1. Глобальная спутниковая радионавигационная система "Навстар"

.1 Назначение системы

В ближайшие годы основным корректирующим средством навигационного обеспечения судов морского флота станет глобальная среднеорбитальная радионавигационная система типа "Навстар".

Аппаратура потребителей этой системы позволит определять не только высокоточные координаты места (широта, долгота, высота), но и скорость движения объекта по всем трем координатам, а также поправку к шкале времени.

Точность определения навигационно-временных параметров по сигналам этой системы не будет зависеть от географического района, времени года и суток, метеоусловий.

В России успешно разрабатывается Глобальная навигационная спутниковая система (Глонасс), которая по техническим характеристикам не будет уступать системе "Навстар".

Общее руководство работами по созданию системы, начатыми в 1973 г., осуществляет управление ракетно-космическими системами ВВС США SAMSO (Space and Missile System Organization). "Навстар" называют также Глобальной системой определения места - GPS (Global Positioning System).

Система способна обслуживать неограниченное количество подвижных и стационарных объектов, находящихся в любой точке поверхности Земли, воздушного и околоземного космического пространства, с высокой надежностью при любых метеоусловиях в любое время. Формат сигналов, излучаемых системой, позволяет непрерывно измерять навигационно-временные параметры потребителей с повышенной и пониженной точностью. В последнем случае система используется для навигации самолетов и вертолетов гражданской авиации и судов морского флота.

1.2 Основные особенности системы

Спутниковая система "Навстар" является среднеорбитальной квазидальномерной, обеспечивающей определение координат места, скорости изменения координат и поправки к шкале времени. Первоначально глобальность системы предполагалось обеспечить за счет равномерного размещения 24 космических аппаратов (КА) на круговых средневысотных орбитах высотой около 20000 км в трех плоскостях, наклонных на 63° к плоскости экватора и разнесенных по долготе на 120°. Такое расположение КА гарантирует видимость 6-11 КА в любой точке и в любое время. Затем концепция изменилась: на шести орбитах предполагается разместить 18 КА по три на каждой. Кроме того, предусматривается наличие трех резервных КА. При такой структуре системы количество видимых несколько раз в день с длительностью 20 - 30 мин КА может быть менее четырех. Система является квазидальномерной, так как используемые для определения координат временные задержки между потребителем и КА измеряются с систематической погрешностью вследствие рассогласования шкал времени, формируемых на борту потребителя и КА. Для исключения этой погрешности, измеренные квазидальности до разных КА попарно вычитаются, в результате чего формируется разностно-дальномерные измерения. С учетом этого, квазидальномерная система является разностно-дальномерной.

Измерения квазидальностей выполняются путем измерения временных интервалов между огибающими псевдослучайных последовательностей импульсов, принимаемых с КА и формируемых на борту потребителя. Поэтому для случая определения координат места и поправки к шкале времени система является импульсной.

При определении мгновенной скорости изменения координат места потребителя измеряются квазидоплеровские сдвиги частот путем измерения рассогласования между несущими частотами, принимаемыми к КА, и несущей частотой, формируемой на борту потребителя. Поэтому для случая определения скорости система является фазовой. Следует особо отметить высокую точность измерения текущей скорости по сигналам системы "Навстар". Сигналы этой системы шумоподобны и представляют собой непрерывные фазоманипулированные синусоидальные напряжения. Мощность сигналов на входе приемника аппаратуры потребителя (АП) в полосе частот, согласованной с одиночным импульсом шумоподобного сигнала, в десятки тысяч раз меньше уровня шума. Вследствие этого обнаружить, а тем более распознать структуру сигналов системы практически невозможно. Система обладает высокой помехозащищенностью. Величина отношения средней мощности сигнала после его свертки к мощности шума в полосе 1 Гц, которая позволяет оценить величину отношения сигнал - шум (по мощности) на выходе системы с различными полосами пропускания, составляет более 1000.

Одновременно с навигационно-временной информацией в виде потока шумоподобных импульсов система передает информационный поток, содержащий данные о параметрах орбит (альманахе), координатах КА (эфемеридах), о параметрах ухода частично-временной шкалы стандартов частоты и времени КА и др.

Система непрерывно передает два навигационно-информационных потока данных, обеспечивающих определение навигационных параметров потребителя с разной степенью точности. Так называемый С/А-сигнал (Clear or Coarse Acquisition - легко или грубо обнаруживаемый) предназначен для определения навигационно-временных параметров с меньшой точностью и может быть использован широким кругом потребителей, в первую очередь гражданских. Р-сигнал (Protected or Precise - санкционированный или точный) предназначен для военных потребителей с использованием специальных модификаций АП. Соотношение погрешностей между С/А и Р - сигналов составляет 10:1. Однако, величина погрешностей определения скорости по сигналам системы одинакова.