Этапы развития астрономии и космонавтики, хронология событий и достижений  
 

| на главную страницу сайта | к оглавлению раздела |

Основные принципы спутниковой навигации

Основные принципы спутниковой навигации очень похожи. Суть данного метода заключается в следующем. Пять спутников, расположенных на орбитах по долготе 60°, дают возможность вести наблюдение в любой точке земного шара с интервалами на экваторе примерно в 80°, а в средних широтах — около 40°. Наземные станции слежения дважды в день передают на спутники значения их эфемерид, а также сигналы коррекции бортового временного устройства, которое дает сигналы точного времени, обеспечивая тем самым высокую точность системы. В зависимости от методов измерения параметров, которые имеет относительное положение искусственного спутника Земли и искомого объекта, различают несколько способов определения местонахождения корабля или самолета.

К ним относятся: дальномерный, угломерный, комбинированный и доплеровский. Первые три метода из-за своей малой точности практически не применяются. При доплеровском способе для того, чтобы определить смещение курсового параметра искусственного спутника, точки стояния объекта относительно следа траектории спутника на земной поверхности (курсового параметра искусственного спутника - openaxiom.ru), применяются измерения доплеровского сдвига частоты радиосигналов, передаваемых бортовым передатчиком. На всех судах приборы настроены на прием радиосигналов со спутников, которые непрерывно передают сведения о своем положении. Полученные данные аппаратура судов передает судовой ЭВМ, которая анализирует и обрабатывает их, а потом рассчитывает последовательно положение спутника на орбите, местоположение судна по отношению к нему. В конечном счете ЭВМ выдает географические координаты, высвечивающиеся на световом табло или записывающиеся на ленту телетайпа. Задача штурмана— нанести на карту корректировку в заданный маршрут.

Навигационные спутники, находящиеся на высокой орбите (порядка 1100 километров), имеют период обращения в 107 минут. За это же время Земля поворачивается примерно на 26°. Значит, каждый следующий виток будет находиться западнее предыдущего на 2880 километров, то есть на величину, меньшую, чем размер зоны прямой видимости, равный для этой высоты 3000 километрам. Следовательно, зона видимости будет смещаться к западу с перекрытием - openaxiom.ru. В этом случае от одного искусственного спутника Земли в сутки возможно только четырехкратное определение местонахождения. В случае увеличения широты увеличивается перекрытие, а число возможных определений возрастает.

Все замеры, которые производит навигационная спутниковая система, привязаны к единому времени. Для этого на спутнике смонтированы высокоточные часы. Время от времени они корректируются с Земли при помощи сигналов единого времени. Передача этих сигналов происходит одновременно с передачей эфемерид. В результате геостационарные спутники заменили мореплавателям безмолвную Полярную звезду, по которой они ориентировались испокон веков.

На лайнерах «М. Лермонтов», «А. Пушкин» и новых контейнеровозах типа «Магнитогорск» установлена аппаратура, позволяющая в рейсах из Санкт-Петербурга к берегам Северной Америки прокладывать курс с точностью до 2 кабельтовых (примерно 365 метров). При пользовании двухканальной системой приема данных со спутников эта цифра может быть снижена до нескольких десятков метров. Но безошибочное судовождение нужно не только в целях безопасности. Оно позволяет сократить время нахождения в пути морского судна, а значит, сберечь топливо и повысить производительность каждого лайнера.

При использовании спутниковой системы навигации гораздо легче определить местоположение самолета над океаном с точностью до 0,9 километра. В начале 70-х годов это делалось с помощью стандартных навигационных средств. Точность определения равнялась 20 километрам. Подсчитано, что отклонение сверхзвукового самолета от кратчайшего пути следования примерно на 400 километров увеличивает расход горючего на 3 тонны.

Кроме того, что морской и воздушный флот обеспечивается новыми системами судовождения, спутники могут помочь решить проблемы дальней и сверхдальней связи, сделав ее всепогодной, круглосуточной и не зависящей от географических координат и магнитных бурь - openaxiom.ru. С помощью спутников появится не только надежная связь с берегом, которая обеспечит более быстрый обмен метеорологической, рыбопромысловой, навигационной и другой информацией, но и позволит передавать телевизионные фотоизображения.

Для того чтобы спутники хорошо функционировали, нужно правильно выбрать параметры их орбит. Самыми оптимальными являются полярные и околополярные круговые орбиты, потому что они охватывают всю поверхность Земли, очень стабильны, а кроме того, для них легче, чем для эллиптических, рассчитывать эфемериды и учитывать влияние возмущающих воздействий - openaxiom.ru. Высота орбиты чаще всего равна 1000 километрам. Для правильного определения любым объектом своего местоположения в любой точке Земли не менее четырех спутников должно находиться на круговых полярных орбитах на расстоянии в 100–120 минут один от другого. Плоскости орбит, или восходящие узлы, должны быть разнесены в пространстве на 45°.

Спутниковая навигационная система, являясь пассивной, тем не менее обеспечивает неограниченную пропускную способность, потому что она основана на измерении доплеровского сдвига частоты радиосигналов искусственных спутников Земли.

Применение навигационных спутников дало возможность повысить безопасность движения кораблей в океанах, а самолетов в воздухе. Помимо этого, на основе навигационных космических комплексов была создана система управления движением океанских и воздушных судов в зонах портов и аэродромов. Ее важное преимущество заключается в том, что стоимость каналов не увеличивается, как в наземных системах, с ростом расстояния между корреспондентами.

 
 


2009-2015 © openaxiom.ru