Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
Для обеспечения CHC ГЛОНАСС параметрами вращения Земли в системе организовано оперативное определение координат полюса Земли и неравномерности скорости ее вращения (длительности суток) по данным измерений контрольных станций КИК на основе совместного уточнения параметров вращения Земли и вектора состояния системы. Специально разработанные методики позволяют определить и всемирное время в процессе эфемеридного обеспечения системы. Точность получаемых результатов оценивается для координат полюса на уровне 15 — 20 см, для длительности земных суток — 0,5 ме и для всемирного времени — 1 мс [23].
Положим, что с борта НИСЗ передаются метка времени, к которой отнєєєн ПРОГНОЗ, ПрЯМОуГОЛЬНЫе КООрДИНаТЫ ^l,',^2/,^3i и
составляющие ^1,-.1?,«з; вектора линейной скорости /'-го НИСЗ в геоцентрической ортогональной гринвичской системе координат Оеехе2е3 (ПЗ-90 для CHC ГЛОНАСС, WGS-84 для GPS НАВСТАР). При описании движения НИСЗ используется и так называемая система орбитальных элементов (рис. 1.21), где введены следующие обозначения: і - наклонение орбиты; Q — долгота восходящего узла; а — аргумент широты перигея П; и — аргумент широты или фаза НИСЗ; S - истинная аномалия, измеряемая от перигея в сторону движения НИСЗ до направления радиус-вектора г спутника; - линия узлов или'линия пересечения плоскости орбиты е плоскостью земного экватора, точка — восходящий узел, точка — нисходящий узел орбиты.
Кроме того, орбита НИСЗ характеризуется: а — большая полуось °Ро11ты; е — эксцентриситет орбиты; т — время прохождения спутника через перигей; (q - время прохождения спутника че-Рез восходящий узел орбиты.
90
что аргумейз^ш широты пв^гея П, характеризуя положение,большой полуоси орбиты, опрэдляется по формуле: ' :' '" ' ' 03 = W-9. ' (1.5.4)
тической орбиты НИСЗ
Соотношения, связывающие основные элементы орбиты и прямоугольные координаты, а также линейные скорости НИСЗ в гринвичской системе координат, имеют вид е\ - /¦(cos П cos и - sin П cos / sin и),
е2 -/-(sinncosH + cosncos/siiiw), (1.5.5)
''i Є3 = г sin/ sin а,
q = ^fL _ Vii (cos Hs in г і + sin П cos / cos u), r
7. <?2 = -^—^— vu (sinГ2sin и — cos Г2 cos і cos zv), (1.5.6)
= -*-=2- + v„ COS Ї COS H,
a(\~e2)
rT1f* ^-^ — модуль радиус-вектора г спутника;
I +ecos З
— <?siu -Э ¦ I-——— — радиальная составляющая линейной ско-
рости спутника; vw =(1 +еcos 9)- і-— —¦ — составляющая ли-
нсйной скорости спутника, перпендикулярная радиус-вектору ? ; / — гравитационная постоянная.
91
Отметим, что период обращения спутника по орбите равен
При практическом использовании CHC второго поколения необходимо одновременное нахождение в зоне радиовидимости ПА CHC по меньшей мере четырех спутников (избыточный четвертый НИСЗ используется для оценки сдвига AT шкалы времени потребителя относительно шкалы времени системы). Орбитальная группировка системы HABCTAP для достижения такого четырехкратного покрытия земной поверхности включает двадцать четыре НИСЗ на равновысоких, равнонаклонных круговых орбитах высотой около 20000 км. Такая группировка образуется путем равномерной расстановки по земному экватору трех плоскостей орбит (через 120°), в каждой из которых находится восемь спутников, также равномерно (через 45°) расставленных на орбите. При эксплуатации такой CHC аппаратура потребителя выбирает оптимальное, с точки зрения максимальной точности определения координат места, «созвездие» из четырех спутников.
Рассмотрим основные методы навигационных определений, используемые в современных CHC
Псевдодальномерный метод. Под псевдодальностью от потребителя до /-го спутника понимают измеренную дальность Дам і - |ризм.і|» отличающуюся от истинной дальности Д-=|р,| на неизвестную, но постоянную за время определения ПНП величину 5D = CAT (сдвиг шкалы времени аппаратуры потребителя относительно шкалы времени СНС, выраженный в единицах дальности). Таким образом, для псевдодальности до /-го спутника можно записать
где е\,е2,ет, — неизвестные декартовы координаты фазового центра приемной антенны аппаратуры потребителя СНС; ^,^г',^; — известные в результате обработки в ПА CPIC эфемеридной информации декартовы координаты /-го НИСЗ на момент измерений; e1 — инструментальная погрешность измеренного значения псевдодальности.
В псевдодальномерных методах первичными навигационными параметрами являются рюм, - Для вычисления четырех нсиз-
V7
(1.5.7)
Ризмі -
92
вестных параметров q,e2.-e3 11 необходимо произвести #щ рения псевдодальностей до четырех спутников и решить еист^ нелинейных алгебраических уравнений
3
]Г(е/,. -ej)2 = (Ризш- -5D)2,/ = 12,3,4. (ц,
У=1
Система уравнений (1-5.9) имеет точное решение, и, следом тельно, местоположение потребителя при измерениях псевдо, дальностей определяется как точка пересечения четырех поверх ностей положения (сфер с центром в точке ц.м, НИСЗ) или тре-линий положения.
Необходимость нахождения в зоне видимости четырех НИО предъявляет достаточно жесткие требования к структуре сир НИСЗ, которые выполняются только в ереднетшCOTHbIX CHC Параметры же орбитальной группировки НИСЗ низковысотнш CHC (высота орбит, число спутников, их расстановка) обьгчне обеспечивают периодическую видимость в зоне потребителя I! НИСЗ, поэтому определение координат места в этих CHC мода осуществляться не в реальном масштабе времени, а лишь после проведения последовательных (обычно доплсровских) измерении нескольких линий положения по сигналам одного НИСЗ. Псев-додальномернъщ метод не накладывает жестких ограничений № значение погрешности ДГ (сдвиг временной шкалы) и позволяет одновременно с определением местоположения вычислят; смещение шкалы времени потребителя.
