Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС

ТЕМА 2. Общие принципы построения радионавигационных систем. Лекция 2.2. Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Учебные цели: 1. Ознакомиться с назначением и составом СРНС «ГЛОНАСС». 2. Изучить принципы обеспечения работы СРНС «ГЛОНАСС». Учебные вопросы: 1. Структура и основные характеристики. 2. Этапы развёртывания. 3. Система координат, используемая в СРНС ГЛОНАСС. 4. Частотно-временное обеспечение. Шкалы времени системы ГЛОНАСС. 5. Эфемериды и альманах ГЛОНАСС. Время: 2 часа. Литература Основная: 1. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС / В.С. Яценков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 271 с. 2. Бикитько Р.В. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И. Петрова, В.Н. Харисова. – М.: Радиотехника, 2010. – 800 с. 1 1. Структура и основные характеристики Среднеорбитальная ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения, скорости движения, а также точного времени морских, воздушных, сухопутных и других видов потребителей, непрерывно на всей поверхности Земли и до высот 2000 км, и дискретно - до высот 40000 км. Система ГЛОНАСС состоит из трех подсистем: • подсистемы космических аппаратов (ПКА); • подсистемы контроля и управления (ПКУ); • навигационной аппаратуры потребителей / аппаратуры спутниковой навигации НАП (АСН). Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24-х НКА, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 НКА с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, в разных плоскостях положения НКА из разных плоскостей сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°. Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенных по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования ПКА, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на НКА временных программ, команд управления и навигационной информации. НАП (АСН) состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов НКА «Глонасс» и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационные определения в аппаратуре потребителей системы ГЛОНАСС осуществляются на основе беззапросных измерений псевдо дальностей и радиальных псевдоскоростей до четырех или более спутников ГЛОНАСС (или трех спутников при использовании дополнительной информации) с учетом информации, содержащейся в навигационных сообщениях, передаваемых в радиосигналах этих спутников. Для решения навигационной задачи из навигационного сообщения извлекаются данные о параметрах движения навигационных спутников на соответствующие моменты времени. В результате обработки этих данных в НАП обычно определяются три (две) координаты потребителя, величина и направление вектора его земной (путевой) скорости, текущее время (местное или в шкале Госэталона Координированного Всемирного Времени UTC(SU). 2 Состав системы — не менее 24 КА, находящихся в трех орбитальных плоскостях с углом наклонения 64,8°, на высоте 19140 км. Текущий состав орбитальной группировки системы ГЛОНАСС можно узнать на web-странице Информационно-аналитического центра ГЛОНАСС по адресу: http://www.glonass-ianc.rsa.ru/GLONASS/. Способ разделения сигналов, излучаемых различными спутниками системы ГЛОНАСС - частотный. Сигналы спутников идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей в отведенной полосе частот. Предусмотрены две частотные полосы в диапазонах L1 (1,6 ГГц) и L2 (1,25 ГГц). Каждый КА излучает радиосигналы стандартной точности в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа исключения ионосферной погрешности измерения навигационных параметров. Наряду с этим в диапазонах L1 и L2 передаются радиосигналы высокой точности (ВТ), модулированные специальным кодом и не предназначенные для международного использования. В таблице 1 приведены основные параметры СРНС ГЛОНАСС. Таблица 1 Параметр, способ ГЛОНАСС Число НС (резерв) 24 (3) Число орбитальных плоскостей 3 Число НС в орбитальной плоскости 8 Тип орбит Круговая Высота орбит, км 19100 Наклонение орбит, град 64,8±0,3 Драконический период обращения НС 11ч 15 мин 44 с ±5 с Способ разделения сигналов НС Частотный Несущие частоты навигационных радиосигналов, МГц: L1 1598.0625…1609.3125 L2 1242.9375…1251.6875 Период повторения дальномерного кода 1 мс (или его сегмента) Тактовая частота дальномерного кода, МГц 0,511 Скорость передачи цифровой информации, бит/с 50 Длительность суперкадра, мин 2,5 Число кадров в суперкадре 5 Число строк в кадре 15 Система отсчетов времени UTC(SU) Система отсчета координат ПЗ-90.02 Тип эфемерид Геоцентрические координаты и их производные 3 2. Этапы развёртывания Теоретические предпосылки к созданию отечественной СРНС впервые были сформулированы еще до запуска первого ИСЗ в рамках исследований, проводимых группой сотрудников ЛВВИА под руководством В. С. Шебшаевича в 1955—1957 гг., что свидетельствует о приоритете отечественной науки в разработке идеологии СРНС. Первый НС («Космос-192») отечественной низкоорбитальной спутниковой навигационной системы («Цикада»), предназначенной для нединамичных потребителей, был выведен на орбиту в 1967 г. А уже через год были проведены научные исследования по обоснованию, целесообразности и возможности создания Единой СРНС (Единой Космической Навигационной Системы), способной удовлетворить потребности любых наземных, морских, воздушных и космических потребителей с высокой точностью НВО. В качестве такой СРНС была разработана сетевая СРНС ГЛОНАСС (1972—1982 гг.). Развертывание созвездия НС велось поэтапно. Первый спутник СРНС ГЛОНАСС (Космос 1413) был запущен 12 октября 1982 г. К середине 1995 г. всего было запущено 65 НС ГЛОНАСС, а к 1 января 2004 г. — 86, большая часть из которых к настоящему времени уже выведена из эксплуатации. В соответствии с указом Президента РФ от 24 сентября 1993 г. началось официальное использование системы ГЛОНАСС с промежуточным созвездием спутников. Штатная эксплуатация ГЛОНАСС началась в конце 1995 г., когда сеть НС объединила 24 рабочих спутника. Считается, что такое созвездие имеет некоторую избыточность, так как, например, даже 22-спутниковое созвездие ГЛОНАСС, созданное к середине 1995 г., обеспечивало непрерывное навигационное поле в течение суток. При этом потребители могли наблюдать от 5 до 8 спутников. В 1996 г. Правительство России подтвердило сделанное на 10-й Аэронавигационной конференции ИКАО предложение о предоставлении мировому авиационному сообществу канала стандартной точности системы В СРНС ГЛОНАСС не предполагается использования каких-либо методов загрубления точности (режим селективного доступа в GPS). Кроме того, Россия принимает все меры для обеспечения целостности и надежности обслуживания и полагает, что она будет в состоянии представить уведомление по крайней мере за 6 лет до прекращения обслуживания. 3. Система координат, используемая в СРНС ГЛОНАСС Земной эллипсоид — эллипсоид вращения, размеры которого подбираются при условии наилучшего соответствия фигуре квазигеоида для Земли в целом (общеземной эллипсоид) или отдельных её частей (референцэллипсоид). Земной эллипсоид имеет три основных параметра, любые два из которых однозначно определяют его фигуру: 4 большая полуось (экваториальный радиус) эллипсоида, a; малая полуось (полярный радиус), b; геометрическое (полярное) сжатие, 𝑓 = 𝑎−𝑏 𝑎 . Существуют также и другие параметры эллипсоида: первый эксцентриситет, 𝑒 = √ 𝑎2 −𝑏2 второй эксцентриситет, 𝑒′ = √ 𝑎2 𝑎2 −𝑏2 𝑏2 ; . Для практической реализации земной эллипсоид необходимо ориентировать в теле Земли. При этом выдвигается общее условие: ориентирование должно быть выполнено таким образом, чтобы разности астрономических и геодезических координат были минимальными. Фигура референц-эллипсоида наилучшим образом подходит для территории отдельной страны или нескольких стран. Как правило, референцэллипсоиды принимаются для обработки геодезических измерений законодательно. В России/CCCР с 1946 года используется эллипсоид Красовского. Ориентирование референц-эллипсоида в теле Земли подчиняется следующим требованиям: Малая полуось эллипсоида (b) должна быть параллельна оси вращения Земли. Поверхность эллипсоида должна находиться возможно ближе к поверхности геоида в пределах данного региона. Для закрепления референц-эллипсоида в теле Земли необходимо задать геодезические координаты B0, L0, H0 начального пункта геодезической сети и начальный азимут A0 на соседний пункт. Совокупность этих величин называется исходными геодезическими датами. Современные общеземные эллипсоиды и их параметры GRS80 (Geodetic Reference System 1980) разработан Международной Ассоциацией Геодезии и Геофизики (International Union of Geodesy and Geophysics) и рекомендован для геодезических работ; WGS84 (World Geodetic System 1984) применяется в системе спутниковой навигации GPS; ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года) используется на территории России для геодезического обеспечения орбитальных полетов. Этот эллипсоид применяется в системе спутниковой навигации ГЛОНАСС; IERS (International Earth Rotation Service 1996) рекомендован Международной службой вращения Земли для обработки РСДБ-наблюдений. 5 Эфемеридная информация, передаваемая потребителям ГЛОНАСС в составе служебной информации конкретного НС, содержит координаты фазового центра передающей антенны данного НС в геоцентрической системе координат ПЗ-90. Эта система координат, как и принятая в СРНС GPS система координат WGS-84, является декартовой системой координат, связанной с Землей, т.е. ее центр «О» находится в центре масс Земли, ось OZ направлена к Северному полюсу, плоскость XOY лежит в плоскости экватора, ось ОХ лежит в плоскости Гринвичского (нулевого) меридиана (направлена в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана, определенного Международным бюро времени). До 1993 г. в СРНС ГЛОНАСС использовалась система координат СГС-85. Земля рассматривается как эллипсоид, геометрические параметры которого приведены в таблице 2. Таблица 2 Параметры земного эллипсоида и фундаментальные геодезические константы Угловая скорость вращения Земли Геоцентрическая константа гравитационного поля Земли с учётом атмосферы Скорость света Большая полуось земного эллипсоида Коэффициент сжатия эллипсоида Гравитационное ускорение на экваторе Земли 7,292115·10-5 радиан/с 398600,44·109 м3/с2 299 792 548 м/с 6 378 136 м 1/298,257839303 978 032,8 мгал Геодезическая широта точки Р определяется как угол между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Геодезическая долгота точки Р определяется как угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку Р. Геодезическая высота определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки Р. Несмотря на схожесть систем координат ПЗ-90 (OXYZ) и WGS-84 (AUVW), они различаются в некоторых важных параметрах. Принято сводить эти различия к некоторому повороту системы относительно оси Z или Y и смещению начала координат (рис. 1). 6 Рис. 1. Системы координат ПЗ-90, WGS-84. В 2008 году в системе ГЛОНАСС была введена модернизированная версия системы координат: ПЗ-90.02 (Распоряжение Правительства РФ от 20.06.07 № 1911). При модернизации общеземной системы координат ПЗ-90 были максимально использованы данные об установлении общеземных систем координат, полученные отечественными и международными научными организациями из многолетних наблюдений искусственных спутников Земли и космических объектов. На основании этих данных в модернизированной системе координат ПЗ-90.02 изменены долготная ориентировка и линейный масштаб. Они приближены к значениям, принятым в системе координат Международной земной сети (ITRF). Ниже приведены формулы преобразований между различными системами координат (значения координат даны в метрах). Преобразование координат из референцной системы СК-42 в систему ПЗ-90: 𝑥 1 |𝑦 | = |+3,1998 ∙ 10−6 𝑧 ПЗ−90 −1,6968 ∙ 10−6 −3,1998 ∙ 10−6 1 +1,6968 ∙ 10−6 𝑥 25 | ∙ |𝑦 | + |−141| 𝑧 СК−42 −80 1 Преобразование координат из системы координат WGS-84 в систему ПЗ-90: 𝑥 1 |𝑦| = (1 + 0,12 ∙ 10−6 ) |−0,9696 ∙ 10−6 𝑧 ПЗ−90 7 +0,9696 ∙ 10−6 1 1,10 0 𝑥 𝑦 0,30| | ∙ | | + | 0,90 1 𝑧 𝑊𝐺𝑆−84 4. Частотно-временное обеспечение. Шкалы времени системы ГЛОНАСС Всеми́рное вре́мя, универса́льное вре́мя, UT (англ. Universal Time) — шкала времени, основанная на вращении Земли. Всемирное время является современной заменой среднего времени по Гринвичу (GMT), которое сейчас иногда некорректно используется в качестве синонима для всемирного координированного времени (UTC). Всемирное время введено 1 января 1925 года. Фактически термин «всемирное время» является многозначным, так как существует несколько версий всемирного времени, главными из которых является UT1 и UTC (см. ниже). Все версии всемирного времени основаны на вращении Земли относительно далеких небесных объектов (звёзд и квазаров), используя коэффициент масштабирования и другие подстройки для того, чтобы быть ближе к солнечному времени. Версии всемирного времени UT0 — универсальное время, определяемое с помощью наблюдений суточного движения звёзд или внегалактических радиоисточников, а также Луны и искусственных спутников Земли. Для UT0 не применяется коррекция для компенсации смещения географического полюса Земли от мгновенной оси вращения Земли. Это смещение, называемое движением полюсов, приводит к смещению положения каждой точки на Земле на несколько метров, поэтому различные наблюдатели будут получать различные значения UT0 в тот же самый момент времени. Таким образом время UT0, строго говоря, не является всемирным. Также UT0 не является равномерным из-за неравномерности вращения Земли. UT1 — основная версия всемирного времени. Хотя концептуально это среднее солнечное время на долготе 0°, но измерения среднего Солнца трудноосуществимы, поэтому UT1 вычисляется пропорционально углу вращения Земли относительно квазаров, а точнее относительно международной небесной системы координат (ICRS). Относительно ICRS определяют также угол вращения Земли (ERA), который является современной заменой гринвичскому среднему звёздному времени (GMST). Угол вращения Земли можно получить из UT1 по формуле: 𝐸𝑅𝐴 = 2𝜋(0,7790572732640 + 1,00273781191135448𝑇𝑢 ) [рад], где 𝑇𝑢 = 𝐽𝐷𝑈𝑇1 − 245154,0, а 𝐽𝐷𝑈𝑇1 — время UT1 в юлианских днях. Также, как и UT0 всемирное время UT1 является неравномерным вследствие неравномерности вращения Земли. UT1R — сглаженная версией UT1, в которой фильтруются периодические возмущения во вращении Земли из-за приливов. UT1R включает в себя 62 сглаживающих члена с периодами от 5,6 дней до 18,6 лет. UT2 — сглаженная версией UT1, в которой фильтруются периодические сезонные возмущения во вращении Земли. UT2 представляет в основном 8 исторический интерес, так как редко где-нибудь используется. UT2 определяется следующей формулой: 𝑈𝑇2 = 𝑈𝑇1 + 0,022 sin(2𝜋𝑡) − 0,012 cos(2𝜋𝑡) − 0,006 sin(4𝜋𝑡) + 0,007 cos(4𝜋𝑡) [c], где t — время в виде части от бесселева года. UT2R — сглаженная версией UT1, в которой фильтруются как периодические сезонные возмущения (как в UT2), так и возмущения из-за приливов (как в UT1R). UT2R является самой равномерной версией универсального времени — её неравномерность связана с непредсказуемыми изменениями скорости вращения Земли вследствие движения воздуха в атмосфере, тектоники плит и движения вещества в мантии Земли. UTC (всемирное координированное время) — атомная шкала времени, аппроксимирующая UT1. Это международный стандарт, на котором базируется гражданское время. В UTC в качестве единицы времени используется секунда СИ, таким образом, UTC идёт синхронно с международным атомным временем (TAI). Обычно в дне UTC 86 400 секунд СИ, однако для поддержания расхождения UTC и UT1 не более чем 0,9 с при необходимости 30 июня или 31 декабря добавляется (или, теоретически, вычитается) дополнительная секунда координации. К настоящему времени (январь 2009 года) все секунды координации были положительными. В случаях, когда точность больше 1 с не требуется UTC можно использовать как аппроксимацию UT1. Таким образом, шкала времени UTC в отличие от других версий всемирного времени является равномерной, но зато не является непрерывной. Разница между UT1 и UTC, обозначаемая как DUT1 (DUT1=UT1-UTC), постоянно отслеживается и еженедельно публикуется на сайте1 IERS в Бюллетене А (Bulletin – A). Частотно-временное обеспечение реализуется системой синхронизации ГЛОНАСС, которая обеспечивает формирование единой системной шкалы времени, синхронизацию бортовых шкал времени каждого НС с СШВ, расчет частотно-временных поправок, определение расхождения СШВ относительно шкалы Государственного эталона координированного всемирного времени UTC2 (SU)3, расчет поправок БШВ к СШВ, закладку поправок на борт НС (дважды в сутки) для передачи их потребителям в составе навигационного сообщения. Система синхронизации включает в свой состав: 1 http://www.iers.org UTC (англ. Coordinated Universal Time) — универсальное координированное время в данном часовом поясе. UTC это время постоянно измеряемое атомным эталоном. UTC — было введено взамен времени по Гринвичу (GMT), и иногда также ошибочно именуется GMT. Новая шкала времени UTC была введена, поскольку шкала GMT является неравномерной шкалой и связана с суточным вращением Земли. Часовые пояса вокруг земного шара выражаются как положительное и отрицательное смещение от UTC. Следует помнить, что время по UTC не переводится ни зимой, ни летом. Поэтому для тех мест, где есть перевод на летнее время, смещение относительно UTC меняется. 3 UTC (SU) — шкала времени Государственного эталона частоты и времени России. Не является непрерывной шкалой вследствие ее периодической секундной коррекции. Последняя коррекция на 9 мкс была произведена 26.11.96, при этом расхождение между UTC (SU) и UTC снизилось до 1 мкс. 2 9 1. Цезиевые БЭВЧ4 НС, обеспечивающие формирование и хранение БШВ5 НС. Суточная относительная нестабильность частоты составляет 5·10-13 для НС «Глонасс» и 1·10-13 для НС «Глонасс-М». Точность взаимной синхронизации бортовых шкал времени НС «Глонасс» составляет 20 нс (1 σ), а спутников «Глонасс-М» — 8 нс. 2. Центральный синхронизатор (ЦС) системы, обеспечивающий формирование СШВ6 с помощью водородных стандартов частоты с суточной нестабильностью частоты не хуже 1...5·10-14 и относительной нестабильностью частоты не хуже 1·10-13. Для системы GPS эти параметры имеют значения 3·1014 и 1·10-12 соответственно (для одного из этапов использования системы). 3. Аппаратуру привязки, обеспечивающую определение расхождения СШВ и UTC(SU), которое не должно превышать 1 мс (1 σ). Погрешность привязки этих шкал не должна превышать 1 мкс (1 σ). 4. Систему контроля фаз (СКФ), осуществляющую активные и пассивные измерения дальности до всех НС и передачу результатов измерений на центр управления системой (ЦУС) для сверки БШВ и СШВ. 5. Контрольные станции, обеспечивающие контроль и управление БШВ и передачу ЧВП7 на НС. 6. Программные средства вычислителей ЦУС, обеспечивающие согласованную работу подсистем, периодическое определение ухода БШВ относительно СШВ, расчет и прогнозирование ЧВП для НС. При этом учитываются влияние релятивистских и гравитационных эффектов на формирование БШВ Частотно-временные поправки рассчитываются на каждом витке НС и закладываются на борт НС два раза в сутки. ЧВП представляют собой два параметра линейной аппроксимации смещения БШВ относительно СШВ, при этом погрешность прогноза БШВ на 12 ч составляет в среднем 14 нс. В НС «Глонасс-М» используются более стабильные цезиевые стандарты частоты, которые обеспечивают погрешность прогноза БШВ на 12 ч, равную 5 нс. Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы Координированного всемирного времени UTC. Коррекция шкалы UTC на ±1с проводится Международным бюро времени (BIH/BIPM) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS). Коррекция шкалы UTC производится, как правило, с периодичностью один раз в год (в полтора года) в конце одного из кварталов: в 00 ч 00 мин 00 с в полночь с 31 декабря на 1 января — 1-й квартал (или с 31 марта на 1 апреля — 2-й квартал, с 30 июня на 1 июля — 3-й квартал, с 30 сентября на 1 октября — 4-й квартал) и осуществляется одновременно всеми пользователями, воспроизводящими или использующими шкалу UTC. Следовательно, между СШВ ГЛОНАСС и UTC (SU) не существует сдвига на целое число секунд. Благодаря этому сокращается объем информации при БЭВЧ — бортовой эталон времени и частоты БШВ — бортовая шкала времени 6 СШВ — системная шкала времени 7 ЧВП — частотно-временные поправки 4 5 10 передаче потребителям величины расхождения СШВ и UTC(SU). Между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования ПКУ: tглонасс = UTC(SU) + 03 ч 00 мин. В перспективе предполагается снизить погрешность взаимной синхронизации фаз сигналов НС до 15 нс за 24 ч, а также провести согласование СШВ GPS и ГЛОНАСС. Согласование этих ШВ основывается на высоких характеристиках шкалы UTC (SU). Спутники «Глонасс-М» передают два коэффициента (В1 и В2) для перехода к шкале всемирного времени UT1 и поправку τGPS для перехода к шкале времени системы GPS. Точность определения поправки τGPS не хуже 30 нc. 5. Эфемериды и альманах ГЛОНАСС Эфемеридами называются координаты искусственных спутников Земли, используемых для навигации. Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и программных средств, выполняющих радиоконтроль орбит спутников с нескольких наземных КС, обработку результатов траекторных измерений и расчет эфемеридной информации (ЭИ), передаваемой далее с помощью загрузочных станций на спутник. Высокая точность расчета эфемерид обеспечивается соответствующей точностью измерительных средств, внесением поправок на выявленные методические погрешности, применением в процессе расчета эфемерид не только текущих траекторных измерений, но и накапливаемых за недельный срок. При этом дальномерные данные, получаемые от станций слежения за спутниками, периодически калибруются, что обеспечивает высокое качество траекторных измерений в системе ГЛОНАСС. В ближайшем будущем планируется переход на новые технологии, включающие межспутниковые угломерно-дальномерные измерения, что обеспечит качественный скачок в координатно-временном обеспечении потребителей. Система ГЛОНАСС создавалась в условиях, когда уровень фундаментальных исследований в области геодезии, геодинамики и геофизики не обеспечивал требуемую точность эфемеридного обеспечения системы. Был проведен комплекс работ по обоснованию путей решения этой проблемы через построение согласующих моделей движения спутников, параметры которых определяют в процессе решения задачи баллистико-навигационного обеспечения системы. Исследования показали, что необходимо отказаться от типовых острорезонансных (например, с периодом обращения спутника 12 ч, как в СРНС GPS, когда период вращения Земли вокруг своей оси равен двум периодам обращения спутника) орбит спутников. В процессе моделирования уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их решений и 11 ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений (моделирующих, например, изменение геопотенциала, координат измерительных средств, радиационного давления). Кроме того, оказалось, что наивысшая точность баллистико-эфемеридного обеспечения системы при решении многомерной навигационной задачи с расширенным вектором состояния обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параметров на инервале 8 суток. Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем увеличения числа витков спутника (по сравнению с GPS) до 16... 17 на интервале 8 суток. Число спутников в системе выбрано равным 24 с равномерным распределением по трем орбитальным плоскостям. Все спутники системы фазируются таким образом, что на больших временных интервалах они имеют один след на поверхности Земли. Это обеспечивает высокую баллистическую устойчивость системы и относительно высокую точность и простоту расчетов траекторий. Опыт эксплуатации системы показал, что при обеспечении начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на протяжении заданного срока активного существования спутника его положение в системе корректировать не нужно. В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для расчета эфемерид служат данные измеренных текущих параметров (ИТП) спутников, поступающие в ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10... 12 сеансов передачи информации по каждому спутнику. По своему содержанию навигационные сообщения, передаваемые каждым НС ГЛОНАСС, содержат оперативную и неоперативную навигационную информацию (НИ). Иногда применительно к ним используют термин «служебные сообщения» или «служебная информация» (СИ). Потребителям ГЛОНАСС они необходимы для планирования и осуществления навигационных определений. Оперативная информация Номер строки в кадре (1…15) m Время начала кадра в пределах суток tk (ч, мин, с) Опорное время ОИ tb Относительный сдвиг частоты γn сигнала Сдвиг БШВ относительно СШВ τn Координаты НС (ПЗ-90) Xn, Yn, Zn Составляющие скорости НС 𝑋𝑛̇ , 𝑌𝑛̇ , 𝑍𝑛̇ Неоперативная информация (альманах) Календарный номер суток (4 г.) NA Поправка СШВС к ШВ ГЭВЧ (на τс A начало N ) 12 Номер НС Номер (литер) частоты НС Долгота первого восходящего узла (ПЗ-90) Момент прохождения восходящего узла Поправка к среднему наклонению (630) Поправка к среднему драконическому периоду обращения НС (12 час) Скорость изменения драконического периода Эксцентриситет Аргумент перигея Грубый сдвиг БШВ Признак состояния НС nA Н𝑛𝐴 𝜆𝑛𝐴 𝐴 𝑡𝜆𝑛 △ 𝑖𝑛𝐴 △ 𝑇𝑛𝐴 △ 𝑇𝑛𝐴̇ 𝑒𝑛𝐴 𝜔𝑛𝐴 𝜏𝑛𝐴 Сn Оперативная НИ (ОИ) относится к данному НС и содержит: оцифровку меток времени спутника; оценки сдвига БШВ относительно СШВ и отличия несущей частоты излучаемого радиосигнала от номинального значения; эфемериды и др. Неоперативная НИ содержит альманах системы: данные о состоянии всех НС (альманах состояния), оценки сдвига БШВ каждого НС относительно СШВ (альманах фаз), параметры орбит всех НС системы (альманах орбит), сдвиг шкалы времени системы ГЛОНАСС относительно UTC (SU) и др. Границы строк, кадров и суперкадров у различных НС синхронны с погрешностью не более 2 мс. Структура передаваемой навигационной информации в СРНС ГЛОНАСС оптимизирована таким образом, что объем суперкадра весьма невелик 7 500 бит, из них 620 резервные (в GPS 37 500 и 2 750 бит соответственно). Каждый суперкадр состоит из кадров, в нем передается полный объем неоперативной информации альманаха для двадцати четырех НС. 13