6.3.1. Состав космической навигационной системы и принцип работы радионавигационной аппаратуры
Для всепогодного, пассивного, непрерывного в реальном масштабе времени, надежного, глобального, устойчивого к различным помехам, высокоточного навигационно-временного обеспечения, в первую очередь всех военных потребителей создается космическая навигационная система (КНС).
Космическая навигационная система предназначена для обеспечения потребителей данными о его местоположение в системе плоских прямоугольных координат СК-42 (Х,У) или в системе геодезических координат (B, L), высоты Н в системе Балтийских высот, а также точного времени в шкале государственного стандарта.
Космическая навигационная система представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов передающих радиосигналы в эфир, ретранслирующих обработанные сигналы и приемных систем. В состав этих элементов входят (рисунок 6.16):
сеть наземных командно-измерительных пунктов (КИП);
комплекс средств вывода космических аппаратов на околоземные орбиты;
группировка навигационных искусственных спутников Земли (ИСЗ);
приемно-индикаторная аппаратура различного типа.
Сеть наземных командно-измерительных пунктов предназначена для контроля правильности функционирования навигационных искусственных спутников Земли, непрерывное уточнение параметров их орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.
В настоящее время развернутые космические навигационные системы имеют две страны:
Россия – Глобальную Навигационную Спутниковую Систему (ГЛОНАСС);
США – Global Position System NAVIGATION SATELLIT PROVIDING Time and Ran-ge (GPS NAVSTAR)
Номинально ГЛОНАСС должна иметь в своем составе 24 спутника, но в настоящее время она функционирует в сокращенном составе.
Структура сети спутников такова, что в каждой точке Земной поверхности и околоземного пространства в любой момент времени находится одновременно не менее 4 спутников.
Спутники ГЛОНАСС размещаются на трех траекториях круговых орбит. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 1200. Высота орбиты составляет 18840… 19440 км. (Номинальное значение – 19100 км).При полностью развернутой системе на каждой орбитальной плоскости равномерно размещаются по 8 спутников со сдвигом по широте 450. Спутники в соседних орбитальных плоскостях сдвинуты на 150 по широте.
Такая структура позволяет обеспечить практически непрерывное и глобальное покрытие Земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем с заданными характеристиками.
Полностью развернутая система GPS NAVSTAR имеет в своем составе 24 спутника, находящихся на шести орбитальных плоскостях на высоте около 20180 км, с наклонением 530 и периодом обращения 12 часов. На каждой орбите равномерно размещаются по 4 спутника. В зоне радиовидимости наземного потребителя может одновременно находится 4 – 12 спутников.
Приемоиндикаторная аппаратура предназначена для приема информации от навигационных спутников, ее обработки и выдачи необходимых данных: координат (широты, долготы или полных прямоугольных координат), высоты над уровнем моря в Балтийской системе высот, точного времени, скорости и азимута движения, решения сервисных задач.
В зависимости от назначения приемоиндикаторная аппаратура (навигационная аппаратура потребителей космической навигационной системы) может устанавливаться на наземных объектах, на кораблях, на космических аппаратах. В ракетных войсках и артиллерии эта аппаратура часто называется «радионавигационной аппаратурой» и устанавливается на командирских и разведывательных машинах, пусковых установках, боевых машинах реактивной артиллерии, самоходных орудиях и минометах. Кроме того, она поступает в войска и в носимом варианте.
Радионавигационной аппаратурой выполняются беззапросные измерения псевдо дальности и радиальной псевдоскорости до четырех (трех) навигационных спутников, а также прием и обработка навигационных сообщений, которые содержатся в составе спутниковых навигационных сообщениях.
В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений определяются координаты потребителя, векторы скорости его движения, высота, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона Координированного Всемирного времени UTC (SU).Данные, обеспечивающие планирование сеансов навигационных определений, выбора навигационных космических аппаратов и обнаружение передаваемых ими радиосигналов, передаются в составе навигационного сообщения.
Сущность определения координат в общем виде сводится к решению обратной засечки по измеренным расстояниям в пространстве. Для определения координат точки нахождения радионавигационной аппаратуры необходимо иметь прямую радиовидимость, как минимум с тремя искусственными спутниками Земли, а для определения абсолютной высоты – как минимум с четырьмя.
Таблица 6.5 – Типы радионавигационной аппаратуры, используемые в ракетных войсках и артиллерии
| Тип аппаратуры | Срединные ошибки определения | Время определения, мин | Используемая КНС | |||
| координат, м | высоты, м | ази-мута, град | ||||
| на стояние | в движении | |||||
| 1Т130 «Даман» | 7 - 9 | 15 – 22 | 5 | - | 2 - 3 | ГЛОНАСС |
| 1Т130М-1 «Бриз» | 1 - 15 | до 15 | 1 - 15 | до 30 | 1 - 2 | ГЛОНАСС GPS |
| Грот -Н | 1 - 15 | до 15 | 1 - 15 | до 30 | 1 - 2 | ГЛОНАСС GPS |
| Грот-М | 1 - 67 | 10 | 1 - 15 | 1 - 3 | ГЛОНАСС GPS | |
Используемые в настоящее время в ракетных войсках и артиллерии типы радионавигационной аппаратуры представлены в таблице 6.5.
Преимущество данной аппаратуры состоит в том, что она позволяет определять прямоугольные или геодезические координаты и высоту привязываемой точки в условиях полного отсутствия исходной топогеодезической основы. Но в то же время она не может работать при недостаточном количестве спутников Земли и в условиях радиопомех. Поэтому радионавигационная аппаратура должна применяться в комплексе с автономной навигационной аппаратурой и топогеодезическими приборами.