1.4. СОГЛАСОВАНИЕ НАЧАЛ ОТСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ И ВРЕМЕННОЙ КООРДИНАТ В ССРНС

Измеряемые навигационные параметры и определяемые параметры движения потребителя отсчитываются в различных системах пространственных координат: измерения ведутся в системе НИСЗ, в то время как результаты определений фиксируются в системах, связанных с Землей (ее центром в геоцентрической системе или с ее поверхностными точками в топоцентрических). Необходимо приводить используемые данные к единой системе отсчета или, иными словами, согласовывать начала отсчета пространственных координат. Ввиду орбитального движения НИСЗ начала отсчета расходятся непрерывно, поэтому согласование необходимо проводить в каждом навигационном сеансе. Требование это реализуется путем снабжения П данными об эфемеридах всех НИСЗ, задаваемых в геоцентрической

системе отсчета. Одновременно считается, что к этому же началу отсчета используемые П топоцентрические системы методами высшей геодезии могут быть привязаны с требуемой точностью.

Возможны различные способы обеспечения навигаторов эфемеридной информацией [70, 117, 135]. Наиболее удобным был бы такой способ работы, когда рассчитанный заранее весь набор эфемерид на требуемый отрезок времени выдавался бы в виде таблицы, данные которой могли бы вводиться в память навигационной ЭВМ до начала движения. Но такой способ пока еще не может использоваться, так как нельзя дать прогноз с высокой точностью (~1 м) на интервалы времени, исчисляемые неделями и даже месяцами. По необходимости применяется передача на борт П эфемеридной информации последовательными порциями. В этом варианте сам НИСЗ выступает в качестве ретранслятора эфемерид, переносимых с задержкой. Рассчитанные на Земле эфемериды сообщаются на борт НИСЗ, где закладываются в блок памяти и затем во время последующего движения НИСЗ посылаются в соответствии с текущим временем с его борта всем П, находящимся в зоне приема навигационных сигналов. Хранимые эфемериды с периодичностью, обеспечивающей учет их изменения, корректируются на основе свежих данных прогноза.

Для передачи одного эфемеридного комплекта может потребоваться до 380 дв. ед., поэтому для формирования массива эфемеридной информации на одни сутки с дискретностью 1 мин потребуется около При дискретности мин и для больших сроков прогноза объем эфемеридной информации составит миллионы Естественно поэтому стремление избежать закладки в память НИСЗ столь большого объема цифровой информации. К этому ведет несколько путей.

Первый, наиболее радикальный путь состоит в возложении задачи расчета эфемерид для моментов навигационных измерений непосредственно на ЭВМ П. В этом случае с Земли достаточно периодически передавать только начальные условия движения НИСЗ, а решение соответствующих уравнений его движения будет проводиться на борту П совместно с решением самой навигационной задачи. В будущем такие возможности, вероятно, и откроются, но в настоящее время далеко не все П располагают бортовыми ЭВМ с требуемыми характеристиками.

Второй путь связан с использованием для расчета эфемерид бортовой ЭВМ НИСЗ. Здесь также по начальным условиям, переданным с Земли, могут решаться уравнения движения с выдачей эфемерид на требуемые моменты времени. Правда, эти моменты теперь не будут соответствовать моментам реальных измерений, выполняемых на различных П в зоне

приема сигналов данного НИСЗ. Однако при правильно выбранной дискретности выдачи эфемерид на борту П путем интерполяции можно получать эфемериды, приведенные к моментам измерений. Понятно, что при такой схеме работы аппаратура НИСЗ существенно усложняется, что не может не сказаться на ее надежности. Вследствие этого и данный способ не предполагается реализовать в ССРНС ближайшего будущего.

Остается путь, являющийся по существу компромиссным, который предусматривает наземный расчет эфемерид с некоторой дискретностью и ретрансляцию их с задержкой через НИСЗ на борт П с последующим перерасчетом эфемерид на моменты измерений в пределах интервала дискретности. Так, в системах «Глонасс» и «Навстар» интервал дискретности равен 30 или 60 мин, что возлагает на ЭВМ П задачу вести краткосрочный прогноз движения НИСЗ в этих временных пределах, принимая за начальные условия эфемериды ближайшей точки.

Поскольку в сетевых СРНС измерения проводятся одновременно по нескольким НИСЗ, которые выбираются из числа НИСЗ, находящихся над радиогоризонтом, должен располагать априорной информацией о положении и движении всех НИСЗ, входящих в систему. Для этого каждый НИСЗ наряду с собственными эфемеридами ретранслирует на П эфемериды всех остальных НИСЗ системы. Эту информацию называют эфемеридами 2-го рода, или альманахом. Эфемериды 2-го рода нужны не для собственно навигационных расчетов, а для выбора НИСЗ, поиска их и вхождения в радиосвязь, поэтому требования к их точности могут быть понижены. В связи с этим для передачи одного их комплекта предусматривают всего 180 дв. ед., гарантируя при этом действенность прогноза до 5 недель. Альманах заготовляет информацию впрок, вследствие чего может передаваться частями от кадра к кадру, распределяясь, например, в системе «Глонасс» по 5 последовательным кадрам сигнала, а в системе «Навстар» — по 25 последовательным кадрам.

Применение самоопределения НИСЗ на основе бортовых измерений по наземным и внеземным РНТ и обработки траекторией информации в спутниковой ЭВМ [70, 117] откроет новые возможности для повышения эффективности эфемеридной службы (см. гл. 10).

ССРНС функционирует в собственном системном времени. Все процессы в ее звеньях развертываются и фиксируются в этой временной шкале. Периодически начала отсчета местных временных шкал принудительно согласовываются с системной шкалой, синхронизируются с ней.

Необходимость взаимной синхронизации бортовых шкал

сети НИСЗ с высокой точностью связана с избранным способом навигационных измерений — применением пассивного дальномера с хранением начала отсчета (псевдодальномера). Поскольку по бортовой шкале П одновременно измеряются псевдодальности до нескольких НИСЗ, необходимо, чтобы временные шкалы группы используемых НИСЗ были согласованы между собой. Это достигается независимой привязкой каждой из шкал к системному времени.

При измерении псевдодальности погрешность из-за смещения временной шкалы НИСЗ непосредственно входит в погрешность измерений. Для того чтобы эта погрешность не превышала, например, 0,3 м, смещение не должно превышать 1 не. Если принять, что каждый из НИСЗ синхронизируется один раз за период обращения (12 ч), для хранения системного времени на борту НИСЗ потребуются генераторы со стабильностью

Для повышения точности реализации системного времени сетью НИСЗ желательно сокращать период между последовательными синхронизациями, а также давать прогноз ухода частоты каждого из генераторов НИСЗ.

Что касается синхронизации временной шкалы П, то она проводится в сеансе навигационных определений, когда наряду с координатами и составляющими скорости П оценивается уход фазы бортового генератора относительно фазы генераторов НИСЗ.

В связи с этим можно считать, что ССРНС являются также глобальными системами единого времени. Установленная в любом пункте аппаратура П позволяет привязывать к системному времени с указанной точностью местные временные шкалы.

Системная шкала времени задается координационным центром [142], где она хранится главным синхронизатором системы. Этот наземный хранитель времени поддерживает ее с точностью более высокой, чем бортовые хранители времени каждого НИСЗ. Однако системное время может расходиться со всемирным или каким-либо региональным. Подстраивать системное время ССРНС под временную шкалу более широкого использования не требуется. Достаточно знать расхождение этих систем времени. Соответствующая поправка к системному времени может передаваться в виде постоянной величины в каждом кадре навигационного сигнала или публиковаться в специальных бюллетенях (см. гл. 10).