Супутникова радіонавігаційна система

Супутникова радіонавігаційна система, що містить орбітальне угруповання навігаційних кос 3 84704 Навігаційні сигнали (HC) від орбітального угр уповання навігаційних суп утників надходять на апаратуру споживача і на контрольнокоригувальну станцію, до складу якої входять опорний прийомний (ОП) пристрій, наземна навігаційна апаратура (HHA) і інтерфейс зовнішніх зв'язків. Опорний прийомний пристрій формує диференціальне виправлення (ДП), обумовлену іоносферними і тропосферними затримками, що передається на HHA. HHA передає на апаратуру споживача сигнал, аналогічний навігаційному сигналові супутника й утримуюче обчислене диференціальне виправлення. До недоліку прототипу можна віднести погрішності, викликані зміною частоти навігаційного сигналу в гравітаційному полі Землі і які не враховуються при рішенні задачі місця визначення об'єкта. Задача даного винаходу - з огляду на зміну частоти суп утникового навігаційного сигналу, прийнятого споживачем, у гравітаційному полі Землі, забезпечити підвищення точності визначення місця розташування об'єктів-споживачів, а також моніторинг гравітаційного поля Землі. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в апаратуру споживачів, що включає в себе приймач навігаційних сигналів і блок обробки навігаційних сигналів, до приймача навігаційних сигналів підключається частотний детектор, еталон частоти, синхронізований з бортовим джерелом радіовипромінювання, а до блоку обробки навігаційних сигналів підключається блок обробки змін частоти сигналу. На KKC, що включає в себе ОП і HHA, в опорний прийомний пристрій уводиться гравіметр і обчислювальний пристрій, зв'язаний з формирователем диференціальних виправлень. Відомі істотні ознаки (приймач HC, блок обробки HC і дешифратор ДП у складі апаратури споживачів; приймач і формирователь ДП у складі ОП) у сукупності з новими істотними ознаками (гравіметр і обчислювальний пристрій у складі ОП, частотний детектор, еталон частоти і блок обробки змін частоти сигналу в складі апаратури споживачів) забезпечать одержання нового технічного результату, а саме: підвищення точності визначення місця розташування об'єкти-споживачів і моніторинг гравітаційного поля Землі. При визначенні параметрів координат споживача визначену роль грає зміна частоти навігаційного сигналу, по якому визначаються складові швидкості об'єкта [1, стор.58]. Зміна частоти навігаційного сигналу обумовлено ефектом Допплера внаслідок руху KA й об'єкта. Крім того, на частоту електромагнітного випромінювання впливає гравітаційне поле, що підтверджено експериментом Паунда-Ребки [3, стор.527]: æ gl ö = hf 0 ç 1 ÷, (1) ç 2 2 ÷ c è c ø де h - постійна Планка; l - висота розташування випромінювача щодо приймача; g - прискорення сили ваги; f0 - частота джерела випромінювання; f - прийнята частота; с - швидкість світла. hf = hf 0 hf0 gl 4 æ gl ö f = f0 ç 1 ÷, (2) ç 2 ÷ è c ø f gl Dfg = 02 , (3) c де D fg - зміна частоти випромінювання під впливом сили ваги. Вираження (3) характеризує зв'язок між зміною частоти електромагнітного випромінювання і силою ваги. Тому що загальна зміна частоти сигналу обумовлюється й ефектом Допплера, і впливом гравітації, то при визначенні координат об'єкта для підвищення точності необхідно виділити складові цього зміни D fg (по гравітації) і D fд (по ефекту Допплера). Для пояснення роботи дані схеми, де: Фіг.1 - стр уктурна схема супутникової радіонавігаційної системи. Фіг.2 - структурна схема опорного прийомного пристрою. Фіг.3 - стр уктурна схема апаратури споживача. До складу системи входять: Поз.1 - орбітальне угр уповання KA; Поз.2 - апаратура споживача; Поз.3 - контрольно-коригувальна станція (KKC); Поз.4 - наземна навігаційна апаратура (HHA); Поз.5 - опорний прийомний пристрій (ОП); Поз.6 - інтерфейс зовнішніх зв'язків; Поз.7 - антенно-фідерний пристрій (АФП); Поз.8 - еталонний приймач навігаційних сигналів KA; Поз.9 - формувач диференціальних виправлень (ДВ); Поз.10 - гравіметр; Поз.11 - обчислювальний пристрій; Поз.12 - блок шифрування диференціальних виправлень; Поз.13 - антенно-фідерний пристрій; Поз.14 - еталонний приймач сигналів HHA; Поз.15 - антенно-фідерний пристрій; Поз.16 - приймач навігаційних сигналів; Поз.17 - блок обробки навігаційних сигналів; Поз.18 - блок дешифрування диференціальних виправлень; Поз.19 - частотний детектор; Поз.20 - блок обробки змін частоти сигналу; Поз.21 - еталон частоти; Поз.22 - антенно-фідерний пристрій; Поз.23 - приймач сигналів HHA. Навігаційний сигнал від орбітального угруповання 1 приймається апаратурою споживача 2 та АФП 7 опорного прийомного пристрою 5 KKC 3 і далі надходить на еталонний приймач навігаційних сигналів 8. Сигнал від HHA 4 надходить через АФП 13 на еталонний приймач сигналів HHA 14. Отримані навігаційні параметри про кожнім що спостерігається KA і HHA передаються у формирователь ДП 9. Гравіметр 10 визначає значення сили ваги g і передає його в обчислювальний пристрій 11, у якому обчислюється, виходячи з вираження (3), значення зміни частоти D fg сигналу, 5 84704 обумовлене впливом сили ваги. В обчислювальний пристрій 11 з формирователя диференціальних виправлень 9 надходить значення загальної зміни частоти сигналу, з нього віднімається значення D fg , у результаті чого визначається зрушення частоти сигналу D fд , обумовлений ефектом Допплера. Значення D fд передається на формирователь ДП 9 для остаточного формування диференціальних виправлень, що потім передаються в блок шифрування ДП 12 і далі на HHA 4 за допомогою АФП 13. В апаратурі споживача сигнал від орбітального угр уповання 1 через АФП 15 приймається приймачем навігаційних сигналів 16, з якого він надходить на частотний детектор 19 і в блок обробки навігаційних сигналів 17. Через АФП 22 надходить сигнал від HHA 4, аналогічний супутниковому й утримуюче диференціальне виправлення, на приймач сигналів HHA 23. Блок дешифрування диференціальних виправлень 18 необхідний у випадку, якщо робота відбувається в режимі санкціонованого доступ у. Якщо робота відбувається в режимі несанкціонованого доступу, то сигнал від HHA передається безпосередньо з приймача 23 у блок обробки навігаційних сигналів 17. Дані з частотного детектора 19 і еталона частоти 21 надходять у блок обробки змін частоти сигналу 20, де визначається значення загальної зміни частоти сигналу, що передається в блок обробки сигналів 17. У блоці обробки сигналів 17 здійснюється визначення зміни частоти D fg , обумовлене силоміць ваги, 6 за допомогою вирахування з загального значення зрушення частоти значення зрушення частоти D fд , обумовленого ефектом Допплера. Далі значення D fg передається в блок 20 для визначення сили ваги g згідно вираження (3), а в блоці обробки навігаційних сигналів 17 здійснюється визначення координат об'єкта. Інтерфейс зовнішніх зв'язків 6 служить для зв'язку з зовнішніми джерелами повідомлень (прийом повідомлень про особливі режими роботи KKC, прийом і передача повідомлень про відмовлення KA, обмін інформацією з іншими KKC і т.д.). Таким чином, крім підвищення точності визначення координат об'єкта, паралельно забезпечується моніторинг гравітаційного поля землі за допомогою чого визначається значення гравітації у вимірюваній точці. Ці дані, одержувані від споживачів, можна використовувати при геофізичних дослідженнях, зокрема, при створенні гравітаційної карти Землі. Список літератури: 1. Соловйов Ю.А. Системи супутникової навігації. М., Еко-Трендз, 2000. 2. Патент Російської Федерації RU №2161317 C1 (G01S5/14) «Система высокоточного определения местоположения объектов-потребителей навигационной информации по навигационным радиосигналам с санкционированным доступом в режиме дифференциальных поправок» - прототип. 3. Савельев И.В. Курс загальної фізики, т.3. 7 Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 84704 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601