МУ по проведению ПЗ по курсу АП СРНС - Вводное занятие — различия между версиями
Korogodin (обсуждение | вклад) |
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Подсистема космических аппаратов (космический сегмент)) |
||
Строка 66: | Строка 66: | ||
'''Возможное решение''' | '''Возможное решение''' | ||
− | Как сказано ранее, высота полета спутников - около <math>h</math> = 20 000 км. Радиус Земли - около <math>R</math> = 6 500 км. Угол места <math>\alpha</math> = 7 градусов. | + | Как сказано ранее, высота полета спутников - около <math>h</math> = 20 000 км. Радиус Земли - около <math>R</math> = 6 500 км. Угол места <math>\alpha</math> = 7 градусов. Отсюда телесный угол примерно <math>4\pi/3</math>, то есть треть от всей сферы. На любой трети сферы всегда должны быть видны 4 спутника, откуда спутников не менее 12. Из-за особенности покрытия сферы полученными поверхностями и движения спутников необходимое количество несколько больше. Всего нужно порядка нескольких десятков спутников. |
[[File:20120403_Task1.png|center|400px]] | [[File:20120403_Task1.png|center|400px]] | ||
}} | }} | ||
+ | |||
+ | Более строгий расчет с учетом конечного числа орбитальных плоскостей и движения спутников показывает, что достаточно 24 спутников для систем ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS. |
Версия 14:04, 3 апреля 2012
Содержание |
Цель занятия
- Напомнить основные термины
- Напомнить состав, назначение и характеристики СРНС
- Описать базовую структуру НАП
- Изучить модель входного сигнала НАП и рассчитать основные её параметры
Медиа
Занятие проводится с использованием презентации.
Спутниковая радионавигационная система
Существует ряд понятий, близких по смыслу - спутниковая радионавигационная система (СРНС), глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС), спутниковая навигационная система (СНС), спутниковая среднеорбитальная навигационная система (ССНС), глобальная система позиционирования (ГПС) и т.д. Как правило этими понятиями различные авторы обозначают один и тот же класс существующих и проектируемых систем - NAVSTAR GPS, ГЛОНАСС, Galileo, COMPASS и т.п.
Различаются эти понятия подчеркиванием деталей:
- 1) Навигация/позиционирование
Позиционирование подразумевает определение положения объекта в пространстве относительно других объектов (системы координат). Навигация - организацию маршрутизации по результатам позиционированию, т.е. выдачу управляющих сигналов, позволяющих объекту достичь заданной точки маршрута. Это различие в используемых терминах скорее историческое - в отечественной литературе чаще используют "навигационная", в иностранной - "позиционирования".
- 2) Спутниковая
Кроме спутниковых систем существуют системы позиционирования, использующие сигналы наземных станций, удаленных пульсаров, летательных аппаратов и т.д.
- 3) Среднеорбитальная
Высота орбит спутников систем NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС около 20 000 км, что относят к орбитам средней высоты. В системах-предшественницах использовались спутники, расположенные на низких орбитах - около 1000 км.
- 4) Глобальная
Современные системы предоставляют сервис на всей поверхности земного шара. В противоположность локальным системам позиционирования, например по сигналам базовых станций сотовой связи.
Остановимся на термине:
Спутниковая радионавигационная система (СРНС) - система, предоставляющая потребителю сервис координатно-временного обеспечения: оценки его координат, а так же скорости, времени и угловой ориентации посредством сигналов спутниковой группировки.
- Области применения СРНС:
- Вооруженные силы
- Синхронизация систем связи и энергетики
- Геодезия: с помощью приемников ГЛОНАСС и ГЛОНАСС\GPS определяют точные координаты точек и границы земельных участков
- Картография: ГЛОНАСС используется в гражданской и военной картографии
- Тектоника: с помощью спутников ведутся наблюдения движений и колебаний тектонических плит
- Навигация: с применением глобальных систем позиционирования осуществляется как морская так и дорожная навигация
- Спутниковый мониторинг: проект ЭРА-ГЛОНАСС — мониторинг положения, скорости автомобилей, контроль за их движением
- Мониторинг сложных инженерных сооружений
- Мониторинг животных, защита окружающей среды
- Обеспечения поиска и спасания людей
- Персональные трекеры, «тревожная кнопка»
Сервис обеспечивают три сегмента СРНС: наземный сегмент, космический сегмент и сегмент АП.
Подсистема космических аппаратов (космический сегмент)
Подсистема космических аппаратов состоит из определенного числа навигационных спутников. В различных системах число спутников варьируется, но необходимое и достаточное для глобального покрытия количество спутников определяется параметром орбит.
Задача Оценить порядок величины минимального необходимого числа спутников для одновременного покрытия каждой точки поверхности земного шара сигналами как минимум 4 среднеорбитальных спутников с углом места более 8 градусов.
Возможное решение Как сказано ранее, высота полета спутников - около = 20 000 км. Радиус Земли - около = 6 500 км. Угол места = 7 градусов. Отсюда телесный угол примерно , то есть треть от всей сферы. На любой трети сферы всегда должны быть видны 4 спутника, откуда спутников не менее 12. Из-за особенности покрытия сферы полученными поверхностями и движения спутников необходимое количество несколько больше. Всего нужно порядка нескольких десятков спутников. |
Более строгий расчет с учетом конечного числа орбитальных плоскостей и движения спутников показывает, что достаточно 24 спутников для систем ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS.