Принцип работы, задачи и элементы спутниковой системы позиционирования и радиомониторинга
Система спутникового позиционирования – это система, которая предназначена для определения географических координат воздушных, водных и наземных объектов, а также низкоорбитальных станций.
Спутниковые системы также позволяют получать данные о направлении движения и скорости приемника. В настоящее время только двумя системами обеспечивается полное покрытие и бесперебойная работа для всей планеты - ГЛОНАСС и GPS.
Основные задачи систем спутникового позиционирования и радиомониторинга:
- Хранение и архивирование историй траектории перемещения объекта.
- Определение координат объекта.
- Визуализация получаемой информации.
- Формирование объектом дополнительной информации.
- Обработка информации абонентов.
- Формирование пакетов (служебных сообщений).
- Организация обмена сообщений между объектами наблюдения и средствами системы.
Принцип работы современных систем спутникового позиционирования и радиомониторинга основан на измерении расстояния между объектом и спутником, положение которого известной с большой точностью. Положение спутника отражается в специальной таблице, называемой альманахом. Как правило альманах сохраняется приемником, в том случае, если он еще актуален. Каждый спутник передает в сигнале весь альманах, таким образом, если известно расстояние до спутников системы, то при помощи геометрических построений, которые основаны на альманахе, можно вычислить положение объекта в пространстве.
Метод измерения расстояния от антенны приемника до спутника базируется на том, что скорость распространения радиоволн известна. Для создания возможности измерения времени распространения сигнала, каждым спутником системы излучается сигнал точного времени при помощи атомных часов. Часы приемника спутника синхронизируются с системным временем, а при дальнейших приемах сигналов рассчитывается задержка между временем излучения, которое содержится в сигнале, и временем приема сигнала. Данной информации достаточно для того, чтобы приемник смог вычислить координаты антенны. Остальные параметры, такие как курс, пройденное расстояния, скорость рассчитываются на основе времени измерения, затрачиваемого объектом на перемещение между точками с определенными координатами.
К основным элементам системы спутникового позиционирования и радиомониторинга относятся: информационная система, которая передает поправки пользователям, с целью увеличения точности определения координат; группировка спутников на орбите, которые излучают специальные радиосигналы; система радиомаяков (наземных); наземная система контроля и управления, в состав которой входят блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них корректирующих данных; аппаратура потребителя, используемая для определения координат.
Сегменты системы спутникового позиционирования и радиомониторинга
Радиомониторинг – это деятельность, которая направлена на изучение и контроль радиообстановки.
Все элементы, которые входят в состав системы спутникового позиционирования и радиомониторинга можно разделить на три сегмента:
- Сегмент космических аппаратов.
- Сегмент наземного контроля и управления.
- Сегмент приемных устройств.
Сегмент космических аппаратов современных спутниковых систем состоит из 24 спутников, из которых 21 являются действующими, а 3 остальных - резервными. Спутники обращаются вокруг Земли по круговым орбитам в шести плоскостях (по четыре в каждой). Средняя высота орбиты примерно 20 200 километров, а период обращения почти 12 часов. Это позволяет принимать сигнал минимум от четырех спутников одновременно в любой точке планеты и в любое время.
Сегмент наземного управления и контроля состоит из станций слежения за спутниками, которые равномерно размещены по территории страны, а также главной станции с вычислительным центром, службы точного времени и станции загрузки данных. Каждые 12 часов с пунктов слежения при помощи лазерного дальномера измеряется расстояние. Затем информация о положении спутников передается на бортовые компьютеры каждого из них. Спутники непрерывно излучают для пользователей измерительные сигналы, свои координаты, данные о системном времени и т.п. На каждом спутнике установлены солнечные батареи, эталоны частоты и времени, приемно-передающая аппаратура, уголковые отражатели и бортовые компьютеры.
Сегмент приемных устройств состоит из антенны, спутникового приемника, источника питания, управляющего контроллера и прочих вспомогательных приборов. Определение координат точек на земной поверхности основывается на измерениях дальности до приемника от спутника, который устанавливается на определенной точке.
