2.1 Описание движения спутников
Координаты и составляющие вектора скорости спутников меняются очень быстро. Поэтому сообщения о параметрах движения спутников содержат сведения не об их координатах, а информацию о параметрах некоторой модели, аппроксимирующей траекторию движения ИСЗ на достаточно большом интервале времени (примерно 1 час). Параметры аппроксимирующей модели меняются достаточно медленно, и их можно считать постоянными на интервале аппроксимации. Состав параметров аппроксимирующей модели определяет и состав навигационных сообщений спутников. Поэтому модель движения, принимаемая в системе для расчета траекторий движения ИСЗ, является одним из основных понятий, необходимых для изложения принципов ее функционирования.
Самой простой моделью движения ИСЗ является кеплеровская модель. В этой модели учитывается единственная сила притяжения, образуемая центральным полем тяготения Земли. Движение ИСЗ, задаваемое кеплеровской моделью, происходит в фиксированной плоскости. Текущие полярные координаты ИСЗ в этой плоскости R(t) и связаны между собой и с параметрами кеплеровской траектории р и е следующим образом:
(1.1)
Где R(t) - расстояние;
- фокальный параметр;
е - эксцентриситет;
- угол, называемый истинная аномалия.
Текущие координаты R(t) и образуют вектор называемый радиус-вектор ИСЗ.
Для определения положения ИСЗ в каждый момент времени необходимо найти связь между истинной аномалией и временем t. В кеплеровской модели такая связь задается уравнением Кеплера, которое для эллиптической орбиты имеет вид:
где - момент времени прохождения ИСЗ через перигей орбиты;
- большая полуось эллипса;
- гравитационный параметр Земли;
- эксцентрическая аномалия (промежуточная величина, тоже угол).
Рисунок 7 - Орбита спутника Земли и ее элементы
Решив последнее уравнение относительно для заданного момента времени , значение находится по формуле:
Если элементы , , системы координат Oxyz, то такая совокупность величин будет полностью определять кеплеровское движение ИСЗ.
В качестве параметров кеплеровской орбиты (кеплеровских элементов орбиты) наиболее часто используется следующая совокупность величин:
- наклонение плоскости орбиты относительно плоскости экватора - i;
- прямое восхождение (или долгота) восходящего узла орбиты - Щ;
- угловое расстояние перигея орбиты от восходящего узла (аргумент перигея) х;
- эксцентриситет орбиты - с;
- большая полуось эллипса - а
- время прохождения спутника через перигей орбиты - tп
Еще раз отметим, что указанная шестимерная совокупность параметров орбиты позволяет рассчитать координаты ИСЗ в любой момент времени в геоцентрической экваториальной системе координат Oxyz или любой другой, связанной с ней аналитическими зависимостями. В свою очередь, элементы орбиты рассчитываются по измененной шестимерной характеристике движения ИСЗ по орбите в определенный момент времени. Такой характеристикой могут быть три координаты и три проекции вектора скорости. Измерение характеристик движения, расчет элементов орбиты и передачу последних на борт навигационных ИСЗ для ретрансляции потребителям осуществляет система орбитальных измерении, состоящая из сети измерительных пунктов и координационно-вычислительного центра.
- Введение
- 1. Обоснование необходимости использования и развития радионавигационных систем
- 1.1 Основные системы спутниковой навигации
- 1.2 Анализ принципа построения основных разновидностей радионавигационных систем
- 1.3 GPS
- 1.4 Сигналы GPS
- 1.5 Радионавигация. Угломерные (амплитудные) РНС
- 1.6 Радионавигационные системы на основе ИСЗ
- 2. Анализ характеристик и параметров основных разновидностей радионавигационных систем
- 2.1 Описание движения спутников
- 2.2 Навигационные определения
- 2.3 Дифференциальный режим работы спутниковой навигационной системы
- 2.4 Принцип дифференциального режима
- 2.5 Методы дифференциальной коррекции
- 3. Перспективы развития СРНС
- Заключение
- 15.Назначение радионавигационных систем.
- 1.Назначение и особенности радионавигационных систем
- 1.6.1. Радионавигационные системы «Лоран»
- 1.Назначение и особенности радионавигационных систем
- 2. Характеристика угломерных радионавигационных систем.
- Радионавигационные системы
- 1.1. Общие сведения о радионавигационных устройствах и системах