Технические науки/ 9. Авиация и космонавтика

Магистрант Артёменко Н.М.

Юго-западный государственный университет, Россия

ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМЫ «ГЛОНАСС» ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАПАТА

Определение координат полета малого космического аппарата (МКА), запускаемого различными образовательными организациями связано с определенными финансовыми затратами (поскольку упомянутые организации не обладают, как правило, достаточными техническими и финансовыми ресурсами). В связи с этим возникает проблема определения координат МКА с приемлемой точностью в условиях имеющихся ресурсов.

В работе [4], в частности, предлагается навигатор разделить на три функциональные части: радиочастотную часть, цифровой коррелятор и процессор. От антенны сигнал поступает на радиочастотную часть, главная задача которой - это усиление входного сигнала, фильтрация и аналогово-цифровое преобразование. Затем на вход цифрового коррелятора поступают цифровые отсчеты сигнала. В корреляторе формируются корреляционные интегралы, позволяющие отследить модуляцию сигнала и рассчитать метку времени входного сигнала. Метка времени отсылается спутником каждые 2 секунды (в навигационной системе ГЛОНАСС и в GPS - 6-секунд). Это позволяет определить расстояние до спутника с погрешностью не более 300 м. Для более точного определения необходимо знать фазу генератора дальномерного кода. Схемы построения опорных генераторов коррелятора позволяют определять его фазу с точностью до 0,01 периода, что составляет точность определения псевдодальности 3 м. [3].

В системах ГЛОНАСС и GPS излучение навигационных сигналов синхронизировано со шкалой времени спутника, который этот сигнал излучает. Цифровая информация спутника позволяет установить момент передачи метки времени в системном времени и связать момент приема метки со шкалой времени навигатора. Шкала времени приёмника формируется с помощью кварцевых стандартов частоты, поэтому наблюдается постоянный «уход» шкалы времени приёмника относительно шкалы времени системы [2].

Истинная дальность отличается от псевдодальности на величину, равную произведению скорости прохождения информационного сигнала (скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с учетом расположения источника и приемника на уход часов b), т.е. величину смещения часов потребителя по отношению к системному времени [3].

Навигационная система ГЛОНАСС передает координаты спутников в системе координат ПЗ-90.02. Определение системы координат основывается на следующих положениях (ГОСТ 51794-2001): - начало системы координат расположено в центре масс Земли; ось Z направлена в Международное условное начало; ось X лежит в плоскости начального астрономического меридиана, установленного Международным бюро времени; ось Y дополняет систему до правой.

Положения точек в системе ПЗ могут быть получены в виде пространственных прямоугольных или геодезических координат. Однако наша планета представляет собой эллипсоид, поэтому все расчеты, а так же сохранение и передачу выходных данных, целесообразнее производить в геодезической системе. Рассмотрим ее подробнее.

Центр масс Земли совпадает с центром общеземного эллипсоида (ОЗЭ), к которому и относятся геодезические координаты (или эллипсоидальные). Основными линиями ОЗЭ являются параллели и меридианы, один из которых принимают за начальный (нулевой): геодезическая высота (H) – отрезок по нормали к эллипсоиду от точки, находящейся на земной поверхности, до поверхности эллипсоида; геодезическая широта (В) — острый угол, образованный нормалью к поверхности эллипсоида, проведенной через заданную точку на поверхности Земли, и плоскостью экватора. Геодезические широты бывают северные и южные и изменяются от 0 (на экваторе) до 90° (на земных полюсах); геодезическая долгота (L) - это двугранный угол между плоскостью начального (гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Геодезические долготы различаются на восточные и западные. Они изменяются от 0° на Гринвичском меридиане до 180° на его тихоокеанской ветви. Геодезические координаты относятся к ОЗЭ, размеры которого определяются значениями большой полуоси α_ПЗ, равного 6378136 м и коэффициента сжатия эллипсоида 1/298,25784. При преобразованиях координат в качестве допуска прекращения итеративного процесса принимают значение 10^-4 угл. с. В этом случае погрешность вычисления геодезической высоты (h) не превышает 0,003 м.

Литература

1 Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ: Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения, Москва, 2008. - 74 с.

2 Веремчук Р.В., Спутниковые системы навигации GPS и ГЛОНАСС: Издательство Ростов-ГСУ, 2004. - 52 с.

3 Зог Ж. М., Основы спутниковой навигации: Издательство «U-BLOX», 2007. -254 с.

4 Гущин В.Н., Основные устройства космических аппаратов: Издательство «Машиностроение», 2003, -272 с.

5 Блинов В.Н., Малые космические аппараты. Книга 3. Миниспутники.: Издательство ОмГТУ, 2010, -347 с.