25.5. УТОЧНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СЕТИ НИСЗ ПО МИНИМАКСНОМУ КРИТЕРИЮ ТОЧНОСТИ

Полученный ранее результат имеет принципиальное значение и может быть использован для обоснования структуры сети НИСЗ.

Исходным для решения задачи синтеза служит класс допустимых конфигураций сети, характеризующийся определенными желательными свойствами, такими как простота реализации системы, удобство эксплуатации, приемлемая структурная устойчивость, высокая точность баллистического обеспечения и т. д.

При использовании НИСЗ на средневысотных орбитах критерий минимальности общего числа цепочек НИСЗ при минимальной ширине полосы покрытия приводит, как было показано, к построению системы из взаимно перпендикулярных круговых орбит. Полученный результат представляет сравнительно узкий класс допустимых конфигураций, в котором следует выделить оптимальную конфигурацию уже по точностному критерию.

Уточнению подлежат число НИСЗ на каждой орбите и правило оптимального фазирования цепочек НИСЗ из разных орбит.

В качестве критерия целесообразно использовать минимум максимальной погрешности навигационного определения по системе во всей рабочей области. Обоснованием подобного критерия может служить требование высокоточного определения в произвольный момент времени в любой точке околоземного пространства. Упомянутый критерий позволит значительно упростить подход к задаче синтеза, ограничить ее изучением лишь случаев, приводящих к пониженной точности обсервации, и свести к улучшению наиболее неблагоприятных созвездий. Результатом будет обеспечение приемлемой верхней границы погрешностей обсервации во всей рабочей области системы.

Наиболее неблагоприятные созвездия в упомянутом классе допустимых конфигураций наблюдаются в некоторых окрестностях узлов сети НИСЗ в отдельные моменты времени, когда число видимых НИСЗ равно минимально необходимому для решения навигационной задачи их числу (созвездие Этот случай уже был рассмотрен. Была выяснена причина появления больших погрешностей обсервации — близкое к компланарному расположение четырех НИСЗ в определенные моменты времени.

Установленная приближенная зависимость позволяет просто исследовать области пониженной точности. В частности, с ее помощью были установлены большие зоны пониженной точности в системе типа «Таймейшн»

Зоны пониженной точности, небольшие по размерам могут появляться в отдельные моменты времени в системе типа «Навстар» Отмеченный недостаток можно устранить уменьшением до 7,5° или расширением полосы покрытия цепочки за счет увеличения числа НИСЗ в цепочке либо высоты орбиты. Это позволит исключить реализацию в номинальной системе созвездий типа ».

В системе повсеместно видны три НИСЗ по крайней мере из одной плоскости. Наиболее неблагоприятным будет минимальное созвездие из трех НИСЗ, наблюдаемых из одной плоскости, и из двух, наблюдаемых из другой (рис. 25.8). Оценка точности определения по созвездию такого типа требует более подробного рассмотрения.

Рис. 25.8. Отображение созвездия » в топоцентрической картинной плоскости, связанной с узлом сети

В том же приближении, что и ранее, объем призмы, построенной на разностных градиентах, Используя обозначения имеем

Приближенная оценка суммы квадратов граней призмы, построенной на обобщенных градиентах для этого случая, такова:

Из (25.19) и (25.20) следует приближенное выражение нормированной оценки погрешности обсервации:

Рассчитаем порядок этой величины. Пусть Для НИСЗ, имеющих период коэффициент деформации за счет параллакса Поэтому Положим равным наименьшему из возможных значений, которое оно может принять: Тогда из (25.20) получаем

Приведенная оценка устанавливает порядок максимальной нормированной погрешности обсервации, соответствующей самому неблагоприятному навигационному созвездию НИСЗ. В большинстве же случаев следует ожидать точность, в 2 раза лучшую.

Итак, для обеспечения точности навигационных определений повсеместно во всей сфере обслуживания системы в соответствии с условием (25.21) необходимо и достаточно использовать экстремальную сеть НИСЗ с минимальной кратностью покрытия Синтезированная таким образом по чисто навигационным соображениям общая структура сети НИСЗ сохраняет свободу выбора двух других параметров — высоты орбиты и числа НИСЗ в цепочке. Для окончательного выбора обоснованных значений этих параметров необходимы специальные исследования, связанные с рассмотрением эволюции структуры системы в течение срока ее существования, обеспечения надежности функционирования, а также выполнения условий высокоточного определения орбит и их прогнозирования.

Аналогичные приведенным численные исследования были выполнены и для другого созвездия, состоящего из трех НИСЗ на одной орбите и одного наиболее удаленного от плоскости этой орбиты НИСЗ из другой, т. е. созвездия типа На

Рис. 25.9. Отображение эволюции созвездия НИСЗ типа

Рис. 25.10. Изменение точностных характеристик созвездия при его эволюции

рис. 25.9 показана эволюция такого созвездия. Представлена начальная его конфигурация. Цифрами показаны последовательные позиции, занимаемые при движении КА. Рисунок 25.10 отражает происходящие при этом изменения точности обсервации. Теоретическая зависимость точности обсервации, описываемая формулой (25.21), от геометрических параметров созвездия позволяет объяснить и оценить изменение точностных характеристик рабочего созвездия.