Спутниковые системы слежения
РЕФЕРАТ
“Спутниковые системы слежения”
ГОУ ОГУ 211000.62.8012.06 Р
Руководитель
____________________Корнев Е.А.
"___"____________________2012 г.
Исполнитель
студент группы 12КТЭС(б)ПТРС
___________________ Е.Я.Калугин
"___"____________________2012г.
Оренбург 2012
Содержание
Введение. 3
1 Спутниковые системы слежения. 4
2 Глобальная навигационная спутниковая система. 6
2.1 Назначение. 6
2.2 Недостатки. 7
3 Система Глобального Позиционирования (GPS) 10
4 Сравнение GPS и ГЛОНАСС.. 13
Заключение. 15
Список использованных источников. 16
Введение
Одним из наиболее впечатляющих по своим масштабам итогов деятельности человечества в 20 столетии стало создание глобальных космических систем. В частности создание систем слежения и телекоммуникации. Эти системы огромны как по своей стоимости реализации, так и по своими возможностям и масштабам. На создание системы связи Iridium уже было затрачено около 7 млрд. $ США, а на создание системы Globalstar 4 млрд. $. Однако они стали реальностью нашей жизни. Глобальные навигационные системы GPS и ГЛОНАСС были не только развернуты, но и опробованы в гражданском и боевом применении, функционирует целый ряд систем спутниковой связи использующих, как геостационарные, так и низколетящие спутники. Исторически развитие космических систем связи и навигации началось параллельно. Хотя в навигационных системах присутствовали служебные комплексы связи, но они не являлись системами связи массового обслуживания и играли обеспечивающую жизнедеятельность системы роль. В то же время на системы космической связи в начале их развития не возлагались функции измерения координат, хотя они нуждались в баллистическом обеспечении и следовательно в решении задачи определения местоположения ретрансляторов. То есть решение задач слежения в системах связи носило характер обеспечения их функционирования. Однако довольно быстро стало ясно, что для решения задачи управления и связи с подвижными объектами необходимо знание координат объектов. Возможности совмещения услуг слежения и связи нашло применение в обслуживании транспортных сухопутных перевозок, породив целое направление – телематику. Одновременно возможность измерения и передачи координат подвижных объектов давала возможность создания нового класса систем – систем глобального аварийного оповещения.
Спутниковые системы слежения
1.1.1 Спутниковые системы слежения - сравнительно новая, быстро развивающаяся ветвь навигации или отслеживания перемещения подвижных объектов.
1.1.2 Развитие отечественной спутниковой радионавигационной системы (СРНС) ГЛОНАСС имеет уже практически сорокалетнюю историю, начало которой положено, как чаще всего считают, запуском 4 октября 1957 г. в Советском Союзе первого в истории человечества искусственного спутника Земли (ИСЗ). Измерения доплеровского сдвига частоты передатчика этого ИСЗ на пункте наблюдения с известными координатами позволили определить параметры движения этого спутника.
1.1.3 Эффект Допплера (по имени австрийского физика К. Допплера) состоит в изменении регистрируемой приемником частоты колебаний или длины волны при относительном движении приемника и источника этих колебаний.
1.1.4 Обратная задача была очевидной: по измерениям того же доплеровского сдвига при известных координатах ИСЗ найти координаты пункта наблюдения. Научные основы низкоорбитальных СРНС были существенно развиты в процессе выполнения исследований по теме "Спутник" (1958—1959 гг.). Основное внимание при этом уделялось вопросам повышения точности навигационных определений, обеспечения глобальности, круглосуточности применения и независимости от погодных условий.
1.1.5 В 1979 г. была сдана в эксплуатацию навигационная система 1-го поколения "Цикада" в составе 4-х навигационных спутников (НС), выведенных на круговые орбиты высотой 1000км, наклонением 83° и равномерным распределением плоскостей орбит вдоль экватора. Она позволяет потребителю в среднем через каждые полтора-два часа входить в радиоконтакт с одним из НС и определять плановые координаты своего места при продолжительности навигационного сеанса до 5 ... 6 мин.
1.1.6 В ходе испытаний было установлено, что основной вклад в погрешность навигационных определений вносят погрешности передаваемых спутниками собственных эфемерид, которые определяются и закладываются на спутники средствами наземного комплекса управления. Поэтому наряду с совершенствованием бортовых систем спутника и корабельной приемоиндикаторной аппаратуры, разработчиками системы серьезное внимание было уделено вопросам повышения точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников. Была отработана специальная схема проведения измерений параметров орбит средствами наземно-комплексного управления, разработаны методики прогнозирования, учитывающие все гармоники в разложении геопотенциала. Проведены работы по уточнению координат измерительных средств и вычислению коэффициентов согласующей модели геопотенциала, предназначенной специально для определения и прогнозирования параметров навигационных орбит. В результате точность передаваемых в составе навигационного сигнала собственных эфемерид была повышена практически на порядок и составляет в настоящее время на интервале суточного прогноза величину » 70 ... 80 м, а среднеквадратическая погрешность определения морскими судами своего местоположения уменьшилась до 80 ... 100 м.
2 Глобальная навигационная спутниковая система 
Рисунок 1 - ГЛОНАСС-М
Назначение
2.1.1 Обеспечение навигационной информацией и сигналами точного времени военных и гражданских наземных, морских, воздушных и космических потребителей.
2.1.2 С 1996 года по предложению Правительства Российской Федерации Международная организация гражданской авиации и Международная морская организации используют систему ГЛОНАСС вместе с системой GPS (США) в качестве международных.
Недостатки
2.2.1 Необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии;
—при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25—30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м;
—при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;
—сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат.
2.2.2 Приемники, одновременно работающие с сигналами ИСЗ GPS и ГЛОНАСС, в Украине изготавливаются на ГП «Оризон» (г. Смела).
Таблица 1 – Параметры системы ГЛОНАСС
| 1 Зона обслуживания | Глобально по поверхности Земли в воздушном и околоземном космическом пространстве |
| 2 Возможность использования | В любой момент, независимо от времени суток, года и метеоусловий |
| 3 Точность навигационных определений (вероятность 0,95): в стандартном режиме | |
| - по плановым координатам | » 20 м |
| - по высоте | » 30 м |
Продолжение таблицы 1
| - по скорости | 5 м/с |
| - по времени привязки к Госэталону | 0,7 мкс |
| в дифференциальном режиме | от 0,1 м до 5 м |
| 4 Доступность | 99,64% |
| 5 Количество КА в орбитальной группировке | 24 (по 8 КА в трех плоскостях) |
| 6 Орбита | круговая |
| - высота | 19140 км |
| - наклонение | 64,8° |
| 7 Частотный диапазон | » 1,6 ГГц |
| - частота L1 | » 1,2 ГГц |
| 8 Гарантированный срок функционирования КА | 7 лет |
| 9 Средства выведения: | |
| - одиночный запуск с к. Плесецк | РН "Союз-2" и РБ "Фрегат" |
| - групповой запуск (3 КА) с к. Байконур | РН "Протон" и РБ "Бриз-М" |
2.2.3 В настоящее время на базе системы ГЛОНАСС предполагается создание Единой глобальной системы координатно-временного обеспечения (ЕС КВО). Кроме спутниковой системы, ЕС КВО включает:
ü Государственную систему Единого времени с эталонной базой страны;
ü Государственную систему и службу определения параметров вращения Земли;
ü систему наземной и заатмосферной оптической астрометрии;
ü космическую геодезическую систему и др.
2.2.4 Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические КА без привлечения измерений с поверхности Земли.
2.2.5 При разработке направлений и путей совершенствования системы учитывается постоянный рост требований пользователей к точности навигационных определений и целостности системы. При этом под целостностью в данном случае понимается способность самой системы обеспечивать предупреждение пользователей о тех моментах времени, когда система не должна использоваться для навигационных определений. Одним из важнейших путей решения этой проблемы является интеграция двух спутниковых радионавигационных систем - ГЛОНАСС и GPS.
2.2.6 Можно выделить четыре основных направления модернизации СРНС ГЛОНАСС:
—улучшение совместимости с другими радиотехническими системами;
—повышение точности навигационных определений и улучшение сервиса, предоставляемого пользователям;
—повышение надежности и срока службы бортовой аппаратуры спутников и улучшение целостности системы;
—развитие дифференциальной подсистемы.