Системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС

ГЛОНАСС

Сетевая СРНС «ГЛОНАСС» разрабатывалась в 70-е годы на основеопыта создания и успешной эксплуатации российской низкоорбитной СРНС «Цикада». Первые ИСЗ серии «ГЛОНАСС» («Космос-1413», «Космос -1414» и

«Космос-1415» были выведены на орбиты 12 октября 1982 г. Далее с темпом 1-2 запуска в год продолжалось наращивание сети ИСЗ. Структура системы «ГЛОНАСС» соответствует рассмотренной общей структурной схеме спутниковой РНС. В ее состав входят: орбитальная группировка (навигационные ИСЗ), наземные средства управления, слежения и контроля (КИК), навигационная аппаратура потребителей (потребители) и средства развертывания и восполнения системы (космодром). Орбитальная структура системы «ГЛОНАСС» (ее баллистическая структура) характеризуется следующими параметрами: тип орбиты – круговая, высота 19100 км; период обращения 11 ч 15 мин, наклонение плоскости орбиты 64,8°. 24 НИСЗ размещаются на трех орбитах, сдвинутых по экватору на 120°, по восемь спутников на каждой из них Способ разделения сигналов, излучаемых различными спутниками системы «ГЛОНАСС», — частотный. Сигналы спутников идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей в отведенной полосе частот. Предусмотрены две частотные полосы (j=1,2) в диапазонах L1 и L2. Частотная полоса рабочих сигналов системы в диапазоне L1 составляет 1602,5625…1615,5000 МГц, а частотная полоса в диапазоне L2- 1246,4375…1256,9375 МГц. Каждый НИСЗ системы «ГЛОНАСС» излучает радиосигналы в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа исключения

ионосферной погрешности измерений навигационных параметров. Энергетика системы характеризуется эффективной мощностью излучаемого сигнала, которая в направлении на центр Земли равна 25

дБВт, а при углах ±15° от направления на центр Земли - 27 дБВт. Учитывая, что угловое положение и удаленность используемых в данном сеансе спутников от потребителя неодинаковы, мощность сигнала в точке приема на изотропную антенну составляет -156...-161 дБВт. Считается, что потери на пути распространения сигналов составляют -184 дБ. Излучаемые сигналы имеют круговую правостороннюю поляризацию.

Навигационное сообщение передается в виде потока цифровой информации со скоростью 50 символов в секунду. Применяется фазовая манипуляция несущей дальномерным псевдошумовым кодом, период повторения которого составляет 1 мс при символьной частоте 511 кГц, так что за один период повторения формируется 511 символов.

GPS

В 1973 году программы ВВС и ВМС США были объединены в общую навигационную технологическую программу NAVSTAR GPS. В течение первого этапа программы NAVSTAR проводилась оценка общей концепции, и были разработаны НКА BLOCK I. Второй этап полномасштабной разработки и испытаний начался в 1978 году с запуска первых 4-х НКА. В 1995 году система оказалась практически развёрнутой. На сегодняшний день точность синхронизации возросла с 10-11 до 10-13 и выше. Выросла и высота орбит спутников с 925 км до 20200 км. Изменилась несущая частота передатчиков с 400 до 1227 и 1575 МГц. Космический сегмент образован ОГ, номинально состоящей из 24 основных и 3 резервных НКА. НКА находятся на 6 круговых орбитах

высотой примерно 20200 км, наклонением 55° и равномерно разнесённых по долготе через 60°. В каждой орбитальной плоскости четыре НКА, разнесенных по аргументу широты примерно через 90°. Сегмент управления состоит из сети наземных станций измерения, станции управления и станций контроля, расположенных по всему миру. контактов с созвездием спутников. Передатчики НКА GPS излучают навигационные сигналы с правой

круговой поляризацией в трёх частотных диапазонах:

1) L5 (E5a) 1164..1189 МГц с центральной частотой 1176,45 МГц,

2) L2 1215..1237 МГц с центральной частотой 1227,60 МГц,

3) L1 1563..1587 МГц с центральной частотой 1575,42 МГц.

В диапазоне L5 передается F-код для точной навигации гражданской авиации. Он представляет собой ПСП длиной 4000..10230 бит. Он, как и сигналы GPS во всех диапазонах, модулируется метом относительной

фазовой манипуляции с двумя уровнями (ОФМ-2, BPSK). Минимальный уровень этого сигнала, принимаемого на линейно поляризованную антенну с коэффициентом усиления 3 дБ при углах места не более 5°, составляет минус

154 дБВт.

В диапазоне L2 передаются три составляющие (рис. 10.3):

1) C/A-код (Clear (Coarse) / Acquisition), открытый для мирового сообщества. Минимальный уровень этого сигнала минус 166 дБВт.

2) P(Y)-код, доступный санкционированным пользователем. Минимальный уровень этого сигнала минус 166 дБВт.

3) M-код, который дополнительно введён США для применения в военных целях. Он передается с более высоким минимальным уровнем, который составляет минус 138 дБВт.

C/A-код (код Голда) передается с тактовой частотой 1,023 МГц, занимает полосу частот 2,046 МГц. Он представляет собой ПСП длительностью 1 мс. (1023 бит).

P-код представляет собой ПСП длительностью 7 суток. Закрытый P(Y)-код передается с тактовой частотой 10,23 МГц, занимает полосу 20,46 МГц. Он представляет собой ПСП длительностью 267 суток (примерно 236·1012 бит).

В диапазоне L1 передаются те же три составляющие, но с другими минимальными уровнями: C/A-код - минус 160 дБВт, P(Y)-код - минус 163 дБВт, M-код - минус 138 дБВт.