Глобальная навигационная система navstar.

Эта система разработана в интересах министерства обороны США. Однако, в ней предусмотрена возможность ее использования гражданскими потребителями. Эта система имеет 6 орбит, на каждой вращаются по 3 НИСЗ с периодом в 12 часов. Кроме 18 основных спутников есть 3 резервных. Фазы спутников в соседних орбитальных плоскостях отличаются на 40⁰. Работа всех НИСЗ с высокой точностью синхронизирована с системой единого времени.

Функциональная схема NAVSTAR

1. команда управления

2. телеметрические сигналы

3. навигационные сигналы для КИК

4. навигационные сигналы для аппаратуры пользователя (АП)

5. сигналы управления

ССС – станция слежения за спутником

СЗСИ – станция загрузки служебной информацией

КВЦ – координационно-вычислительный центр

КИК – командно-измерительный комплекс

КИС – командно-измерительная станция.

КИК предназначен для определения орбит НИСЗ, измерения расхождения шкал времени НИСЗ с системным временем, предсказания координат НИСЗ, вычисления ухода бортового времени, формирование массива со служебной информацией и загрузки его в память соответствующего спутника, телеметрического контроля работы систем спутников и диагностики их состояния, а также для управления работой бортовых систем НИСЗ.

В состав КИК входят КВЦ, КИС, несколько станций ССС и СЗСИ.

Определение ПМЛА в СНС осуществляется с помощью дальномерного, квазидальномерного и доплеровского методов.

Навигационная информация передается на АП обычно в виде навигационного сигнала и служебной информации (навигационное сообщение) на общей несущей частоте. Эти сигналы обеспечивают заданную точность измерения навигационных параметров и высокую вероятность декодирования служебной информации, минимальную мощность передатчика НИСЗ, возможность разделения сигналов различных спутников и устойчивость по отношению к помехам.

Служебная информация содержит данные о поправке шкалы времени данного НИСЗ и его координатах, альманах данных, телеметрическую информацию, поправки на распределение радиоволн и другие данные, необходимые для точного и надежного определен6ия навигационных параметров.

Процессы изменения и выделения служебной информацией являются основными в АП. Определение дальности производиться по измерению временной задержки принимаемого кода относительно аналогичного кода, формирующегося в АП. Определение скорости осуществляется по измерению доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала относительно частоты опорного генератора. Погрешность определения дальности 5,6 метров при точном измерении и 30 метров при грубом. Скорость измеряется с погрешностью в 0,2 м/с, время 48нс.

С тех пор, как первый GPS спутник был запущен в феврале 1978 г., было запущено более, чем 50 спутников, начиная с GPS-I и далее 12 спутников GPS-IIR, 16 - GPS-II/IIA и 2 - GPS-IIR-M. Параметры GPS постепенно улучшались, что видно из Таблицы 1

Таблица 1.

В настоящее время сформулированы требования к GPS-III – навигационной системе третьего поколения. Два крупнейших мировых производителей спутников Locheed Martin и Boeing должны предложить свои варианты построения GPS-III.

Первый спутник GPS-III будет запущен в 2012/2013, а новая спутниковая группировка заработает в новом составе к 2017/2018. Согласно текущему прогрессу, первый запуск спутника GPS-III вероятно будет отложен на 2015.

По сравнению с существующей, система GPS-III будет иметь следующие особенности.

• ожидаемый срок жизни спутника - 12-18 лет;

• стоимость каждого спутника - 100-120 миллион долларов;

• запуск двух спутников будет организован одной ракетой;

• способность борьбы с возможными помехами будет существенно усилена и интенсивность сигнал возрастет на 20 дБ;

• точность местоопределения составит 1 м без организации дополнительных мер, а такой недостаток GPS системы, как уязвимость от внешнего воздействия будет устранен.

Будут добавлены дополнительные услуги связи, приема и передачи сигналов бедствия и поиска объектов.

В настоящее время исследуются достоинства и недостатки двух вариантов построения орбитальной группировки: 6 плоскостей по 4 спутника на каждой и 3 орбитальные плоскости по 7 спутников. Ожидается, что GPS-III прослужит до 2030 г.

Рис. 1. Схема размещения наземных GPS-приемников.