
Sextant
ция
США
СИЛЬНОСВJlЗанная
EGI
-
[16-18]
-
США
Сильносвяэанная
P-MIGITSTM
28
[20]
MPLGR
США
СИЛЬНОСВJlзанная
Система управ-
-
[21]
GЕМ-Ш
C-141 ОН-58О БЛА БЛАиа
F/A-18
леиия БЛА При ЭТОМ ВИДНО, что, как правило, используется СIUIьносвязаНН8JI схема КОМIUIексиро
вання встраиваемых модуле!!
GPS
и БИНС иа клг или ВАГ.
Разработаиы пути комплексирования АП СРНС и другнх систем с использованнем фе деративиых фильтров, которое осуществляется посредством оптимальиого и субоптимальио
го объединения выходной информации локальных подкоммеКСО8, кажДЫЙ из которых ис пользует по отдельиости объедииеиную иавигациоиио-связную систему типа JТIDS, .ппар. туру СРНС, корреляциоиио-экстремальную систему, работающую по физическим полям земли и другие нзмерителн с помощью свонх локальных алгоритмов КОИ
12.2.3.
[1].
Комплекснаяобработка информации группы объектов, использующихСРНС
Рассматриваявопросы реализацииразиовидиосте!!дифференциальиогорежима СРНС,
специалисты~сталкиваюТСJlс использованиеми обработкойв том ИЛИ ином виде спутниковой ииформации группы объектов. Это диффереициальиаястаиция (ДС) и подвижные объекты (ПО)
-
потребители ииформации СРНС, радиомаяки-псевдоспутники и ВС, а таюке просто
группа ПО с АП СРНС, иапример группа воздушиых или морских судов, реализующих ме тоды относительноЯ навигации.
Во всех этих СИ1)'ациях при взаимных удалениях не более
10...20
км и задержках не
более 1...2 с имеет место в ТОМ ИЛИ ином Виде взаимная компенсация квазисистематических ошибок СРНС, обусловлеииых иеточиостью эфемеридио!! ииформацнн, особеииостями рас пространения радиоволи в иоиосфере и синхроиизацие!! НКА, а таюке селективным досту ПОМ
GPS.
После такой компенсации основными поrpeшностя:ми, определяющими точность
иавигации взаимоде!!ствуюшнх ПО, оказываются сдуча!!ные ощибки, обусловлеиные шума ми измерений. помехами, многолучевостью и распространением радиоволн в тропосфере.
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
199
Снизить ЭТИ ошибки возможно за счет использования алгоритмов коммекеиой обра ботки ииформации группы таких В общем спучае подвижных объектов, реализующейусло вия диффереициальиогорежима и учитывающей как квазисистематические,так и спучайные
составлJllOщие ощибок СРНС. При этом вводятся: вектор параметров движеиия группы из
1
ПО и общий вектор состояния, состоящне из соответствующих векторов для каждого ПО, а
также вектор состояния квазисистематических погрещностей СРНС, общий для группы ПО. В него, в частности, MOryт ВХОДИТЬ квазисистематические ошибки определения координат и
скорости ПО с помощью СРНС, обусловленные неточностью ЭИ и сннхронизации НКА, а также особенностямн прохождения снгнала НКА через ионосферу. для этих векторов стра яте,. соответствующие модели, аналогичные тем, которые созданы при синтезе алгоритмов
КОИ для одиого ПО. Заметим также, что в обработку могут вводиться и взаимные измерения
между ПО (взаимные дальности, азимуты, скорости сближения и т.д.). В этом случае оптимальная оценка навнгационных параметров группы ПО также дает ся соотнощениямн ОПФ.
Остановимся на некоторых частных случаях. Пусть группа состоит нз З-х ПО. Так, общий вектор параметров движения может характеризовать вектор НП потребителя (в нащем случае ВС), а также известные координаты двух eтauионарных дифференциальных станций. Соответствующие дисперсии в ковариационной матрице алгоритма ОПФ будут описывать погрещности привяэки ДС. В спучае, если имеются взаимные измерения дальности
;12, ;/3,
то ПО2 и ПОЗ ЯВЛJllOтся псевдосnyтннками.Предполагается,что на ВС имеются все данные
измерений благодаря испольэов8нию линий связи и передаче по ним измерений, а также осуществляетсяоценка вектора состояния в СОответствнн с алгоритмами ОПФ. На рис. и
12.11
12.10
приведены результаты моделирования и оценки точностн определения прямоуголь
ных координат ВС, заходящего на посадку (х
-
вдоль ВПП, У
-
вбок,
z-
вверх), Т.е. плановых
координат н высоты.
еко...
Cт~ A~ Р8*ММ .0ПtQCИТ811bНЫ8 IIOOPдIНl1Ы
.т-----~----.,...-----...----------,_---...,
3
2.•
О••
01------'...'-------<2>-'-----+31---'-7--'.'---.. .. ----<.,--,1<0=.......,...==...... 1
Рис.
12.10.
I-R кaтeropиR
II-я К8ТfII'OPМЯ
ИКЮ
ИКдО
Точность определения координат
war 0,5 с
ГЛАВА
200
12
еко; ошибки оценки; м
5,----------------------------, 4
3 2
-, -2
-3 -4"-----~----~-----~----~----~-----'
Рис. Рис.
12.11.
Точность определения координат при посадке
дает представление об изменении СКО определения координат в обычном
12.10
дифференцнальном режиме. При этом видно, что за счет фильтрации случайных ошибок по грешности по всем трем координатам снизились почти в верки точности для I-й категории ИКАО) составили
3 раза н на высоте 30 м (высота про 1,2... 1,5 м. Аналогичный результат полу
чен и для случая вычисления отиосительных координат (по отношению к ДС (ПО2), точ
ность (СКО) привязки которой составила На рис.
12.11
20 м).
представлены результаты оценки точности (СКО) определения относи
тельных координат ВС и поведеиие ошибок
LIX,
LlУ,
L1Z для
случая, когда ПО2 и ПО3 являют
ся псевдоспутниками, расположенными вблизи ВПП. Точность (СКО) определения коорди нат х, у,
z в этом
случае на высоте ЗО м составляла
Для описанных
0,7...0,8 м.
выше ситуаций бьти приияты следуюшие условия моделирования:
начальные ошибки (СКО) определения координат ВС по осям х, у составили
1О
50 м,
по оси
z-
м, СКО случайных и квазисистематических погрешностей определения координат АП
СРНС составляли На рнс.
3 и 20 м соответственно. 12.12 приведены результатыI
оценки точности определения взаимных коорди
нат (дальности и азимута) в группе из 3-х ВС (ПОI, ПО2 н ПО3), осушествляющих поиск терпящего бедствия объекта. Начальные ТОЧНОСТИ определения абсолютных координат и ха рактеристики ошибок СРНС были прнияты такими же, как и в предылущих случаях, точ ность измерения взаимных дальностей составляла
Как видно из рис.
12.12,
30 м.
точность (СКО) определения взаимной дальности после
шагов обработки находится на уровне
1,1 ... 1,3
ния взаимной дальности без комплексной обработки информации ния азимута составляет примерно
0,2
градуса.
60
м, что существенно выше точности определе·
(3.. .5
м), а СКО определе
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
СКО, М, rpaд
8-,------,------,-----
-,-
201
-,-
-,
Д12· дальнОС1Ъ между ПО1 и ПО2 А12 ~ азимут между ПО1 oтнocитe.nьно ПО2
7 8 5
4
Д13
Д12
А12
А:sимyтъl А12,
o~~~~~~~~~ 21
11
1
Рис.
12.12.
12.2.4.
з1
41
51
Время. с
Точность определения взаимных координат в группе ЛА
Контроль целостности и комплексированиебортовой спутниковой навигационнойаппаратуры потребителя с другими системами и средствами
КОМlUlексированиеАЛ спугниковых радионавигационныхснстем (СРНС) с другимн измернтeJlJIМН позволяет повысить эффективность контроля целОСТНОСТИ СРНС известно, некачественный сигнал
[22·37]. Как (отказ) навнгвцнониого космического аппарата может быть
обнаружен и НСКJIIOчен из расчетов в АЛ СРНС благодаря функцнн автономного контроля целостности в прнемиике RAIМ в том случае, еслн в поле "зрения" АЛ находится не менее б
НКА. Однако могут существовать интервалы времеин, когда зто условие (ДЛJI
GPS)
не вы·
полняется. Учет таких ситуаций н необходимость извещений о них экипажей ВС в соответ
ствни с правилами и действующей практнкой ИКАО может породить неприемлемо большой поток соответствующих уведомлений (NOTAМ). По разным оценкам их число применитель
но к
GPS
без ГЛОНАСС может колебаться от
190 до 7000' в сутки [35].
Возможно, выходом
из положеиня может быть проmоз таких ситуаций по данным альманаха приеминка каждого
ВС. Они могут быть приняты во внимание при состаалеинн соответствующих lUlаиов полета и проведеинн расчетов времен прибытия ВС в аэродромную зону. Другая возможность открывается при использовании ДЛJI целей контроля всего потен
циала навигационных
KOMlUleKCOB (нк)
подаижиыx обьектов, Т.е. алгоритмов
CAIM.
Вопросам контроля качества сиmaлов СРНС при КОМlUlексировании АЛ с высотомер ным оборудованием, аппаратурой системы Лоран-С и ИНС посвящены работы
[22-34].
Дей
ствительно, имея одну дополиигельную линию положения (например, при измереинн высоты
полета с помощью системы воздущиых сиmaлов (СВС) или баровысотомера решать задачу изоляции отказа и при
5 КА в
[26, 33]), можно
поле "зрения" АЛ. Привлечение измерений сис
темы Лораи-еlЧ8ЙКа предоставляет дополнительные возможности. Кроме того, при калиб-
ГЛАВА
202
12
ровке системы или при использоваииипсевдоднффереициальногорежима Лоран-С в услови ях селективного Д0C'IyП3 GPS повышение ТОЧНОСТИ за счет совместного использования этих
1,4
систем может быть также достаточио ощутимым (в
раза). Это может быть полезным и в
сложной помеховой обстановке, которая характерна, например, дЛЯ G,PS во многих регионах южиой Европы.
Обосиованные надежды на повышение эффективности решения зцдачн контроля цел<>
стиости СРНС связываются (особенно в авиации) с комплексированием АП СРНС с ИНС. При этом в основном рвссмаЧ'нваются две схемы: разомкнyraя и силъиосВЯ33НИаЯ. В первом случае
предполагается, что по данным АП СРНС производятся периодические корреlЩИll счисления
ИНС, причем перед корреlЩllей проводится решение задачи RAIМ. Если произошло обнару жение отказа, ИНС не корректируется до его исключения. И только если исключение осушест влено, КорреКIЩЯ может быть проведена. Здесь существует опасность не уложиться во времен
ные tpeбoвания к кон1ролю целостиости, прниимаемые в соответствни с концепцией tpeбуе мых навигационных характеристнк (гнх) ИКАО вследстаие того, что процесс обнаружения и исключения отказа может затанутъся. В то же время ИНС достаточной точности в автономном режиме может удовлетворить 1НХ в течение сравнительно длительного времени. В этом слу
чве ИНС прниимает на себя фyнIЩИН основной системы. Подробный анализ временных соот ношений н нсследование алгорmмов контроля ившлн свое О1рВЖение в
[17].
Во втором случае применителъно к сильноевязанной схеме комnле:ксирования: находят свое применение алгоритмы контроля невязок псевдодальностей (пд)
L1D1k типа
где Н" - мач'ицысч'оки частных производиых ПД; Rш - днсперсия· шумов i-й ПД; а - п<>
рог, при превышенни которого фиксируется отказ. этот же алгорmм примеияется для кон Ч'ОЛЯ работоспособностн измерителей в целом
[18].
Однако, будучи пригодной для выявле
ния больших нарушений, эта схема может оказаться неработоспособной для выявления мед ленных, но длительных и устойчивых смещений.
В таком случае более эффективным может оказаться метод анализа решений, полу чаемых при одновременной реализации как фильЧ'а Калмана, обрабатывающего все ПД (ин декс "А 11), так И филыров С комбинациями ПД, последовательно не включающими измерения по сиmалам одного (индекс
щего ("А") и частных
",")
из НКА
[23, 27, 36].
(";") фильтров соответственно
Еслн оценкн парамetpов движения об
q.. . ,qlt,;= 1,..., N, где N -
число "види. .
мых" НКА, Рok И Р" соответствующие ковариацнонные мач'ицы оценок состояний фильтров,
а Ьа
ем
- - ТJ, =Ра - Р.. =ТJa •• , А.Р,
Н "'а
=Ь,."(bl'.,\-' J Ь,. -
распределены в соответствии с критери-
Z 2 , то решающим правилом, определяющим согласованность или несоглвсованностъ ре
шеннй
общего
н
частного
ФИЛЬЧ'ОВ,
будет
соответственно
совокупность
неравенста
A,i.t,:5; 1;.t, A,/.t > 1';.t1 где T/k - порог, устанавливаемый в соответствии с размерностями моделей, принимаемыми доверительными уровнями и вероятностями ошибок 1-го и 2-го родов. При выполнении последнего неравенства ПРОНСХОдИТ обнаруженне и нсключение отка за. Необходимо однако отметить, что в этом направлении получены лишь первые результаты. Так, опнсанный подход реализован в схеме комплексирования и программном продукте
фирмы
Litton [36], в котором алгорmм CAIM, названный алгоритмом AIМE (Аutопоmоus Iп Monitored Ехtrapolаtiоп), предназначен для обеспечения неточного (некатегорнрованно го) захода на посадку в соответствии с ТИХ 0,3 морских мили или 555 м (вероятность 95%). При этом максимальный показателъ целостности не должен превосходитъ 111 О м с вероятн<>legгity
203
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
стыо, не меньшей 1-1*Е-7; дОС1)'Пностьдолжна быть не хуже 99,999%, а потеря непрерывно сти за полетный час для одного и нескольких самолетов соответственно Частично эти показвтели вошли в табл.
конпепции единственного или сольиого
12.3,
- l*E-S
и .*Е-7.
в которой по сушеству представлены
осиовного (рritпщ) и вспомогательного ИЛИ
(sole),
дополнительного (suрр1еmепtal) средств навигации, принятые ФАЛ США. Таблица
Требования к аппаратуре СРНС
12.3.
Параметр Доступность
ФАЛ
Вспомогательное
средство
Примечание: р
в
[36]
p=9S%
1-I*Е-5
1-I*Е-5 за час полета
Требуется
Требуется
555
Целостность
Примеч~нне
1-1*Е-7
за процеЛVDV Использование
ное средство
средство
Точность, м,
вость
за час полета
Единствен-
Основное
Непрерыв-
Требуется
Требуется
других средств
не требуется
Используется
Полное
Полное
выполнение
выполнение
не требуется
не требуется Требуется для Требуется для
Используется
Требований
Требований
неконтроли-
неконтролируе-
только с единст-
нет
нет
руемого ис-
МОГО исполъзаВ8-
BeнныM средст-
пользования
ния
вом
-
Требуется
при приемлемых
Требуется
доступности и
непрерывности
довериrельная: вероятность
рассматривается комплексирование и комплексная обработка информации АП
СРНС, ИНС и СВС, определяющей барометрическую высоту, причем при отказе АП СРНС предусматривается обеспеченне снижения ВС с помощью ИНС в течение примерно Необходимо
заметить, что ПОЮIТие "единственного"
2,3 мни.
средства применительно
к АП
СРНС по существу подвергается сомнению. Поэтому далее этот термни относится К ком плексной системе АП СРНС+ИНС+СВС с алгоритмами AIМE.
для характеристики возможностей такой системы в табл.
12.4
приведены показатели
доступности точности 555 м (р=95%) для неточного захода на посадку в случае RAIM и AIME и различного числа НКА в группировке GPS. При этом вероятность иметь заданиое число ЮСА в группировке
GPS
рассчитана с учетом прниятых временных характеристик
ввода резервных КА в работу. Данные 3-й и 4-й колонок получены для типичных созвезДИЙ,
выбранных комитетом
SC-159 RТСА, чтобы вычислить усредиенные
показатели. дaнныe 5-й
колонки получены ДЛЯ всех возможных пространственно-временных комбинаций созвездий.
Таблица
12.4.
Число КА
24 23 22 21 В целом
Характеристикиалгоритмов Вероятность числа КА
0,703 0,227 0,055 0,015 1,0
RAIM (средиее), AIME (среднее), % "1. 100 90 82 100 71 100 100 56 86,63 100
AIМE
(все случан), %
100 100 99,99999 99,999 99,99999
ГЛАВА
204 Из табл.
12.4 GPS. работе [37]
ВИДНЫ преимущества А1МЕ перед
RAIM
12
в особенности при иеполиой
группировке В
приведены результаты исследоваиИJI возможиостей этой же схемы ком
nлексированИJI в интересах обеспеченИJI захода на посадку по [-й категорнн в условиях раба ты и использования широкозонной
(WAAS)
илн локальной
(LAAS)
дифференциальных под
систем. При этом принимается во вниманне, что доступность точности, соотаетствуюшей I-й
категорни, для
составляет
WAAS
99,9%,
что удовлетаоряет требованИJIМ для основного, но
не единственного средства навигации.
Кроме того, автономный контроль целостности требуется для обеспеченИJI безопасно сти полета в условиях возможных локальных' угроз н нарушений, не обнаруживаемых
При нспользованни
RAIM
доступность целостности оказывается менее
зывается, что при добавленин алгорнтмов растает до
99,999%.
Способность
AIME
AIME
90%.
WAAS.
Предска
доступность требуемых характеристик воз
обеспечнвать надежное сниженне ВС прн заходе на
посадку с требуемой точностью в УСЛОВИJlХ ОТСУТСТВИJI снгналов СРНС или прн их подавле нии помехами в течение нескольких минут приводит к повышенmo до этого же уровня и не
прерывности навнгационного обеспеченИJI. Таким образом, АП СРНС с ИНС, СВС и AIМE может рассматриваться в условиях ис пользоваНИJI
WAAS в качестве
единственного средства навигации при ПосадКе по I-й категорнн.
Дальнейшее возможное повышение точности автономного инерциального режима мо
жет позволить нспользовать эти средства с
WAAS
и
LAAS
для обеспеченИJI посадки по П-й
категорни.
Необходимо отметить, что в качестве одиой из возможных угроз рассматриваются ло
кальные неоднородности ионосферы типа "пузырей"
("bubbIes") и "капель" ("ЫоЬ"), диаметр 200 до 300 км. Такие явления ожидаются в пики солнечной актив примерно через 11 лет. Ближайший пик ожидается с 2000 по 2004 годы.
которых может составлять от ностн, повторяющиеся
Алгоритмы КОИ АП СРНС, ИНС н СВС имеют каскадную структуру с предфильтра
цией измерений АП СРНС в алгоритмах предфильтрацнн н оценкой наиболее важных источ
29 пере - 3, скоростн - 3, орнеитации - 3, ошнбкн акселерометров - 3, скоро сти дрейфов гироскопов - 3, уход и скорость ухода часов - 2, медленно меияющиеся ноно сферные погрешностн со временем корреляции около [0-[2 мнн). ннков ошибок ИНС в основном фильтре. Вектор СОСТОЯНИJI последиего включает
менных (ошибкн места
В алгоритмах предфильтрацин в вектор СОСТОЯНИJI помимо очевидных должны входить
составляюшие, характеризуюшие гравитационные возмушенИJI уровНя с вероятностью 95% на уровне 60'10-" g с радиусом корреляции 20 морских миль (37 км), что при скорости 180 узлов соответствует времени корреляции порядка
В работе
[37]
400 с.
также показано, что для обеспеченИJI необходимой для категорий П н
III
точности в инерциальном режиме требуется прелварнтельное определенне н компенсаЦИJi в ИНС гравитационных возмушений в районах аэропортов. Алгоритмы предфильтрации позволяют обнаруживать и исключать аномальные измере НИЯ, обусловленные "быстрыми" ионосферными возмущеlllfntи, вызывающими нарастающие погрешности с темпом до
Дальнейшие
6 м в минуту, с надежностью, соотаетствующей П-й категории ИКАО.
исследованИJI предполагается
направить, в частности, на детальную
оценку возможностей основного фильтра по обнаружению медленных возмущеннй, уточне нию способности алгоритмов
AIME
подготовку к сертнфикации
рассмотренного
к обнаружению более чем одиого отказавшего КА и на
комплекса АП СРНС+ИНС+СВС+АIМЕ
для
использования в качестве единственного средства на глобальной основе. Проведенное рассмотрение показывает, что
8 настоящее
время намеПUIась устойчивая
тенденЦИJi осуществления контроля целостности СРНС с привлеченнем для зтнх целей дру-
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
205
гих навигационных средств и снстем находящихся на борту подвижного объекта, нсполь зующего СРНС для управлениядаиженнем. Если для морских судов характерна комплексная обработка ннформации АП СРНС, Лоран-С и автономного счнсления, то для ВС более характерной оказывается КОИ СРНС, ИНСиСВС. Применнтельно к ВС алгоритмы AIМE ЯВЛJ!ЮТCЯ мощным средством существенного
повышения надежности работы дополнений СРНС
(WAAS
н
LAAS)
не только прн отказах
КА, но и прн локальных угрозах типа "быстрых" ионосферных возмущений, помех и терро ристической деятельности.
Таким образом, комплексированне АП СРНС н другого навигационного оборудования
вышло из ствдНи теоретических проработок. Конкретные положительные результаты полу чены в ходе испытаний. Достаточно широки области применения комплексированного обо рудования: авиация, морской флот, наземные ПО и геодезические комплексы, управляемое вооружение, системы ТОЧНОГО визирования.
Еслн первые работы относились к комплексированию АП СРНС н ИНС на военных
объектах, то сейчас налицо тенденция к использованию комплексных систем в гражданских целях. Так, авнацию н флот в первую очередь интересуют контроль целостности
[38], борьба
с помехами и обеспечение безопасности движения. Разработан специальный миниатюрный блок, включающий упрощенную ИНС н встроенную плату СРНС, для путешественников, турнстов и т.д.
Комплексированне
спутниковой аппаратуры с ннерциальными средствами ведется в
тесной увязке с решением ряда технологических проблем по созданию мнкромеханических датчиков, БОЛОКОННО-ОПТИЧеских
гиросКОПОВ.
Оно также связано с разработкой и внедрением более совершенных методов и алгорит мов обработкн навнгационной ннформации, таких, как адаптивные н нелннейные фильтры, алгоритмы параллельной н иерархической обработки. Важная роль при зтом должна отво
днтъся также унифнкацин н сертификации соответствующего математического обеспечения. Можно ожидать, что развнтие комплексирования спутниковой аппаратуры с другимн навнгационнымн снстемамн н устройствамн будет идти в следующих направлениях:
•
синтез более совершеНШdX нелинейных алгоритмов оценивaIOlЯ переменных состоя ния и контроль качества решения навигаЦИОННЫХ задач;
•
синтез алгоритмов комплексной обработки информации ГЛОНАССIGРS и автономных снстем совместио с корректирующей информацией широкозонных, региональных н ло кальных дифференциальных подсистем
•
(WAAS, EGNOS, MSAS, LAAS и др.);
разработка алгоритмов КОИ измерений СРНС н автономных снстем с обнаружением н идентифнкацией помех, а также с идентификацией характернстик моделей автоном ныx систем;
•
сиитез алгоритмов КОИ кодовых и фазовых измерений СРНС н автономных средств для борьбы с многолучевостью;
•
разработка методов комплексирования ннформации новых СРНС других нзмерителей и др.
(GNSS-2, Галилео)
и
ГЛАВА
208
Литература к главе
12
12
1.
Соловьев Ю.А. Комплексирование глобальных спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS с другими иавигациоиными измеритeJlJlМи//Радиотехиика,
2.
Ярлыков М.С., Чижов О.П. СуБОlПИМзльные aлroрИ1Мы приема и комплексиой обра
1999,];.1 . ботки
квазикогереlПных
мы//Радиотехиика,
сигиалов
спутниковой
радионавигациоииой
сиете
1996, .NH.
3.
Мироиов М.А., Прохоров СЛ. Комплексные радиоиавигациоиные сиетемы с раздель
4.
Ярлыков М.С., Базаров А.А. ОlПИМзльиое
иой обработкой сигиаловl/Радиотехиика,
1996, Х.1. комплексироваиие
радиоиавигациоиных
измерJПeЛей иа уровие обработки сигиалов для каждого из иИх!/Радиотехиика,
1991,
5.
Х.5. Ярлыков М.С., Базаров А.А. Совмещеииая аппараrypа потребителей спутииковой и
6.
Ярлыков М.С., Базаров А.А., Салямех С.С. Помехоустойчивый навигациоиио-посадоч
гиперболической радиоиавигационных сиетем//Радиотехиика, ный комплекс иа осиове спутниковой радиоиавигациоииой
7. 8. 9. 10. 11.
1992, N!!4. сиетемы//Радиотехиика,
1996, X.12. Omitriev S., Stepanov О., Knshaev О. Optimal Ambiguity Reso1ution and Efficiency in Using INS after Lock Loss, Proc. of OSNS-96, St. Petersburg, Мау 1996. Sennott J., Senffuer О. А GPS Carrier Phase Processor for Real-Time High Dynamic Trackiпg, ION 53th Annuзl Мееtiпg Proc., A1buqerque, NМ, 1997. Неiп G.W., е! al. Нigh-Ргесisiоп Кiпеmаtiс Oifferential Роsitiопiпg and Integration ofGPS with а Riпg Laser Strвpdown Inertial System, G10bal Роsitiопiпg System, v. 4, ION, 1993. Уan Graas F. GNSS Augmentation for Нigh Precision Navigation Services, AGARD Lecture Series 207, System Imрliсаtiопs and Innovative Applications ofSatellite Navigation, 1996. Ярлыков М.С., Кудииов А.Т. Повышеиие качества фуикциоиироваиия
радионавигациоиных
систем за счет информациоиной
спутниковых
избыточности//Радиотехиика,
1998, Х.2.
12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
АЬЬо!! А.,
et al. Integration ofGPS iпtо the В-2 Stealth Bomber, ION GPS-97 Proc., Nashwille, 1997. Нi1еman B.R., Рiпсbвk S.J. Increased сотЬа! Effectiveness with Embedded GPSlINS iп А 1О Fighter Aircraft, 5 St. Petersburg Intemational Conference ahout Iпtegratiоп Navigation Systems, St. Petersburg, Мау 1998. Кaspar В., Оahlеп N. Oemonstration of the OARPA Global Роsitiопiпg System Guidance Package оп а U.S. Navy F/A-18, 5 St. Petersburg Intemational Conference about Integration Navigation Systems, St. Petersburg, Мау 1998. Pomml1et Р.Е., Portal О., Clemenceau P.J. Totem 3000, ТЬе New Generation of INSIGPS from Sextant Avionique, 5 St. Petersburg Intemational Conference about Integration Navigation Systems, St. Petersburg, Мау 1998. Honeywel1 Defence Avionic Systems Press Re1ease, www.honeywel1.com.6.1.98. Honeywel1 Oefence Avionic Systems Press Re1ease, www.honeywel1.com. 29.12.97. Honeywel1 Oefence Avionic Systems Press Release, www.honeywel1.com. 13.12.97. www.honeywel1.com.29.12.97. Or. Michael К. Мartiп, Bruce С. Oetterich. Тhe World's Smal1est Mi1itary INSIGPS: Р MIGIТSTM-II, ION GPS-98 Proc., 1998.
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
207
21. Robert Kuhlmann, е! al. SLAМ ER - An Innovative Update to а Premier GPS Guided Weapon, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998. 22. Braisted Р., Eschenbach R., Тiwari А. Combining Loroo ood GPS - The Best ofBoth World, GlobaI Positioning System, у.3, ION, 1986. 23. Оа R. А New Failure Detection Approach ood Its Application to GPS Automonous Integrity Monitoring, IEEE Тrans. оп AES, у.31, NI, 1995. 24. Brenner М. Integrated GPSlInertial Fault Detection Availability, Navigation (USA), уА3, N2,1996. 25. Kugler О., е! al. Combine Use of GPS ood Loroo-C Integrated Navigation Systems, Proc. of OSNS-96, St. РеtersЬшg, Мау 1996. 26. Weitzen J, е! al. RAIM Availability of GPS Augmented with Loran-C ood Barometric А1 tirneter for Use in Nonprecision Approach, Navigation (USA), уА3, N1, 1996. 27. Younes А., Веnhallат А., Nikiforov 1. Improvements in GPS Integrity Monitoring for NonPrecision Sole Meoos ofNavigation Using Hybrid GPS-INS, ION GPS-97 Proc., Nashwille, 1997. 28. Elema I.A. Integrating Raw Loran-C ood GPS with Integrity Monitoring for Marine ood Land Applications, 9th World Congress of the Intemationa1 Association of Institutes of Navigation, Amsterdam, 18-21 Nov. 1997. 29. Peterson В., е! al. Integrated GPSlLoran, Structures ood Issues, ION 54th Annual Meeting Proc., Denver, June 1-3, 1998. 30. Kug1er О., Gustke F. Integration of GPS ood Loran/Chayka - 00 Europeoo Perspective, National Technical Meeting Navigation 2000 PrOc., Long ВеасЬ, Califomia, Joo.21-32,1998. 31. Уатууа у.а., Vinogradov О.У., Kireichikov У.А. Precision Increasing ood Integrity Monitoring of Navigation Оащ for GPS/ Inertial Hybrid Solution, The 18th ICAS Congr., Beiging, 1992, Paper N ICAS-92-1.1.2. 32. Sturza М.А. Navigation System Integrity Monitoring Using Redun
целостности
аэро-инерцнально-спyrниковых
навигационных
систем
маневрен
ных летательных аппаратов. 6-и Cahkt-ПетербурrclC8Jl меж.цународнaJI kонфереНЦИJI по интеrpированным системам, Санкт-Петербурr, май
1999.
Глава
13
Перспективныеспутниковые радио
навигационныесистемы Галилео ПроеI
вается по нющнативе ЕС н Европейскогокосмическогоагентства (ЕКА). ОН предусматрива ет созданне н обеспеченне функционированияглобальной СИРС под гражданским управле нием. ДОПoлннтeJIl,нок проекту Галилео разработан инициативныйпроеI
Предполагается,что снстемадолжна основыватьсяна 21 илн более средиеорбиraльном космическом аппарате (СКА). эта группировка может дополняться тремя геостационарнымн
космическимн аппаратамн (ГКА)
чающий
32
СКА и
9 ГКА.
[1].
В
[2]
приводятся состав группировки Галилео, вклю
Соответствующая наземная ннфраСТРУI
бальную сеть станций моннторннга, объединяемую с наземными станциямн передачн данных (НСПД) на ГКА в единую снстему управления (рнс.
13.1). Предполагается,
что Галилео стро
нтся на прнициnax открытой apxнтeI
•
политический н стратегический уровень, прн котором руководство осушествляется ор
• •
уровень управления программой создания системы;
ганамнЕС;
уровень управления посредством создания частно-обшествениой компании, ответст венной за освоение н функционирование системы.
Галилео предполагает по крайней мере два уровия обсдужнвання потребителей. Ос новной уровень будет общедоступным. Уровень контролируемого доступа обеспечивается только для зарегистрированных потребителей. Снстема Галилео должна удовлетворять требованиям международных организаций (ИМО, Иl
ПредполагаетеИ, что Галилео дополнительно будет включать функцин обмена данны ми, что позволит В большей мере нспользовать ее дли НУЖД управления движением в реаль ном времени.
По замыслу авторов
[1], совместно
на образовать перспеI
GPS
с модернизированной
Глобальную навигационную
GPS, снстема
Галилео долж
сnyгннковую систему (ГНСС).
будут независимыми, но совместимымн н взаимодействующими снстемамн,
совместное нспользованне которых должно обеспечить ДЛИ многих npимененнй требуемые
харВI
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
СКА
Ф
209
ГКА
Космический
.. ..·~
c;~
КСНСП~_.О
Рис.
13.1.
Перспективная европейская СРНС Галилео
Точность определения иавигационных парамe-rpов Галилео должна существенно пре
восходить точность общедоС1)'ПНОГОканала GPS. По данным
[1],
Галилео должна обеспечивать
местоопределеиие всех потребителей с точиостью в несколько м. По данным СКО) определения (совместно с
[2],
потрешностн
10 м при 350, а ошибки (2 СКО) определе ния высоПol ДОЛЖНЫ составить ие более 4 м при дОС1)'ПНОСТН 0,99999 и УМ ~ 50. Такие характе ристики должны удовлетворить требованиям посадки воздушных судов по категорнн 1. С ло
(2
дOC'lynНОСТН ие менее
0,96
GPS)
nлановых коордниат должны быть не более
и угле места (УМ) сnyrникa более
калыlымн дополиениями точиость местоопределения над сушей и в прибрежных водах должна быть ие хуже
0,5
м
(2 СКО)
при дОС1)'ПНОСТН
0,99999 и УМ
~
150 [2].
Необходимо отметить, что за последние годы максимум потребностей в навигационных услугах смещается из сферы авиаWIИ и морского флота в область обслуживания движения су хопутных транспортных средств. Доля последней будет составлять примерио
77%
(рис. 1З .2) в
то время, как доли гражданской авиации, морского флота и железнодорожного транспорта не
превьiсят
1%
каждая
[1].
При этом учитыаетсяя стремительный рост интенсивностн дорожного
движения. Использование спутниковых технолоПIЙ рассматривается оrpаннченного
доступа
к специальным
транспортным
как способ обеспечения
сетям посредством
Лlщеизнровання
или
взимания соответствуюшей nЛ8Thl за уcлym, ЧТО, В частности, может оказаться эффективным средством уменьшения транспортных потоков в городах и стимулом исполъзовання общест венного траиспорта. Управление обшеетвенным и частным транспортом noзвomrr диспетчеру реryлнроватъ интеисивность его движения и планировать иеобходимые мероприятия. Системы
оповещения об авариях будут передавать координаты места аварии. Соответствующие техни ческие средства 8 будущем окажугся Д1lЯ каждого автомобиля вполне стандартными.
ГЛАВА
210
13
Железнодоржный транспорт <1 % Гражда~ая 8амацмя и морской ф11ОТ
2%
Сухопутный транспорт
77%
Рис.
13.2.
Сегменты рынка аппаратуры потребитепей
Существуют широкие области нетранспортного использования с:истемы Галилео. это и сельское хозяйство, и обеспечение работ на шельфе и в открытом море, а также геодезиче ские работы на сухопугных территориях. Большие перспективы имеет развитие рынка по
определению точного времени, 8 первую очередь, для обеспечения синхронизации систем связи, а также по обеспечению точной синхронизации разнесенных объектов и стабилизации на заданном уровне частоты тока МОЩНЫХ энергосистем.
Применение Галилео в гражданской авиации связывается, в первую очередь, с совер шенствованием
управления
воздушным движением, уменьшением
протяженности
маршру
тов, с ускорением ДОС1)'ла в аэропорты и, в конечном счете, с более эффективным использо ванием воздушных судов и наземной инфраструктуры. Галилео позволит обеспечить заход на посадку в большинстве аэропортов в соответствии с требованиями категории
1,
повысить
безопасность пассажиров и значительно уменьшить стоимость назе&-1НОЙ инфраструК1)'РЫ. Применение Галилео повысит безопасность мореплавания, эффективность управления рыболовецкими сейнерами так же, как контейнеровозами
и спасательными судами. Преду
сматривается использование Галилео для обеспечения сигнализации и контроля за движени ем поездов на железнодорожном
1]Jанспорте.
Макрозкономические выгоды (рис.
13.3) от
создания Галилео складываются из продаж
внутри ЕС, экспорта аппаратуры потребителей и обеспечения различных служб с учетом за нятости собственной промышленноети. Проведена оценка эффективности для двух сценари ев развития СРНС: использование Галилео и
GPS
и использование только
GPS.
Объем продаж аппаратуры потребителей на европейском рынке в период с
2025
гг. составит
88
2005
по
млрд. евро. Объем соответствуюших услуг н других продуктов будет на
112 млрд. евро, а объем экспорта европейской промышленности 70 млрд. евро. Таким образом, обший объем продаж, связанных примерно 270 млрд. евро.
уровне
может составить
примерно
с Галилео, будет
Гашrnео обеспечит Европе более широкие социальные преимущества. Так, уменьше ние времени прохождения маршрут наземным транспортом на ным выгодам общей стоимостью в
200
1%
приведет к дополнитель
млрд. евро, к сниженmo шггенсивноети движения,
уменьшению загрязнения окружающей среды и количества аварий (рис.
13.4).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
211
1000
o1---.......----I-----4-----.,---+----+---.......---+---_--~ 2006
2000
2011
2013
2015
2017
201.
2021
2О2Э
2025
....
г
Рис.
13.3.
Эффективностьиспользования Галилео
Снижение P8CX0дOl, мnpд.
2000
2000
1000
1000 г_
t~~~~~~~~~~~~I~~;;;;~;;;;·~;~~~~1;~~~~~ Clcyчeннocr.
000 о
о
5
10
YМ81ыueнмeIP8II8НM Н8XШIДенмя • пути. "
Рис.
13.4.
Снижение расходов за счет уменьшения времени нахождения в пути
ГЛАВА
212
1.3
в целом, работы по Галилео раССМа1рИВаются в качестве ключевого фактора успешно го развития европейской промышленности в следующем столетии. Они обеспечат суверени тет ЕС в области транспорта и в других жизненио важных областях, поскольку снстема будет находиться под собственным гражданским управлением. Галилео рассматривается также как средство, обеспечивающее вхождение европейских производнтелей аппаратуры в огромный мировой рынок, в котором к настоящему времени доминируют амернканские компанни.
В качестве нсточников финансирования рассматриваются: бюджет ЕС (транспортные программы Н программа Галилеосат ЕКА), возвратные поступления, общественное н частное сотрудничество.
Согласно текущим планам Галилео должна достичь полной работоспособности в КОН це
2008
г. Начало передачн сигнала приходится на
2005
г. Цикл н этапы разработкн снстемы
Галилео приведены ниже.
этап
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Прннятне решения Этап определения ОСНОВНЫХ характеристик
этап разработки
I"""!!""""!Ф!Ф,,,,I
этап оценки и испытаний
I,Ф""""",!!!!Ф!,!",!"""""""I
Опытное использование
ш!
Начало работы Характерно, что этап оценки и испытаний системы с
3-5
спутннками будет частично
совпадать с этапом серийного производства и ОПЫТНОГО использования.
Отметим, что на заседанин Совета мннистров транспорта стран ЕС прннято решение о поддержке работ по проекту Галилео с выделеннем сообщества для завершения к концу
2000
40
16
июия
1999
года
млн. евро из фонда
г. предварительной фазы по определению'основных
характеристик [3]. Проведены дополнительные консультации с США и Россней с целью изу
чения возможностей взаимодействия Галилео с снстемамн стран изучает вопросы СОТРУдНИЧествас ЕС в части GNSS-l Сообщается
[5],
что в декабре
1999
GPS н ГЛОНАСс. Ряд других (EGNOS) и GNSS-2 (Галилео) [4].
года в Париже ЕКА подписало контракт по проек
ту Галилеосат, являющемуся частью работ, выполняемых ЕКА на этапе принятия решения по программе Галилео
[6].
Контракт по проекту Галилеосат, стоимостью
20
МЛИ. евро, предполагает определение
облика космического сегмента Галилео (спутниковая группировка) и соответствующих на земных сегментов. Контракт выполняется консорциумом, возглавляемым компанией (Италия), включающим более чем
"Alenia"
50 европейских субподрядчнков.
В снстеме Галилео планируется новая структура снгнала, излучаемого навнгационны
мн спутникамн, отличающаяся, в частности, от стРуктуры снгналов снстем ГЛОНАСС и
GPS
более высокой тактовой частотой, что повысит потенциальную точность измерения псевдо· дальностей и скорость передачн потребителям навигационной ннформации. В совокупности с геометрней расположения навигационных спутников, благоприятной для более равномер ного расположения рабочих зон навигации по земному шару, зто будет способствовать дос
тижению в глобальном масштабе более высоких характеристик по точности и доctyпности навигационного обеспечения потребителей.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
213
Предполагается, что, хотя система Галилео будет нахОДИТЬСЯ под гражданским КОН тролем, ее использование планируется не только для традИЦИОННЫХ потребителей, но и для таких, например, специальных потребителей, обеспечивающих безопасность, как ПОЛИЦИЯ,
служба предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций и т. д.. это позволяет пред положить, что в системе Галилео наряду с открытым сигналом, будет реализован и закрытый сигнал, как в снстемах
GPS
н ГЛОНАСс.
Ее в настоящее время В3ЯJI направление на создание самостоятельной системы и про являет интерес к использованию при проектированни системы Галилео российского olIыаa прн созданин н эксплуатации ГЛОНАСС и использовании частотного диапазона ГЛОНАСС.
Европейские организации заинтересованы в сотрудничестве с Россией при реализации и дру гих аспектов проекта Галилео, что является предметом предстоящих официальных перегово ров делегаций России и ЕС. Нахождение вэаимовыгодиого решеИИJI является задачей этих
переговоров
[5].
Литература к главе
13
1.
Галилео. Проспект системы для заседВИИJI Совета министров транспорта стран Евро
2.
Ревнивых С.Г. Тенденции развития спутниковой навигации в Европе. Семинар "Про
пейского Союза, блемы
17 июия1999
г.,
координатно-временноro
Luxembourg (17-0б-1999)-Nг. 9004/99. обеспечения".
г. Королев,
Московская
ООл., ЦУП
ЦИИИ МАЩ 1б.2.99.
3.
Пресс-релиз заседания Совета министров транспорта стран Европейского Союза, июия
1999
г.,
17
Luxembourg (17-Qб-1999)-Nг. 9004/99.
4.
Пшеняник В.Г., Соловьев Ю.А. Европейская спутниковая рвдионавигациониая систе
5.
Денисов В.И., Пшеняник В.Г., Силантьев Ю.Н. Развитие проекта Галилео/lНовости
б.
Пресс-релиз заседaИИJI Европейского космического агентства
ма Галилео/lНовости навигации, НЩ "Интернавигация" и РаИН, навигации, НЩ "Интернавигация" и РаИН,
ря
1999.
1999, N 3 (5).
1999, N 4 (б). N49-99,
Париж,
7 декаб
Глава
14
Низкоорбитальныеспутниковые радионавигационныесистемы к числу НИЗlCоорбитальныхСРНС относятся: "Цикада" ("Надежда"),"Парус", "Транзит". СРНС "Цикада" ("Надежда"). Навигационная система первого поколения "Цикада" создана и сдана в эксплуатащпо в
1979
Г. в составе 4-х КА, выведениых на круговые орбиты
О
высотой 1000 км, наклонением 8З и равномерным распределением москостей орбит вдоль экватора. Она позвоЛJIет потребителю в среднем каждые полтора-два часа входить в радио контакт с одним из КА и опредeЛJIТЪ мановые координаты своего места при продолжитель
ности навигациониого сеанса до
5... б
мни. В результате проведенных работ с течением вре
мени среднеквадратическая погрешностъ определения места снизилась до
80... 100 м [1, 2].
"Цикада" использует Домеровский прИIЩIIII определения место, в соответствни с ко торым в течение нескольких минут определяется ДОIUIеРО8СICИЙ сдвиг высокостабильиого сигнала (а с ним и радиальная скорость) КА, ПО которой затем ВЫЧИCЛJIIOтся координаты оп
редеЛJIЮщеrocя объекта [З, 4]. Разработаны КОМIUlектации судовой приемоиндикаторной аппаJЖIYPЫ "Шхуна" и "Челн". Последнu в состоянии также работать по американской системе "Transit". КА системы "Цика да" были затем доосиащены аппаратурой обнаружения терпящих бедствие объектов, которые оборудованы радиобуями, излучающими сигналы бедствия на частотах 121 и 40б МГц. эти сиг налы ретранслируются КА "Цикада" ("Надежда") на специальные наземные станции, где произ водится вычисление координат места аварийных объектов (морских судов, самолетов и т.д.). Доосиащениые аппаратурой обнаружения терпящих бедствие КА "Цикада" образуют систему Коспас. Совместно с америквно-франко-канадской системой Сарсат они образуют единую службу поиска и спасения, на счету которой уже несколько тысяч спасенных жизней [1, 2]. В настоящее время система "Цикада" имеет ограниченное применение для навигации в связи со все расширяющимся использованием СРИС второго поколения ГЛОНАСС и GPS. СРНС "Парус". В [5] сообщается, что 24 декабря 1998 года с космодрома Плесецк был произведен запуск ракеты-носителя "Космос-ЗИ" (lIКб5М) с ИСЗ "Космос-2Зб1". ИКА успешно выведен на начальную орбиту с параметрами:
удаление от поверхностн Земли
1017 км;
период обрашения
"Космос-2361"
-
- 988 км; - 104,9 мин.
наклонение
- 82,90;
минимальное
максимальное удаление от поверхности Земли
-
ЭТО очередной НКА типа "Парус", предназначенный для определения
судами ВМФ своего местоположения н, по всей вероятности, также для приема и передачи сообщений.
Конструктивно НКА "Парус , по-видимому, аналогичны НКА "Цикада" и "Надежда". ll
но отличаются коммектацней бортовой целевой аппаратуры. Они, очевидно, разработаны и изготовлены в ПО "Полет (Омск), которое явл.яется изготовителем НКА "Цикада" и 'IHaдe_ жда" и РИ "Космос-ЗИ" [5].
ll
В отличие от НКА "Цикада" и IIНадежда ', передающих навигаЩfоиные сигналы на
l
единых частотах
150,00 и 400,00
МГц, ИКА "Парус" использует несколько отличные частоты
для каждой из рабочих москостей (табл.
14.1).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
215
"Космос-2361" запущен в 5-ю рабочую ПJIоскоеть системы, в которой после выхода из строя "Космос-2142"не оставалось активных НКА. Таким образом, по соетояншо на все IJJIОСКОСТИ системы ОКВЗ8Лись УКОМIJJIектованиыми работающими НКА (табл. СРНС
t1Trsnsit"
1.1.99 г. 14.1).
("Транзит"). Аналогом отечественной системы "Цикада" является
созданная для обеспечения первого поколения атомных ракетных подводных ЛОДОК "Поля рис" американская СРНС доставлена в
1967
"Transit".
ло число военных. К конну находилось
Для коммерческого использования эта система была пре
г., причем число гражданских потребителей вскоре существенно превыси
6 НКА [4].
1975
г. на круговых околоземных (высота около
1000 км)
орбитах
Координаты потребителя рассчитывались на основе приема и выделе
ния домеровскоro СДВига частоты передатчика ОДНОГО из
6·7
навигаЦИОННЫХ космических
аппаратов. При этом последний находился в поле ВИДИМОСТИ в течение примерно 40 мин., что позволяло
получить
достаточно
высокую
точность
определения
координат
для
медленно
движущихся и стационарных объектов (единицы метров при геодезических работах). Масса НКА
- 56
кг. Рабочие частоты
400
и
150
МГц. К настоящему времени система используется
лишь для проведения исследований ноносферы Таблица
14.1.
[6, 7].
Состав группировки спутников типа ·Парус· на
.N!
Рабочие
Последние
плоскости
частоты, МГц
запvщеиные КА
1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6
150,03; 400,08 150,03; 400,08 149,97; 399,92 149,97; 399,92 149,91; 399,76 149,91; 399,76 149,91; 399,76 149,94; 399,84 149,94; 399,84 149,97; 399,92 149,97; 399,92 149,97; 399,92 150,03; 400,08 150,03; 400,08 149,94; 399,84 149,94; 399,84
1.
Космос-2346
1997 1996 1996 1993 1997 1995 1992 1992 1991 1996 1993 1991 1998 1993 1994 1992
Космос-2327
Космос-2266 Космос-2341 Космос-2310 Космос-2184 Космос-2218 Космос-2154
Космос-2336 Космос-2239 Космос-2173 Космос-2361
Космос-2233 Космос-2279 Космос-2180
Состояиие
оаботает в резерве
не работает в резерве
Работает
ВDCЭeDве ВDCЭeDве ВЫКJПOчен
работает
работает выключен ВЫКJПOчен
введен
30.12.98
выключен
реактивирован
10.98
выключен
14
Решетиев М.Ф. Рвзвитие спутниковых радиоиавигационных систем. Ииф. Бюллетень НТЦ "Интернавигапия",
2. 3. 4.
Год запуска
Космос-2334
Литература к главе
11.01.99
1992, с. 6-10.
Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАCClIИПPЖP, Москва, Чуров Е.П. Спутниковые системы радионавигации.
-
М.: Сов. Радио,
1998.
1977.
Волосов П.С. И др. Судовые КОМПJIексы спутниковой навигации. Ленниград, Судостроение,1976.
5. Новости космонавтики, 1999, Х22. 6. Joh3Dllesen R. Interference: Sources and Symptoms, GPS Wor1d, Nov. 1997. 7. Langley R. Co1umns, GPS World, Nov. 1997, рр. 46,48.
Приложение
1
Базы навигационных данных Вопросы обеспечения БА СРНС дополнительнымн базамн навигационных данных (БНД) являются одннмн нз основных В процессе нспользования спутннковой аппарв1УРЫ в различных областях народного хозяйства и транспорта. В соответствии с особенностями
примененнй онн нмеют свою специфику. Однимн нз наиболее проработанных оказываются вопросы обеспечения необходимы ми навигационными данНЫМИ в авиации, как виде транспорта, в котором безопасность даи женИJI ЯВЛJIетсJl главным критерием деятельности.
В значительной степенн этн вопросы регулируются с помощью нзвестного документа
TSO С-129, Прнказа EUROCAE н RTCA. ФАА
ФАС России Н261 (см. главу
11),
положеннй документов ИКАО,
В соотаетствнн с этнмн Документамн своя БНд, нндикация и развитые процедуры ин днкации и управления предусмотрены для БА класса А. для БА классов В и С размещенне БНД н решеиие вопросов нндикации н управления обеспечиваются в рамках HaвнraцнoHНЫx
комплексов н снстем управления полетом ФАА
TSO С-129
(FMS).
Остаиовимея на требованиях документа
в этой части.
Хранение путевых точек Оборудование должно быть обеспечено обновляемой БНД с разрешающей способно стью не хуже
0,0 l' для всех допускаемыхПравиламиПолета по Приборам (IFR) этапов полета. VOR, VORTAC, всенаправленные радИО!dаяки (NDB, ПРС), пу
Все аэропорты, маяки
тевые ТОЧКИ и пересечения, имеющие названия, обозначенные на маршрутных картах и кар тах окрестностей аэродромов, а также на схемах стандартного вылета или прибытия по при борам
-
должны содержаться в базе данных.
Должна быть предусмотрена невозможность ручного ввода/обновления БНД. Базы данных оборудования класса А 1 должно включать все путевые точки и пересече ния, обозначенные на опубликованных схемах некатегорированных (неточных) заходов на посадку по приборам без средств точного захода кроме КРМ, средста наведения типа КРМ н упрощенных радносредста направленного действия.
Оборудованне (БА) класса АI должно представлять путевые точки таким же образом, как они обозначены на опубликованных схемах захода на посадку. Представленне путевых точек должно совпадать по крвйией мере по таким позициям,
как: выбнраемая пилотом начальная точка захода на посадку; ППМ захода ив посадку (прн их наличии); конечная точка захода на посадку; точка ухода на второй круг; точка зоны ожи· дания захода на втором круге.
217
БАЗЫ НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ
Прuмечанuе: В случае, если указаны несколько контрольных точек начального этапа захода на посадку, то система должна предоставитьПИЛО1У ВОЗМОЖНОСТЬ их выбора с после дующим автоматическимсогласованиемостальныхточек захода на посадку по приборам. КонтрольныеТОЧКИ начального этапа захода на посадку, конечные точки захода на по садку и точки ухода иа второй круг, используемыедля построения схемы захода на посадку
по приборам, в БНД ДОЛЖНЫ быть идентифицированыоднозначно. Должна быть преДУСМО1J!eианевозможиостьввода данных о коордннатах путевых то чек в режиме захода на посадку.
Должна быть предусмотрена невозможность изменения данных, связанных с выпол нением захода на посадку.
Путевые точки (ППМ) захода на посадку должны быть только в координатах "широ та"l"долroтa". В режиме захода на посадку не допускается отображение путевых точек в ко ординатах "пеленг"I"расстояние"относиreльноопорной путевой точки. Все оборудование ДОЛЖНО иметь функцию "Полетный ман" с ВОЗМОЖНОСТЬЮ запоми
иания не менее
9
путевых точек. для БА класса А 1 дополнительно требуется возможность
сохранения всех путевых точек, необходимых для построения траектории захода на посадку и ухода на второй круг.
Путевые точки ДОЛЖНЫ быть закодированы в БНД как точки "пропета" или точки "об лета" так, как это 1ребуется для выполнения процедуры захода на посадку, стандартного вы лета или прибытия по приборам. Навигационные базы данных должны отвечать требованиям документов
200 (разделы 3-5) и RTCA/DO-201
(разделы
RTCA/DO-
4-7).
Основные требования к качеству аэронавигационных данных
(
в соответствии с нор
мами ИКАО) приведены в табл. П1.I.
дадим иекоторые поясиения к табл. П 1.1. Аэронавигационные точки различаются по способу подучения численных значений широты и долготы. Так, съемочная точка это точка, коордннаты которой подучены в результате съемки (измерений), проведенной в соответствии с инструкциями. К таким точкам, как правило, от носят пункты связи, точки обозначения входных ворот, навигационные средства, аэронави гационные КТ, препятствия и пороги ВПП. Расчетная точка это точка, координаты (широта и долгота) которой подучены рас четным путем, например, по азимуту (пеленгу) и расстоянию относительно известной съе мочной точки.
Объявленные тОчки представляют собой заданные в соответствии с какими-либо со ображениями пункты, не привязанные к известным съемочным точкам. Объявленными точ ками зачас1)'Ю являются точки rpаниц зоны полетов и Т.д.
Под разрешающей способиостью (разрешением) понимается число, определяющее число градаций используемого измерениого или рассчитанного значения.
Под точностью понимается степень соответствия расчетного и измеренного значения
истинному значению. При этом точность измерения местоположения, К8J( правило, выража ется расстоянием от заявленного местоположе",!", в пределах которого с определениой веро ятностью находится истинное местоположение.
Целостность аэронавигационных даниых это определеиная гарантия того, аэрона вигационные
данные и их значения не потеряны и не изменены с момента их подготовки и
санкционированного внесения поправок. Требования к целостности аэронавигационных дан иыIx основываются
на потенциальном
риске
искажения
данных
или конкретного
элемента
даииых и соответствующих последствий. При этом примеияется следующая классификация данных:
ПРИnОЖЕНИЕ 1
218
Таблица.П1.1. Требования к качеству аэронавигационных данных (широта/долгота) Ра.реmение Наименование
Точность,м
точек
frипдаииых
Точки границ района полетной
2000 (1
информацин
объявленные
Точки границ районов Р,
R, D
(вне границ СТA/CTZ) Точки границ районов Р,
2000 (1
м.м.)! м.м.)!
о6ъJlвлсиныс
R, D
(внугри границ СТA/CТZ) Точки границ СТA/CTZ
1001 расчетные
1001 расчетные
Маршругные навигационные средства и контрольные точки, пункт ожидания, точки
STARlSID Преrnrrcтвия на маршрyre
публикуемых
Рuреmение
данных, угловые
•
60 60 1 1
каЦИJI
угловые
целQC11lОС:ТВ
секунды
данных
ВCOO'ПICТCnIИИС
1-lхIО-'1
тем, как нанесены
обычные
ВCOO'ПICТCnIИИС
1-lхIО-'1
тем, как нанесены
обычные
ВCOO'ПICТCnIИИС
1-lхIО-'1
тем, как нанесены
В соответствии с тем, как нанесены
1001 результаты
1
1
1
1
1
1
сьемки
lОО/результаты съемки/
расчетные Опориая точка "родрома! вертодрома
Навигационныесредетаа, расположенныена аэродроме!вср--
тодроме Преrnrrcтвия в зоне полетов по
кругу и на "родроме!
BeOТOдDoMe Значительные преrurrcrвия в зоне захода на посадку и взлета
ЗО/результат сьемки
З/результат сьемки
З/результат сьемки
З/результат съемки
0,1
КlJа",нфи-
карты,
В COO'ПICТCnIИИс тем, как нанесены
0,1
0,1
(АОС тип С)
0,1
0,1
(АОС тип С)
важные
1-lхI0-'1 важные
1-lхIО-'1 важные
1-lхIО-'1 обычные
1-lxI0-'1 обычные
1-1хI0-'1 важные
1-lхIО-'1 важные
1-lхIО-'1 важные
Контрольные точки/nyнкты конечного захода на посадку и дру-
З/результаты
me важные конrpoльные точ-
сьемки/
ки/nyнкты, образующие схему
расчетные
0,1
1
0,01
1
0,01
1
0,01
-
0,01
0,01
1-lхIО-'1 важные
захода на ПосадкУ по npиборам ПорогВПП
Конец ВПП (точка выравнивания траектории полета) Точки осевой линии ВПП Точки осевой линии РД Точки стоянки BClnyнxты
проверки ИНС Геометрический центр ТLOF илн порогн
FATO (вертодромы)
l/ре>ультат сьемки
l/результат сьемки
l/результат съемки
0,5/результат сьемки
0,5/результат сьемки
l/результаты съемки
0,01 0,01
0,01 1
1-lхlO-"1 критические 1-lхIО-"1 I критические
1-1 х 10-"1 I критические 1-lхIО-'1 важные
1-lхlO-'1 обычные
1-1 х 10-"1 критические
219
БА3Ы НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ
критические данные, искажение и использование которых в ходе полета и посадки со
значительнойвероятностьюсопряжено с рисхом И возмОЖНОСТЬЮкатастрофы; важные данные, искажение и использование которых в ходе полета и посадки с не
большой вероятностьюсоприжеио со значительнымриском и возможностьюкатастрофы; обычные данные, искажение и использованиекоторых в ходе полета и посадки с очень
малой вероятностьюсоприжеио со зиачительнымриском и возможностьюкатастрофы. ЗиачеННJI широты и долготы в соответствиис требованиямиИКАО с представляться в системе
1.01.98 г.
должны
WGS-84.
В табл. П1.2 приведены требования к точности представления высот. Таблица П1.2. Требования к качеству представления информации о превышениях,
абсолютной и относительной высотах Превышениelабсолюmаfl1 относительнак
OrнОСИТCJ1ЬНU высота пересеченИJI
АбсолютнuJ 011ЮСиreльнu: высота
как указано а
пDQЛета щ,еПIТCТВИЙ
ПревышеиИJI преПIТCТВИЙ на маршруге
4
1-l х 10 /критические
30 (100)/результаты
в8ИИJI фМЕ)
как указано в
1-1 х 10-'/важные
PANS-OPS (Doc 8168)
1-1 х 10->/обычиые
3 (lО)lрезультаты съемки
Превышеиие дальиомериого обоРУДQАбсолютная высота схемы захода на
целостности данных
0,5 (1 )/расчетиао
ПОDOгаВПП
пocanкv по ПDибооам
КлассификвЦИII
Точность, м (фут)frип даииых
высота ТОЧКИ
1-1 х 10-'/важные
съемки
PANS-OPS фос 8168)
1-lх10-'/важные
Приведеиные требования иаходят свое отражеиие при создании баз навигационных данных БА СРНС, нк и ции приемииков
FMS. GPS и FMS.
В табл. Пl.3 приведены общие характеристики БНД и индика
Таблица П1.3. Общие характеристики БНД и индикации приемников Тип· приемннка
1 Trimble2101 Approach
Класс
2 А1
ТипБНД
3 Jeppesen NavData card
Тип ииДИКВЦИИ
4 текст
Количество
Количество
nyreBWx
марmрутовl
точек
ПИМ
5 400
40/40
Содержаиие
б
7 АЗ, схемы захОДОВ, ппм,
sm, STAR,
VOR, ПРС,
грвиицы
зои и др.
Trimble2000 АррroасЬ
А1
Jeppesen NavDвta
текст
400
40/40
АЗ, схемы заходов,
ппм,
card
sm, STAR, VOR,
ПРС, TrimbleТNL
Jeppesen,
1000'"
вlIYТDOИНJU
TrimbleТNL
Jeppesen,
1000 остм
на сменной
текст
250
20120
текст
250
20120
АЗ,
пересечеИIIJI и др.
АЗ,
VOR, ПРС, ППМ,
пересечеиИJI и др.
Iквoтe
Trimble Flightmate GPS
Jeppesen, внyrpeНIwI
зои и др.
VOR, ПРС, ППМ,
текст
100
2/-
АЗ,ППМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
220 '1 Teldix
4
3
2
СоздаетеJl по текст, блОК
СоРilо!
карте с по-
5
6
200
10/-
ППМ
1000
20/-
АЗ, уок, ПРС, ППМ,
7
кaproгpa-
мощьюБКП фичеекоro планшета
(БКЩ
IIMorrow
Jерреsеп,
АроНо
BнyтpeHНU:
текст,
Precedus
элемсlПЫ
пересеЧСНИJl, границы
графики
зон, связные частоты и
др. Garrпiп
Jeppesen,
GPS90
внyrpенНJlЯ
Gannin
Jeppesen NavData,
текст
250
АЗ,
20/30
VOR, ПРС, ППМ,
пересечении, границы
зои и др.
GPS 150
текст
250
20/31
'
со
пересеЧСНИJl, мини-
MaIIЬНO безопасные ВЫ*
сменной
каотой Garrпin
Ветраеин..
GPSМAP
Worldwide
195
Basic
Garrпiп
Jeppesen Jeppesen Database
GPS 155 (165)
Аl
АЗ, уок, ПРС, ППМ,
зои и др.
corы,
АЗ, VOR, ПРС, ППМ,
текст,
пересечения, ВПП,
карта
границы зон, частоты
и др. текст
ТSO
1000/250 с
АЗ, схемы заходов,
20/31
коммета-
ППМ,
SID, STAR,
РИЯМИ
VOR,
ПРС, пересече-
НШI, границы зон и др. Garrпiп
GPS/
Аl
СОММ
Jeppesen Database
GNS430 Allied Signal
Аl
КLN900
Jeppesen NavData, со сменной
текст,
1000
АЗ, схемы захОДОВ,
20/31
цвemaя
ППМ,
карта
VOR,
текст, эле·
-
АЗ, схемы захОДОВ,
26/30
МСIПЫ
ППМ,
SID, STAR,
графнки
VOR,
ПРС, перееече-
картой
Allied Signal КLN94 TSO
Аl
Jeppesen NavData, со сменной
каотой
Allied Signal GNS-Xls Global Wulfsberg FMS
Аl/Вl
24 МЫ!Jeppesen
SIO, STAR,
ПРС, перееечеИИJI, roаницызон и др.
НИJI, граннцы зон и др. текст,
-
-
АЗ, схемы заходов, ППМ, SIO,
.. график.. цвети
VOR,
карта текст, цвет
.
STAR,
ПРС, перееече-
НИJI, границызон и др.
-
56/-
АЗ, схемы заходов, ППМ, SID, STAR, VOR, ПРС, пересече-
кия, минимально безопасные ВЫСОТЫ,
nopom
ВПП, внешние ориенmoЬL П>8ИИЦЫЗОН и др. Система гло-
Jeppesen
бальной на-
NаvDаtaи
вигациии
ДР., обнов-
посадки АБ-
пение через
РИС+VIМ-95
28
ЗАОТРАН-
ЗАС
дней
текст,
графика, карта;
750000 км'
-
-
-
&АЗЫ НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ
221
При ЭТОМ можио выделить следующие группы БА:
о
ручные npueмHUКU типа TrimbIe Flightmate GPS, IIMorrow АроПо Precedus, Garmin GPS 90, GPSМAP 195 и систему индикации Teldix СоРilо!, имеющие ограниченные воз можиости; количество npoграммируемых маршрутов от
Morrow
АроПо
Precedus
2
до
20;
лишь приемlIИI(
имеет сравнительио развитую базу данных, а GPSМAP
11195 -
развитую базу данных и картографическую индикацию;
.0
внеЮlасснQЯ БА типа
TrimbIe
ТNL
1000"', ТNL 1000 ОС"', Garmin GPS 150 с внутреи 250 до
ними или смеИJIемыми развlI1ыми базами данных; количестВо путевых точек от
400, а маршрутов о
о
от 20 до
40;
БА Юlасса АI типа
TrimbIe 2000 (2101) Approach, КLN 900, КLN 94 TSO, Garmin GPS 155 (165) TSO, GPSI СОММ GNS 430 с весьма разви1ыии базами данных, включающи ми АЗ, схемы заходов, ППМ, SlO, STAR, VOR, ПРС, пересечеИИJI, границы зои и др.; системы управления полетом (FMS) дЛЯ БА СРНС класса А1/В1 типа Allied Signal GNS-Xls Global Wulfsberg, имеющую базу даииых на 24 Мбит и рассчитаииую иа про граммироваиие 56 маршрутов; база даииых включает АЗ, схемы заходов, ППМ, SlO, STAR, VOR, ПРС, пересечеИИJI, минимальио безопасные высоты, пороги ВПП, виеш иие ориентиры, грвиицы зои и др.
В
ЭТОМ
ряду
отдельно
расположена
система
глобальной
навигации
и
посадки
АБРИС+V1М-95 ЗАО ТРАНЗАС с развитой системой текстовой и картографической иидика
ции (объем последией 750000 км'). Почти для всей БА создателем баз иавиraциоииых данных является фирма Jeppesen. Заметим, что оиа с помошъю специальиой службы Jeppesen NavDвta Direct Update subscrip-
tion service
выпускает для потребителей на специальиых электрониых иосителях (картах)
полиостью обиовляемые в соответствии со стандартом ИI
TrimbIe,
ЛRNА У,
Garmin, Mage11an
28
для постояиио обновляемой БД аэроиавнraционной ииформацин (АНИ)
Service
дией БНД (для БА
по своим спецификациям). Потребителями ииформации
Jeppesen NavData
служат авиакомпании, корпоративные летные подразделения и почти все мировые
производнтели бортовой аппаратуры. эта БД также тесио взаимодействует и совместима с осиовиой БД
(Jeppesen's Flight Iпfопnatiоп
Мaзtег
Database),
которая в свою очередь взаимо
действует с различными частными и государственными cnyжбами.
Заметим, что фирма
Allied Signal
для своей БА сама имеет cnyжбу обеспечеИИJI АНИ
(Bendix/Кing GPS ОаtБ Base Update Services), осиову которой тем ие меиее составляет БД Jeppesen. Обновлеиие бортовых БНД осушествляется с помощью специвлъноro картриджа (КLN (КLN
90), стандартной дискеты (КLN 89, 89В, 900) (рис. П1.I), Интериет (КLN 89, 89В,
90В, КLN 90В, КLN
900, КLX 100), специальиой 900, КLX 100). Структурную
карты схему
взаимодействия этих opraнoB при обеспечении БА СРНС аэроиавиraциоииой информацией можио охарактеризовать рис. ПI.2.
Jeppesen также выпускает специальные электронные уведомлеИИJI NOTAМ в форматах "Jeppesen NOTAМ format" или "ICAO System NOTAМ fonnat" и другие материалы [1]. Заметим одиако, что применеиие даже допушеиной приказом Х261 БА GPS в России связаио С иесогласованиостью даииых БД Jeppesen с отечествеиной АНИ как в части Систем координат (WGS-84 с одиой стороны и СК-42 и ПЗ-90 - с дрyroй), так и в части точности их оnpeделеИИJI. об этом, в частиости, свидетельствует первый опыт ОСВОСИИJI неточноro захода на посадку в Самаре (см. главу 11). Практически с такими же npoблемамн придется столк нуться и при попытке использовать отечественную БА ГЛОНАСClGРS.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
222 Все это требует совершенствова ния
структуры
отечественной
службы
АНИ (САНИ)
[2]. В [2] отмечается, что "после дезинтеграции Советского Союза
н перехода гражданской авиации к ры НОЧНЫМ условиям хозяйствования
ранее
существовавшая система сбора, обработ ки
и
распространения
ной информацин щественные САНИ
аэронавигацион
(АНИ) претерпела су
изменения.
носилн
и
Изменения
продолжают
в
носить
стихийный характер с четко выраженной
тенденцией:
постараться
ранее существовавшую
условиям
приспособить
систему к НОВЫМ
функционирования
граждан
Рис. П1. 1. Носители для обновления БНД БА фирмы Allied Sigпаl
ской авиации России". Поэтому назрела необходимость создания единой САНИ, сочетающей в себе государственные
и негосударственные органы, ответственные за создание соответст
вующих документов.
Национальное картографическое
NationaJ Imagery аnd
г-+
Марр'ng дQency (NIМA)
Правительственные организации других государств
-
Основная БД
Infoгmation
TrimbIe,
ARNAV, Garmin,
Magellan
...
+
J.
Друrие
Master _
ограниэации
DataЬase
Служба
Фирмы
+--
Jeppesen's Flight
Jeppesen NavData
обновления БД
•
ИКАО
+ !
агентство США
I
Service
-
--
Служба обеспечения АНИ BendixlКing
--. Друrие фирмы
+
;..
Авиакомпании, отдenьные владельцы ВС
Рис. П1.2. Упрощенная схема обеспечения АНИ компании Дnя иллюстрацин разделения их функций процитнруем
Jeppesen
[2].
"Исходя из нормативных документов, действующих в нашей стране и стандартов и ре
комендаций ИКАО, а также анализа передового зарубежного опыта к государственным до кументам АНИ относятся документы, содержащие официальную, издаваемую от имени го-
223
&АЗЫ НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ
сударственныхорганов ннформацию по воздушным Ч'ассам н аэропортам, необходимуюДЛJI обеспечениядеятельностиавиационнойтранспортнойсистемы.
ГосударственныедокумеlПЫ АНИ предназначены как ДЛJI непосредственногообеспе чения информацией пользователей воздушного просЧ'анства, так и ДЛJI разработки негосу дарственныхдокументовАНИ.
Государственные докумеlПЫ АНИ публикуются в форме, установленной норматив ными документами в виде сборников и аэронавигационныхкарт, а также различных извеще ний об изменениях в них. Азронавигационная информация по международным воздушным Ч'ассам и аэропортам публикуется в виде, отвечающем стандартам и рекомендациямИКАО.
Ответственностьза достоверность информации, содержащейся в государственныхдо кумептах АНИ, несут государственныеорганы. В настоящее время государственныедокументы в полном объеме издаются только ДЛJI полетов по международным Ч'ассам рф (АИП рф, НОТАМ и другие дополнения к нему). Для внутренних Ч'асс сборники типа АИП пока не издаются.
К негосударственнымдокументам отнесены докумеlПЫ, содержащие АНИ, необходи мую конкретным поЧ'ебителям И производимую имн или по их Ч'ебованиям. При этом в Ч'ебованиях поЧ'ебителей должны быть учтены нормативные Ч'ебования к АНИ. Форма представлениянегосударственнойАНИ определяетсяЧ'ебованиямипОЧ'ебителеЙ. Ряд негосударственныхдокументов АНИ, перечень которых устанавливается компе
тентными органами, подлежит сертифнкацииили одобренlПO государственнымнорганамн. Прнмерами таких документов являются бортовые сборннкн АНИ, выпускаемые ныне ЦАИ ГА и фирмой Jeppesen. Ответственность за достоверность информацин, содержащейся внегосударственных документах АНИ, несут ее производнтели. Следует заметнть, что в некоторых CJlYЧаях npoизводнтели негосударственных доку ментов АНИ специально указывают, что ОНИ
Hecyr ответственность только З8 достоверность
издания информации, полученной из других источника8,·обычно ими указываемых".
В
[2]
предлагается СЧ'уктурная схема ПOC"Jl'OOНИЯ новой отеЧeC'ПIeнной САНИ (рис. ш.з),
сочетающей центральные и территориальные органы САНИ, органы аэропортов, авиакомпаний и
служб ОВД. На наш взгляд, эта схема Ч'е6ует детализации в части взаимоотношений источников АНИ на территории россин, владельцев БД npoизводнтenей БА н конкретных п0Ч'е6ителей (ВС авиакомпаний).
Некоторые характеристики баз данных морских приемников Таблица П1.4. Характеристики БНД морских приемников Тип
Внд
Количество
Количество
приемника
индикации
путевых точек
маршрутов
Текст
100 с именами
EnsignTM& Ensign ХLТМ фирмы TrimbIe Графические наВИГ8ЦИонные сие-
1001200/ 200DGPS фирмы TrimbIe
темы NТ
8 - 145
GPS приведены
SOO
1.4.
GPS Соде"",ание
9с именами Путевые точки и маршруты С координатами В,
Текст, карта
в табл. П
SO
(10NT 100)
L,
Н и именами
Морские карты, пyreвые точки, маршругы, курсовые линии, дан-
ные
NMEA, рифы,
мели, фарва-
теры, проходы, глубины, береroвзя линия и др.
ПРИЛОЖЕНИЕ
224
I 1""-
---
I
-.
Федеральнаяслужба
I воэдушного транспорта
I
I (ФСВТ) I
Роскартография
I
I ЦVСАНИ ФСВТ РФ
•
ЦАНИГА
I
I
;::j::::: Территориальные
I (межrерриториальные) I улравлени~ ФАС
: 1 САНИ ТУ ФСВТ
11 Проиоводители
БА
I
I I
I
J], :
L _ _ ...
I
1
ТерЦАНИ
..
САНИАП
J],I
САНИАК
•I
JllI~СА=Н=ИО=ВД~Jll~
ЦVСАНИ - Центральное улравление службы АНИ; ТУ - территориальные улравления; ЦАНИ - Центр АНИ; ТерЦАНИ - территориальные центры АНИ
Рис. П1.3. Структура российской службы АНИ Если приемники
Trimble EnsignТМ& Ensign XLтм
представляют собой сравнительно про
С1)1О аппара1)'JJУ для широкого нспользования С минимумом информации в БНд, то rpaфиче
ские навигаЦИOlПIые системы NТ
1001200/ 200D GPS
оказываются достаточно сложнымн ии
формационнымн средствамн, дающимн морскому потребителю достаточно много данных (в частности, рнфы, мелн, фарватеры, проходы, глубины, береговая линия и др.). эта аппара1)'JJа
(NT 200 GPS) может работать
с всемирной картоrpaфической навигационной БД
Ручные прнемннкн Garmiп
GPS 12, GPS 38
н
GPS 45 XL,
Navionic.
характернстики БНД кото
рых прнведены в табл. П1.5, MOryт использоваться для сухопутной и морской навигации. Онн рассчитаны на
250-500 пyreвых
точек,
навигационные задачи при использованнн более наших условиях
-
20 маршрутов (до 30 ппм) и MOryт решать 100 эллипсондов. Основной источннк БНД в
сам пользователь. Однако при этом необходима ИJIИ собственная съемка
коордннат ППМ, илн работа с нашими картамн в снстеме СК-42. Последнее предоолвгает для обеспечення приличной точностн полученне плоских коордннат Гаусса-Крюгера, преоб разование их в геодезические на эллипсоиде Красовского (СК-42) н затем преобразоваине в
геодезические кооршmaты венстеме ных моделей.
WGS-84,
в которой работают прнемннкн
GPS
указан
&АЗЫ НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ
Таблица
225
n1.5. ХарактеристикиБНД сухопутных и
Тип приемника
Gannin GPS 12 Gannin GPS 38
морских ручных приеМНИКО8 GPS
Количество путевых
Вид иидикации
Текст, элементы графики
500120 по 30 ппм
Оannin
GPS 45
Путевые точки, ППМ, па-
(компас, СОСТОJlИие НКА) каждый
раметры
Текст, элементы графики
250120 по 30 ППМ
Путевые точки, ППМ, па-
(компас, состояние ИКА,
каждый
раметры свыше
карта движеиИJI)
XL
Содержаиие
точек/маршрутов
106 эллипсоидов 100 эллиn-
соидов
Текст, элементы графики
250120 по 30 ППМ
Путевые точки, ППМ, па-
(компас, состояние НКА, каждый
раметры свыше
карта движенИJI)
соидов
100 эллип-
Нами сознается неполнота охвата темы, поскольку не рассмотрены, например, вопро
сы создания и использования
баз навигационных данных ДЛЯ автомобильной
аппаратуры
СРНС, которая может стать самой распространенной в начале 21-го века. НО ЭТО, видимо, тема спеЩI8ЛЪНОro издания.
Литература к приложению
1
1. Jeppesen 1999 Cata10g. Jeppesen, Eastem Hemisphere Edition, 1999. 2. Белогородский СЛ. Органиэационные основы службы аэронавигационной
информа
ции гражданской авиации России в новых экономических условИJ!X, Материалы меж дународного симпозиума "Аэронавигационная решенИJI".
8.
30.9-2.10.98, Москва, 1999.
система Россин
-
проблемы и пути их
приложение 2 Стандартизация и сертификация
в области СРНС Разработка нормативных правовых вопросов нспользования СРНС ГЛОНАСС н
GPS
ведется на базе основополагающих докумеlПОВ ПравlПельств Россни н США, такнх, как Рас поряженне ПрезндеlП8 РФ N238-рп от 18.2.99 Г., Постановленне ПравJПeльства РФ "2 896 от 3.8.99 Г., Постановление ПраВJПeльства РФ N234б от 29.3.99 г., Постановление ПравJПeльства РФ "2237 от 7.3.95 Г., Постановление ПравJПeльства РФ "21435 от 15.11.97 Г. н "Программа нспользования
29.3.96 Г.,
системы ГЛОНАСС
В граждаНских
Заявление Вице-презндеlП8 США от
целях",
Директива ПрезндеlП8 США,
25.1.99 Г.
на основе и с учетом этих решений и документов широким фронтом ведется разработ ка нормативных докумеlПОВ такими международНЫМИ
и нациоиальными организациями,
как
ИКАО, ИМО, Международная Элекrpoтехннческая комиссия (МЭК), МеждународНЫЙ союз по
элекгросвязи,
(EUROCAE),
Европейская
организация
граждаНского
авиациониого
оборудования
Министерство обороны РФ, Министерство транспорта РФ, Министерство обо
роны США, Федеральная авиационная администрация (ФАА) США, Национальная морская элекrpониая ассоциация США, Федеральное агентство по воздушному гранспорту (Феде ральная авиационная служба) РФ, Основополагающими
RTCA, RTCM, ARINC
нормативными
и др.
докумеlПами,
разработанными
заказчиками
СРНС и определяющими взаимодействие космических сегмеlПОВ и сегментов потребителей, являются:
1.
Глобальная
навигационная
спутниковая
система
ГЛОНАСС.
ИJПeрфейсный
кон
трольный докумеlП, КНИЦ ВКС, 3-я редакция, Москва,
2. 3.
ИlПерфейсный Спецификация декабрь
1995. конrpольный докумеlП GPS, 1СО-200С-ОО2, 25.9.97. сигнала. Стандартный режим работы (SPS) системы GPS.
МО США,
1993.
Разработан ряд документов, относящихся к использованию СРНС на судах МОрСКОГО флота. К их числу относятся следующие.
Резолюции ИМО А.529
А.694
(13): 1983 - "Стандарты точности судовождения". (17): 1991 - "Рекомендации по общим требованиям
к ГМССБ и элекrpонному
навигационному оборудованmo".
А.819 А.815
(19): 1995 - "Техннко-эксплуатационные гребовання к судовой ПА системы GPS". (19): 1995 - "Глобальная радионавигационная система".
СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ В О&ЛАСТИ СРНС
227
Стандарты МЭК МЭК
945: 94
"Общие требоваиия к морской иавигациоиной аппара1УРе. Методы и
требуемые результаты испытаний".
МЭК
1162-1; 94
"Цифровые интерфейсы для судового навигационного и связного обо
рудования и систем". МЭК пределы
-
"Кдассификация групп параметров условий окружающей среды и их
721-3-6: 87
условия на судах".
РекомендацияIТU-RМ.82З:
1995
"Технические характеристикипередачи дифференциальныхпоправок в диапазоне час тот морских радиомаяков".
"Стандарты, рекомендованные RTCM дЛЯ дифференциальных подсистем
GPS.
Версия
2.2, RTCM, 15.1.98." [1].
США
"Стандарт Национальиой морской электронной ассоциации США NMEA 0183". NMEA О 183 является Стандартом национальной морской электроиной ассоциации (National Marine Electronic Association Р. о. Вох 3435 New Вет, NC 28564-3435 USA),
определяющим взаимодействие электронной (В ТОМ числе радионавигационной) техники на борту морских судов. Ои призваи помогать при разработке и выборе совместимого между собой оборудования. Имеет разделы, отиосящиеся к использованию бортовой anпара1УРЫ
СРНС ТРАН3ИТ и
GPS.
Определяет требования к документации, требования к аппаратной
части устройств, передаче данных, протоколам форматов данных, содержаиию передаваемой
информации. Изменения к стандарту периодически публикуются в Maгine циальном журнале
NMEA.
Версия
2.01
опубликована в
1994
Electronics, офи
г.
В настоящее время в МЭК провоДнтся работа в области стандартизации по теме "Еди
ный выход и множественные входы"
•
Стандарт
1162-2 (
[2]:
модериизированная версия стандарта
1162-1),
предполагающая по
вышенную скорость передачи данных.
•
Стандарт
1162-3,
аналогичный модернизированному стандарту
•
Стандарт
1162-4,
предиазначенный для интегрированных мостиковых систем.
NMEA 2000.
В качестве прнмера проводнмой в областн стандартизацин работы для морских судов также укажем, что в разработанном Стандарте МЭК
11081
бования (ТЭТ) к приемной аппара1УРе системы
Методы и требуеыые результаты испы
GPS.
"Техннко-эксnдyатационные
тре
таний" содержатся, в частности, следующие разделы:
•
Назначение судовой приемной anпара1УРЫ (ПА).
•
Состав оборудования судовой ПА.
•
Технико-эксnдyатационные требования (ТЭТ) к приемной аппара1УРе системы GPS; Задачи. Обмен данными. Точность определения места. Время получения первой об сервацин. Меры защиты. Конструкция антенны. Чувствительность и динамический диапазон. Электромагннтная совместимость (ЭМС). Дискретность выдачи данных. Предупреждения об отказах и статус индикации. Дифференциальный режим работы. Устойчивость К климатическим и механическим воздействиям. Общие требования.
•
Методы испытаний и требуемые результаты;
ПРИЛОЖЕНИЕ2
228 Испытательный центр.
Последовательность нспытаннй. Стандартные сигналы прн
проведении испытаний. Определение точности. Организация испытаний. Результаты нспытаннй. Проверка характернстнк на соответствие условиям стандарта МЭК
Документ "Стандарты, рекомендованные альной
GNSS,
версия
В нем содержатся
2.2" разработан
рекомендуемые
RTCM
Специальным комитетом
RTCM
945.
для функционирования днфференци-
N.104 RTCM 15 января 1998 г.
стандарты для замены документа с названнем
"Стандарты, рекомендуемые
RTCM для функционирования GPS "Navstar" в днфференциаль 2.1", выпущеl;lНОГО 3 января 1994 г. Отмечается, что применение стандартов RTCM SC-104 было весьма эффективным. Так, первоначально предполагаемые точностн в 8... 1О м применнтельно к бортовым прием никам фактически оказалнсь лучще 5 м и часто достиГ8ЛН 1...3 м. эти результаты были полу ном режиме, версия
чены для измерений псеВДQДальностей по сигналам с С/А-кодом с использованием данных интегрированного ДOIшеровского сглаживания.
С использованием версии
2.1
стандарта проверена также возможность реализации и
достижения дециметровой точности с помощью дифференциального кинематического режн ма в реальном времени.
Основные изменения верснн
1.
Обобщенный
2.2 по отиошению к предылушей версни следующие: GNSS в целом, так н к системам GPS
документ относнтся как к
н
ГЛОНАСС в отдельности.
2.
Добавлено несколько сообщений для поддержки дифференциального режима работы
3.
Добавлены сообщения и руководящне матерналы для поддержки совместной работы
ГЛОНАСС.
GPS/ ГЛОНАСС. 4.
Добавлено сообщение для выдачи временн в формате гоД/месяu/день/час
для под
держки средств регистрации.
5.
Добавлено сообщение, чтобы обеспечить использование опорного эллипсоида и свя занных с ним преобразованнй координат в тех случаях, когда не применяются
WGS-84
или ПЗ-90.
6.
Добавлено сообщенне для обеспечения более точной привязки координат фазового центра антенны опорной станцнн для поддержки высокоточных кинематических про цедур.
7. 8.
Модифицирован и добавлен поясняющий текст в "кинематических" сообщениях. Исправлена ошибка в приложенин С, что позволнт точнее учитывать фазовые измерения. Дополнительно было разработано также несколько новых сообщений с тем, чтобы
учесть дополнения
GNSS, связанные с передачей WAAS, EGNOS, MSAS).
GРS-подобных сигналов геостационарными
спутннкамн (системы
Уточненные тнпы сообщеннй определяются табл. П2.1.
Достаточно актнвно проводнтся работа по стандартизации использования СРНС в авиацин. Так, только в США для авиацин создано более
7
федеральных и
7 международных SARPs (Standards and GPS), SARPs для геостацнонар
документов. Необходимо отметить разработанные под эгидой ИКАО
Recommended Practics).
Это
SARPs для
ГНСС
( ГЛОНАСС
и
ных спутниковых и наземных дополнений.
В табл. П2.2 прнведены некоторые нормативные документы Радиотехнической комис сни по авиацин
(RTCA), EUROCAE
для гражданской авиации) и ФАА.
(Европейская организация по бортовому оборудованию
СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ в ОБЛАСТИ СРНС
229
Таблица П2. 1. Типы сообщений Тип
Содержаииесообщеиия
сообщения
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23-30 31 32 33 34 34 35 36 37 35-58 59 60-63 •
RТК
Дифференциальные поправки
GPS (фиксированное) GPS (фиксированное) Параметры опориой станции GPS (фиксироваииое)
Приращения дИффереициальных поправок
Сообщеиие с данными опориой станции (экспериментальиое) Техническое состояиие созвездия Нулевой кадр
GPS
GPS (фиксироваииое)
(фиксированиое)
Альманах радиомаяков
GPS
(фиксироваииое)
Альманах псевдоспутников (экспериментальное) Система частных поправок
GPS (фиксированное)
Дифференциальные поправки для Р-кода (резервное) Поправки в диапазоне
L2 дЛЯ С/А-кода
(резервное)
Параметры псевдоспутника (резервное) Параметры наземного передатчика (экспериментальное)
GPS
время недели (экспериментальное)
Сообщение об ионосферной задержке (экспериментальное) Специальное сообщение Эфемериды
GPS (фиксированное)
GPS (экспериментальное)
Нескорректированные с помощью метода RТК' фазы несущей (фиксированное) Нескорректированные с помощью метода RТК псевдоДадЬИQCТН (фиксированное)
Поправки фазы иесущей с помощью метода
RТК (зкспериментальное)
Высокоточные поправки псевдоДадЬНОСТИ (экспериментальное) Расширенные параметры опорной станции (Не определены)
Дифференциальные поправки ГЛОНАСС (экспериментальное) Параметры опорной станции ГЛОНАСС (экспериментальное) Техническое состояние созвездия ГЛОНАСС (экспериментальное)
Установка частных поправок ГЛОНАСС (экспериментальное) Нулевой кадр ГЛОНАСС (экспериментальное) Альманах радиомаяков ГЛОНАСС (экспериментальное)
Специальное сообщение ГЛОНАСС (экспериментальное) Сдвиг системного времени
GNSS (экспериментальиое)
(Не определены) Сообщение о собственности (фиксированное) Многоцелевое применение (зарезервированы)
(Real-time kinematic) -
кинематический режим в реальном времени.
"РИЛОЖЕНИЕ
230 Таблица "2.2. Документы ФМ, АТСД и Организация!
Дата
документ
выпуска
RTCAIDO-178В
EUROCAE
2
по СРНС
Наименование
1.12.97 Software Considerations in Airbome Systems and Equipment Certification
Содержание
Оценка математического обеспечения авиационного бортового оборудования и оборудование доя
его сертификации
RTCAIDO-200A
28.09.98 Standards fo, P,ocessing Ae,onautiсal Data, SC-181
Стандарт в части обрабorки аэронавигационной информации, KO~ торая используется для навигации,
rmанирования полетов, наземной ПОДГОТОВКИ и Т.Д.
RTCAIDO-201
28.11.88 Use, Recommendations fo, Ае,о-
Рекомендациипользователейпо
nautical Infonnation Services,
изменению службы аэронавигаци-
SC-157
онной информации, направленно-
му иа повышение эффективиости аэронавигационных систеМ.
RTCAIDO-202
RTCAIDO-208 Change 1
28.11.88 Minimum А viation System Perfonnance Standards (MASPS) fo, Global Positioning System (GPS), SC-159 12.07.91 MOPS fo, Ai,bome Supplement 21.09.93 Navigation Equipment Using GPS, SC-159
ПРИВОДJIТCЯ cтaндapты ПО минимальныM характеристикам ДIIJI аэронавигации
Стандарт к минимальиым рабочим характеристикам бортовой авиа· циоииой anпаратуры GPS при ее использовании в качестве дополнителЬНОГО средства
МASPS
fo, Special САТ-1
RTCAIDO-217 Change 1 Change2
12.92 13.8.94 15.11.96
RTCAIDO-228
20.10.95 Minimum Operational Реrfопnanсе Standards fo, Global Navigation Satellite Systems (GNSS) Airbome Antennа Equipment, SC-l 59
Стандарт на использование по-
кальиой дифференциальиой СРНС ДЛJI посадки в УCJIОВИlХ специаль-
ной категории
1
Стандарт к карактеристнкам аитеии
GNSS
RTCAIDO-229
16.01.96 Minimum Operational Performance Стандарт к ipебуемым минимальStandard fo, G10bal Positioning Sys- иым рабочим характеристикам temIWide А,еа Augmentation, Sys- бортовой авиациониой anпаратуtem Airbome Equipment, SC-159 pblGPSIWAAS
RTCAIDO-229 ChangeNo.1
RTCA Раре' No.206-97/ ТМС-284, Измеиеиие 1 к RTCAIDO-229 Ju1y 15, 1997 08.06.98 Minimum Operational performance Уточненный вариaнr Standards fo, Global Positioning RTCAlDO-229 SystemIWide А,еа Augmeotation System Ai,bome Equipment, SC-159
RTCAIDO-229А
RTCAIDO-235
27.01.97 Assessment of Radio F,equency Interference Re1evant to the GNSS, SC-159
Стандарт ПО помехам
GNSS
231
СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ В ОБЛАСТИ СРНС
Т8бnица П2.2 (Окончание) Организоции!
Дота
дoкyмeкr
выпуска
RTCAIDO-236
RTCAlDO-237
Aviation System РerfопnStandards: Required Navigation Performance for Area Navigation, SC-181 01.27.97 Aeronauticвl Spectrum Planning for 1997-2010, SC-185
27.01.97
Содера:вние
Наименование
МiniтUПl
Стандарт на системы, рa60raющие
anсе
в УСЛОВИJlХ
RNP
Вопросы rшанирования: систем СВJlЗИ, навигации и наблюдении на
1997-2010 ГГ. RTCAIDO-245
RTCAIDO-246
System РerfопnStandards for Local Area Augmentвtion System (LAAS), SC-159 GNSS Based Precision АррговсЬ 28.09.98 LOCВI Area Augmentвtion System (LAAS) - Signal-in-Spвce 1nterfвce Control Document (ICD) SC-159 28.09.98
Мinimum А viation
Ствндарт на ЛДПС посвдки по
anсе
Н, ША, НШ катеГОРИJIм и по В3ВН-
1,
мод~~нюсGРSAVААS ИlГГCрфейсный коиrpoльный документ, определяющий взаимоот-
ношеНИJI ЛДПС посадки и борто-
вого обоРУДОВ8НИJI. ОпредeJUlСТ характеристики 4-х сигналов:
GNSS ДЛJI ВС, GNSS ДЛJI
наземной
станции, ЛПД и ДОПОЛНlПeЛьноro сигнала при измерении дальности
RTCAIDO-247
EUROCAEI MOPS6v5
07.01.99
1998
ТЬе
Role ofthe Global Navigation SBtellite System (GNSS) in Supporting Airport Surface Operations SC-159 Minimum Operational Реrfопnanсе Standard for EGNOSAVAAS Receiver, EUROCAE
Роль
01.2000 lnterim Technicвl Stвtement for EGNOSAVAAS Aicbome Equipтеп!. ED-97, Paris, France.
обеспечении
Стандарт к требуемым минимanьным рабочим хврактеристнкам бортовой авиационной anпарвту-
ры
EUROCAE, ED-97
GNSS при
служб аэропорта
GPSIEGNOSAVAAS
Временный технический ДOкyMelГГ по облику ,авиационного прием"ика сигналов систем
EGNOSAVAAS ФАA/I'SО С-129
12.1992 Airbome Supplement Navigation Equipment Using GPS
Распоряжение ФАЛ, ОТНОСJlщееСJl к характеристикам бортовой авиаuнонной anпвратуры
GPS
при ее
использовании в качестве дополнительного средства
ФАAJОгdег
9.1994 Order 8400.11
8400.11
Распоряжение, ОТНОСJlщеесJl к непользованию локальной диффе-
ренuиальной СРНС ДЛJI посвдки в УСЛОВИJlХ специальной категории
1
06рвщвет ив се6. внимание выпуск трех новых нормативных документов RTCA fDO245 ("Стандарт ив ЛДПС посадки по 1, 11, ША, ШВ катеГОРИJIм н по взанмодействlOO с GPSAVAAS"), RTCA 1DO-246 ("Интерфейсный коиrpoльный дoкyмelГГ, опредеЛJUOЩНЙ взаи моотношеНИJI ЛДПС посвдкн н бортового оборудованИJI".
ОпреДCЛJIет характернстики 4-х
ПРИЛОЖЕНИЕ2
232 сигналов:
GNSS
для ВС,
измерении дальности) и
GNSS для наземной станцнн, ЛПД н дополннтельного сигнала при RTCA 100-247 ("Роль GNSS при обеспечении служб аэропорта").
В качестве примера, иллюстрирующего уровень проработки вопросов, ниже приведено
содержание "Стандарта к требуемым мниимальиыM рабочим характеристикам бортовой авиа-
цнониой аппаратуры
1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4
Общий Введение Обзор систем
Цели Функцнониро8ВНИJI Общие Типовые примененИJI Перечень различий текущего доку-
00.229
Основные термины Пределы тревоги и защитные уровни
Обнаружение и исключение отказов
Общне требования
Общие требования к бортовому авиацнонному приемнику
Классы оборудоввния Минимальные хараперистнки при стандаpпtЫХ условиях испытаниА
ОбщиетребоВВНИJI
GPS сигнала EGNOSIWAAS
Обработка сигнала
Обработка
ЧУВСТВlПenьность и динамический диапазон
Время поиска
Обработка сообщения ВыборКА Сигналы тpeBOrн!BЫXOДЫ Надежность Способность к слеженИIO за сигиа-
ОсобенноC11t обеспечеНИJI полетов по маршруту и в зоне аэропорта
3.2.1 3.2.2
Точность Целостность
ВыборКА Выдача координат места
Особенности обеспечения веточного Точность Целостность Динамическое слежение
Обработка сообщений Применение дифференцнальных ВыборКА Выдача координат места
Особенности обеспечения точного захода
3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5
Точность Динамическое слежение
Динамическое слежение
Обработка сообщений Применение дифференцнальных поправок
3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.5 3.6 4
ВыборКА Выдача координат места Сигналы тревогн
Особенности класса гамма Особенности класса дельта Требовании к минимальным харвкreрнстикам приеминка
GPSlГЛОНАСС/WAASlEGNОS при
Время повторного поиска КА
ломКА
3.2
Применение дифференцнальных
поправок
3.3.6 3.3.7 3.4
Время поиска КА
EGNOSIWAAS 3.1.8 3.1.9 3.1.10 3.1.11
Динамическое слежение
Обработка сообщений
захода
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5
Определения основных терминов
2.1 2.1.1
3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7
3.2.6 3.2.7 3.3
Система и сигнал ГЛОНАСС
Общие требоваиии к коиструкции
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3
3.2.3 3.2.4 3.2.5
поправок
EGNOS Системы WAAS, MSAS Система и сигнал GPS Система и сигнал
2
2.2 3
аналогичного "Стандарту ОО-229".
Основание
мента и
1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3
GPS/ EGNOS/ WAAS" [3],
стандаpпtЫХ УCJIовнп испытаний
4.1 4.1.1 4.1.2
Общие требован ... Различные классы
Требования к обработке сигнала
ГЛОНАСС
4.1.3
Стандартный прннимаемый сигнал и помехоВ8JI обстановка
4.1.4
Чувствительность и динамический диапазон
4.1.5
Обработка сообщения ГЛОНАСС (Специфика)
2ЗЗ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ В ОБЛАСТИ СРНС
4.1.6 4.1.7 4.1.8 4.1.9
6.8
ВреМI поиска
Оборудование для испыrаний датчи·
ВреМJI поиска и время повторного
ка ЕGNОS/ГЛОНАССIGРS класса
поиска КА ГЛОНАСС
бета вrшоть до этапа неточного захо-
ВыборКА
да (приемиик класса а)
Общие требоваиИJi к "Обработка сообщеиия
6.9
Оборудование для испытаний датчи-
WAASlEGNOS ДIUI класса С"
ка ЕGNОS/ГЛОНАССIGРS класса
4.1.10 4.1.11 4.2
Вьщача времени
бета для этапа точного захода (при-
Выдача координат места
емник класса
4.2.1 4.3 4.3.1 4.4 4.4.1 5
Точность
Обеспечения полетов по маршругу и
ка
в зоне аэропорта
7
Неточный заход Точный заход Точность
Требования к минимальным харак-
6.6 6.6.1
Размещение оборудования
7.1 7.2 7..3
Условия испытаний Процедурыиспьпвиий
Приложення
SBAS
В
Стандартный принимаемый сигнал и
С
Стандартиая структура
с.1
GPSIEGNOS/WAAS Созвездие GPS
С.2
Стандартное созвездие ГЛОНАСС
с.3
Созвездие
с.4
Созвездие
с.5
Селективная ДОС1)'пность
С.6
Orкaз КА
с.7
Анализ доступиости созвездия
иий
О
Вычисление защитных уровней
Стандартные сигналы ДЛЯ испытаний
Е
Характеристики целостности для
помеХQВ8Я обстановка
Требования к обстановке проведения Процедуры испытаннА
Введение Типы испытаний
Оборудование для испытаний Методы и процедуры испытаний
Общие условия испьпвииА Тестовое оборудование Стаидвртная коифигурация испыта-
Стандартные сигналы
GP8 для
испы-
таниА
6.6.2
Стандартные сигналы
6.6.3
Стандартиые сигиалы ГЛОНАСС
EGNOS/WAAS ДЛЯ
испьггаииА
для испытаний
6.6.4 6.7
Характеристики размещении
Сигиал
испытаний
6 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.4 6.5
гамма
А
Требуемые характеристики и процедурные требования
5.2
EGNOS/WAASIGPS класса
оборудоваиии
Точность
теристикам в обстановке испытаний
5.1
G)
Оборудование ДIUI испьпвиий датчи-
6.10
Влияние нежелательных сигналов
Оборудование для испытаиий датчика
EGNOS/WAAS
EGNOS WAAS 8/А
GPS GPS
неточного захода
F
Взаимодействие
G
Даниые ГЛОНАСС
Н
Характеристики для точного захода
1
Словарь и сокращения
J
Используемые докумеlПЫ
класса бета
Требоваиия к системе с работающим приемником при этом определяются табл. т.3. В РоссиАскоА Федерации проведена разработка I-й очереди нормативно-технической документации, определяющеА возможности и условия внедрения спутниковой аппараrypы в системы безопасности движеиия и Функциоиирования транспортв. ФедеральноА авиационной
службой России (сейчас
-
ФСВТ) издан приказ
N. 61
от
4.3.1998
г. "О внедрении в практику
гражданской авиации России бортовых приемников спугниковоЙ навигационной системы
GPS",
регулирующий процесс размещения и использования спутниковой аnпараrypы, а также
ПРИЛОЖЕНИЕ2
234 другие документы (Указание ДВТ-бl.32 от
28.3.95
г.). Разработаны "Технические требования
на бортовое оборудование спymнковой Haвнraцнн (ГНСС) как основное средство Haвнraцнн на этапах маршругиого полета н неточного захода на посадку ВС (l-я редакция)", норматив ный документ по методам определения соответствия бортового оборудования спутниковой навнгацин техническим требованиям, квалнфикационные требования КТ-3401, а также технн ческие требования к бортовому оборудованию днфференциальной подснстемы ГЛОНАСС.
Таблица П2.3. Требования к системе, включая бортовую аппаратуру Точность
Типовая
по боку,
задача
95%,
Полет по маршруту
Точность
Время
по вертн-
Целоет-
преду-
кали,
ноеть
прежде-
м
950/0, м
3700
-
I-Е-7/ч
300
740
-
I-Е-7/ч
15
220
-
I-Е-7/ч
10
220
9,1
16,0
4,0...7,7
зоне азропорта
Начальный и неточный за-
ТнпRNP
ность
ность
I-Е-4/ч до
0,99... 0,.99999
01'20 до 10
0,999... 0,.99999
от
0,99 ... 0,99999
01'0,5 до 0,3
ИИЯ,С
Полет по маршруту н в
Непрерыв- Доступ-
ХОД, взлет
I-Е-8/ч
I-Е-4/ч до I-Е-8/ч
I-Е-4/ч до I-Е-8/ч
5 до 1
ИнструменталЬНЫЙ заход с управлением
1-2*E-71 заход
10
1-8*E-{j за 0,99 ... 15 с 0,.99999
0,3/125
1-8*E-{j за 0,99 ... 15 с 0,99999
0,03/50 0,02/40
любые
по вертикали
Посадка по категории
1
1-2*E-71 заход
6
любые
Определено, что обмен данными приемника (БА) СРНС с подсистемами и иавига ционным комплексом осуществляется в соответствии с ГОСТ ГОСТ
18977-79, РТМ 1495-75, 26765.52-87 (MILlSTO-1553В),ARINC-743, 429, RS-232, RS-422. 29 НИИ МО РФ разработан и находится на утверждении проект ГОСТа "Системы ко
ординат. Методы перевычисления координат определяемых точек".
Российским общественным ИНСТIfIYГOМ навигации подготовлены предложения по раз GPS (ГНСС).
работке стандарта в области терминологии по СРНС ГЛОНАСС и
Отметим, что в целом при создании авиационной бортовой спутниковой аппаратуры для гражданской авиации сейчас необходимо учнтывать следующие документы:
*
АП-23, АП-25, АП-29
•
НЛГС П8.1
•
КТ-178А
•
"Технические требования на бортовое оборудование спутниковой навигации (ГНСС)
-
-
-
авиационные требования;
нормы летной годности; требования к параметрамокружающей среды;
требования к программно-математическому обеспечению;
как основное средство навигации ...";
•
интерфейсные контрольные документы ГЛОНАСС и
•
ARINC-743A, ARINC-429, RTCA 00-208;
GPS;
СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ В ОБЛАСТИ СРНС
• •
АС-90-94
-
235
требования к БА СРНС ДЛJI условий "ПравlUl полета по приборам";
АС-20-1З8А
требования ДЛJI сертификации приемиика
-
GPS
ДЛJI условий "ПравlUl по
лета по приборам" и "Правил визуального полета";
•
ГОСТ
18977-79 и др.
Несмотря на наличие большого количества нормативных документов практика требу ет продолжения работ в этом направлении. Поэтому НТЦ "Иитернавигация" подготовлены предложения по npоцедурам сертнфнкации н сертификационному центру
[4].
Создание сис
темы сертнфикации и единого центра сертификации позволит сократить затраты на разра ботку и проведение однотипных испытаний ДЛJI всех видов аппаратуры различных произво днтелей и жесткой привязки требований и результатов их реализации к международным и национальным стандартам.
Первоочередным результатом будет проведеиие сертификации компонентов спут
НИКОВОЙ навигации в СИГ в соответствии со стандартами, методами и процедурами, со вместимыми с применя:емыми в европейской промышленности. Различные категории ор
ганизаций, как в СНГ, так и в Европейском Сообществе смогут использовать результаты этого проеКТ8.
Запаздывание с разработкой нормативных отечественных документов снижает эффек тивность использования отечественной системы. Не в полной мере согласоваиа концепция
сертификации потребительской вппаратуры. Недостаточно активно привлекаются специали сты ВВС к разработке нормативных документов ДЛJI аппаратуры двойного назначения. Не
решены
нормативные
вопросы обеспечения
электромагнитной
совместимости
(ЭМС) навигационной аппаратуры потребителей (НАП) системы ГЛОНАСС и ее дополнений с другими радиоэлектронными средствами. Практически не ведутся работы нормативно правового характера в части баз навигационных данных. Отсутствуют нормативные доку менты, определяющие использование различных систем координат с учетом международных
требованнй
[5].
Рекомендовано
[5]:
"Минобороны, РКА, Мннтрансу, ФАС (сейчас
-
ФСВТ) и Госстандарту РФ ускорить
разработку и утверждение государственных стандартов в части ГЛОНАСС и ГНСС, особен
но в области потребительской аппаратуры. Ускорить работы по утверждению стандарта IIСистемы координат. Методы перевычисления координат определяемых точек". Включить в
план работы подготовку ГОСТа "ГНСС. ТермиНы и определения" (Исполиитель РОИН). НТЦ "Интернавигация" уточнить коицеnцию "Еднной системы сертификации и сер тификационного центра", обратив особое внимание на ее согласование с принятыми в авиа
ции и морском флоте порядком, процедурами и практикой сертификации. ФАС (сейчас
-
ФСВТ) России дополнительно стнмулировать, а спецналнстам ГОС
НИИ "Аэронавигация" интенсифицировать работы по созданию 2-й редакции "Технических
требований на бортовое оборудование спутниковой навигации (ГНСС) как оснОвного средст ва навигации" с включением необходимых работ по днфференциальному режиму ДЛJI посад ки по категориям. Обеспечить при этом взаимодействие специалистов гражданской и воен
ной авиации при отработке нормативных документов применительно к технике двойного назначения, используемой в общем воздушном пространстве. Полномочным организациям ФАС (сейчас
-
ФСВТ), Минтранса, МО РФ актнвизиро
вать усилия по отработке общих и спецнальных требований к НАП снстемы ГЛОНАСС н ее дополнений, ВКJIЮчая требования по эме, а также требований к соответствующему испыта
тельному оборудованию. Ведомственным сертификационным центрам отработать порядок
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
236
сертификации НАП ГЛОНАСС и ее дополнений на соответствие не только требованиям по функциональному назначеиию, но н по ЭМС. Oreчественным предприятиям
-
разработчикам НАП, в целях правовой защиты, зая
вить и впредь заявлять в ГКРЧ установленным порядком необходимую ннформацию, отно сящуюся к разработанной н разрабатываемой аппаратуре.
Поддержать предложение НПФ "Гейзер" об организации на ее базе испытательной ла боратории с задачами отработкн вопросов проверки соответствия НАП различных потребн телей требованиям по ЭМС. Полномочным организациям ФСВТ, Мнитранса, МО РФ поставить работы с целью анализа и, при необходимости, корректировки действующих и разрабатываемых норматив ных документов, регламентирующих уровни излучений различных РЭС в полосах частот системы ГЛОНАСС и ее дополнений, а также работы по проблеме повышения помехоустой чивости НАП в условиях непредиамереииых помех со стороны средств подкижной спутни ковой связн И других средств.
Российскому космическому агентству обратиться в организации, участвуюшие в рабо те междунвродных радиочастотных органов и других организаций (СЕРТ,
ETSI, ICAO, IMO),
по вопросам защиты полос частот системы ГЛОНАСС с учетом концепции дальнейшего раз вития самой системы и ее дополнениЙ
..."
В заключение отметим, что в ближайшее время, видимо, будуг продолжены работы по стандартизации характеристик аппаратуры применительно к спутниковым системам посадки,
интегрированным системам типа СРНС/ИЛСIМЛС, ЛораН-С!Ч8ЙкalСРНС, Ешоfiх и др.
Литература к приnожению
[2].
2
Standaгds for Differential GNSS (Global Navigation Satellite SysService, version 2.2. RTCM Рарег 11-98/SCI04-STD, January 15, 1998.
1. RTCM Recommended (ет)
2.
Мурашов Н.Г., Базаров Ю.И. Вопросы стандартизации. Состояние стандартизации нави
3.
Мinimшn Operвtional
гациониой anпвратуры в СНГ/lНовости навигации, НТЦ "Интернавигация",
Performance
Standaгd
1998, Х!!2. for EGNOS/ WAAS Receiver, EUROCAE,
1998. 4.
Денисов В.И., Силантьев Ю.Н., Мурашов Н.Г. Создание единой системы сертифика
ции навигационной агшаратуры глобальной спутниковой системы
GNSS
ционного цеитрallНовости навигвции, НТЦ "Интернавиrвция", 1998, Х.2.
5.
и сертифика
Решение симпозиума Российского общественного института навигации "Нормативные правовые
и
технические
аспекты
использования
спутниковых
радионавигационных
систем ГЛОНАСС и GPS"/IНOBOCTH навигации, НТЦ "Интернавигвция",
1998, Х.3.
Прилож:ение 3 Термины и определения в области СРНС Предложения разработаны в рамках работы Российского обществениого инcтmyra на вигации. В ходе работы использованы предложения Международной ассоциации инcтJпyI'oв навигации, "Технические требования на бортовое оборудование ШСС как основное средство навигации (I-я редакция)", стандарты
RТСА, EUROCAE и другие
источники.
Параметры и характеристики Абсолютная точность местоопределення
(Absolute
роsitiоп
accuracy).
Точность местооп
ределения в reодезических снстемах координат Земли.
Вдоль трассы (Аlопg-tгасk). В иаправлении или параллельно намечениой трассе судна. Всемирная геодезическая система
(World Geodetic System 1984, WGS-84). Специфический
международный набор параметров, который описывает размеры и форму Земли, местоподо
жение сетки точек относительно центра и массы Земли, преобразования основных reографи ческих данных и потенциал Земли. (Параметрами в данном контексте могут быть координа ты местонахождения, скорость, время, углы и т.д.). Геометрический фактор измеиеиия точности
(Geometric dilutiоп
оС ргесisiоп,
GDOP). Ко reo-
эффициент, характеризующий изменение точности определения места и времени за счет
метрических соотноmеНИЙ. В ШСС это отношение корня квадратиого из следа ковариauион ной матрицы погрешиостей определения места и времени (в единицах измерения дальности) к
стандартному отклоненшо ошибок определения псевдодальности. Геометрический фактор измеиеиия точности местоопределения в простраистве (Роsitiопаl
dilutiоп оС ргесisiоп, РDOР). Коэффнциент, характеризующий изменение точиости определе ния места в пространстве
за счет reoметрических
соотношений;
определяется отношеинем
ССО к стандартному отклоненшо определения ПД. Горизоитальиый геометрический фактор (Ноrisопtal dilutiоп оС ргесisiоп, НDOP). Коэф
фициент изменения точности в плане за счет геометрических соотиошеНИЙ. В ШСС это от ношение СРО к стандартному отклоиеиlПO ошибок определения псевдодал'ности. Геометрический фактор при определеиии времеии
('fime dilutiоп оС ргесisiоп, ТDOР). Ко
эффнциент, характеризующий изменеиие точности определения смещения часов приеминка за счет геометрических соотношений. В ШСС это отношение СКО определения времени (в
еднинuax дальности) к стандартному отклоиеншо ошибок определения псевдодальиости.
(Vertical dilutiоп оС ргесisiоп, VDOP). Коэффнциент, характеризующий измеиение точности определения высоты за счет геометри
Геометрический фактор при определеиии высоты
ческих соотношений. В ШСС это отношение СКО определения высоты к стандартному от
клоненlПO ошибок определения псевдодальности.
ПРИЛОЖЕНИЕ3
238 Грубая ошибка или выброс
(Gross error or outlier).
Большая ошибка, уровеиь которой ие
может быть предсказаи исходя из обычиых иормальных условий работы. Диффереициальиые цоправки (DiffereBtial correctioBs). Информация, обеспечивающая по вышение достоверности и точности навигационных параметров при ее прибавлении к предва рительно определенным псевдодальноCТJIМ ИЛИ псевдоскоростям.
Доверительиый иитервал
(Coofideoce ioterval).
Численный интервал, в пределах KOТOpOro
неизвестный параметр определяете" с заданной верОJlТНQCТЬю.
(Confidence limits). Крайние точки доверительноro интервала. (Confidence level). Вероятность тoro, что данное утверждение верно. roTOBHOCТЬ (AVBiIBbility). Способность системы или средства выполнять
Доверительиые пределы Дооерительиый уровень
Доступиость или
заданную функцию. Она характеризуете" долей времени, в течение KOТOpOro средство или система средств выполняет заданную функцию при установленных условиях. (Доступность передачи сигнала, Доступность сигнала и Доступность системы).
(Droadcast availability).
Доступиость передачи сиmала
Наличие радиосигнала в передаю
щей антенне.
Доступиость сигиала
(Signal availability).
Наличие радиосигнала в заданной рабочей зоне с
заданными характеристиками.
Доступиость системы
(System availability).
Доступность радиотехнической системы длв
ПОЛЪЗ0вателя, ВКJIЮчая: дoetyПНОСТЬ сигнала и приеМНИJ:Cа пользователя.
Избыточиость
(Redundancy).
Существование более чем одноro средства длв выполиеИИJI
заданной функции.
(Circular error probabIe). Радиус круга в точке определеиия KOTOPOro истинное место судна находитс" с веро"тностью 50"/0. местоположеиия (WP или PL). Геометрическое место точек, где навигационный
Круговая вероятиая ошибка
места, внутри Лииия
параметр имеет постоянное значение.
Навигаuионное сообшеиие (Navigation message). Сообщение об альманахе системы, эфе меридах КА и других параметрах, содержащеес" в навигационном сигнале НКА. Надежиость (лииии положеиии или иаблюдении)
(Reliability).
Надежность определеИИJI
линии положеИИJI или наблюдеИИJI ("внутреиНJIJI" надежность) характеризуете" эффективио стью, с которой можно обиаружнть грубые ощибки. Мерой этой иадежности JIВЛJIете" мини мально обнаруживаемая ошибка.
Надежность определеиия места
(Reliability
оС а
position fix).
Мера аоЗИИКИовеИИJI грубой
необнаруженной ошибки в лиини положеИИJI или в расчетах меств.
Надежность (системы)
(Reliability).
Вероятность выnолиеИИJI заданной функции без отказа
при данных условиях в течение заданноro пернод/l времени.
Неисправность
(Fault).
Такое состояние элемента системы, которое может привести к отка
зу либо системы, либо ее части. Неодиозиачиость
(Ambiguity).
Ситуация, имеющая место тогда, KOГд/l ОдИ8 серия измере
ний, выдаваемых навигационной снстемой, определяет более одной точки, иаправлеИllJl, ли нии или поверхности положения.
Непрерывиость
(Continuity).
Способность системы функционировать без перерывов с за
данными рабочими характеристиками в течение заданноro период/l (фазы операции или д/lH жения). Характеризуете" соответствующей вероятностью. Отиосительиая точиость
(Relative
ассогасу). Точиость, при которой пользователь может
определить свое место относительно положеИИJI дpyroro пользователя, определениоro
же врем" с помощью той же иавигационной снстемы.
в то
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В О&ЛАСТИ СРНС
Ошибка ВДОЛЬ трассы (Along-lrack
error).
239
Ошибка местоопределеНИJI в направлении иаме
ченной трассы.
(Navigalion syslem error). GNSS навигационным параметром.
Ошибка иавигациоииой системы определенным приемннком
Различие между истнииым и
Ошибка оператора (Вluпdег). Ошнбка оператора типа нажатия иеправнльной lCЛавншн на
lCЛавна1)'ре, неправильного прочтеНИJI показаннА прибора илн ошибочного распознавВНИJI целн на экране РЛС.
Ошнбка поперек трассы
(Cross-Irack error).
Ошнбка местоопределеНИJI в направлении,
перпендикуЛJIРНОМ намеченной трассе.
Отказ
(Failure).
Прекрашенне способности снетемы илн ее части' выполЮIТЬ требуемую
ФункЦlПO. Ошибочная ннформация (Мislеаdiпg
Information). Любые данные,
нспользование которых
приводит IC ошибкам, превыmающим допустимые пределы или защигные уроВНИ. Поперек трассы
(Cross-track).
Направление, характеризующеес. прямым углом к намечеи
ной трассе судна (в горизонтальной плоскости). Поправка
(Correction). Численное значение
поправки ЯВЛJIется наилучшей оценкой, которая
может быть дана для разиости между истнииым и измеренным значеннем параметра. Знак
таков, что поправка, которая должна прибавляться к нaбmoдаемому значению, имеет поло жительную величину.
Предел тревоги
(Alert limit). Уровень
характеристики (naраметра), прн превышении которо
го подается сигиал тревоги.
Псевдодальность (IIД)
(pseudorange).
Расстояние между потребителем и CnyгннкOM
runoc
неизвестное смещение за счет поrpеmности ШlCалы времени потребителя. Псевдоскорость (ПС)
(pseudospeed). Скорость
взаимного перемещеиия объекта и ШСА
runoc
смещение за счет погрешиости частоты геиератора приемннка ("бортовых часов"). Рвбочвя зона
(Coverage).
Часть поверхности или пространства, обеспечиваемая радионави
гационной системой, в которой сиmалы могуг быть использованы пользователем для аире делеНИJI навигациоиных параметров с заданным уровием рабочих характериCТНIC. Сигнал тревоги
(Alert).
Индикация укудшеНИJI характеристНIC, на которое требуется обра
тить внимание.
Систематическая ошибка
(Systematic error). Ошнбка,
не являюшався случайной в том смыс
ле, что она на каком-то интервале времени подчиняется известным закономерностям.
Случайная ошибка
(Random error).
Ошибка, которая может ПРОГИОЗЯРОВВТЬСJl только на
статистической основе.
Среднеквадратическая ошибка
(Root
шеап
square,
RМS). Среднекввдратнческав ошибка
(СКО) это стандартное отклонение изменчивости определеиия (измереНИJl) параметра, тако го, как отдельная линия местоположения, одна координата и Т.Д.
Среднеквадратическое радиальиое или сферическое отклонеиие (ошибка) (Distance rool шеап square, drms). это квадратный корень из среднего квадрата расстояНИJI между точками истинного и оцененного места. для плановых координат
-
СРО (2dлns); для пространствен
ных координат - ССО (3dлns).
Средняя наработка на отказ (Меап
time between failures, MTBF).
Среднее время между
последовательными отказами системы или части системы.
Точиость управления судном
(Operalional technical accuracy).
от заданиой траекторни при автоматическом управлении.
9 - 145
Степень отклонения судна
ПРИЛОЖЕНИЕ3
240
Точность (Ассоrэсу). Степень cooтвeтCТВНJI между оцененным илн измеренным в двнный момент времени навигаЦИОННЫМ параметром судна и его истинным значением на этот же
момент временн. (Параметрамн в данном контексте MOryт быть координаты места, скорость, время, углы орнентации н т.д.).
Точность повторяемостн
(RepeatabIe
ассоrэсу). Точность, с которой потребитель, ясполь
зуя навигационную систему, может вернуться к месту, координаты которого измерялись им
ранее с ПОМОЩЬЮ той же навигационной системы.
Требуемые навиraцнонные характеристикн
(Required navigation performance, RNP). Ут
вержденные ИКАО необходимые при заданных условиях рабочие навигационные характери СТИКИ.
Условная точяость
(Conditional accuracy).
Точность, имеющая место при определенных
условиях работы навигационной системы. Целостность
(Integrity). Способность системы обеспечивать пользователей своевременными
предупрежденНJlМИ в случаях, когдв систему нельзя использовать для навиraцни.
Целостность базы аэронавнгационных даниых
(Data Base Integrity).
Способность обес
печивать потребителя предупреждениями в случаях, когдв систему нельзя использовать. Кроме того, целостность аэронавигационных даННЫХ это определенная: гараНТИJ[ того, что аэронавигационные данные и их значения не потеряны и не изменены с момента их подго ТD8КИ И санкционированного внесения поправок.
Частота определений места
(Fix rate).
Частота определений места есть число определений
места в единицу времени.
Частота отказов
(Failure rate).
Среднее количество отказов системы или части системы в
еднницу времени. (См. также средиее время между отказами).
Техника и режимы ее работы
(Aircraft-based augmentation system). Бор GNSS. (Non-directional radio Ьеасоп, NDB). Радиомаяк со стацио
Авиационная бортовая дополняющая система
товая система ВС, обеспечивающая улучшение технических характеристик Всенаправленный
радиомаяк
нарной ненаправленной антенной, по сигналам которого можно получнть пеленг, используя направленную антенну на судие (приводиая радиостанЦНJI). Геостационарный
космическнй аппарат
(GEO).
Космический аппарат, находяшийся на
геоствционарной орбнте. Геостадионарная орбита находится в экваториальной плоскости. Период обрашенНJI
24 ч.
Глобальная навнгацнонная спутннковая снстема ГЛОНАСС. Космическая система оп ределения координат, составляюших скорости и временн, находящаяся в веденни Российской
Федерации. Глобальная
навигацяонная
system, GNSS).
спутниковая
система (ГНСС)
(Global navigation satellite
Система определенНJI навигационных параметров обьекта, осуществляемого
на основе приема радиосигналов навнгационных спутников. То же Сцутвиковая радионави
гационная система (СРНС) и космическая навигационная система (КНС). Кроме того,
-
GNSS
это космическая система определения координат, составляющих скорости и времени, раз
рабатываемая на международиой основе ДЛЯ гражданских целей с целью замены
GPS
и
ГЛОНАСС, которые разрабатывались в основном как военные системы. Ожидается, что она
будет совместима с системами дет использовать их сигналы.
GPS
н ГЛОНАСС и, по крайней мере на начальиом этапе, бу
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ СРНС
241
Глобальиая система местоопредenеиия(GPS). Космическая система определения коорди иат, сOCТ8ВJIJlЮЩИХ скорости и времеии, иаходящаяся в ведении Правительства США. Диффереициальиая подсистема космического базироваиия (ДПСКБ)
mentation system, SBAS).
ДПС, корректирующая
информaциJI
(Space base aug-
которой передается через
космический аппарат.
Диффереициальиая подсистема иаземиого базироваиия (ДПСНБ)
tation .ystem, GBAS).
ДПС, коррекrцpyющая
(Ground base augmen-
информaциJI которой передается через на
земную станцию.
Диффереициальиый режим (DiПегепtial
mode)
СРНС. Режим работы СРНС, обеспечивае
мыЙДПС.
Диффереициальиаll система (подсистема) СРНС (ДПС) (DiПегепtiаl system augmentation). Система, обеспечивающая повышение иадежности и точиости СРНС за счет передачи сиrналов контроля целостиости и дифференциалъных поправок. ЕГНое
(EGNOS). Европейская
ШДПС (ДПСКБ). СМ. ШДПС.
Едииствеииое (солирующее) средство иавигации
(Sole mean).
Единственное, используе
мое на данном этапе полета ВС навиraционное средство, удовлетвОРЯlOщее тих н обеспечи вающее требуемый набор навиraционных параметров. Интегрнроваииаll иавигациониаll система
(lntegration navigation system).
Снстем&, в ко
торой ннформация от двух илн более навнraционных средств объединяетс" н обрабатываете" с цепью повыmеНИJI точности и надежности навигационных определений.
Космнческий аппарат (КА) Локальиая ДПС (ЛДПС)
(Space vehicle, SV). Искусственный спутник Землн (ИСЗ). (Local Area Augmentation System, LAAS). ДПС, рабочая
зоиа
которой охватывает локальный район размером до нескольких сотен км.
МСАС
(Multifunctional satellite augmentation system, MSAS). Японская ШДПС. (Navigation space vehicle). Спутник, входящий
Навигациониый космический аппарат
в
ГНСС (СРНС); его передатчик излучает навиraционные снrналы. Наземиая станция передачи даииых (НСПД)
(Ground earth station, GES).
Наземная стан
ция ддя связн С reocтaциоиарным КА (земная ствнцня).
Наземиый сегмеит
mcc (GNSS gгouBd segment). Наземиое оборудование ГНСС, обеспе
чивающее ее функционирование. Осиовиое средство иавигацин (primary mean). Авиациониое средство навигации, удовле творяющее требованиям по точиости, доступности, целостиости и иепрерывиости ДЛJI како го-либо райои&, мартрута, процедуры или операции. Например, система VOR - ДЛJI конти неlП8ЛЬНЫХ мартрутов, терминальных зон и неточиого захода на посадку, VOR/DМE - ДЛJI местных линий, при полетах в терминальных зонах и при неточиом заходе на посадку, инер
- при полетах над океаном. (GNSS receiver). Радиоаппаратура пользователя
циальная навигационная система
Приемиик ГНСС
ГНСС (навиraциоНИ8JI
аппаратура потребителя, бортовая annaратура, приемоиндикатор, приемоизмеритель и т.д.). Региоиальиаll дпс (РДПС). ДПС, рабочая зона которой охватывает perнoH размером до тысячи-двух тысяч км.
Режим местоопредenеИИII повышеииой точности GPS (precision positioning GPS). Определеине места с использованнем закрытых Р или p(y)-коДов GPS.
sesvice (PPS)
Режим стаНдарmого местоопредenеИИII GPS (Standard positioning sesvice (SPS) GPS). Определение npocтpанствеиных координат посредством npocтeйшего приемника GPS, нс пользующего открытый ClA-коn.
9'
ПРИЛОЖЕНИЕ3
242 Селективный доступ
Режим работы системы
(Selective availability).
GPS,
при котором
преднамеренно снижается точность использования С/А кода. Средство навнгацнн
(Navigation
аid).Бортовоеустройство, предназначенноедля определе
ния местонахождениясудна, скорости движения илн предупреждения9б опасностях для на вигации.
Судно (Craft). Любой воздушный(ВС), морской (МС) илн речной (РС) подвижныйобъеn. Широкозоннаllднфференциальнаllподснстема (ШДПС) (Wide агеа
W AAS). WAAS -
augmentation system,
ДПС с рабочей зоной радиусом порядка нескольких тысяч км. Одновременно, ШДПС Северо-Амернканского континента.
Широкозоннаll контрольнаll стаНЦНII (ШКС)
(Wide
агеа
reference station, WRS).
Назем
ная станция, размещеннаяв рабочей зоне ШДПС и предназначеннаядля сбора двнных от КА СРНСнГКА. Шнрокозоннаllглавнаи стаНЦИII (ШГС) (Wide агеа
master station, WMS).
Наземная стан
ция в рабочей зоне ШДПС, предназначеннаядля обработки данных ШКС в интересах кон
троля целостностн н выработки корреJ<ГНPующейннформацин. Результаты обработкн долж ны передаватьсяна НСПД для последующейих закладкн в снгнал ГКА.
Обработка сигналов и информации Автономныйконтроль целостностив приемннке(Receiver autonomous
integrity monitoring,
RAIМ). Метод или алгоритм, посредством которого вся ннформauия, получаемая приемннком,
автоматически обрабатываетсядля осуществления контроля целостности навитационныхсигна лов. (См. также "Автономныйконтроль целостиости судна"). Автономный контроль целостностн судна (СгаП autonomous integrity monitoring, CAIМ). Метод или алгоритм, с помощью которого вся информация от навигационных датчиков,
имеющихся на судне, автоматическиобрабатываютсядля обеспечения контроля целостиости навигационнойсистемы. (См. также "Автономныйконтроль целостностнв приемннке"). Вертикальиый защитиый уровень (Vertical
protection level, VPL).
Половнна высоты ци
лнндра, который при отсутствин отказов должен включать с заданной вероятностью вычис ленное место объекга с центром в истинном месте этого объекга. Основание цндиндра - круг с радиусом, равным
HPL.
Использованне
VPL
при обнаружении (и исключенни) отказов по
зволяет удовлетворить требованиям к вероятностям необнаружения и ложной тревоги.
VPL
является фуикцней только геометрическихсоотношений и ожидаемых статнстическиххарак тернстик н не зависит от дейстаительныхизмереннЙ.
Вертнкальный предел тревогн (Vertical
alert '1imit, VAL).
Половнна высоты цндиндра, ко
торый прн отсутствнн отказов должен включать расчетное место объекга с центром в истин ном месте этого объекга; основание цндиндра - круг с радиусом, равным НAL. ВреМII до подачн снmала тpeBom
(fime-to-alert).
Максимально допустимый промежуток
времени ОТ момента возникновенияПОЗИЦИОННОГОотказа ДО оповещения о нем.
Горнзонтальный защнтный уровень (Ногizontal рrotесtiоп
level,
НPL). Радиус круга в
горизонтальной плоскости, который включает с заданной вероятностью рвсчетное место оп
ределяющегося объекта. Использованне НPL при обнаруженни (и исключении) отказов по зволяет удовлетворить требованиям к значениям вероятностей необнаружения н ложной тре воги. НPL является функцией только геометрических соотношеннй и ожндаемых статистиче ских характернстик н не завнсит от действительных измерений. Горизонтальный предел
TpeBom
(Ногizontаl
alert limit,
НAL). Радиус круга в горизон
тальной плоскости, который включает расчетное место определяющегося объекга. При от-
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ СРНС
243
сутствии отказов расстояние между ИСТИННЫМ местом объекта и его расчетным значением не ДОЛЖНО превосходитьНAL. Доступностьисключеиии отквза (Availability оС exclusion). Реализуется в том случае, когда созвездие спутников позволяет удовлетворить требованиям к величинам вероятностей лож
ных исключений IUIИ к вероятности нарушения функцин контроля целостности. Задержанное нсключение отказа
(Failed exclusion).
Имеет место тогда, когда обнаружено
существование отказа при определении места, но исключение отказа не проведеио в течение заданного времени, что может вызвать навигационные нарушения.
Калмановскаи фильтрации
(Kalman filtering).
Математический метод, посредством кото
рого информация от одного lUIи нескольких источников обрабатывается для получения оп тимальных с точки зрения предварительно заданных критериев оцеиок навигационных пара метров.
Код Голда ства
(Gold Code).
которых
Класс кодов обшедостуnных сигналов
позволяют
реализовать
КОДОВЫЙ
принцип
GPS,
разделения
корреляционные свой сигналОВ
различныx
спутников.
Ложное обнаружение
(False detection).
Обнаружение, которое имеет место в случае отсут
СТВИЯ отказа.
Ложнаи тревога
(False alert).
Индикация (сигнализация) факта отказа при его отсутствии.
Обнаружение и исключеиие отказа
(Fault detection and exclusion, FDE).
Алгоритм обра
ботки данных в вычислителе приемника, ПОЗВОЛJIЮщий реализовать функции контроля цело стности в приемнике посредством выявления и исключения отказа.
Определение места
(Fix).
Нахождение координат места судна путем обработки информации
от нескольких навигационных наблюдений. Отказ при местоопределении
(position Cailure).
Имеет место тorдa, когда навигационная
ошибка системы превышает соответствующие пределы тревош.
Ошибочное исключенне отказа (Wrong exclusion). Имеет место При исключении правlUIь но работающего средства. Ошибка обнаружеиии или пропуск отказа
(Missed detection).
Определяется, Korдa отказ
после момента его появления не обнаружен.
Счнсление пути
(Oead reckoning, DR).
Метод счисления коордннат, основанный на знании
скорости и направления движения.
Экстраполяции автономиого контроли целостиости
polation,
(Autonomous integrity monltored
епга
AIМE). Разновидность CAIМ, предполагающая допo.лниreлыюe использование ииерци
альной системы и измерителя высоты для обеспечения иcnoльзoвaння приемиика ГНСС в каче стве основиого (и даже единственного) средства навиraциu при захода на посадку по I-й кarero рин в условиях ДПСКБ
(WAAS).
Эфемерндные даиные
(Epbemeris data).
Совокупность данных навигационного сообщения
КА, позволяющая в любой момент времени определить параметры движения спутника.
Приложение 4 Календарь международных мероприятий в области навигации и смежных дисциплин на
2000-2001
гг.
Кшzендарь nодгоmовленна базе маmерuшzовIAIN News, журншzа
GPS Wor/d
http://www.gpswor/d.com. u других uсmочнuков APRIL 3-6, 2000 Fourth Geomatics Week and Exposition Barcelona, Spain. Organized Ьу the Institute of Geomatics and the Catalonia Cartography institute, this conference and exhibit will OOdress present and future GPS, GLONASS, and Galileo technologies and applications, Session, (о ье condueted in Spanish, will focus оп such topics as communications, naYigation, differential services, intelligent transportation systems, sensor integration, and standardization. Contact; Magda Marti, Institute of Geomatics, Parc de Montjuic, Barcelona Е 08038, Spain, +34 93 425 29 00, fax +34 93 426 74 42, e-mаП [email protected]. APRIL 11-13, 2000 Telematics Automotiye 2000 Birmingharn, United Kingdom. Organized ьу Emphatic Ventures and the RoyaI Institute of NaYigation, this еуеп! will feature а conferen.. as well as an exhibit and is designed (о OOdress the rapid 00уanсе of telematics, electronics, and information technology. Planned topics and sessions will соуег satellite communications, telematics, electronics and control systems, yehicle and occupant security, communications hardware, intelligent transportation systems, and positioning, traeking, and locating. Contaet; Mary Baker, Emphatic Ventures, 43 Sherifoot Lanе, Sutton Coldfield, Вiпningharn В75 5DU, England, +44 121 3233667, fax +44 1922725232, e-mail [email protected], Intemet http;//www.emphatic.co.uk/ APRIL 24-29, 2000 EGS 25th General AssembIy Nice, France. This 25th annual gathering of the European Geophysical Society (EGS) will include а symposiurn entitled "Eyolying Geodesy; From Static (о Kinematics" and will address уаПош Glohal NaYigation Satellite System (GNSS) topics. Опе session will OOdress GPSIGLONASS, with another exarnining geodesy's fundarnental contribution to atmospheric studies. Discussions will include GPS's role in atmospheric research, nurnerical weather prediction, climatology, aod atmospheric physics, as well as the use of GPSIGLONASS for reaI-timе kinematic geodetic surveys. Contaet; EGS отсе, Мах Plaock Str. 13,37191 Katlenberg-Lindau, Germaoy, '49 5556 1440, fax '49 5556 4709, e-mail <[email protected]>, Intemet .
КАЛЕНДАРЬ МЕЖДУНАРОДНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
245
МАУ 1-3, 2000 Sixth Interoational Conference оп Remote Sensing for Marine and Coastal Environments Charleston, South Carolina. Тhis conference is designed as а forum for the exchange of ideas and
information arnong scientific, governmental, and commerical communities interested in the
тarinе
environment. А preconference workshop will address the uses of GPS and geographic information systems technologies for natural resource management. Contact: Nancy Walhnan, EIIМarine Соп ferences, РО Вох 134008, Ann Arbor, Michigan 48113-4008, USA, (734) 994-1200, fax (734) 9945123, e-таН [email protected], Intemet www.erirn-int.соm/СОNF/marinеIМARlNЕ.html. МАУ
1-4, 2000
IТS2000
Boston, Massachusetts. Sessions а! the Intelligent Transportation Society of Aтerica's tenth annual meeting will address intelligent transportation system (IТS) integration, IТS research and deve10pment, IТS services dep10yтen!, and customer benefits. Тhe event's theme is "Revo1utionary Тhink ing, Real Results," highlighting IТS's technological advances and effects оп transportaion during the past ten years. Ав exhibition is also p1anned. Contact: 2000 Meeting Coordinator, ITS Aтerica, 400 Virginia Avenue., SW, Suite 800, Washington, DC 20024-2730, USA, (202) 484-4847, fax (202) 484-3483, Intemet http://www.itsa.orgl. МАУ 1-4,2000 Intermountain GIS Users Conference Kalispell, Мопtana. Uoder the theme "Тhe Geospatial New Wes!," this eveвt will ехarninе how geographic information systems (GIS) technology is being used in the westem United States. Conference topics inc1ude GIS in remote communities, land-use mapping, GPS and surveying, remote sensing, and precision agriculture. GIS users fi'om federal, state, and local govemments as well as private organizations ",е expected to attend. Contact: Gretchen Вшtоо, Geographic Infопnatiоп and Analysis Ceoter, Мопtanа State University, AJМ Johnson На1l, Воитan, МТ 59717, USA, (406) 994-6921, fax (406) 994-5122, е-mail , Intemet <www.gis.umt.edu.gisconf>. МАУ 1-5, 2000 37th Space Congress Саре CanaveraL Florida. Sponsored Ьу the Canaveral Соunсil of Technical Societies, this event wil1 bring together the world's aerospace community to discuss the status and future of space activities under the theme "Space Мeans Business in the 21st Сепtшy." Topics include the status ofintemational and domestic space programs, missions, and experirnents; new techno10gies and research; commercia1 and govemment future opportunities; and educational partnerships. Contact: Space Соngresо, РО Вох 321333, Сосоа ВеасЬ, FL 32932, USA, e-mail <maHto:SpaceCongresS@SpaceCongress.%200rg>, Intemet .
МАУ 2-4, 2000 GNSS2000 Edinburgh, Scotland. Contact: Тhe Royal Institute of Navigation, 1 Kensignton Gore, London SW7 2АТ, UK, +441715913130, fax +441715913131, e-таН [email protected]. МАУ 15-19,2000 Canadian Hydrographic Conference 2000 Montrea1, Quebec, Canada. With а theme of "Hydrography: Реор1е forging Alliances," this event will feature speaker sessions, workshops, and an exhibition addressing such topics as emerging ар plications, equipment technologies (including GPS), system integration, services and marketing, and standards and training. Contact: Canadian Hydrographic Conference 2000, Institut Maurice-
ПРИЛОЖЕНИЕ4
246
Lamontagne, 850 route де lа Мег, СР 1000, Monti-Joli, Quebec шн 3Z4, Сanащ (418) 775-0502, fax (418) 775-0654, e-mail [email protected], lntemet http://chc2000.qs.dfo-mpo.gs.ca/. МАУ 22-26, 2000 2000 ASPRS Annual Conference апд Exhibition Washington, ОС. This aonual соnferenсе ofthe American Society ofPhotogrammetty anд Remote sensing (ASPRS) briogs together professiouals inуо1уед in photogrammetty, remote sensing, geographic information systems, GPS, land management systems, anд geodesy. Contaet: ASPRS, 5410 Grosvenor Lanе, Suite 210, Bethesda, МD 20814-2160, (301) 493-{)290, fax (301) 493-{)208, ~mail [email protected], Intemet www. asprs.org. Doп\ forget to stop Ьу the GPS World exhibit at this event!
МАЙ 29-31, 2000 7-я Саню-Петербургскаямеждународная конференцня по ннтегрнрованнымснстемам,
Санкт-Петербург.
Контакт:
Государственный
научный
центр
"Центральный
научно
нсследовательский институт "Элеюропрнбор",
ская,
30, тел.(812)
197046, Россия, Санкт-Петербург, Малая Посад 238-78-38, (812) 238-82-10, fax +7 (812) 232-33-76, e-тail [email protected].
МАУ 30-JUNE 3, 2000 AGU 2000 Spring Meeting Boston, Massachusetts. This meeting of the American Geophysical Union (Ааи) is designed (о рго vide an opportunity for researchers, teachers, students, anд consultants (о review сuпеп! issues affecting the Earth, other planets, anд their environment in space. Contact: Ааи Meetings Department, 2000 Spring Meeting, 2000 F10rida Ауепое NW Washington, ос 20009, USA, (202) 462-6900 ог (800) 966-2481, fax (202) 328-{)566, e-mail [email protected], lntemet www.agu.org.
JUNE 13-15,2000 Ninth lnternational Federation оС Automatic Control (IFAC) Symposium Braunschweig, аеrшanу. Entit1ed "Contro1 оп Transportation Systems 2000," this event wiH соуег such transportation-related topics as plaoningischedu1ing, operating systems, modelingisimulation, communication/te1ematics, navigation/location, anд economics. Ргirnагу consideration will Ье given (о theoretical anд methodo10gical research, future trends, anд practica1 operation. Contact: ТЪе Association of Engineers, Society for Measurement anд Automatic Contro1, lFAC Transportation Systems 2000, РО Вох 10 11 39, Dusse1dorfD-40002, Оеrшanу, +49 211 6214228, fax +49 21 16214 161, e-таН [email protected], lntemet www.ifra.ing.tu-bs.de/ifac. JUNE 25-29, 2000 2000 lnternationa1 ESRI User Conference San Diego, Califomia. Sponsored Ьу the Environmental Systems Research lnstitute (ESRI), this conference is designed for users, reseHers, anд developers ofESRI software anд will feature papers, рanеl discussions, anд exhibits. Contact: ESRI, 380 New York Street, Red1ands, СА 92373-8100, USA, (909) 793-2853 ext. 1-1363, fax (909) 793-5953, lntemet www.esri.com/events/uc. JUNE 26-28, 2000 10-th Wor1d Congress оНЬе Internationa1 Association ofInstitutes оС Navigation 1I0N San Diego, Califomia, USA. Contact: ION, 1800 Diagonal Road, Suite 480, Alexandria, VА 22314, USA, (703) 683-71 О 1, fax (703) 683-7177, e-шаН [email protected], http://www.ion.org. JULY 16-23,2000 XIXth Congress oCthe International Society Сог Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) Amsterdam, ТЬе Netherlands. Entit1ed "Geoinformation for АН," this conference and exhibition aims (о develop intemational cooperation regarding the адуanсетеп! of photogrammetry, remote
КАЛЕНДАРЬ МЕЖДУНАРОДНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
247
sensing, spatial infonnation systems (geographic, land, and infonnation systems), re1ated vision sciences, and their applications. Contact: ISPRS Organizing Committee, Аttentioп Мs. Saskia Тет ре1тan, clo !ТС, РО Вох 6, 7500 АЛ Enschede, ТЬе Nether1ands, +31 53 487 4358, fax +3 1 53 4874335, е-таil [email protected], Intemet www.itc.n1I-isprs. JULY 24-28, 2000 IGARSS2000 Hon01ulu, Hawaii. Sponsored Ьу the Institute of Electrical and E1ectronics Engineers (!ЕЕЕ), the Intemational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS 2000) will examine and discuss Yarious satellite remote-sensing techniques and issues. Contact: !ЕЕЕ Geoscience and Remote Sensing Society, 17906 St. Етiliоп Сощ Spring, ТХ 77379, USA, (281) 251-6067, [ах (281) 2516068, е-таil [email protected]~ Intemet http://www.igarss.orgl. AUGUST 8-10, 2000 SEG 70th Апппа1 Meeting and Exposition Calgary, А1Ьещ canada. ТЬе 2000 technical program for this Society of Exploration Geophysicists (SEG) еуеп! will emphasize innovatiye techno10gies for applied and integrated geophysical woIk in а1l areas ofexp10ration, exploitation, and deyelopment. Contact: SEG, РО Вох 702740, Tu1sa, ОК 741702740, USA, (918) 497-5500, fax (918) 497-5557, [email protected], Intemet seg.orglseg2000. AUGUST 19-23, 2000 URISA2000 Or1ando, Florida. тhis conference and exbibit of the Urban and Regiona1 Information Systems Association (URlSA) will feature discussion and debate аЬоп! issues re1ated (о designing, managing, and using information technology (IТ) in community planning, public health, 1осal and state goyernmen~ and economic deye10pment. ТЬе ехЫЫ! will also showcase GPS and geographic information systems datacollection equipment. Contact: URlSA, 1460 Renaissance Driye, Suite 305, Park Ridge, IL 60068, USA, (847) 824-6300, fax (847) 824-6363, e-mai1 [email protected], Intemet http://www.urisa.orgl. SEPТEMflER
1-3, 2000 Intergeo 2000: Geodesy {ог (Ье New MilIennium Ber1in, Germany. Contact: Hinte Messe- und Аusstellепgs-GmЬН, Beiertheirner АlIее 6, Kar1srube 0-76137, Gennany, 14972193133 О, [ах 1497219313311, e-mail [email protected], Intemе! http://www.intergeo.del. SEPТEMBER 19-22,2000 ION GPS-2000 Salt Lake City, Utah.Contact: Lisa Вщ, e-mail1Ьеаty@iоп.огg.огatthеfоllоwingaddress.АlIother information, contact: Jennifer Murphy-Smith, ION, 1800 Diagona1 Road, Suite 480, A1exandria, УА 22314, USA, (703) 683-71 01, [ах (703) 683-7177, e-mai1 [email protected], Intemet www.ion.org. ОКТЯБРЬ
5-6, 2000
ЗаседаииеСовета ФЕРИС Москва. Koнraкт: Росс"", 109028, Москва, Б. ТрехсllJlТИГCJlЬCКНЙ пер. 2, (095) 926-25-01, факс (095) 917-01-27, нщ "Инrepнавнraцня"; e-mai1: [email protected]:www.Ykntc.city1ine.ru. ОКТЯБРЬ 9-11, 2000 3-11 Междуиародиаll коифереИЦИII "nЛаиироваиие глобальиой радиоиавигации" Москва. Koкraxr: POCCНJl, 109028, Москва, Б. ТрехсllЯ11ПeЛЬCКНЙ пер. 2, (095) 926-25-01, факс (095) 917-01-27, НЩ "Инrepнавнraцня""; e-rnail: [email protected]. Intemе!: www.vkntc.cityline.ru.
248
ПРИЛОЖЕНИЕ4
NOVEMBER 7-1(1, 2000 Seventb World Congress оп Intelligent Transportation Systems Torino, ltaly. Contact: Sandrine Keller, IТS Congress Association, e-mail [email protected]. Intemet www.ertico.com. DECEMBER 15-19, 2000 AGU 2000 Fall Meeting San Francisco, Califomia. Sponsored Ьу tbe American Geophysical Union (AGU), tbis five-day еуеп! will concentrate оп earth and space sciences and include technical and educational sessions as well as an exhibition. Contaet: AGU Meetings Department, 2000 Fall Meeting, 2000 Florida Ауе nue NW, Washington, ОС 20009, USA, (202) 462-6900 or (800) 966-2481, fax (202) 328-0566, е таН [email protected],lntemetwww.agu.org. MARCH 4-7, 2001 GIТA Conference XXIV San Diego, Califomia. Тbis Geospatial Information and Techno10gy Association (G1ТА) annшl conference is designed for professionals involved witb automated rnapping, facilities management, geographic information systems, and related geospatia1 technologies. Topics (о Ье addressed include tbe user's perspective, data distribution and access, system architeeture, operations support, fie1d and тоЫ1е technology (for example, GPS), and such application areas as engineering, design, and business. Contact: aIТA, 14556 East Еуans Avenue, Aurora, СО 80014, USA, (303) 337-0513, fax (303) 337-1001, e-таН mailto:[email protected], Intemet http://www.gita.org/. APRlL 23-27,2001 2001 ASPRS Annual Conference and Exhibition St. Louis, Missouri. This annшl conference of tbe American Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) brings togetber professiona1s involved in photogrammetry, remote sensing, geographic information systems, GPS, land management systems, and geodesy. ТЬе еуen! will include committee meetings, full-day workshops, and educationa1 sessions and exhibits. Contact: ASPRS, 5410 Grosvenor Lane, Suite 210, Betbesda, МD 20814-2160, (301) 493-0290, fax (301) 493-0208, e-таН mailto:[email protected], Intemet http://www.asprs.org/. JUNE 18-21,2001 IТS Bilbao 2001 ВilЬао, Spain. This еуen! represents tbe second European Intelligent Transportation Systems (lTS) Сов gress and will focus оп tbe implementation of 1TS in tbe context of more effeetive and sustainab1e transport systems. Contaet: ТЬе Access ВilЬао 2010 Program, ВilЬао Metropoli-30, Gran Via 45, ВilЬао 48011, Spain, +34 944 15 8685, fax +34 944 153424, e-mail mailto:[email protected], Internet http://www.bi1bao2001.net/. SEPТEMBER 11-14, 2001 ION GPS-2001 Salt Lake City, Utah. Тbis 14tb 1ntemational Technical Meeting oftbe Institote ofNavigation (ION) Satellite Division will include poster sessions, paper presentations, working groups, an exhibit, and tutorials. Sessions will address topics such as receiver systems and technology, GPSIGLONASS, Global Navigation Satellite Systems, pseudolites, atmospheric effeets, surveying and geodesy, and space, airbome, military, and navigation applications of GPS. For exhibitor information, contact: Lisa Beaty, e-mаil
Приложение 5 Основные издания в области СРНС Книги
•
Волосов П.С. И др. Судовые комплексы сnyтииковой иавигации. Леиииград, Судо строение,
• •
1976.
Чуров Е.п. Спутниковые системы радиоиавигации. иавигационные системы, 2-е изд.
• • •
- М.: Радио н связь, 1993.
Глобальная спутниковая радионавигацнониая система ГЛОНАСС.
- М: ИПРЖР,1998.
Глобальная навигациониая спутниковая система ГЛОНАСС. трольный документ, КНИЦ ВКС, 3-я редакция, Москва, 1995.
Интерфейсный кон
Радиосвязь и навигация. Среднеорбитальные спутниковые радионавигационные сис темы. ИПРЖР,
•
- М.: Сов. радио, 1977.
Шебшаевич В.С., Дмитриев п.п., Иваицевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радио
1999,
вып.
2.
Кудрявцев И.В., и др. Бортовые устройства спутниковой радионавигации.
-
М.: Транс
ПОрТ,1988.
• • • • • • • •
Globa1 Роsitiопiпg System Staпdard Роsitiопiпg Service Sресifiсаtiоп, 2nd Edition, June2, 1995. Available оп liпе ftom United States Coast Guard Navigation Center. NAVSTAR GPS User Equipment Introduction. 1996. Avai1able оп 1iпе пот United States Coast Guard Navigation Center ·GPS Jоiпt Prograrn Office. 1997. ICD-GPS-200: GPS Interface Control Document. ARINC Research. Available оп 1iпе пот United States Coast Guard Navigation Center. Ноffinann- Wel1enhof, В. Н. Lichtenegger, and J. Соl1iпs. GPS: Тheory and Practice. 3rd 00. New York: Sрriпgеr-Vеr1аg, 1994. Institute of Navigation. 1980, 1884, 1986, 1993. Global РоsitiОПiпg System monographs. Washiпgtоп, ОС: Тhe Institute of Navigation. Kaplan, Elliott О. ed. 1996. Uпdеrstaпdiпg GPS: Priпсiр1еs and Applications. Boston: ЛrteсЬ House Publishers. Leick, АlПеd. GPS Satellite Survеуiпg. 2nd. ed. New York: John Wiley & Sons, 1995. Рarkiпsоп, Bradford W. and Jarnes J. Spilker. eds. 1996. Globa1 Роsitiопiпg System: Тheory and Practice. Volumes 1 and 11. Washiпgtoп, ОС: American Institute of Aeronautics and As-
tronautics, Inc. • •
Wel1s, David, ed. 1989. Guide to GPS роsitiопiпg. Fredericton, NB, Сanada: Canadian GPS Associates. National lmagery and Маррiпg Agency. 1997. Оерartrnеп! ofDefense World Geodetic System 1984: Its Definition and Relationship with Local Geodetic Systems. NIМA ТR8350.2
ПРИnОЖЕНИЕ 5
250
•
Тhird Edition. 4 July 1997. Bethesda, МО: National Imagery and Mapping Agency. Available оп liпе иоm National Imagery and Mapping Agency. System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, AGARD Lecture SeПе. 207,1996. Основные периодические издания
• •
Радиотехннка. ИПРЖР. Москва. Радиоснстемы. Радионавнraцнoнные снстемы н комплексы. Журнал в журнanе "Ра диотехника" .
•
Радиоснстемы. Информационные коордннатнG-временныe технологнн. Журнал в жур-
• • • • • • • • • • • •
Зарубежная радиоэлектроннка. ИПРЖР. Москва.
папе "Радиотехника".
ИзвестНJI РАН. TeopНJI н снстемы управленНJI.
ГнpocKOnНJI н нaвHГВЦНJI. Судостроение. Санкт-Петербург. HaBHГВЦНJI н rидpoгрвфНJI. ГОСНИНГИ. Санкт-Петербург. Новости космонавтики. АОЗТ "KoMnВННJI ВИДЕОКОСМОС", R.&.к. Новости иавнгвцнн. НТЦ "ИнтернавнГВЦНJI", РОИН. Москва. Новости аэронавнгвции. Мир связн.
Connect.
SIA "Air Navigation Seгvice", Latvia, Riga.
Москва.
РЖ "Радиотехннка". ВИНИТИ. Москва. РЖ "Воздушный транспорт". ВИНИТИ. Москва. Проблемы безопасности полетов. ЭИ. ВИНИТИ. Москва. Доклады Всемнрных Конгрессов н Коифереиций по днфференциальным спутннковым навнгвционным снстемам Международной ассоцнадин институтов навнгвцнн.
•
Сборннк трудов междунвродной конференцин "Планирование глобальной радионавнгации".
• • • • • • • • • • • • • • •
I.A.I.N. News. Intemational Association ofInstitute ofNavigation. Navigation (USA). ION. ION GPS Proceedings. ION USA. ION Newsletter. ION USA. ТрудЫ ежегодных конференций ION (январь, июнь-июль). Navigation (UK). RIN. NBvigation (France). Institute Francвis de Navigation. Revista Del Instituto Aгgentino Ое Navegacion. Annual ofNBvigation. Polish Acвdemy ofSciences. Polish Navigation Foгum. GPS World. Advanstar Communicвtions. Cleveland, USA. GPS Solutions. IEEE Transactions оп AES. IEEE. IEEE AES Magazine. IEEE. Microwaves. РЫlliр. Global Positioning & Navigation News.
Приложение 6 Адреса заинтересованных и работающих в области СРНС организаций П6.1. Организации, предприятия и фирмы СНГ, работающие в области спутниковой радионавигации и использующие спутниковые технологии Авиакомпаиии "Белавиа" ,
229-23-83
220004,
Беларусь, Мииск, ул. Немига,
14, (017) 210-41-00,
тел/факс
Авиакомпаиии "Виуковские авиалииии",
103027, Москва,
ул. Рейсовая,
12,436-79-95,
436-97-87,436-26-26 факс Авиакомпаиии "Волга-Диепр", 432062, Ульяиовск, аэропорт, ул. (8422) 201-497,219-347,296-284 факс, 202-765 факс
Авиакомпания
"CaMapa t " 443025, Самара,
Карбышева,
14,
"Международный аэропорт Самара",
(8462) 227-539, 227-530, 227-671, 227-408 факс Авиакомпаиии "Траисаэро", 125212, Москва, Головииское шоссе, 1а, 459-09-26 "Авиатехсервис", 125836, Москва, Ленинградский пр-т, 37, кор. 3, этаж 7,151-15-56, 155-53-00,155-55-54 факс Авиациоииый КОМПJJекс им. С.В. Ильюшииа, 125190, Москва, Ленинградский пр-т, 45, 943-81-16,943-81-21,212-21-32 факс Авиациоииый КОМПJJекс им. А.С. Яковлева, 125315, Москва, Ленинградский пр-т, 68 Академии граждаиской авиации, 196210, Санкт-Петербург, Авиагородок, ул. Пилотов, 38 Академии граждаиской авиации. Учебиый центр УВд, 196210, Санкт-Петербург, Авиагородок, ул. Пилотов, 38, (812) 104-11-64, 104-11-61, 104-18-91 тeлlфакс Академии навигации н управлении движеиием, 197046, Санкт-Петербург, ул. Малая По садская, 30, (812) 238-78-38, 238-82-10, 232-33-76, факс, [email protected] Академии транспорта, 19621 О, Санкт-Петербург, Авиагородок, ул. Пилотов, 38 АНТК им. А.Н. Туполева, 111250, Москва, наб. Академика Туполева, 17,267-25-08, 261-71-41 (факс), 267-27-39 (факс) АОЗТ "Траизас Марнн", 193019, Санкт-Петербург, пр. Обуховской обороны, 21/2, (812) 325-31-31, 567-19-01 факс, аbris@traпsas.соm.www.traпsas.соm АО "Камов", 140007, Московскаиобл., г.Люберцы, ул. 8-roмарта, 8а, 171-37-43,700-30-71 факс АО "Киберсо", 111250, Москва, ул. Авиамоторная, 53, 273-41-52, 273-92-16 факс, [email protected], www.g1asnet.ru/-kiberso
ПРИЛОЖЕНИЕ6
252
АО "Красноярскнеавналнннн", 115533, Красноярск, Емельяновский р-н, а/п "Красно ярск",
(3912) 236-366, 267-709 факс 107113, Москва, Сокольническнй вал, 2, 264-90-83, 264-55-71 факс АО НПО "Молння", 123459, Москва, ул. Новоселковская, 6, 497-59-30 (тел/факс), 497-47-23 факс, [email protected], www.buran.ru АООТ авнакомпання "Байкал", 664009, Иркугск, ул. Ширямова, 8, (3952) 29-57-92, 28-66-82, 25-83-04, 34-92-50 факс АООТ авнакомпання "Воронежавна", 394025, Воронеж, аэропорт, (0732) 783-930, 160-937, 169-412,553-566 факс АООТ МИЭА "Авнапрнбор", 125319, Москва Авиационный пер. 5, 152-52-74, 152-26-31 факс, [email protected] АООТ Ннжегородскнй авнастронтельный завод "Сокол", 603035, Нижний Новгород, ул. Чаадаева, 1, (8312) 46-75-01, 46-71-27, 24-79-66 факс АООТ "ОКБ Сухого", 125184, Москва, ул. Поликарпова, 23а, 945-65-25, 200-42-43 факс АО "Прин", дистрнбютор фирмы Трнмбл, 125130, Москва, ул. Нарвская, 11, кор, 3, 125871, Москва, Волоколамское, шА, 194-15-41, 158-43-42,240-43-47 факс, 158-43-42, [email protected], [email protected], www.prin.ru АО "Ромоиа", 693013, Южио-Сахалииск, проспекr Мира, 426, 5-42-16 т/факс АО "Геоэкотехм", днстрнбютор фирмы Dassault Sercel NP, 129085, Москва, проезд Оль мииского, 7, 286-06-03, 262-65-11 факс АООТ "РИМР", Российский институт мощиого радностроеиия, 199048, Саикr-Петербург, В.О. 11 линия, 66-68, 213-82-38, 328-80-05, 328-03-86,213-06-25 (факс), 323-06-25 (факс) АО "Радар-ГА", 125414, Москва, Клинская ул., 4, корп. 2, 456-13-04 тел/факс АО "МВЗ нм. М.Л. Мнля",
Владимнрский государственный технический университет (кафедра радиотехникн и радиосистем),600026,Владнмир,ул. Горького,
ВНИИ стандарт,
117421, Москва, ул.
87, 7-9~-94 40
Новвторов,
Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры (ВНИИРА),
199106, Санкr-Петербург,
Шкиперский проток,
19, (812)356-01-40, 352-37-51 факс 103074, Москва, Китайский проезд, 9/5,
Военная академня РВСН им. Петра Великого,
298-44-84,298-39-09 Военно-воздушная академня им. Ю.А. Гагарина, н, пгт Монино,
141170, Московская
обл., Щелковский р
58420-27
Военно-инженерный университет (Военная инженерная академия им. В.В. Куйбышева),
109028, Москва, Ж-28,
Покровский бульввр,
11, 916-83-22с
Военный авиационный техннческий университет (ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского),
125190, Москва, ул.
ПЛанетная,
3,155-19-26,155-19-29, [email protected] 197082, Саикr-Петербург, ул. Жд8Новская, 13 ГИС-Ассоциацня, 117296, Москва, Ленннский пр., 65, тел/факс 135-76-86, 137-37-87, [email protected], www.gisa.ru ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, 121087, Москва, ул. Новозаводекая, 18, 142-51-38, 145-98-02, 142-59-00 факс ГМП "Техноприбор-Секунда", 140100, Московская обл., г. Раменекое, ул. l00-й Свнрской дивизии, 11,477-25-15, (09646)36113, (09648) 79057, [email protected] гнпп "Аэрогеофизика", 103104, Москва, Б. Палашевский пер., д. 1/14,290-48-32, 209-72-22, [email protected] Военный университет им. А.Ф. Можайского,
АДРЕСА ОРГАНИЗАЦИЙ
253
гнц цини "Элекrpoприбор",197046, Санкт-Петербург, ул. (812) 238-78-38, 238-82-10, 232-33-76 факс, [email protected]
Малая ПосадскaJl,
30,
Государствеииый иаучио-исследовательский иавигациоиио-гидрографический иисти тут (ГОС НИНГИ),
199106, Санкт- Петербург, Кожевениая линия, 41, 217-21-13, [email protected], www.navy.ru ГОС НИИ авиациоииых систем (АС), 125319, Москва, ул. Виктореико, 7,157-70-47, 157-31-27 (факс), 157-50-97, (факс) ГОСНИИ гражцаиской авиации. Авиациоииый сертификациоииый цеитр, 103340, Мо сква, а/п "Шереметьево", 578-48-61, 578-47~7 факс ГОСНИИ "АэроиавигаЦИII", 123182, Москва, Волоколамское шоссе, 26, 190-42-18, 190-4636, факс 943-00-01 ГОССТ8ндарт России, 117049, MOCkВa, Ленинский пр., 9 Государствеииаll акадеМИII иефти и газа им. И.М. Губкииа, Москва, Ленинский пр., 65, 930-92-25 Государствеииаll корпораЦИII по ОВД, 123182, Москва, Волоколамское ш., 26, 490-95-31, 490-96-96 факс Государствеииый уииверситет по землеустройству, Москва, ул. Казакова, 15,261-31-46 Госцеитр "Землемер", 103031, Москва, К-31, Кузнецкий мост, 20, 923-33-28 тeлlфакс 217-33-19
факс,
ГП "АэрогеоДе3НII" ГП "МОРСВIlЗь-епутиик", 115230, Москва, Варшавское шоссе, 42, 967-18-50, 967-18-70, 967-18-30,967-18-52 (факс), 967-18-34 (факс), [email protected],[email protected], [email protected] ГП СКБ "Камертои", 220007, Беларусь, Мниск, ул. Могилевская, 28, 221-75-29 тeлlфакс ГПФ "Оризои-НавигаЦИIl", 158410, Vкраииа, ЧеркасскaJI обл., г. Смела, ул. Мазура, 24,
(04733)422-82,413-54,402-46,450~6 ГУАП "Кавминводыавиа", 357310, Минеральные Воды-5, аэропорт, (86531)
770-26, 770-00, 341-94
775-05,
факс
ГУ нпп "РадИОСВIIЗЬ", 660021, Красноярск, ул. Декабрнстов,
19, (3912)21-30-14,21-79-30,
[email protected] ГУП нпп "Полет",
603600,
Нижний Новroрод, ГСП-462,
(8312) 42-21-04,44-24-05 тeлlфакс Maplll8Jla Говорова, 40,
ГУП ОКБ "Электроавтоматика", 198095, Санкг-Петербург, ул.
(812) 252-38-17
факс
ГVП "Пилотажно-исследовательскийцентр",
140160, MOCKOВCкaJI обл., Г. Жуковский-2, 556-72-58, 556-58-74 тeлlфакс ГУП "Центр аэроиавигациоиной ииформации гражцанской авиации", 123364, MOCkВa, ул. Свободы, 67, 492-31-31,948-59-09 факс Домодедовское ПО ГА, 142045, Московская обл., г. Домодедово, а/п Домодедово, 323-82-96, 323-85-07,323-89-14,958-21-88 факс ЗАО "Навиком", дистрибюторфирмы Garmin, 129281, Москва, ул. Летчика Бабушкина, 35, к. 1,916-12-22,717-90-71 факс ЗАО ОКБ "Русскаll авиоиика", 140160, MOCKOВCкaJI обл., г. Жуковский-2, лии им. М.М. Громова, 556-52-91, 556-50-83 факс, [email protected] ЗАО "Пелеиг", 195221, Санкг-Петербург, а/II 18, (812) 225-14-17 тeлlфакс, [email protected], www.neva.spb.ruIpeleng ЗАО С-МАР, 199026, Санкт-Петербург, 21-8 ЛИНИЯ, 8, (812) 327-98-94 лии им. М.М. Громова,
ПРИЛОЖЕНИЕ6
254
Инженерный центр "ОКБ им. А.И. ·МИКОllиа", 125299, Москва, Ленинградское шоссе, 6, 155-22-10,155-23-15, 158-08-54 факс, оkЬ.тiсоуan@mtu_леt.ru Казанское АПО им. С.о. Горбунова, 420036, Казань, ул. Дементьева, 1, (8432) 540-253, 540-234, 533-120, 543-693 факс КБ "Корунд-М", 109280, Москва, Автозаводская ул., 23,177-27-10,27461-08 факс КБ "Луч", 152920, Рыбннск, 599-213, 599-267 КБ "Навис", 109280, Москаа, Тюфелева роща, 12,274-63-04,274-63-04,277-27-10, 274-00-77 факс КБ "Хартрон", 310001, Укранна, г. Харьков, А/Я 2348, (0572)44-51-03, 43-16-77 факс Координационный научно-информацнонный центр (книц) МО рф, 103064, Москва, ул. Казакоаа, 23, 333-81-33, 261-63-71, (095) 333-81-33 факс, 261-63-71 факс, [email protected], [email protected], [email protected], Ноте page www.iki. www.rssilrulSFCSIC/SFCSIC_main.html Красноярскнй государственный техннческнй уннверснтет. НИИ радиотехннкн, 660074, Красноярск, ул. Киренскоro, 26, (3912)49-74-72, 43-06-92 факс лии им. М.М. Громова, 140160, Московская обл., г. Жуковский, ул. Тynолеаа, 2а, 556-56-43 Луховицкий машиностроительный завод, 140500, г. Луховицы Московской обл., (09663) 1-12-40, 1-13-76, 1-11-80 (факс), 1-13-76 (факс), [email protected] МАИ, Центр спутниковых информационных технологнй, 125080, Москва А-80, Волоко ламское ш., 4,158-69-66,158-69-65 факс МГГУ нм. 8.3. Баумана, Факультетрадноэлектроннкнн лазерной техннкн, 107005, Москва, ул. Народная, 5, 263-65-98, 267-75-96 факс Межгосударственный авнациояный комитет (МАК), 109017, Москва, Б. Ордынка, 2212/1, 953-12-44; 953-16-00 факс, [email protected] Меж:цународная акадеМИII ннформатнзацни. Отделение "Интернавнгация", 109028, Мо сква, Большой Трехсвятиreл:ьcкий переулок, 2, 926-25-01, 926-26-72, 917-01-27 факс, [email protected], www.vkntc.city1ine.ru Миннстерство транспорта Россин, 101433, Москаа, Садово-Самотечная, 10,286-15-50 МКБ "Восход", 105318, Москва, ул. Ткапкая, 19,369-10-81,369-10-81 факс МКБ "Компас", 113 184, Москва, ул. Большая Татарская, 35, 953-03-21, 951-41-80, 953-26-22 факс Московская государственная геологоразведочная академня им. Серго Орджоннкндзе,
Москва,ул.Мнклухо-Маклая,23,433-62-56, Московскнй государственный автомобильно-дорожный институт (техническнй универ
ситет), Москва, ЛеRRRТpaдCКИЙ пр.,
64,155-04-04,155-01-04
Московскнй государственный горный уннверситет, Москва, Ленинский пр-т,
6, 236-95-10
Московскнй государственный технический уннверситет гражданской авнацнн (МГГУ ГА), Москва, Кронштадтский бульвар,
20, 458-07-07, 458-07-01
Московский государственный уннверситет геодезнн, аэрофотоеьемкн н картографнн (МИИГАнК), Москаа, ГОРОХОВСКИЙ пер.,
4, 261-31-52, 261-40-44
Московскнй государственный уяиверситет нм. М.В. Ломоносова, Москва, Воробьевы горы, центральный корпус,
939-13-89, 939-10-00
Московский государственный уннверситет путей сообщення (МНИТ), Москва, ул. Об
разцоаа,
15,284-24-10,284-23-00
Московский фнзнко-техническийннститут (МФТИ), фирма "Лазекс", Московская 06л., г. Долгопрудный, Институтский пер.,
9, 408-48-00
АДРЕСА ОРГАНИЗАЦИЙ
255
Московскийэиергетическийииститут(МЭИ), Москва, ул. Крвсиоказарменная,17,
362-70-88, 362-73-63, [email protected] Научио-виедреическоепреДПРИlIТие "Протэк", 394051, Вороиеж, ул. Домоcrpoнтелеll, 30,
(0732) 71-14-97, 71-14-98 т/факс Научиый Совет по проблемам управлеиия движеиием и иавигации РАН, Институт
проблем механики РАН,
117526,
Москва, пр. Вернадского,
101,434-30-50
НижневартовскийОАО, 626440, г. НижневартовскТюмеиской обл., аэропорт,
(3466) 234-480, 237-763
факс
НИИ авиационного оборудования,
140160, MOCKOBCК8JI обл., г. ЖуковскнiI, ул. Тynолева, 18, 556-56-17, 556-76-63, 556-23-88 факс НИИ "Квант", 252006, Украина, г. Киев, ул. Дмнтрова, 5, 227-01-12, 227-23-17 факс 29 НИИ МО РФ, 107014, Москва, Попов проезд, 6, 269-24-21, 269-09-66 НИИ "Научный цеитр", г. Москва, Зеленоград нии по измерительной технике (НИИИТ), 454048, Челябинск, ул. ВнтебсК8JI, 4,
(3512) 608-761, 349-773
факс,
608-752, 348-504
нии экономнки авиапромышлеииости,Москва, Перовскнil np-n,
755-93-00
2,
стр.
1,755-93-01,
факс, maoageг@avias.com
НПК "Промэлектроника", 199106, Санкт- Петербург, КожевеИН8JI линия,
113-58-27
41, 217-97-75,
факс
НПО "Вега-М" МНИИП,
121170, Москва, КутузовскнiI просп., 34, 249-07-04,148-79-96 факс KPBCH01IpCk-26, ул. Леинна, 55, (39197) 23613,
НПО прикладной механики, 660026,
22635
факс, [email protected]гasnoyarsk.ru
НПО машииостроения, 143952, MOCKOBCК8JI обл., г. Реутов, ул. Гагарнна,
302-20-01
33, 302·11-85,
факс, npo@mashstгoy.msk.su
НПО "Сибцвет-метавтоматика", 660041, КрасноllpCК, ул. акад. Кнреиского, 89, (3912) 497-472, 430-692 факс НПО "Энергня", 141070, Королев, УЛ. Леинна, 4в НПП "Термотех", 141070, MOCKOBCК8JI обл., Г. Королев, Октябрьскнil бульвар, 12,513-49-07, 513-49-12 тел/факс, tt@tепnоteh.гu, WWW.teпnоteh.ru НПП "Трансиавигация", 125190, Москва, а/я 152,209-07-49 тел/факс НПФ "Гейзер", 117909, ГСП-l, Москва, В-49, 2-й Cnвсонanнвковскнilпер., 6, 230-12-23, 230-00-85 факс НТЦ "Иитериавигацня", 109028, Москва, Большой Трехсвятнтельскнilпереулок, 2, 926-25-01,917-01-27 факс, vknte@cityline.гu,www.vkntc.cityline.ru ОАО "Аэрофлот-МАЛ", 125167, Москва, Ленннградскнil npocпект, 37, КОРП. 9, 155-57-37, 155-67-47 факс ОАО авиакомпаиия "Доиские авиалиини", 344009, Ростов-иа-Дону, пр. Шолохова, 272, (8632) 520-567 тел/факс ОАО "Виуковский авнаремонтиый завод", 103027, Москва, К-27, 436-69-78, 436-81-55,926-50-11 (тел/факс) ОАО "Рамеиский при60ростронтелЬRЫЙзавод", 140100, MOCKOВCК8JI обл., Г. Рамеиское, УЛ. Мнхалевнча, 39, 501-41-11, 556-43-28 факс ОАО "Роствертол", 344038, Ростов-иа-Дону, УЛ. Новаторов, 5, (8632) 31-74-93, 31-0039 (факс), 31-74-91 (факс) ОАО "Фазатрои-НИИР", 123557, Москва, ЭлекгрнческнiI пер., 1,253-56-13,253-04-95 факс 000 "Геоматнкв", 117333, Москва, Yннвepcнтeтcкнil пр. 6-4-15,137-54-17 тел/факс
ПРИЛОЖЕНИЕ6
256
000 .. Радиом .... 119361, Мосхва, ул. OJернlUI, 42, 437-06-56, 437-08-56 тeлlфакс, [email protected] Ореи6ypn:кое ГAII, 460049, Оренбург, аэропорт, (3532) 411-388, 412-748, 411-701, 419-878 факс Пермская и.учио-производствени.я приборостроительи.я комп.иия, 614600, Пермь, ГСП-590, ул. 25-го ОКТllбря, 106, (3422) 45-23-36, 45-96-56, 45-45-59 факс, 45-12-19 факс, [email protected], www.ppk.peгm.su Пермское госуд.рствеииое унитариое .ви.предприятие, 614078, Пермь, аэропорт Боль шое Савино, (3422) 28-43-25, 28-43-44, 27-44-92 (факс), 28-41-28 (факс), [email protected] ПО "Красноярекий радиотехиический завод", 660021, Красноярск, ул. Декабристов, 19, (3912) 21-79-30 . ПО "Полет", 644021, Омск, ул. Б. Хмельницкого, 226, (3812) 579-200, 375-403,334-014 факс, [email protected] Рамеиское приборостроительиое КБ, 140103 Московская обл., г. Раменское, ул. Гурьева, д. 2, 556-22-86,556-23-93, (09646) 3-39-32, 3-19-72 факс, [email protected] Росморфлот. 103759, Москва, ул. Рождественка, 1/4,926-90-38,924-97-89 Росречфлот. 103775, Москва, ул. Петровка, 3/6, 927-81-10 Российское .виационио-космическое агеитство (РАКА), 129857, Мосхва, ул. Щепкина, 42, 971-83-03 Российский ииститут радион.вигации и времени (РИРВ). 193124, Санкт-Петербург, пл. Рас треллн, 2, (812) 274-16-07, 273-10-33 факс, [email protected], [email protected] Российский НИИ космического приборостроения, 111250, Мосхва, ул. Авиамоторная, 53, 274-16-28,273-16-28 Саикт-Петербургская госуд.рственная академия аэрокосмического приборостроеиия, 190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 67, (812) 210-70-01 vл.н-vдэнский .ви.ционный завод,
670009, Улан-Удэ, ул. Хорннская, 1, (830122) 5-35-55, [email protected] VПКБ "Деталь", 623409, Свердловская обл., г. Kamehck-УральскиА, ул. Пионерская 8, (34378)36798,64264,64299 Vфимское приборостроительноепроизводствениоепредприятие. 450009, Башкортосган, г. Уфа-9, ул. 50 лет СССР, (3472) 325-758, 340-428, 327-659 факс ФГУП ВПК "МАПО". 103045, Москва, niя )(21,207-04-76, 207-07-57 факс Федеральиая служба геодезии и картогрвфии (росквртогрвфия), 117801, ГСП-7, Москва, ул. Кржижановского 14, корп. 2, 124-35-35 Федеральиая служба воздушиого траиспорта (ФСВТ). 125836, Москва, Леиинградский проспект, 37, 155-53-95, 155-57-68, 155-52-31, 155-52-93 Фирма .. Аштек" (Ashtecb). Магеллаи, Россия, 117198, Москва, Ленинский пр., 11 3, 1170 Kifer Road, Suплyvа1е, СА 94086 USA, (095) 956-54-00, 956-53-60 факс Фирм. "DAVIA". 125319, Москва, Авнационный пер., 5,155-35-85,152-56-01 факс, [email protected] Фирмв "TrimbIe", предстввительство,125047, Москва, 1-ая Тверская-Ямская ул., д. 23, 258-60-11/12,258-60-10 факс, avaldov@thгcis.dol.ru, www/trimble.com Фирма "Котлии". 193124, Санкт-Петербург, пл. Растрелли, 2, (812) 274-18-15, 274-18-94 факс, [email protected] Фирма Рокуэл-Коллинз (Rockwe11-Collins, USA), предстввительство, 113054, Москва, Б. Строченовскнй переулок, 22/25, Офис 403, 230-60-10, 458-67-06 факс· ФНПЦ ГVП НПО "Аврора", 194021, Санкт-Петербург, ул. Карбышева, 15, (812) 247-22-50, 247-80-61 факс 5-21-47
факс,
АДРЕСА ОРГАНИЗАЦИЙ
257
ХК "Леиииец", нии радиоэлектроииыiiкомплексов, 196066, Санкт-Петербург, Москоа скиii пр.,
212, (812) 293-13-52, 293-25-01, 291-36-73
факс
ЦИИИ геодезии, аэрофотосъемки и картографии (ЦНИИ ГА и к) им. Ф.н. Красовского, 125413, Москва, ул. ОиеЖСk8Jl, 26, 456-91-27, 456-95-31 факс ЦИНИ машииостроеиия, ЦУП,
513-51-03, 274-00-25
141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пиоиерская, 4, [email protected] 193015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 6, (812) 275-8942,
факс,
ЦИНИ морского флота,
271-12-83, 274-24-08 Челябиискиii радиозавод "Полет", 454080, Челябинск, ул. ТеРИОПОЛЬСk8Jl, 6,
(3512) 33-53-33, 34-76-21
факс
ЭМЗ им. В.М. Мясишева,
140160,
Московская обл., г. Жуковскнii-5, Наркомвод
П6.2. Интернет-адреса организаций и фирм,
работающих с СРНС Фирмы и общественные организации Aiг1ine Pilots Association: http://www.alpa.org. American Institute of Aeronautics and Astronautics: http://www.aiaa.org. American Mobile Satellite Согр.: http://www.skycell.com. Analog Devices Inc.: http://www.analog.com. Alpine Electronics: http://www.a1pinel.com. Ashtech Inc.: http://www.ashtech.com. АТХ Techoologies: http://www.track.com. Comroad: http://www.solidinfo.com. Blue МагЫе Geographics: http://www.bluemarblegeo.com. Delorrne Mapping: http://www.delorrne.com. Dimensions Inteгnational !nc.: http://www.dimensions-int1.com. Еtзk Inc.: http://www.etak.com. Garmin Inteгnationa1: http://www.garmin.com. Geotek: http://www.geotek.com. Тhe Goeken Group: http://www.goeken.com. Greenfield Associates: http://www.greenf.com/greenfl. Hewlett Packard: http://www.hp.com. Honeywell Inc.: http://www.honeywell.com. Hughes Electronics Согр.: http://www.hughes.com. Institute ofNavigation: http://www.ion.org. IТS America: http://www.itsa.org. Liikuva Systems Inteгnational: http://www.liikkuva.com. Megapulse: http://www.megapulse.com. Motorola !nc.: http://www.mot.com. Navitrak Inteгnational Согр.: http://www.navitrak.com. Navstar Systems: http://www.telecom.com/navstar. Navsys Согр.: http://www.navsys.com. Odetics Inc.: http://www.odetics.com.
1
ПРИnОЖЕНИЕ
258
6
Orbital Sciences Corp.: http://www.orbital.com. Pelorus Navagation Systems Inc.: http://www.pelorus.ca. Pro ТесЬ: http://www.ptm.com. Raytheon Со.: http://www.raytheon.com. Rockwell CoIlins: http://www.cca.rockwell.com. RTCA: http://www.rtca.org SiRF Technology: http://www.sirf.com. Sony: http://www.sony.com. Trimble Navigation: http://www.trimble.com. WR Inc.: http://www.galaxy.net.comlwri. Xypoint: http://www.xypoint.com. Государственные организации
European Union: http://www.europa.eu.int. FederaI Aviation Administration: http://www.faa.gov. FederaI Communications Commission: http://www.fcc.gov. National Geodetic Survey: http://www.ngs.noaa.govIGPSIGPS.html. U.S. Coast Guard: http://www.navcen.uscg.mil. U.S. Naval Observatory: http://www.usno.mil. World Trade Organization: http://www.wto.org. Университеты и научно-исследовательские организации
AustraIian Surveying and Land Information Group (AUSLIG): http://www.auslig.gov.aulgeodesy/geodesy.htm Califomia Institute of Тechnology. Division of Geological and Planetary Sciences. GPS Library: http://www.gps.caltech.edulfacilitieslIibrary.html CoordinationaI Scientific Information Center ofRussian Space Forces (GLONASS information): http://satnav.atc.lI.mit.edu СисЬ ТесЫсаl University GPSIGLONASS Gopher Server: gopher://gopher.feld.cvut.czll I1satelit Electronic Precision Farming Institute (purdue University): http://рasturе.есп.рurduе.еdul-mmоrganlPFIIPFI.html
Federal Geodetic Control Subcommittee Ноте Page: http://www.ngs.noaa.govIFGCS/fgcs.html Geodetic Survey ofCanada: http://www.geod.emr.cai German Institute for Applied Geodesy: http://www.potsdam.ifag.deienglishlinfolifag-geodaesie-e.html Goddard Space Flight Center -crustal Dynamics Dш Information: http://cddis.gsfc.nasa.gov/cddis.hbnl IТS (Intelligent Transportation Systems) Online: http://www.itsonline.coml Intemational Earth Rotation Service: ftp://mesiom.obspm.ft/iers/ Intemational GPS Service for Geodynamics: http://igscb.jpl.nasa.gov/ MIТ Lincoln Laboratory: http://satnav.atc.lI.mit.edul Paul Tarr's Reference Links (о GPS General Information Sources: http://www.inmet.coml-pwtlgps...zen.html Peter Dana's Overview of GPS: http://wwwhost.cc.utexas.edulftp/pubIgrglgcraft/noteslgpslgps.html Southem Califomia Integrated GPS Network: http://milhouse.jpl.nasa.gov/ U.S. Department ofTransportation: http://www.dot.gov U.S. National Earth Orientation Service: http://maia.usno.navy.mill University NAVSTAR Consortium: http://www.unavco.ucar.edul
АДРЕСА ОРГАНИЗАЦИЙ Информационно-аналитический
259
nelflJ'
координатно-временноro обеспечения, ЦУП,
http://www.mcc.rsa.ro/iackvo. Информационные нсточники в области СРНС
Global Роsitiопiпg & Nаvigаtiоп News: http://www.рhilliрs.соmltelесоm.саtalоg.gpпп.html. GPS Wor1d:http://www.gpsworld.com. Navtech Sеmiпars: http://www.паvteсhgps.соm. Phi\lips Business Iпfоrmаtiоп, !nс.: http://www.telecomweb.com. Тесhпо10gy Plus: http://www.tесhпоl0gyplus.соm. П6.З. Институты навигации Международной ассоциации
институтов
навигации
Arab Iпstitutе оfNаvigаtiоп, Р.О. Вох 1029, Аlеxaпdriа, EGYPТ, Рhопе: 20-3-586-23-25, Fax: 20-3-560-21-44, TLX: 54160 АСАО Australian Institute ofNavigation (AulN), Вох 2250 G.P.O., Sуdпеу, N.S.W. 2001, AUSТRALIA, Рhопе: 61-2-2644113, Рhопе: 61-2-92644113 Fax: 61-2-267-1682, Fax: 61-2-9267-1682 China Institute оfNаvigаtiоп (CIN), 11 Jianguоmеппеi Аvепuе, Beijing, 100736, СЮNА, РЬопе: 86-10-65293151, 86-10-65293172, Fax: 86-10-65292345, dgоп.Ьопп@t-опlinе.de German Institute о! Navigation (DGON), Adenauer АНее 118, 0-53113 Вопп, GERМANY, РЬопе: 49-228-20197-0, Fax: 49-228-20197-19 French Institute о! Navigation (IFN), 3, Ауепое Octave-Greard, 75340 PARlS СЕОЕХ 07, FRANCE, РЬопе: 33-1-44-38-10-43, Fax: 33-1-40-61-93-19, [email protected] ltalian Institute ofNavigation (IIN), Via Prisciano, 42, 00136 Roma, IТALУ, РЬопе: 39-6-3545-2841, Fax: 39-6-3545-2841 Japan Institute ofNavigation (JIN), 2-1-6 Etchujima, Koto-ku, Tokyo 135, JAPAN, РЬопе: 81-3-3630-3093, Fax: 81-3-3630-3093, Korean Institute о! Navigation (КIN), 1, Dongsam-dong, Youngdo-ku, pusan, 606-791, Republic of KOREA, РЬопе: 82-51-410-4274, Fax: 82-51-405-3985, РЬопе: 82-51-410-4241, Fax: 82-51-404-3985 Netherlands Institute о! Navigation (NIN), Prins Hendr1kkade 189, NL-l 011 то Amsterdarn, ТНЕ NEТНERLANDS, РЬопе: 31-20-62-51-881, Fax: 31-22-63-83-209, РЬопе: 31-20-62-51-881, Fax: 31-20-63-83-209, [email protected], [email protected] Nordic Institute о! Navigation (NrININNF), НakonsheHaveien 115 N-05070 Mathopen, NORWAY, РЬопе: 47-55500104, FAX: 47-55500105, [email protected] Royallnstitute о! Navigation (RIN), 1 Kensington Gore, London SW7 2АТ, ENGLANO, РЬопе: 44-171-591-3130, Fax: 44-171-591-313 1, [email protected], [email protected] Russian PubIic Institute о! Navigation (RPIN), с/о !ntemavigation RTC, 2, Bolshoy Trekhsvyatitelski per., Moscow 109028, RUSSIA, РЬопе: 7-095-926-25-01; 926-26-72, Fax: 7-095-91701-27, [email protected] . Argentine Institute ofNavigation (IAN), Avenida Мonщ de Оса 2124, Capital Federai, Buenos Aires, ARGENТINA, РЬопе: 54 1 303-3138, Fax: 54 1 303-3883 United States Institute о! Navigation (USION), 1800 Oiagonal Road, Suite 480, Alexandria, Virginia 223 14, USA, РЬопе: 1 703-683-71 О 1, Fax: 1 703-683-7177, [email protected], www.ion.org
Список условных обозначени"'; символов, единиц и терминов
2д
режим определеlПlJl координат при известной высоте
AИI1
сборник аэронавигациоииой ииформвции
АИС
аппараtypa имитвции сигналов
АИС
астроииерциальная система
АКНП
аппараtypа KOIlТpOJlJl навигациоииого поля
АКП
аппараtypа KOIlТpOJlJl поля
АНИ
аэронавигациоииая ииформация
АОН
авиация общего иазиачеlПlJl
АП
аппараtypа потребителя
АРП
аэродромный радиопеленгатор
АСЧ
атомный стандарт частоты
АТ
абоиеН1'сКИЙ терминал
АЗ
аэродром
БА
бортовая аппараtypа
БВ
баровысотомер
БД
база данных
БИНС
бесплатформеииая ииерциальная навигациоииая система
БИС
беззапросная измерительная станция
беспилотный летательный аппарат
БЛА Блок-I, П (А,
R, F)
наименования молнфикаций НКА
БНД
база навигационных данных
БО
бортовое оборудование
GPS
БРЗО
бортовое р8ЛНоэлектроииое оборудование
БСУ
бортовая снстема управлеНИJI
БЦ
баллистический центр
БЧХ
Бозе-Чоудхури (код)
БШВ
бортовая щкала времеии
БЗВЧ
бортовой эталон временн и частоты
ВВС
военно-воздушные
ВКС
военно-космические
ВМС
военно-морские
ВМФ
Военно-морской флот
ВОГ
волоконно-оптический гироскоп
ВОИ
вторичная обработка ииформвции
ВПП
8Зnетно-посадочная:
силы СИПЫ:
силы
полоса
261 ве
воздушиое судно
ВТ
BblCOKaJI
Галилео
Европейская еРне
гвц
Главный вычислиreльный центр
ГКА
геостацнонарный космическнil аппарат
ГКРЧ
Государственный комитет по радиочастотам
ГЛОНАее
ГлобальН8JI нaвнraцнoНН8JI спутниковая система
гмееБ
Глобальная морская система с_и при бедСТВНИ и обеспечении безопасиОС1И
гнее
Глобальиая навигационная спутниковая система
ГС
главная станция
гек
геодезическая система координат
геЕВЭЧ
ГосударствеиН8JI система едииого времени и 3Т8JIоиных частот
диее
доплеровскнil измеритель скорости и сиоса
дн
днarpaммa направленности
дпе
днфференцнвпьН8JI подсистема
ДР
дифференциальный режим
де
днфференцнальН8JI CТ8НЦНJI
ж/д
железН8JI дорога
зие
38ПрОСН8JI измериreльиая CТ8НЦНJI
илц
ниформацнонно-аналнтнческнilцентр
точность
идне
ниерцивпьио-доплеровская нaвнraцнoНН8JI система
ИКАО(ICАО)
Междуиародная оргвниз8ЦНJI гражданской авнацнн
ИКД
интерфейсный контрольный документ
иле
(ILS)
иисгрументальН8JI система посадки
ИМО(IМО)
Международная морская организация
ине
инерциальная навигаЦИОННWI система
ИПМ
исходный пункт маршрута
иФРне
импульсио-фазовая РИС
КА
космическнil аппарат
КВО
коордннатно-времеииое обеспечеиие
кво
круговое вероятное отклоиение
кде
курсо-доплеровская система
кис
контрольио-измернтельиая CТ8НЦНJI
кке
контрольио-корректнрующая CТ8НЦНJI
клг
кольцевой лазерный гироскоп
книц
Коордннационный научио-информацнонный центр
кне
kосмичесхая навигационная система
кои
комплексН8JI обработка информации
кос
каантово-оптнческая CТ8НЦНJI
кпм
коиечный пункт маршрута
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
282 КРМ
курсовой радиОМ8JlК
ке
кypcoВ8JI система
ке
КОИТРОЛЬН8JI станция
кее
командная станция слежения
КТ
КОИ1]ЮльН8JI точка
КТА
КОИ1]ЮЛЬН8JI точка аэродрома
кэне
КОРpemlционио-экстремальН8JlнавнтационН8JIсистема
ЛА
летательный аппарат
ЛБУ
линейное боковое ускорение
лдпе
локалЬН8JI дпе
ЛПД
ЛИНИЯ передачи данных
МВ
метка времени
мве
минимальная высота снижения
МИИБ
мннна1ЮРНЫЙ ннерциальный измерительныйблок·
мле(МLS)
микроволновая система посадки
М.М.
МОРСК8JI миля
МО
министерство обороны
мпе
министерство путей сообщения
ме
морское судно
меэ
Международныйсоюз электросвязи
МТ
мобильный телефон
МТКА
многофункциональныйтранспортный КА
НАП
навнгациОНН8JI аппаратура потребителей
нво
навигационио-времениоеобеспечение
НИК
навигационно-информвционныйкомплекс
НИР
научно-исследовательсК8Jlрвбота
НК
навигационныйкомплекс
НКА
навигационный космический аппарат
НКУ
наземный комплекс управления
НН
немодулированН8JIнесуЩ8JI
НО
навигационноеобеспечение
НОТАМ
извещение, рассылаемое средствами электросвязи
(NOTAM) НП
навигационный параметр
НПП
научно-производствениоепредприятие
НПУ
наземный пуикт управления
не
навигационный спутник
непд
наземная стаНЦИЯ передачи данных
нет
навигациОННО-СВJI3НОЙтерминал
НФ
навигационный фильтр
овд
организация воздушиого движения
283 ОГ
орбитальная группировка
ОКР
olIытll-KoHcтpyктopcк8JI работа
ОПФ
оптимальная последовательная филырвцю!
оек
относкreльная система координвт
ПВОИ
npeдваркreльная вторичная обработка информации
ПД
псевдодальность
ПЗ
параметры Земли
ПИ
npиемоизмеритель или npиемоиндвкатор
пл
псевдолит
ПО
подвижный объект
ПО
npограммное обеспечение
ПОИ
первичная обработка ниформации
ППМ
npомежyroчный пункт маршруга
ПРМГ
посадочная радиОМ8JlЧная группа
ПРС
npиводиая радиocтaиЦIOl
ПС
псевдоскорость
ПС
псевдосnyтник
ПСП
псевдослучайная последовательиость
ПСС
подвижная спутниковая служба
пт
пониженная точность
пу
пункт уnpавленИJI
ПУИ
пункт уnpавленИJI и индикации
РБ
разгонный блок
РВ
радиовысотомер
РВСН
Ракетные войска стратегического иазначеНИJ!
РД
рулежная дорожка
РДПС
региональная дпс
РИРВ
Российский институт радионавиraцин и времени
РЛС
раднолокационная CТВНЦIOI
РМ
радиомаяк
РН
ракета-носитель
РНП
радионавигационный naраметр
РНС
радионавигационная система
РРНП
Российский раднонавигационный план
РС
Рида-Соломона (код)
РСБН
радиотехническая система ближней иавиraцин
РСДН
радиотехничесК8JI система дальней иавиraцин
РСС
радионавигационная спутниковая служба
РЭС
радиоэлекrpoиное средство
САНИ
служба АНИ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
284 САР
синreзировaннaJIапертура
САУ
система автоматическогоуправления
САУТ
система автоматическогоуправлениятранспортом
САЧ
служебио-адреСИ8JIчасть
СБИНС
сnyпmкоВ8JIБИНС
СВ
сухопутныевОЙСка
СВО
средиеквадратичеСК8JI,средиеквадраТИЧИ8JIBepOJIТII8JI ошибка
СВС
система воздушныхсигналов
СД
селективныйДОС1)'п
СЕВ
система единого времени
СИБ
спутниково-ииерциальныйблок
СК
система координат
СКА
средиеорбитальныйКА
СКФ
система коИ1pOЛJl фаз
СКО
средиеквадратичесК8Jl,средиеквадраТИЧИ8JIошибка
снс
сnyпmковая навигационнаясистема
СП
система посадки
спсс
система подвижиойспутниковойсвязи
срнс
СПУТНИКОВ8JIрадиоиавигациОНИ8JIсистема
СРО
средиеквадратическое,средиеквадратичиоерадиальиое отклоиение
СС
станция слежения
ССО
сферическоесредиеквадратическое,среднеквадратичиоеотклонение(ошибка)
СТ
стаидвртИ8JIточиость
тих
требуеМ8JI иавигаЦИОНИ8JIхарактеристика
УКВ
ультракороткиеволны
УМ
угол места
УС
унифицированныйсинхронизатор
ФАЛ
ФедеральН8JIавиациОНИ8JIадминистрация (США)
ФАС
ФедералЬН8JIавнациОНН8JIслужба (сейчас ФСВТ)
ФСВТ
ФедералЬН8JIслужба воздушноготранспорта
ЦАИ
центр аэроиавигациониойинформации
ци
цифРОВ8JI информация
ЦС
центральныйсинхронизатор
цуп
центр управления полетами
ЦУП
центр управления перевозками
цус
центр управлениясистемой
ЧВО
частотно-временноеобеспечение
чвп
частотно-времеНИ8Jlпоправка
ЧММС
частотная манипуляцияс минимальнымСДВИГОМ
шв
шкала времени
265 ШГС
широкозоlIIWIглавная СТ8НЦЮ1
ШДllС
широкозонииДПС
ШКС
широкозоlIIWIкокrpoлъная CТ8НЦЮI
ШПС
широкополосныйсигнал
ЭВМ
электрониивычислигельнаямашина
ЭИ
эфемеридII8JIниформВЦИJI
ЭМС
элехтромaппrrнu:совместимость
эо
эфемеридиоеобеспечение
AAIM
Airbome Autonomous !пtegrity Monitoring
автономный кокrpoлъ целостиосги в
ARINC NS BRG
AeгonauticaI Rвdio !пс.
РаднокорпорВЦИJI по аэронавтике
Antispoofing Bearing Clear (Coarse)/Acquisition соде
«акгиспуфинn,
С/А соде
комплексе бортового оборудования
пеленг (курсовой угол) IПIМ легко распознаваемый обшедоС1)'ПНЫЙ
код снгиалв
CNSlATM
GPS,
ClA-код
система связи, навигации и наблюденняl оргвиизацнн воздушного движения
CTS DGPS
C\ear to Send DifferentiaI GPS
заданный курс
DlS
Distвnce
расСТОJllllle
ОМЕ
Distance Measuring Equipment Distance Desired Track
оборудование измерения дальносги
DST ОТК
EGI
GPS
расстояние
заданный путевой угол
эквивалеlГГИО \ о-А
Е-А ЕСАС
днфференцнапьная система
European Civil Aviation
ЕвропейсК8JI граждансК8JI авиациониая
Соnfегепсе
конфереНЦЮI
ЕmЬеддед
GPS-aided !пertiaI
встроеlllWl спугннково-ниерцнапьная система
EGNOS ЕТА
ЕТЕ
European Geostationary Navigation Overlay Service Estimated Time of Aпiуа\ Estimated Time ofElapse
ЕвропейсК8JI служба геостационарноro навигационного дополнения
расчетное время приБЫТИJI расчетное время в пути до точки назначения
EUROCAE
FANS FDE
European Organization оп Civil Airbome Equipment Future AirNavigвtion System Fault Detection anд Exclusion
ЕвропейсК8JI оргаиизацня по бортовому
оборудоввнmo гражданской авиации перспеКГИВIIIUJ аэронавигационная система
обнаружение и ИСJ(JlJOчение отказа (углубленный автоматический кокrpoлъ достоверности информации)
FМS
Flight Management System
система управления полетом
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
266
GNSS
FinaI Operational Capability ftequency Flight Тесhniсal ElТOr Global Navigation Satellite Systern
GPS
Global Positioning System
GS ICAO
Ground Speed intemational CiviI Aviation Organization interface Control Document
FOC Freq FТE
ПОДИ8JI рабorocпособность частота
ошибка nнnотирования ГлобалЬН8JI спyrникОВ8JI навигациОНН8JI снстема (ГНСС) глoбaльн8Jl система позиционирования (местоопределення)
ICD
путеВ8JI скорость
МеждунаРОДИ8JI орraниз8ЦIIJI граждан-
ской авиацин, ИКАО инreрфейсный конrpoльный докумеIП (ИКД)GРS
ILS IMO ЮС JТIDS
LAAS МAGR МDN
MLS MМR
MSAS MSAT (MTSAT) NDGPS
Instrument Landing System intemational Мзritiше Organization Initial Operational Capability Joint Тзctical Information Distribution System Local Area Augmentation System Мiniaшred GPS Airborue Receiver Minimum Descent Height Microwave Landing System Multi-Mode Receiver MuItifunctional Transport Satellite Augmentation System Multifunctional Transport Satellite Nationwide DGPS
ннсгрумеlП8ЛЬНaJI система посадки (ИЛС) МеждунаРОДН8JI морская орraнизация, ИМО
первоначалЬНaJlработоспособность объединеНН8JI тактическая система
распределенИJI информации миниатюрный приемник
GPS
мннималЬН8JI высота сниженИJI (МВС) МИКРОВОЛНОВ8JI система посадки (МЛС) мноroрежимный приемник
ИПОНСК8JI ШПДС на основе многофункциональноro транспортноro КА ГКА снстемы
MSAS
ОбщенациональНaJI дифференциалЬН8JI
системаGРS
NIS nm NMEA NOTAМ
Navigation information Services nautical тiIе National Marine Electronic Association Notice to Ainnen
НавнraЦИОНН8JI ннФОрмаЦИОНН8JI служба
МОРСК8JI мили (м. м.) НациональНaJI морская элеКТРОНН8JI асСОЦИ8ЦIIJI
НОТАМ
-
извещение, рассылаемое
средствам электросвизи и содержащее
информацюо о состоиннн или изменении
moбoro аэронавигационноro оборудоваНИJI, обслужнванИJI н правил
NSE ОЕМ
Navigation System Error Original Equipment Manufacturer
ошибка навиraционной снстемы производнтель ориrинальноro
комnлектуемоro оборудованИJI
OBS Р,р
Omnibearing Selector
выбранный курс при смене ППМ (довернтеЛЬН8JI) вероитность
267 Р, Р(У)
PL PRN
RAIM RNAV RNP
закрытые коды сиmалов GPS
Pseudolite Pseudorandom Noise Receiver Autonomous Integrity Monitoring Area Navigation Required Navigation Performance
псевдолит (псевдоспyrник) псевдослучвйная помеха (ПСП) автономный ,конrpoль целОСТНОСТИ в приемнике зональная навигация
1ребуемая иавиraционная харВIereристика (ТИХ)
RTCA RTE RTK
Radio Technical Commission for Aeronautical Route Real Time Kinematic
Радиотехническая комиссия по аэронавтике пyrь
кинематический режим в реальном времени
RTCM SC-104
SA SARPS SDH
Radio Technica1 Commission for Мaritime Services Special Commitee-104 Selective Availability Standards and Recommended Practices Synchronous Digital Нierarchy
Спеuнальный комитет
104 Радиотехни
ческой комиссии по морским службам селективный ДОС1Уп (СД) стандарты и рекомендованная практнка
сеть синхрониой uнфровой иерархической системы
SID SPD STAR STR TACAN ТОМА
Standard Instrument Departure Speed Standard Terminal Arrival Routes Crosstrack Tactical Aeronavigation Time Division Multiple Access
стандартный маршрyr вылета пyreвая скорость
стандартный маршрyr приБЫТНJI
лниейное боковое уклоиение (ЛБУ) система тактической аэроиавнrauнн миожественный дОС1)'П с временным разделеиием
TRК
Track
пyreвой yroл
ТRN
Turn
поворот
TSO
Technical Standard Order
приказ (предписание, распоряжение) о введении техннческоro ствндарта
UTC VOR VORTAC WAAS WGS-84 WPT ХТК
Universal Coordinated Time Уету Нigh Frequency Omnidirectional Range VORffACAN Wide Area Augmentation System Wor1d Geodetic System-84 Waypoint Crosstrack
уииверсальиое координированиое время
всенвправленная УКВ радиосистема
ШНРОКОЗ0нная американская ДПС всемирная геодезическая система
1984r.
пyreвая точка (ппм)
линейное боковое уклонение (ЛБУ)
~Д8ниеДЛRспециалистов
Юрий Арсеньевич СОЛОВЬЕВ
СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ
065232 от 20.06.97 11.05.2000. Формат 70x1OO/16 Бумага офсетная Н. 1. Гарнитура тайме. Печать офсетНWI. УСЛ. печ. л. 22,1. Зах. Н2~ ЛР но
Подписано в печать с орнгинал-макета
Информвционно-технический
центр "Эко-Трендз".
Отпечатано в ппп "Типография "Наука",
121099, Москва,
illубннекнR пер.,
6
••
эк8 ТРЕНДЗ ИнФОрмаЦИОННG-Т8ХННЧ8СlIИii центр
Книги для специалистов в области связи и телекоммуникационныхсетей можно приобрести по следующим адресам: Москва. Центральные кннжные магазины
Информационно-техническийцеитр «Эко-Трендз»: 2-0Й Щемиловекий пер., Д
4/5
Саикт-Петербург «Санкт-Петербургекав кннготорговав компаннв»:
ул. Зайцева,
17/23,
тел.lфакс
198152,
г .Санкт-Петербург,
(812)325-19-01
Прибалтика Фнрма
«Janus»:
Латвнв, г. Рнга,
LV-50, Jezusbaznikas,
7а, тел.lфакс
722-69-55
Новосибирск
000
«Топ-кннга»: 630117, г. Новоснбнрск, ул. Арбузова,
тел.lфакс
1/1,
а/в
560,
(3832)36-10-26, 36-10-27
Екатериибург МУП кннжный магазин Но
тел.
(3432)53-24-89,
факс
14: г. Екатерннбург, (3432)53-24-90
ул. Челюскинцев,
23,
По всем региоиам России и СIП" Издатель серин
103473,
-
Ииформациоиио-текиический цеитр «Эко-Треидз»:
г. Москва, 2-й Щемиловскнй пер., д.
4/5,
(095)978-48-36, (095)978-80-31 E-mail: [email protected] http://www.vidnoe.rulbookshop тел.lфакс
Фирмой производитсв - издаине кннг сернн ТЭК, рассылка ннформацион ных листов с краткими рефератам н кннг серии н условий подписки, прием и рассылка заказов на книги.
От фирм, оргаиизаций, авторов и авторских коллективов прииимаЮТСII предложеИИII по издаиию иовых кииг
по указаииой тематике
ПриглаmаЮТСII к сотрудиичеству по раСПl!остраиеиию кииг серии ТЭК заиитересоваииые фИJl~Ы и оргаиизации в региоиах России и СНГ
ЭК_ТРЕНДЗ Информационно-технический центр
Инженерная энциклопедия ТЭК Технологии Электронных Коммуникаций в
2000 году планируются к выходу в свет книги серии ТЭК:
А.м.дУбннскиЙ. СТРОИТЕЛЬСТВО, МОНТАЖ, ТЕСТИРОВАНИЕ ВОЛС С.В.Крестьянннов, м.А.Шиепс-Шнеппе. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕЛЕФОНИЯ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ
Р.Р.Убаiiдуллаев. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЛС И.Г.Смириов. СТАНДАРТЫ СТРУКТУРИРОВАННЫХКАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Т.И.Иванова. ВЕДОМСТВЕННЫЕ СЕТИ СВЯЗИ
м.А.Баркун, О.Р.Ходасевич. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ СИНХРОННОЙ КОММУТАЦИИ л.м.Иевдяев. ТЕХНОЛОГИЯ СОМА Ю.А.Громаков. МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ ИА ОСНОВЕ СТАНДАРТА GSM Б.Я.Лихтnиндер н др. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕСЕТИ
д.Г.Мнрошииков,IO.А.Парфенов. "ПОСЛЕДНЯЯ МИЛЯ.. НА МЕДНЫХ КАБЕЛЯХ
с.Г.Шароини. СРЕДСТВА МОНТАЖА И ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ. Справочиик с.В. Пуртов. ПЕРЕДАЧА ВидЕОСИГНАЛОВ ПО ОПТОВОЛОКНУ А.В.Росляков н др. ЦИФРОВЫЕ сисгЕмыI КОММУТАЦИИ
Вы может. сделать зивку на ЭТИ н друтве кннги издательства Эко-Тревдз, направнв в наш почтовый нлн электропный адрес перечеиь необходимых книг
нлн СВlIЗ8IIшнсь С нами по телефону
IЗI
103473, Москва, 2-й ЩемИJlОВСКИЙ пер., 4/5, Издательство <<Радно и Свазь»,
д.
ИТЦ «3ко- Трендз»
Тeл.lФакс:
(095) 978-48-36, 978-80-31 [email protected] htlp: l/bookshop.vidnoe.ru
e-тail:
http://www.telecomforum.ru
