Спутниковые РНС – основа аэронавигационной системы будущего

 

 

Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) в гражданской авиации используются для определения координат местоположения и скорости воздушных судов. Также спутники могут выполнять роль транслятора при взаимодействии между наземными и бортовыми системами.

 

 

5.3.1 Термины и определения

Для описания применения искусственных спутников Земли в качестве подвижных радиомаяков используются такие термины, как орбита, наклонение орбиты, зона видимости ИСЗ и т.д.. Кратко рассмотрим ряд из них.

Траектория движения ИСЗ называется орбитой.

Траектория полета навигационного ИСЗ представляет собой неподвижную относительно удаленных звезд плоскую эллиптическую орбиту, один из фокусов которой совпадает с центром масс Земли. Параметрами такой орбиты являются большая и малая полуоси а и b (рис.5.3.).

 

Вместо этой пары параметров размеры и форму эллипса можно характеризовать равноценной им другой парой величин:

длиной большой полуоси а и эксцентриситетом:

Рис.5.3а. Орбита искусственного спутника земли

Положение спутника на орбите характеризуется длиной радиуса-вектора r и истинной аномалией u. Уравнение эллипса в полярных координатах r и u имеет вид:

Точка П наименьшего удаления ИСЗ от фокуса называется перигеем, а точка А орбиты, наиболее удаленная от фокуса,—апогеем орбиты. Период обращения ИСЗ определяется длиной большой полуоси.

Система параметров, включающая большую полуось а, эксцентриситет е, наклонение орбиты i, долготу восходящего узла ζ, в момент перигея ω и время прохождения ИСЗ через перигей τ, называется системой Кеплеровых элементов орбиты.

Кеплеровы элементы орбиты полностью определяют закон движения ИСЗ. Кроме того, закон движения может задаваться и с помощью других систем величин, например прямоугольными координатами ИСЗ и их производными относящимися к некоторому определенному моменту времени.

 

Рис.5.3б. Орбита искусственного спутника земли

 

Связь между потребителем и НИСЗ может поддерживаться только в пределах прямой видимости, поэтому область пространства, в пределах которой радиосвязь возможна, оказывается ограниченной.

Зона видимости наземного пункта (или ВС) — это область местонахождения ИСЗ, в пределах которой осуществима устойчивая связь между ИСЗ и наземным пунктом (или ВС).

Зона видимости наземного наблюдателя представляет собой область пространства в виде конуса, расположенного над точкой наблюдения, с образующей под углом δ надгоризонтом (рис.5.4).

Зоной видимости ИСЗ называется совокупность наземных или приземных точек, из которых ИСЗ, расположенный на данной высоте над Землей, виден под углами, превышающими δ. Выбор состава и конфигурации орбитальной группировки НИСЗ может обеспечить заданную рабочую зону, возможность реализации различных методов навигационно-временных определений (НВО), непрерывность и точность НВО и т. д.. Например, увеличение высоты полета ИСЗ современных средневысотных СРНС до
примерно 20000 км позволяет принимать сигналы каждого НИСЗ на значительных территориях (табл.5.1.).

Рис.5.4. Зоны видимости наземного наблюдателя и ИСЗ

Таблица 5.1.

Ни, км
АА, км
β,град	21,7	57,5	66,2	71,5

 

Несколько НИСЗ, расположенных на определенных орбитах, могут формировать сплошное, с точки зрения наземного и авиационного потребителя, глобальное радионавигационное поле.

Соображения, учитываемые при выборе конфигурации и состава спутникового сегмента следующие.