НавигацияныҢ серіктік жҮйесі

Серіктік навигация жүйесі– кешенді электронды-техникалық жүйе, жер үсті және ғарыш жабдықтарын жиынтығынан тұрады және орналасуды анықтауға арналған болып табылады (географиялық координаталар мен биіктік), сонымен қатар қозғалыс параметрлерін (қозғалыс бағыты мен жылдамдығы және т.б.) жер үсті, су, әуе нысандары үшін анықтауға мүмкіндік береді.

Спутниктік жүйенің негізгі элементтері:орбиталды топтама, бірнеше серіктен құралады (2 бастап 30 дейін), арнайы радиосигналдарды шағылдырады; жер үсті басқару және бақылау жүйесі, серіктердің ағымдағы орналасуын анықтау, өлшеу блоктарын қамтиды және оларған орбиталар жайлы ақпаратты корректировкалау үшін жіберу; қабылдау тұтынушы жабдықтары, координаталарды анықтау үшін қолданылады, ақпараттық радиожүйе қолданушыларға координаталарды анықтау дәлдігін елеулі арттыруға мүмкіндік беретін түзетулерді жібереді.

Олардың орналасу жағдайын үлкен дәлдікпен белгілі серіктермен (координаттарын алу қажет), объектіге антеннаға дейінгі қашықтықты өлшеуге негізделген спутниктік навигациялық жүйелердің жұмыс принципі болып табылады. Өлшеу алдында кез келген спутниктік қабылдағыш болуы тиіс альманах ретінде белгілі барлық жерсеріктердің кестедегі лауазымдарында қызмет атқарды. Әдетте, қабылдағыш соңғы өшіру бері жадында сақтайды, ол ескірген болмаса - бірден оны пайдаланады. Әрбір спутник бүкіл альманах сигналын қабылдайды. Осылайша, альманахқа негізделген дәстүрлі геометриялық құрылыстар арқылы бірнеше серіктермен қашықтықтағы объекттің кеңістіктегі орнын есептеуге болады.

Шыңдығында жүйенің жұмысы әлдеқайда қиынырақ орындалады. Төменде арнайы техникалық шешулерді талап ететін мәселелер келтірілген:

– көптеген навигациялы қабылдағыштарда атомды сағаттардың болмауы, аталмыш кемшілік әдетте ақпаратты бірнеше серіктен алу керек болатын талаппен жойылады;

– серіктер орбитасына әсер ететін Жер гравитациялық өрісінің біртексіздігі;
– атмосфераның біртексіздігі, оның кесірінен радиотолықындардың таралу бағыты мен жылдамдығы белгілі бір шектерді өзгеруі мүмкін;

– Жер үсті обьектілерінен сигналдардың шағылуы , әсіресе қалалық өлкеге тән болады;

– Серіктерде ірі қуатты таратқыштарды орнату мүмкін емес болуы, осының салдарынан сигналды қабылдау тура көргіштік пен ашық ауа жағдайларында ғана жүзеге асырылуы мүмкін.

Қазіргі таңда серіктік навигацияның келесі жүйелері жұмыс жасап келеді: NAVSTAR (GPS), АҚШ қорғаныс министрлігінің иелігінде болып табылады, ол басқа мемлекеттер үшін оның басты кемшілігі болып табылады. Көбінесе GPS атауымен таныс. Жалғыз толық жұмыс жасайтын серіктік навигациялық жүйе болып табылады. Сонымен қатар ресейлік ГЛОНАСС, РФ қорғаныс министрлігіне тиесілі. Жасақтаушылардың айтуы бойынша, NAVSTAR салыстырғанда кейбір техникалық артықшылықтарға ие, дегенмен қазіргі таңда бұл тұжырымдамаларды тексеру мүмкін емес. Қызмет ететін навигациялы жүйелермен паралелль тағы 2 жүйе жасақталуда: Galileo – еуропалық жүйе, спутниктік топшаны құру қадамында орналасқан, Бэйдоу қазіргі таңда Қытайда жайылып жатыр, тек осы елде қолдануға арналған.

NAVSTAR (GPS) да, ГЛОНАСС та екі арналымға ие болып табылады – әскери және азаматтық, сондықтан сигналдардың екі түрін шағылдырады: біріншісі координаталарды анықтаудың төмен дәлдігімен (~100 м) азаматтық қолданыс мақсатында екіншісі координаталарды анықтаудың жоғары дәлдігімен (~10-15 м и точнее) әскери қолданысқа. Дәл навигациялық ақпаратқа қол жеткізуді шектеу үшін АҚШ әскери кілтін алғаннан кейін қарастырылуы мүмкін арнайы кедергілер әзірлейді. Қазіргі уақытта, кедергілер алынып тасталды және сигнал қолжетімді және нақты азаматтық қолданысқа ие болып табылады, бірақ өзге елдер үшін әскери коды қайта құлыптаулы болады деп мемлекеттік органдардың тиісті шешімдерінің жағдайы мәлімденеді (NAVSTAR жүйесінде бұл шектеу тек 2000 жылдың мамыр айында алынып тасталды және кез келген сәтте қайта енгізілуі мүмкін).

NAVSTAR серіктері 20 180 км биіктікте алты жазықтықта орналасады. ГЛОНАСС серіктері 19 100 км биіктікте үш жазықтықта орналасқан. Екі жүйедегі серіктердің номиналды саны – 24. NAVSTAR топшасы толық 1994 жылдың сәуір айында жинақталған, ал ГЛОНАСС 1995 жылдың желтоқсанында құрастырылды және тарала бастады. Қазіргі таңда соңғысының белсенді қалпына келтірілуі іске асырылып келеді.

Екі жүйе де «шулы кезектер» негізіндегі сигналдарды пайдаланады, оларды қолдану жоғары деңгейлі бөгет қорғанысын және таратқыштар сәулеленулерінің шағын қуаты кезіндегі сенімділікті қамтамасыз етеді.

Арналуына сәйкес, әр жүйеде екі базалық жиілік бар – L1 (стандарт дәлдікті) және L2 (жоғары дәлдікті). NAVSTAR үшін L1=1575,42 МГц және L2=1227,6 МГц. ГЛОHАСС сигналдардың жиіліктік бөлунуі қолданылады, яғни әр серік өз жиілігінде жұмыс жасайды, және сәйкесінше L1 1602,56 - 1615,5 МГц аралығында және L2 1246,43 бастап 1256,53 дейінгі аралықта орналасады. L1 сигналы барлық абоненттерге жетімді, сигнал L2 – тек әскери адамдарға (яғни арнайы құпия кодсыз ашылуы мүмкін емес).

Жерсерік қабылдағыштарының кейбір үлгілері үлкен дәлдікпен (2-3 см) екі нүкте арасындағы қашықтықты дифференциалды өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл әрекетті орындау үшін, шағын уақыт аралығында екі нүктеде Navigator ұстанымын өлшеу іске асырылады. Осындай өлшеу жүйесімен жерүсті түзетулер жүйесі мен 10-50 см 10-15 метр дәлдігінде өлшенген қашықтық қате болып табылады, өлшеу (спутник орбитаға дәлдігі, атмосфераның біртексіз, және кедергі факторлардың бері, әлдеқайда аз болып табылады. D) бұл жағдайда өзара шегеріледі. Сонымен қатар, өлшеу қабылдағыштың бірнеше сантиметры үшін дәлдікті үйлестіреді және серіктің координаталарды анықтау дәлдігін арттыруға мүмкіндік беретін ( «координаттар дифференциалдық түзету»), жіберу бірнеше жүйелер белгілі. Дифференциалдық түзету геостационарлық объектілеріне (спутниктер, жерүсті базалық станциялары) негізделген, ол әдетте ақылы түрде (сигнал декодтау төлегеннен кейін ғана белгілі бір қабылдағыштың қызметі мүмкін болады, яғни «қызметі жазылады») жүзеге асырылады. Қазіргі уақытта, Еуропаның еркін жүйесі EGNOS (EuropeanGeostationaryNavigationOverlayServices) (30 см-ге дейін), жоғары дәлдігін бере отырып, екі геостационарлық серіктерге негізделеді, бірақ кейбір мезгілдерде сенімсіз жұмыс жасайды. Солтүстік Америкада оның аналогы WAAS жүйесі болып табылады.