ГЛОНАСС (GLONASS). СТРУКТУРА НАВИГАЦИОННОГО СООБЩЕНИЯ

GLONASS (ГЛОНАСС). СТРУКТУРА НАВИГАЦИОННОГО СООБЩЕНИЯ

В настоящем разделе описывается смысловое содержание и формат навигационного сообщения, передаваемого НКА ГЛОНАСС в навигационном радиосигнале.

GLONASS (ГЛОНАСС). Назначение навигационного сообщения

Передаваемое НКА ГЛОНАСС в навигационных радиосигналах навигационное сообщение предназначено для проведения потребителями навигационных определений, привязки к точному времени и для планирования сеансов навигации.

GLONASS (ГЛОНАСС). Содержание навигационного сообщения

По своему содержанию навигационное сообщение подразделяется на оперативную и неоперативную информацию.

Оперативная информация относится к тому НКА, с борта которого передается данный навигационный радиосигнал и содержит:

• оцифровку меток времени НКА;

• сдвиг шкалы времени НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС;

• относительное отличие несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала от номинального значения;

• эфемериды НКА.

Неоперативная информация содержит альманах системы, включающий в себя:

• данные о состоянии всех НКА системы (альманах состояния);

• сдвиг шкалы времени каждого НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС (альманах фаз);

• параметры орбит всех НКА системы GLONASS (ГЛОНАСС) (альманах орбит);

• сдвиг шкалы времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU).

GLONASS (ГЛОНАСС). Структура навигационного сообщения

Навигационное сообщение передается в виде потока цифровой информации, закодированной по коду Хемминга и преобразованной в относительный код. Структурно поток ЦИ формируется в виде непрерывно повторяющихся суперкадров. Суперкадр состоит из нескольких кадров, кадр состоит из нескольких строк ЦИ.

Границы строк, кадров и суперкадров различных НКА синхронны с погрешностью не более 2 мс.

GLONASS (ГЛОНАСС). Структура суперкадра

Суперкадр имеет длительность 2,5 мин и состоит из 5 кадров длительностью 30 с. Каждый кадр состоит из 15 строк длительностью 2 с.

В пределах каждого суперкадра передается полный объем неоперативной информации (альманах) для всех 24 НКА системы ГЛОНАСС.

Альманах ГЛОНАСС

Альманах ГЛОНАСС. Неоперативная информация навигационного сообщения

Неоперативная информация (альманах) включает в себя:

• данные о шкале времени системы;

• данные о шкале времени каждого спутника;

• данные об элементах орбит и техническом состоянии всех спутников системы.

Разрядность, единицы измерения и диапазон значений слов неоперативной информации навигационного сообщения представлены в таблице 4.9.

Ниже приводятся принятые буквенные обозначения параметров альманаха, и поясняется их смысловое содержание.

Слово t _c - поправка к шкале времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU). Поправка t _c дана на начало суток с номером N^A;

Слово N₄ –номер четырехлетнего периода, первый год нулевого четырехлетия соответствует 1996 году.⁽¹⁾

Слово t _GPS – поправка на расхождение системных шкал времени GPS(T_GPS) и ГЛОНАСС (Т_ГЛ) в соответствии со следующим выражением:

T_GPS – T_ГЛ = D T + t_{GPS ,}

где D T - целая часть, а t_GPS - дробная часть расхождения шкал времени, выраженного в секундах. Целая часть расхождения D T определяется потребителем из навигационного сообщения системы GPS ⁽¹⁾;

Слово N^A - календарный номер суток внутри четырехлетнего периода, начиная с високосного года, к которым относятся поправка t _c и данные альманаха системы (альманах орбит и альманах фаз);

Слово n^A - условный номер спутника в системе, который соответствует номеру занимаемой спутником рабочей точки;

Слово Н_n^A - номер несущей частоты навигационного радиосигнала, излучаемого спутником с номером n^A;

Слово l _n^A - долгота в системе координат ПЗ-90 первого внутри суток с номером N^A восходящего узла орбиты спутника с номером n^A;

Слово tl _n^A - время прохождения первого внутри суток с номером N^A восходящего узла орбиты спутника с номером n ^A;

Слово D i_n^A - поправка к среднему значению наклонения орбиты для спутника с номером n^A на момент tl _n^A (среднее значение наклонения орбиты принято равным 63° );

Слово D Т_n^A - поправка к среднему значению драконического периода обращения спутника с номером n^A на момент времени tl _n^A (среднее значение драконического периода обращения спутника принято равным 43200 с);

Слово D Т_n^A - скорость изменения драконического периода обращения спутника с номером n^A;

Слово e _n^A - эксцентриситет орбиты спутника с номером n^A на момент времени tl _n^A;

Слово w _n^A - аргумент перигея орбиты спутника с номером n^A на момент времени tl _n^A;

Слово M_n^A – признак модификации n-го НКА ⁽¹⁾; "00" – ГЛОНАСС,

"01" - ГЛОНАСС-М;

Слово B1 – коэффициент для определения D UT1, равный величине расхождения всемирного и координированного времени на начало текущих суток ⁽¹⁾;

Слово B2 – коэффициент для определения D UT1, равный величине суточного изменения расхождения D UT1 ⁽¹⁾;

Слово KP – признак ожидаемой секундной коррекции шкалы UTC на величину ± 1 с, как показано в таблице 4.7 ⁽¹⁾.

ГЛОНАСС. Структура ПКА и орбитальные параметры

Структура ПКА системы ГЛОНАСС

Полностью развернутая ПКА системы ГЛОНАСС состоит из 24-х НКА.

НКА ГЛОНАСС размещаются в трех орбитальных плоскостях по восемь спутников в каждой плоскости. Долготы восходящих узлов орбитальных плоскостей различаются на 120° . Орбитальным плоскостям присвоены номера 1, 2, и 3. Возрастание порядкового номера орбитальной плоскости производится в направлении вращения Земли. Навигационным спутникам из первой орбитальной плоскости присвоены системные номера от 1 до 8, из второй орбитальной плоскости - от 9 до 16, а из третьей орбитальной плоскости - от 17 до 24. Системные номера НКА в орбитальных плоскостях возрастают в направлении против движения НКА.

ГЛОНАСС.Орбитальные параметры

Номинальные значения абсолютных долгот восходящих узлов идеальных орбитальных плоскостей, зафиксированных на 0^ч00^м00^с 1 января 1983 года, равны:

251° 15 ' 00 "+ 120 ° (i - 1),

где i - номер орбитальной плоскости ( i = 1, 2, 3).

Номинальное расстояние между соседними НКА в плоскости по аргументу широты составляет 45° .

Средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей составляет

минус 0,59251* 10 ^-3 рад/сут.

Идеальные значения аргументов широты НКА с системными номерами j = N + 8 и j = N + 16 отличаются от аргументов широты НКА с системными номерами j = N и j = N + 8 соответственно на плюс 15° , где N = 1,...,8 и составляют на 0^ч00^м00^с 1 января 1983 года:

145° 26' 37" + 15° (27 - 3j + 25j*),

где: j - системный номер НКА (j = 1, 2,..., 24);

м j - 1 ь j - 1

j* = E н ѕ ѕ э - целая часть числа ѕ ѕ ѕ .

о 8 ю 8

Интервал повторяемости трасс движения НКА и зон радиовидимости НКА наземными средствами составляет 17 витков (7 суток 23 часа 27 минут 28 секунд).

Номинальные параметры орбит НКА ГЛОНАСС:

• драконический период обращения НКА - 11 час 15 мин 44 с;

• высота орбиты - 19100 км;

• наклонение орбиты - 64,8° ;

• эксцентриситет орбиты - 0.

Максимальные уходы НКА ГЛОНАСС относительно идеального положения на орбите не превышают ± 5° на интервале 5 лет.

ГЛОНАСС. Контроль целостности навигационного поля

Контроль целостности навигационного поля ГЛОНАСС заключается в контроле качества излучаемых спутниками системы навигационных радиосигналов и качества передаваемой ими навигационной цифровой информации.

В системе ГЛОНАСС контроль целостности навигационного поля осуществляется следующими двумя способами.

Во-первых, на спутниках ГЛОНАСС осуществляется непрерывный автономный контроль функционирования основных бортовых систем. В случае обнаружения нарушений нормального функционирования этих систем, влияющих на качество излучаемого спутником навигационного радиосигнала и достоверность передаваемого навигационного сообщения, на спутнике формируется признак его неисправности, который передается потребителю системы в составе оперативной информации навигационного сообщения. Дискретность передачи соответствующего признака в навигационных сообщениях НКА ГЛОНАСС составляет 30 с. Максимальная задержка от момента обнаружения неисправности до момента передачи соответствующего признака не превышает 1 мин.

Примечание: - В НКА ГЛОНАСС-М предусматривается уменьшение данной задержки до десяти секунд за счет введения признака l_n , передаваемого в навигационном кадре с дискретностью не более 4 с.

Во-вторых, качество навигационного поля ГЛОНАСС, т.е. исправность всех НКА системы, качество излучаемых ими навигационных радиосигналов и достоверность передаваемой ими информации контролируются аппаратурой контроля навигационного поля (АКНП), входящей в ПКУ. Формируемый этой аппаратурой признак неисправности появляется в неоперативной информации навигационных сообщений (альманахах системы) всех спутников не позднее, чем через 16 часов после появления неисправности. Дискретность передачи данного признака в навигационных сообщениях НКА ГЛОНАСС составляет 2,5 мин.

В соответствии с двумя принятыми в системе ГЛОНАСС (ГЛОНАСС-М) способами контроля навигационного поля, в навигационных сообщениях каждого НКА системы передаются два типа признаков исправности (неисправности):

• признак В_n (l_n) - нулевое значение которого обозначает пригодность данного спутника для проведения навигационных определений потребителей системы;

• признаки С_n - совокупность (n = 1,...,24) обобщенных признаков состояния всех спутников системы на момент закладки неоперативной информации (альманаха орбит и фаз); значение признака С_n = 0 указывает на непригодность спутника ГЛОНАСС, имеющего системный номер n_A, для использования в сеансах навигационных определений, а значение признака С_n = 1 - на пригодность этого спутника.

Признак первого типа передается каждым НКА ГЛОНАСС в составе его оперативной (эфемеридной) информации, а признаки второго типа - в составе неоперативной информации (альманах системы).

Время, необходимое для формирования и доставки потребителям признаков В_n (до 1 мин) значительно меньше, чем аналогичное время для признаков С_n (до 16 часов), но формирование признаков С_n основано на существенно более глубоком анализе качества навигационного поля системы ГЛОНАСС. В связи с этим, потребители системы ГЛОНАСС при принятии решения об использовании или не использовании каждого конкретного НКА для целей навигации должны анализировать значения обоих признаков, руководствуясь при этом правилом, как показано в Таблице 5-1.

Таблица 5.1 Заключение о работоспособности НКА по совокупности значений признаков В_n (l_n )и C_n

Значения признаков		Работоспособность НКА
Вn (ln)	Cn
0	0	-
01	1	+
1	0	-
1	1	-