Разработка космической навигационно-информационной системы

Выбор состава и орбитального построения космической навигационно-информационной системы (выбор числа орбит, числа орбитальных элементов системы и определение параметров). Разработка структурной схемы бортовой целевой аппаратуры навигационного спутника.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.07.2014

Курсовая работа

по теме

«Разработка космической навигационно-информационной системы»

по курсу

«Многоканальные телекоммуникационные системы»

ВВЕДЕНИЕ

На основе анализа задач, основных характеристик, состава, структуры, параметров и функционирования существующих спутниковых радионавигационных систем выбрать состав, разработать техническую структуру и определить основные параметры космической навигационно-информационной системы со следующими характеристиками:

диапазон орбит спутников-потребителей - среднеквадратическое отклонение (СКО) случайной составляющей погрешности определения координат спутников-потребителей - не более 10 м;

СКО случайных составляющих погрешностей определения составляющих скорости спутников-потребителей - не более 0,1 м/с;

СКО случайной составляющей погрешности определения ухода бортовой шкалы времени спутника-потребителя от шкалы системного времени - не более 0,1 мкс;

скорость информационного обмена по каждому из радиоканалов - не менее 10 Мбит/с;

число радиоканалов информационного обмена навигационный спутник - навигационные спутники равно числу выбранных навигационных спутников;

число радиоканалов информационного обмена навигационный спутник - спутники-потребители - 24 радиоканалов.

Вопросы, подлежащие разработке

1. Анализ задач, основных характеристик, состава, структуры, параметров и функционирования существующих спутниковых радионавигационных систем. Оценка возможности использования существующих спутниковых радионавигационных систем для решения задачи курсовой работы.

2. Выбор состава и орбитального построения космической навигационно-информационной системы (выбор числа орбит, числа орбитальных элементов системы и определение параметров орбит).

3. Выбор структуры и определение параметров радионавигационных сигналов и радиосигналов для цифрового информационного обмена по направлениям: навигационный спутник - спутники-потребители, навигационный спутник - навигационные спутники, а также выбор вида разделения и уплотнения радиоканалов.

4. Выбор информационно-энергетических параметров и энергетический расчет радиолиний навигационный спутник - спутник-потребитель и навигационный спутник - навигационный спутник.

5. Разработка предложений по реализации космической навигационно-информационной системы:

определение состава и разработка структурной схемы космической навигационно-информационной системы;

определение состава и разработка структурной схемы бортовой целевой аппаратуры навигационного спутника;

определение состава и разработка структурной схемы бортовой целевой аппаратуры спутника-потребителя, осуществляющей информационный обмен с навигационными спутниками.

Методические рекомендации

При выполнении работы максимально задействовать возможности использования существующих радионавигационных систем (или возможности их модернизации) для решения задачи курсовой работы.

1. АНАЛИЗ ЗАДАЧ, ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, СОСТАВА, СТРУКТУРЫ, ПАРАМЕТРОВ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРНС. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРНС ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1 Сетевая радионавигационная спутниковая система (СРНСС) ГЛОНАСС

Назначение системы ГЛОНАСС

Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения, скорости движения, а также точного времени морских, воздушных, сухопутных и других видов потребителей. Состав системы ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС состоит из трех подсистем:

· подсистемы космических аппаратов (ПКА);

· подсистемы контроля и управления (ПКУ);

· навигационной аппаратуры потребителей (НАП).

Рис. 1 Подсистемы ГЛОНАСС

Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120° . В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45° . Кроме этого, сами плоскости сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15° .

Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем.

Рис. 2 Орбитальное построение СРНС ГЛОНАСС

Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования ПКА, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.

Рис. 3 Характеристики модернизированного спутника Глонасс-М

Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени.

Интерфейс между подсистемой космических аппаратов (ПКА) и навигационной аппаратурой потребителей (НАП) состоит из радиолиний L-диапазона частот (см. рис. 3.1). Каждый НКА системы ГЛОНАСС передает навигационные радиосигналы в двух частотных поддиапазонах (L1 ~ 1,6 ГГц и L2 ~ 1,2 ГГц).

В системе ГЛОНАСС используется частотное разделение навигационных радиосигналов НКА в обоих поддиапазонах L1 и L2. Каждый НКА передает навигационные радиосигналы на собственных частотах поддиапазонов L1 и L2. НКА, находящиеся в противоположных точках орбитальной плоскости (антиподные НКА), могут передавать навигационные радиосигналы на одинаковых частотах.

В радиолиниях частотных поддиапазонов L1 и L2 НКА ГЛОНАСС передают навигационные радиосигналы двух типов: стандартной точности и высокой точности.

Сигнал стандартной точности с тактовой частотой 0,511 МГц предназначен для использования отечественными и зарубежными гражданскими потребителями.

Сигнал высокой точности с тактовой частотой 5,11 МГц модулирован специальным кодом и не рекомендуется к использованию без согласования с Министерством обороны Российской Федерации.

Концепция навигационных определений

Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения псевдодальности и радиальной псевдоскорости до четырех (трех) спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений, содержащихся в составе спутниковых навигационных радиосигналов. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три (две) координаты потребителя, три (две) составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется "привязка" шкалы времени потребителя к шкале Госэталона Координированного Всемирного времени UTC(SU).

Данные, обеспечивающие планирование сеансов навигационных определений, выбор рабочего "созвездия" навигационных космических аппаратов и обнаружение передаваемых ими радиосигналов, передаются в составе навигационного сообщения.

Система координат

Передаваемые каждым НКА системы ГЛОНАСС в составе оперативной информации эфемериды описывают положение фазового центра передающей антенны данного НКА в связанной с Землей геоцентрической системе координат ПЗ-90, определяемой следующим образом:

НАЧАЛО КООРДИНАТ расположено в центре масс Земли;

ОСЬ Z направлена на Условный полюс Земли, как определено в рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS);

ОСЬ X направлена в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана, определенного Международным бюро времени (BIH);

ОСЬ Y дополняет геоцентрическую прямоугольную систему координат до правой.

Структура навигационного радиосигнала

Навигационный радиосигнал, передаваемый каждым НКА системы ГЛОНАСС на собственной несущей частоте в поддиапазонах L1 и L2, является многокомпонентным фазоманипулированным сигналом. Фазовая манипуляция несущей осуществляется на p радиан с максимальной погрешностью не более ± 0,2 радиана.

Рис. 4 Структура навигационного радиосигнала

Несущая частота поддиапазона L1 модулируется двоичной последовательностью, образованной суммированием по модулю два псевдослучайного (ПС) дальномерного кода, цифровой информации навигационного сообщения и вспомогательного колебания типа меандр.

Несущая частота поддиапазона L2 модулируется двоичной последовательностью, образованной суммированием по модулю два ПС дальномерного кода и вспомогательного колебания типа меандр.

Основой для формирования всех перечисленных компонентов сигнала является бортовой стандарт частоты.

Дальномерный код

Псевдослучайный дальномерный код представляет собой последовательность максимальной длины регистра сдвига (М-последовательность) с периодом 1 мс и скоростью передачи символов 511 кбит/с.

Цифровая информация

Цифровая информация навигационного сообщения подразделяется на оперативную и неоперативную информацию.

Оперативная информация относится к тому НКА, с борта которого передается данный навигационный радиосигнал. Неоперативная информация (альманах системы) относится ко всем НКА, входящим в состав ПКА.

Цифровая информация передается со скоростью 50 бит/с.

Характеристики навигационного сообщения

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

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:

o оцифровку меток времени НКА;

o сдвиг шкалы времени НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС;

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

o эфемериды НКА.

Неоперативная информация содержит альманах системы, включающий в себя:

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

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

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

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

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.

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.

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

Радионавигационное поле

Навигационные радиосигналы, излучаемые штатными НКА, образуют радионавигационное поле в околоземном пространстве.

В СРНС ГЛОНАСС каждый штатный НКА излучает навигационные радиосигналы 1600 МГц и 1250 МГц в сторону Земли с помощью передающих антенн, рабочая часть диаграммы направленности (ДН) которых имеет ширину 2j 0 =38° и “освещает” диск Земли с избытком до высоты h0 над поверхностью.

Рабочую часть ДН можно представить в виде конусного радиолуча с углом 2j 0 при вершине. Очевидно, что

sinj 0=(h0+r)/(H+r)

где r = 6371 км - радиус Земли; H = 19100 км - высота орбиты НКА.

Подставив j 0=19° , получим h0 = 2000 км.

При полной ОГ (24 штатных НКА) радионавигационное поле на высотах h Ј h0 = 2000 км непрерывно в пространстве, т.е. потребитель в любой точке этого пространства “освещается” радиолучами не менее чем от четырех НКА, образующих по отношению к нему удовлетворительное по геометрическому фактору созвездие для оперативного автономного определения координат и вектора скорости.

На высотах h > h0 радионавигационное поле становится дискретным в пространстве. Космические объекты на высотах h0 < h < H “освещены” радиолучами от необходимого для оперативной навигации созвездия (не менее четырех НКА, включая НКА ниже местного горизонта) не везде, а только при нахождении в определенных областях пространства.

Космические объекты на высотах h > H (например, на геостационарной орбите) будут “освещены” на некоторых участках своей орбиты радиолучом от одного или двух НКА (при полной ОГ), и НАП может не оперативно определить орбиту космического объекта на основе обработки результатов приема навигационных радиосигналов на “освещенных” участках орбиты.

Ограничимся рассмотрением непрерывного радионавигационного поля (h Ј h0). Основной характеристикой радионавигационного поля для наземного потребителя являются мощности навигационного радиосигнала от околозенитного и пригоризонтного НКА на выходе “стандартной” приемной антенны (без учета отражений от поверхности Земли):

P0 = Pп G(j ) G0(b ) l 2/(4p R)

где Pп ѕ мощность излучения передатчика; G(j ) ѕ коэффициент направленности передающей антенны (с учетом потерь в АФУ) в направлении j на приемную антенну; G0(b ) ѕ коэффициент направленности “стандартной” приемной антенны в направлении b на передающую антенну; l ѕ длина волны несущего колебания радиосигнала; R ѕ дальность от приемной антенны до передающей антенны.

В системе ГЛОНАСС передающие антенны для навигационных радиосигналов на НКА имеют круговую правую поляризацию излучения.

Коэффициент направленности G(j ) передающих антенн в рабочем секторе направлений j Ј 19° относительно оси антенны составляет.

Табл. 1 Коэффициент направленности G(j ) передающих антенн

j , угл.град.

15°

19°

G(j ),дБ (1600 МГц)

10

12

8

G(j ),дБ (1250 МГц)

9

11

9

В качестве “стандартной” приемной антенны удобно рассматривать изотропную приемную антенну с круговой поляризацией, G0(b ) = 1.

Дальность R от приемной антенны, размещенной на поверхности Земли, до околозенитного (b = 90° ) НКА составит R = H = 19100 км, до пригоризонтного (b =5° ) НКА составит R = 24000 км.

Отметим, что мощность навигационного радиосигнала, принимаемого наземным потребителем с помощью изотропной антенны, одинакова для околозенитного и пригоризонтного НКА.

1.2 Сетевая радионавигационная спутниковая система GPS

Американская система GPS по своим функциональным возможностям аналогична отечественной системе Глонасс. Её основное назначение - высокоточное определение координат потребителя, составляющих вектора скорости, и привязка к системной шкале времени. Аналогично отечественной, система GPS разработана для Министерства Обороны США и находится под его управлением. Согласно интерфейсному контрольному документу, основными разработчиками системы являются:

· по космическому сегменту - Rockwell International Space Division, Martin Marietta Astro Space Division;

· по сегменту управления - IBM, Federal System Company;

· по сегменту потребителей - Rockwell International, Collins Avionics & Communication Division .

Как и система Глонасс, GPS состоит из космического сегмента, наземного командно-измерительного комплекса и сегмента потребителей.

Рис. 5 Орбитальное построение СРНС GPS

Орбитальная группировка GPS состоит из 28 навигационных космических аппаратов. Все они находятся на круговых орбитах с периодом обращения вокруг Земли, равным 12 часам. Высота орбиты каждого спутника равна 20180 км. НКА системы GPS проходили ряд усовершенствований, которые сказывались на их характеристиках в целом. В табл. 2 приведены краткие характеристики космических аппаратов, используемых в системе.

Табл.2. Характеристики космических аппаратов, используемых в системе GPS

Тип НКА

Масса на орбите

Мощность энергоисточников, Вт

Расчётный срок активного существования

Год запуска первого НКА

Блок-I

525

440

-

1978

Блок-II

844

710

5

1989

Блок-IIR

1094

1250

7,5

1997

Блок-IIF

-

-

14-15

2001-2002

Табл. 3. Сравнительные характеристики систем ГЛОНАСС и GPS

Показатель

ГЛОНАСС

GPS

Число КА в полной орбитальной группировке

24

24

Число орбитальных плоскостей

3

6

Число КА в каждой плоскости

8

4

Наклонение орбиты

64,8?

55?

Высота орбиты, км

19 130

20 180

Период обращения спутника

11 ч. 15 мин. 44 с

11 ч. 58 мин. 00 с

Система координат

ПЗ-90

WGS-84

Масса навигационного КА, кг

1450

1055

Мощность солнечных батарей, Вт

1250

450

Срок активного существования, лет

3

7,5

Средства вывода КА на орбиту

"Протон-К/ДМ"

Delta 2

Число КА, выводимых за один запуск

3

1

Космодром

Байконур (Казахстан)

Мыс Канаверел (Cape Canaveral)

Эталонное время

UTC (SU)

UTC (NO)

Метод доступа

FDMA

CDMA

Несущая частота:

L1

L2

1598,0625--1604,25

7/9 L1

1575,42

60/77 L1

Поляризация

Правосторонняя

Правосторонняя

Тип псевдошумовой последовательности

m-последовательность

код Голда

Число элементов кода:

C/A

P

511

51 1000

1023

2,35x1014

Скорость кодирования, Мбит/с:

C/A

P

0,511

5,11

1,023

10,23

Уровень внутрисистемных радиопомех, дБ

-48

-21,6

Структура навигационного сообщения

Скорость передачи, бит/с

50

50

Вид модуляции

BPSK (Манчестер)

BPSK NRZ

Длина суперкадра, мин.

2,5 (5 кадров)

12,5 (25 кадров)

Длина кадра, с

30 (15 строк)

30 (5 строк)

Длина строки, с

2

6

При проектировании системы в целом и НКА в частности, большое внимание уделяется вопросам автономного функционирования. Так, космические аппараты первого поколения (Блок-I) обеспечивали нормальную работу системы (имеется в виду, без существенных ошибок определения координат) без вмешательства сегмента управления в течение 3-4 дней. В аппаратах Блок-II этот срок был увеличен до 14 дней. В новой модификации НКА Блок-IIR позволяет автономно работать в течение 180 дней без корректировки параметров орбиты с земли, пользуясь лишь автономным комплексом взаимной синхронизации спутников. Аппараты Блок-IIF предполагается использовать взамен отработавших Блок-IIR.

Рисунок 6. Сегмент наземного комплекса управления системы GPS

Структура навигационных радиосигналов системы GPS

В системе GPS используется кодовое разделение сигналов (СDMA), поэтому все спутники излучают сигналы с одинаковой частотой. Каждый спутник системы GPS излучает два фазоманипулированных сигнала. Частота первого сигнала составляет L1 = 1575,42 МГц, а второго - L2 = 1227,6 МГц. Сигнал несущей частоты L1 модулируется двумя двоичными последовательностями, каждая из которых образована путём суммирования по модулю 2 дальномерного кода и передаваемых системных и навигационных данных, формируемых со скоростью 50 бит/с. На частоте L1 передаются две квадратурные компоненты, бифазно манипулированные двоичными последовательностями. Первая последовательность является суммой по модулю 2 точного дальномерного кода Р или засекреченного кода Y и навигационных данных. Вторая последовательность также является суммой по модулю 2 грубого С/A (открытого) кода и той же последовательности навигационных данных.

Радиосигнал на частоте L2 бифазно манипулирован только одной из двух ранее рассмотренных последовательностей. Выбор модулирующей последовательности осуществляется по команде с Земли.

Каждый спутник использует свойственные только ему дальномерные коды С/A и Р(Y), что и позволяет разделять спутниковые сигналы. В процессе формирования точного дальномерного Р(Y) кода одновременно формируются метки времени спутникового сигнала.

Состав и структура навигационных сообщений спутников системы GPS

Структурное деление навигационной информации спутников системы GPS осуществляется на суперкадры, кадры, подкадры и слова. Суперкадр образуется из 25 кадров и занимает 750 с (12,5 мин). Один кадр передаётся в течение 30 с и имеет размер 1500 бит. Кадр разделён на 5 подкадров по 300 бит и передаётся в течение интервала 6 с. Начало каждого подкадра обозначает метку времени, соответствующую началу/окончанию очередного 6-с интервала системного времени GPS. Подкадр состоит из 10 30-бит слов. В каждом слове 6 младших разрядов являются проверочными битами.

В 1-, 2- и 3-м подкадрах передаются данные о параметрах коррекции часов и данные эфемерид КА, с которым установлена связь. Содержание и структура этих подкадров остаются неизменными на всех страницах суперкадра. В 4- и 5-м подкадрах содержится информация о конфигурации и состоянии всех КА системы, альманахи КА, специальные сообщения, параметры, описывающие связь времени GPS с UTC, и прочее.

Определение координат потребителя

Для определения координат потребителя необходимо знать координаты спутников (не менее 4) и дальность от потребителя до каждого видимого спутника. Для того, чтобы потребитель мог определить координаты спутников, излучаемые ими навигационные сигналы моделируются сообщениями о параметрах их движения. В аппаратуре потребителя происходит выделение этих сообщений и определение координат спутников на нужный момент времени.

Координаты и составляющие вектора скорости меняются очень быстро, поэтому сообщения о параметрах движения спутников содержат сведения не об их координатах и составляющих вектора скорости, а информацию о параметрах некоторой модели, аппроксимирующей траекторию движения КА на достаточно большом интервале времени (около 30 минут). Параметры аппроксимирующей модели меняются достаточно медленно, и их можно считать постоянными на интервале аппроксимации.

Параметры аппроксимирующей модели входят в состав навигационных сообщений спутников. В системе GPS используется Кеплеровская модель движения с оскулирующими элементами. В этом случае траектория полёта КА разбивается на участки аппроксимации длительностью в один час. В центре каждого участка задаётся узловой момент времени, значение которого сообщается потребителю навигационной информации. Помимо этого, потребителю сообщают параметры модели оскулирующих элементов на узловой момент времени, а также параметры функций, аппроксимирующих изменения параметров модели оскулирующих элементов во времени как предшествующем узловому элементу, так и следующем за ним.

В аппаратуре потребителя выделяется интервал времени между моментом времени, на который нужно определить положение спутника, и узловым моментом. Затем с помощью аппроксимирующих функций и их параметров, выделенных из навигационного сообщения, вычисляются значения параметров модели оскулирующих элементов на нужный момент времени. На последнем этапе с помощью обычных формул кеплеровской модели определяют координаты и составляющие вектора скорости спутника.

В системе Глонасс для определения точного положения спутника используются дифференциальные модели движения. В этих моделях координаты и составляющие вектора скорости спутника определяются численным интегрированием дифференциальных уравнений движения КА, учитывающих конечное число сил, действующих на КА. Начальные условия интегрирования задаются на узловой момент времени, располагающийся посередине интервала аппроксимации.

Как было сказано выше, для определения координат потребителя необходимо знать координаты спутников (не менее 4) и дальность от потребителя до каждого видимого спутника, которая определяется в навигационном приёмнике [4] с точностью около 1 м. Для удобства рассмотрим простейший "плоский" случай, представленный на рис. 7.

Рис. 7 Определение координат потребителя

Каждый спутник (рис. 7) можно представить в виде точечного излучателя. В этом случае фронт электромагнитной волны будет сферическим. Точкой пересечения двух сфер будет та, в которой находится потребитель.

Высота орбит спутников составляет порядок 20000 км. Следовательно, вторую точку пересечения окружностей можно отбросить из-за априорных сведений, так как она находится далеко в космосе.

1.3 Спутниковые информационные системы

В этом пункте производится анализ о существующих и намеченных к внедрению спутниковых системах, ориентированных на предоставление услуг радиотелефонной связи и передачи данных.

Известно, что эффективность любой системы связи в конечном счете определяется тем набором услуг, которые она предоставляет пользователю, и ее тарифами. Причем высокие технико-экономические показатели системы обуславливаются, в первую очередь, не технологией изготовления и дизайном наземных станций (хотя они, бесспорно, важны для пользователя), а общесистемными характеристиками -- гарантированной пропускной способностью, используемым частотно-орбитальным ресурсом, структурой и параметрами космического и наземного сегментов.

Спутниковая связь существенно отличается от других видов радиосвязи -- радиорелейной, тропосферной, ионосферной, сотовой или транкинговой. Так, в системах радиорелейной связи протяженность линии в значительной степени зависит от наличия прямой видимости между абонентами и типа трассы (открытая, полуоткрытая, закрытая). В системах загоризонтной связи расстояние между станциями определяется состоянием тропосферы или ионосферы, поскольку действие этих систем основано на эффекте рассеяния радиоволн на неоднородностях в тропосфере (ионосфере) или отражения от верхних слоев ионосферы.

Размеры зоны обслуживания сотовых и транкинговых систем зависят от высоты подъема антенны базовой станции. В системах спутниковой связи (ССС) основными показателями, определяющим размеры такой зоны, качество обслуживания и энергетику радиолиний, являются тип орбиты и ее характеристики.

Табл. 4 Крупнейшие орбитальные группировки международных организаций

Показатель

Arabsat* (1972, 21)

Еutelsat (1977, 47)

Inmarsat (1979, 79)

Intelsat (1964, 132)

Intersputnik (1971, 26)

Статус системы

Региональная

Региональная

Глобальная

Глобальная

Глобальная

Основной регион обслуживания

Арабские страны (от 170 з.д. до 600 в.д.)

Европа, Северная Африка

Н/п

Н/п

СНГ, Восточная Европа

Число КА на орбите (их тип)

4 (серия Arabsat)

5 (Еutelsat-1, -2, -3)

8 (Inmarsat-2, -3)

25 (Intelsat-5/5A, -6, -7/7A, -8/8A)

11 ("Горизонт","Экспресс")

Точки стояния космических апаратов на геостационарной орбите Регион Атлантического океана (AOR)

15,50 з.д., 15,80 з.д., 54,50 з.д.

10 з.д., 180 з.д. 21,30 з.д. ,21,50 з.д. 24,50 з.д.,27,50 з.д., 29,50 з.д.,31,40 з.д.,34,50 з.д.,40,50 з.д., 500 з.д., 53 з.д., 55,5 з.д.

30 з.д., 60 з.д. 230 з.д. 160 з.д. , 32,50 з.д., (заявленные точки) + 140 з.д ("Экспресс")

Регион Индийского океана (IOR)

200 в.д., 260 в.д.,310 в.д., 31,50 в.д.

7,10 в.д., 100 в.д., 130 в.д., 160 в.д., 21,50 в.д. и 480 в.д. (Sesat).

470 в.д., 63,70 в.д.

330 в.д., 570 в.д., 600 в.д.,, 62 в.д., 640 в.д., 660 в.д.

170 в.д., 270 в.д.,, 64,50 в.д., 67,5 в.д., (заявленные точки) + 800 в.д ("Экспресс")

Азиатско-Тихоокеанский регион (APR)

63,70 в.д., 64,50 в.д..

720 в.д., 1570 в.д.,

114,50 в.д., 153,50

Регион Тихого океана

157,20 в. д., 1780 в.д.

1770 з.д., 1740 в.д., 1770 в.д., 1800 в.д.

Примечания. Н/п - неприменимо, * здесь и далее в скобках указаны год начала реализации проекта и число участвующих в нем стран.

Табл. 5. ОГ международных и национальных ССС с КА на геостационарной орбите

Наименование системы (страна регистрации)

Точки стояния на геостационарной орбите

Основные регионы обслуживания

Amos (Израиль)

40 з.д.

Израиль, Ближний Восток

AMSC (США)

620 з.д., 1010 з.д., 1390 з.д.

Северная Америка, Канада

Artemis (ESA)

16,20 в.д.

Европа

ApStar (Гонконг)

1380 в.д.

Азия

AT&T Skynet (США)

850 з.д., 890 з.д., 970 з.д., 123 з.д

США

Brasilsat (Бразилия)

61 з.д., 650 з.д., 700 з.д.

Бразилия, Латинская Америка

Chinasat (Китай)

980 в.д., 110,50 в.д., 115,50 в.д.

Китай

Comets (Япония)

1210 в.д., 150,30 в.д.

Япония

Insat (Индия)

740 в.д., 82,90 в.д., 93,50 в.д.

Индия

Italsat (Италия)

13,20 в.д.

Италия

Orion (США)

37,50 з.д., 470 з.д.,120 в.д., 126 0 в.д.

Европа, Северная Америка, Индийский и Азиатско-Тихоокеанский регионы

Telecom (Франция)

50 з.д., 80 з.д.. 30 в.д.

Франция, Мадагаскар, Гвиана и др.

Telesat (Канада)

71,80 з.д., 75,80 з.д.,1110 з.д., 114,90 з.д.

Канада

"Банкир" (Россия)

9,50 з.д., 550 в.д., 910 в.д.

Россия и другие страны СНГ

"Марафон" (Россия)

13,50 з.д., 400 в.д., 90,50 в.д., 145,50 в.д., 1600 в.д.

Россия и другие страны СНГ

"Ямал" (Россия)

19,50 з.д., 750 в.д., 900 в.д

Россия и другие страны СНГ

Табл. 6 ОГ низкоорбитальных систем передачи данных (диапазон частот ниже 1 ГГц)

Наименование системы

Общее число КА

Число плоскостей

Число КА в одной плоскости

Высота орбиты, км

Наклонение, 0

E-Sat

6

2

3

893

99

Faisat

32

6

2

5

1

1000

66 (или 51) 83

Ge-Leo

24

4

6

800

98

Gemnet

38

4

1

8

6

1000

50

99,5

Starsys

24

6

4

1000

53

Vita

3

3

1

667/800

88

"Гонец-Д1"

6

2

3

1500

82,5

"Гонец"

48

6

8

1500

82,5

"Эликон-стир"

7

7

1

1000

82,5

Табл. 7 Системы высокоскоростной передачи данных с КА на геостационарной орбите

Наименование системы

Число КА

Орбитальные позиции*

Скорость передачи, кбит/с

Astrolink

9

290 з.д., 960 з.д., 370в.д., 1140 в.д., 1680 в.д

Н/д

Cyberstar

3

1100 з.д., 25,50 в.д., 105,50 в.д

384-3088

GE*Star

9

1060 з.д., 820 з.д, 160 в.д , 380 в.д., 108 в.д

384

Millenium

4

860 з.д., 880 з.д., 1030 з.д., 1050 з.д

384-1500

Spaceway GEO

8

1170 з.д., 690 з.д., 26,20 з.д., 990 в.д.

384-6000

VoiceSpan

12

(2) 930 з.д., (1) 540 з.д., (2) 420 в.д., (2) 10 з.д., (2) 920 в.д., (2) 1160 в.д.

32-1500

Примечания. Н/д - нет данных, * в скобках указано число КА.

Табл. 8 Системы радиотелефонной и широкополосной связи (диапазон частот выше 1 ГГц)

Наименование системы

Число КА

Высота, км

Наклонение, 0

Статус системы

Основные

Резервные

ECCO

22

35

2

7

2000

0

62

Региональная

Ellipso

8

6

2

1

520/7840

8000

116,5

0

Региональная

Globalstar

48

8

1414

52

Глобальная

ICO

10

2

10355

45

Региональная

Iridium

66

6

780

86

Глобальная

Skybridge

64

Н/д

1457

55

Глобальная

Spaceway NGSO

20

Н/д

10352

55

Глобальная

Teledesic

288

36

1400

98,2

Глобальная

"Ростелесат-B"

24

Н/д

10360

82

Глобальная

"Ростелесат-H"

70

Н/д

700

82

Глобальная

"Сигнал"

48

Н/д

1500

74

Глобальная

Вывод: Проанализировав спутниковые навигационные системы ГЛОНАСС и GPS можно сделать выбор в пользу отечественной системы ГЛОНАСС и использовать её в дальнейшем для построения инвариантной геометрической структуры при разработке космической навигационно-информационной системы.

Исследуя космические информационные системы и системы связи можно сделать вывод что они располагаются в основном на геостационарных орбитах и на низко- и средне- орбитальных высотах. В нашем случае нужно обеспечить слой относящийся к высоким орбитам.

бортовой спутник орбита аппаратура

2. ВЫБОР СОСТАВА И ОРБИТАЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИОННО-ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ (ВЫБОР ЧИСЛА ОРБИТ, ЧИСЛА ОРБИТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОРБИТ)

Полная орбитальная структура данной системы представляет из себя две группировки навигационных спутников и информационную систему. Система навигационных спутников состоит из спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС, расположенной в трёх орбитальных плоскостях с наклонением 64,8° и высотой 19 100 км, и группировкой навигационных спутников расположенные на высоте 42709 км. Информационная система - группировка потребителей расположена на высотах от 36 000 км до 38 000 км.

Такая конфигурация орбитальной структуры позволяет обеспечивать глобальную и непрерывную зону действия системы, а также приемлемую геометрию взаимного расположения спутников для повышения точности определения координат.

Рис. 8 Инвариантная геометрическая структура

На рисунке 8 изображена инвариантная геометрическая структура.

Рассчитаем геометрический фактор и зону инвариантности для идеального случая.

Рис. 9 Идеальный случай инвариантной геометрической структуры

Составим матрицу частных производных

Корреляционная матрица равна

из матрицы видно что , ,,.

-суммарный геометрический фактор.

- зона инвариантности.

P=3 - размерность физического пространства

m=16 - количество спутников

Из рисунка 7 видно что наша инвариантная структура не идеально и поэтому ухудшим геометрический фактор на 10%.

- аналогично для ,.

, , .

Найдём - погрешность измерения дальности притом что ,

,,,.

Найдём - погрешность измерения скорости притом что

,,.

Найдём - шумовую погрешность определения дальности.

где - ширина спектра сигнала, - скорость электромагнитной волны в вакууме, - отношение сигнал помеха.

Найдём - шумовую погрешность определения скорости.

где - длина волны несущего сигнала, - время обработки сигнала (время измерения доплеровской частоты).

Найдём - шумовые погрешности по координатам x,y,z и временному параметру d.

Для составляющих дальности: ,, ,

Для составляющих скорости:,,,

и по аналогии для

, ,- погрешности определения дальности шумовая, атмосферная, рассинхронизации и эфемеридная соответственно.

3. ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ И РАДИОСИГНАЛОВ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА ПО НАПРАВЛЕНИЯМ: НАВИГАЦИОННЫЙ СПУТНИК - СПУТНИКИ-ПОТРЕБИТЕЛИ, НАВИГАЦИОННЫЙ СПУТНИК - НАВИГАЦИОННЫЕ СПУТНИКИ, А ТАКЖЕ ВЫБОР ВИДА РАЗДЕЛЕНИЯ И УПЛОТНЕНИЯ РАДИОКАНАЛОВ

В качестве радионавигационных сигналов используем сигналы, применяемые в спутниковой радионавигационной системе ГЛОНАСС.

Радионавигационные сигналы.

В системе ГЛОНАСС каждый штатный НКА в ОГ постоянно излучает шумоподобные непрерывные навигационные радиосигналы в двух диапазонах частот 1600 МГц и 1250 МГц. В НАП навигационные измерения в двух диапазонах частот позволяют исключить ионосферные погрешности измерений.

Каждый НКА имеет цезиевый АСЧ, используемый для формирования бортовой шкалы (БШВ) и навигационных радиосигналов 1600 МГц и 1250 МГц.

Шумоподобные навигационные радиосигналы в ОГ НКА различаются несущими частотами. Поскольку для взаимноантиподных НКА в орбитальных плоскостях можно применять одинаковые несущие частоты, то для 24 штатных НКА минимально необходимое число несущих частот в каждом диапазоне частот равно 12. Данное утверждение достаточно очевидно, если иметь в виду наземных потребителей (сухопутных, морских, воздушных), поскольку в зоне радиовидимости наземного потребителя не могут одновременно находиться взаимно антиподные НКА. Космический потребитель может одновременно “видеть” взаимноантиподные НКА. Однако имеются два благоприятных обстоятельства.

Рис. 10 Структура навигационного радиосигнала

Первое заключается в том, что из двух взаимноантиподных НКА хотя бы один будет находиться ниже местного горизонта по отношению к космическому потребителю. Практически невозможно применить на космическом объекте одну широконаправленную антенну, способную принимать навигационные радиосигналы от всех “видимых” НКА выше и ниже местного горизонта. Поэтому в НАП на космическом объекте применяют: либо одну широконаправленную антенну для приема навигационных радиосигналов от НКА, находящихся выше местного горизонта; либо несколько антенн и несколько приемников для приема навигационных радиосигналов от НКА, находящихся выше и ниже местного горизонта.

В обоих вариантах НАП на космическом объекте будет осуществлять эффективную пространственную селекцию навигационных радиосигналов от взаимноантиподных НКА.

Второе обстоятельство заключается в том, что в НАП в сеансе навигации осуществляется поиск несущей частоты каждого принимаемого навигационного радиосигнала в пределах узкой полосы 1 кГц) около прогнозируемого значения с учетом доплеровского сдвига несущей частоты.

Доплеровский сдвиг может иметь максимальные значения 5 кГц в НАП на наземных объектах и 40 кГц в НАП на низкоорбитальных космических объектах. Следовательно, в НАП на космическом объекте осуществляется эффективная доплеровская селекция навигационных радиосигналов от радиовидимых НКА.

Таким образом, навигационные радиосигналы взаимноантиподных НКА с одинаковыми несущими частотами будут надежно разделены в НАП на космическом объекте за счет пространственной и доплеровской селекции.

Навигационный радиосигнал 1600 МГц двухкомпонентный. На заданной несущей частоте в радиопередатчике формируются два одинаковых по мощности шумоподобных фазоманипулированных навигационных радиосигнала “в квадратуре” (взаимный сдвиг по фазе на 90): узкополосный и широкополосный.

Узкополосный навигационный радиосигнал 1600 МГц образуется посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180? периодической двоичной псевдослучайной последовательностью (ПСП1) с тактовой частотой F1 = 0,511 МГц и с периодом повторения Т1 = 1 мс (511 тактов). ПСП1 представляет собой М - последовательность с характеристическим полиномом 1 + X3 + X5. Путем инвертирования ПСП1 передаются метки времени (МВ) бортовой шкалы времени (БШВ) НКА и двоичные символы цифровой информации (ЦИ). Метка времени имеет длительность 0,3 с и передается в конце каждого двухсекундного интервала времени (в конце четных секунд).

Метка времени содержит 30 двоичных символов длительностью 10 мс и представляет собой укороченную на один символ 31-символьную М-последовательность.

В каждой двухсекундной строке на интервале времени 1,7 с передаются 85 двоичных символов ЦИ, длительностью 20 мс и перемноженные на меандр, имеющий длительность символов 10 мс. Границы символов меандра, МВ и ЦИ когерентны. В приемнике с помощью меандра осуществляется символьная синхронизация для МВ и с ее помощью строчная и символьная синхронизация ЦИ.

Широкополосный навигационный радиосигнал 1600 МГц образуется посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180 периодической двоичной последовательностью ПСП2 с тактовой частотой F2=5,11 МГц. Путем инвертирования ПСП2 передаются двоичные символы ЦИ длительностью 20 мс.

Навигационный радиосигнал 1250 МГц, излучаемый НКА первой модификации однокомпонентный широкополосный шумоподобный радиосигнал, образуемый посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180периодической двоичной ПСП2 (F2 = 5,11 МГц) без инвертирования, т.е. без передачи ЦИ. Навигационный радиосигнал 1250 МГц, излучаемый НКА второй модификации, будет содержать два одинаковых по мощности шумоподобных радиосигнала 1250 МГц в квадратуре:

1. узкополосный навигационный радиосигнал 1250 МГц с ПСП1 (F1 = 0,511 МГц, T1=1 мс);

2. широкополосный навигационный радиосигнал 1250 МГц с ПСП2 (F2=5,11 МГц) без ЦИ.

Поскольку частота инвертирования ПСП много меньше ее тактовой частоты, то ширина основного “лепестка” огибающей спектра мощности шумоподобного фазоманипулированного навигационного радиосигнала равна двойному значению тактовой частоты ПСП. Следовательно, ширина основного “лепестка” огибающей спектра мощности узкополосного навигационного радиосигнала равна 1,022 МГц, широкополосного ? 10,22 МГц.

При проектировании СРНС ГЛОНАСС была выработана следующая “сетка” номинальных значений несущих частот для навигационных радиосигналов в двух диапазонах частот верхнем 1600 МГц (В) и нижнем 1250 МГц (Н):

вk = в0+kв; в0=1602,0000 МГц;

в=0,5625 МГц;

нk = н0+kн; н0=1246,0000 МГц;

н=0,4375 МГц;

вk /нk = 9/7 ;

где k условный порядковый номер пары несущих частот ? вk и ? нk для навигационных радиосигналов 1600 МГц и 1250 МГц.

Радиопередатчики навигационных радиосигналов в НКА первой модификации излучают навигационные радиосигналы на переключаемых несущих частотах с номерами k = 1, ... ,24.

Приведем значения крайних несущих частот навигационных радиосигналов:

в1=1602,5625 МГц; в24=1615,5000 МГц;

н1=1246,4375 МГц; н24=1256,5000 МГц;

Рабочие спектры навигационных радиосигналов на несущих частотах с номерами k = 1, ...,24 занимают полосы частот:

а) узкополосные навигационные радиосигналы 1602,0...1616,0 МГц;

б) широкополосные навигационные радиосигналы 1597,4... ...1620,6 МГц, 1241,3...1261,6 МГц.

Радиосигналы для цифрового информационного обмена.

Каждый КА ОГ имеет радиолинии связи с двумя КА одной орбитальной плоскости и двумя КА в соседних (слева и справа) орбитальных плоскостях. Всего каждый КА для осуществления межбортовой связи имеет 4 антенны и 4 тракта радиоэлектронного оборудования. В качестве антенн применены щелевые антенные решетки с усилением 36 дБ.

Использование спектра частот и метод доступа

Для межспутниковой связи используется полоса частот 200 МГц (23 - 26.4 ГГц). План частот предусматривает размещение в полосе 200 МГц 72-ти отдельных частотных полос для исключения взаимных помех между каналами. Скорость передачи в каждой линии 20 Мбит/сек.

Используется метод частотного разделения каналов.

Рис. 11 Частотное разделение каналов.

Модуляция и кодирование.

Используется метод модуляции ФМ-4 .Фамзовая манипулямция -- один из видов фазовой модуляции, при которой фаза несущего колебания меняется скачкообразно. Фазоманипулированный сигнал имеет следующий вид

где g(t) определяет огибающую сигнала; является модулирующим сигналом. может принимать M дискретных значений.

Таким образом, количество бит n, передаваемых одним перескоком фазы, является степенью, в которую возводится двойка при определении числа фаз, требующихся для передачи n-порядкового двоичного числа.

Используя 4 фазы, в ФМ-4 на символ приходится два бита, как показано на рисунке 11. Анализ показывает, что скорость может быть увеличена в два раза относительно BPSK(B-Binary, 1 бит на 1 смену фазы) при той же полосе сигнала, либо оставить скорость прежней, но уменьшить полосу вдвое.

Рис. 12 Фазовая модуляция

Рис. 13 Квадратурная фазовая манипуляция

В радиолиниях межспутниковой связи используется избыточное кодирование (R = 3/4), декодирование по Витерби (К = 7).

4. ВЫБОР ИНФОРМАЦИОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАДИОЛИНИЙ НАВИГАЦИОННЫЙ СПУТНИК - СПУТНИК-ПОТРЕБИТЕЛЬ И НАВИГАЦИОННЫЙ СПУТНИК - НАВИГАЦИОННЫЙ СПУТНИК

Выберем и рассчитаем информационно - энергетические параметры для радиолинии навигационный спутник - навигационный спутник.

- мощность передатчика.

для m = 72.

Площадь передающей и приёмной антенн: , .

(26,17 ДБ)- коэффициент усиления передающей антенны.

,где , .

, расстояние где hmin=36000км.

- мощность приёмной антенны.

Найдём коэффициент потерь

, - база сигнала где Тс=0,02с.

-мощность помех.

- отношение сигнал шум.

По формуле Шеннона рассчитаем предельную скорость передачи информации.

- скорость для одного канала.

Выбранные параметры и расчёты удовлетворяют заданным требованиям по расчёту радиоканала навигационный спутник - навигационный спутник.

Выберем и рассчитаем информационно - энергетические параметры для радиолинии навигационный спутник - спутник потребитель.

- мощность передатчика.

для m = 1.

Площадь передающей и приёмной антенн: , .

(26,17 ДБ)- коэффициент усиления передающей антенны.

где , .

, расстояние где hmin=36000км.

- мощность приёмной антенны.

Найдём коэффициент потерь

, - база сигнала где Тс=0,02с.

-мощность помех.

- отношение сигнал шум.

- скорость для одного канала.

Выбранные параметры и расчёты удовлетворяют заданным требованиям по разработке космической навигационно - информационной системы.

5. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИОННО-ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

5.1 Определение состава и разработка структурной схемы космической навигационно-информационной системы

Рис. 14 Состав космической навигационно-информационной системы

Размещено на http://www.stud.wiki/

Рис. 15 Структурная схема космической навигационно-информационной системы

5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ БОРТОВОЙ ЦЕЛЕВОЙ АППАРАТУРЫ НАВИГАЦИОННОГО СПУТНИКА

Рис. 16 Бортовая целевая аппаратура НС

Основными элементами БИК являются: передающее устройство, антенно-фидерные устройства, информационная среда.

В бортовой обеспечивающий комплекс входят:

- синхронизатор (создает бортовую шкалу времени)

- система электропитания (включает солнечные батареи, аккумулятор, провода и т.д)

- средства обеспечения среды (конструкции, закрывающие от радиации, герметичные конструкции)

- элементы конструкции и кабельная сеть

В бортовой комплекс управления входят:

- БЦВМ (главный элемент)

- подсистемы ориентации и стабилизации

- подсистемы коррекции орбиты

- датчики

- операционная среда (общесистемное ПО)

- интерфейсы (совокупность программно-технических средств информационного обмена)

- командно-измерительные системы (осуществляет взаимодействие БЦВМ с наземным комплексом управления)

Управление: (БКУ управляет)

- составом

- структурой (управление связями между элементами)

- параметрами (информационные (длина волны, вид сигнала, модуляции и т.д.), энергетические (потребляемая энергия), массово-габаритные (раскрыть антенну, свернуть, что-то выбросить и т.д.)

- состояниями

* Функциональные ( , m- число элементов, в реальных спутниках )

* Технические

* Инерциальные (центр масс, положение относительно центра масс)

o Координатные

o Кинематические

o Динамические

* Сигнальные

5.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ БОРТОВОЙ ЦЕЛЕВОЙ АППАРАТУРЫ СПУТНИКА-ПОТРЕБИТЕЛЯ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБМЕН С НАВИГАЦИОННЫМИ СПУТНИКАМИ

Основные требования и принципы построения бортовой аппаратуры ИСЗ:

1. Минимальная масса и габариты;

2. Большой КПД, малое потребление энергии.

3. Высокая надежность. Наработка на отказ не менее 3-5 лет;

4. Стабилизация спутника на орбите.

Рис. 17 Структурная схема бортовой аппаратуры спутника-потребителя

Если основное усиление осуществляется на СВЧ, то сигнал через ФП2 и ферритовый вентиль поступает на МУСВЧ (обычно ЛБВ) и затем на антенну. Используется для приема и передачи одна антенна. Для развязки мощного выходного и слабого входного сигнала служит специальное развязывающее устройство. При многоствольном ретрансляторе аппаратура усложняется и основное усиление осуществляется на СВЧ (т.е. без преобразования на ПЧ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мы разработали космическую навигационно - информационную систему. Провели анализ задач, основных характеристик, состава, структуры, параметров и функционирования существующих спутниковых радионавигационных систем. Оценили возможности использования существующих спутниковых радионавигационных систем для решения задачи курсовой работы.

Выбрали состав и орбитальное построения космической навигационно-информационной системы.

Выбрали структуры и определили параметры радионавигационных сигналов и радиосигналов для цифрового информационного обмена по направлениям: навигационный спутник - спутники-потребители, навигационный спутник - навигационные спутники, а также выбрали вид разделения и уплотнения радиоканалов.

Выбрали информационно-энергетические параметры и провели энергетический расчет радиолиний навигационный спутник - спутник-потребитель и навигационный спутник - навигационный спутник.

Разработали предложения по реализации космической навигационно-информационной системы. Определили состав и разработали структурную схему космической навигационно-информационной системы. Определили состав и разработали структурную схему бортовой целевой аппаратуры навигационного спутника. Определили состав и разработали структурную схему бортовой целевой аппаратуры спутника-потребителя, осуществляющей информационный обмен с навигационными спутниками.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования/ Под ред. А.И Перова, В.Н. Харисова. Изд. 3-е, перераб. - М.: Радиотехника, 2010, 688с., ил.

2) Сетевые спутниковые радионавигационные системы/ Под. Ред. В.С. Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 2009.

3) Радионавигационные системы. Учебник для вузов/ Под ред. П.А. Бакулева, А.А. Сосновского. - М.: Радиотехника, 2008 - 224 с., ил.

4) Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС// Интерфейсный контрольный документ. Редакция 5.0. - Москва, 2011.

5) Системы спутниковой навигации. Ю.А. Соловьев - М.: Эко-Трендз, 2009.




Подобные документы

  • Определение структуры и параметров объекта управления электроприводом (ЭП). Расчёт параметров элементов структурной схемы двухконтурной системы ЭП. Выбор элементов задатчика тока возбуждения. Разработка конструкции блока управления электропривода.

    реферат [158,0 K], добавлен 29.07.2009

  • Разработка космической системы связи с КИМ-АМ-ФМ: расчет частоты дискретизации, разрядности квантования, энергетического потенциала; выбор несущей частоты передатчика и проектирование его функциональной схемы. Описание конструкции бортового приемника.

    курсовая работа [221,1 K], добавлен 07.02.2011

  • Выбор и обоснование выбора структурной схемы приемника. Выбор числа поддиапазонов. Выбор значения промежуточной частоты. Параметры избирательной системы токов высокой частоты. Распределение частотных искажений по трактам. Определение числа каскадов.

    курсовая работа [621,9 K], добавлен 27.05.2014

  • Обзор известных конструкций наружных камер. Выбор структурной схемы видеокамеры и фотоприёмного устройства. Определение оптических параметров системы. Выбор электродвигателя оптико-электронного прибора. Расчет кинематической схемы и зубчатого зацепления.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 02.10.2013

  • Анализ известных протоколов множественного доступа в сетях спутниковой связи, особенности передачи речевой информации. Разработка схем спутникового ретранслятора пакетов и блока быстрой коммутации для системы космической связи военного назначения.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2011

  • Разработка следящей системы для воспроизведения траектории, которая заранее не задана. Составление функциональной и структурной схемы системы автоматического регулирования. Расчет параметров элементов САР. Исследование системы в переходных режимах.

    курсовая работа [877,3 K], добавлен 04.11.2010

  • Условия эксплуатации системы бесконтактного термометрирования поршня двигателя внутреннего сгорания. Выбор системы передачи данных. Структурная схема системы измерений с оптическим каналом связи. Разработка структурной схемы. Выбор микроконтроллера.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 14.12.2012

  • Обзор системы управления микроклиматом FC-403-65. Разработка структурной схемы системы управления температурным режимом теплицы. Выбор датчиков и исполнительных механизмов, принципиальная схема их подключения. Разработка инструкций по эксплуатации.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 10.04.2017

  • Выбор системы электропитания в соответствии с категорией надежности. Составление предварительной структурной схемы. Расчет параметров вводной сети переменного тока дизель-генератора. Выбор предохранителей, автоматических выключателей и ограничителей.

    курсовая работа [540,3 K], добавлен 05.02.2013

  • Составление структурной схемы электропривода с непрерывным управлением. Выбор элементов системы автоматизированного непрерывного регулирования. Моделирование двухконтурной системы по току якоря. Расчет контура регулирования по скорости вращения вала.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.01.2015