Координатные системы в спутниковой навигации

Эллиптическая орбита: 6 элементов Кеплера:

i – угол наклона орбиты к плоскости экватора

Ώ – прямое восхождение восходящего узла орбиты Ni

ωр – аргумент Перигея – угловое расстояние от восходящего узла орбиты до Перигея

- эксцентриситет орбиты, а –большая полуось – характеризуют размер орбиты, - параметр орбиты

τр – временная привязка.

Объекты движущиеся по орбитам испытывают гравитационное влияние не только Земли но и других небесных тел. (Луна, Солнце) поэтому параметры орбит постепенно меняются, такие орбиты называются оскулирующими.

 Реально мин высота спутника при которой возможна работа с ним 5-10 град. ,

Р= 180 – D – (90 + hmin), P = 90 – (D + h min) Cos (D+h min) = 1/k coshmin

Задаваясь величиной мин допустимой h спутника получаем макс раб., дистанцию D от подспутниковой точки

cosD = sinφc sinφs+cosφc cosφs cos(λc- λs)

В спутниковой навигации основной является прямоугольная геоцентрическая система координат (связанная с центром Земли). Связь след:

x= (N+hA)cosφcosλ, y= (N+hA)cosφsinλ, z=(N(1-e^2)+hA)sinφ, N-радиус норм., сечения hA- высота антенны над референц эллипсоидом. Если мы имеем коо-ты ИСЗ и судна в прямоугольной геоцентрической системе, то значение топоцентрической дальности

, Хс,Ус,Zc –координаты судна,

Xs,Ys,Zs – координаты ИСЗ

Общее понятие о СРНС

СРНС – спутниковая РНС использующая ИСЗ в качестве источников радио – навигационной информации применяемо для ОМС. Состоит из космического и наземного сегмента. В космический сегмент входят ИСЗ, в наземный: 1 – судовые АПИ, 2 – станции слежения – принимают сигналы от ИСЗ и передают в КВЦ – контрольно вычислительный центр, обрабатывает измерения и рассчитывает орбитальную информацию ИСЗ (эфемериды – параметры движения спутника) Эфемеридная инфа загружается в спутник и излучается им для приема в АПИ. АПИ используют эфемеридную инфу для ОМС совместно с РНП

Спутниковые системы:

- системы поиска и спасения(КОСПАС – САРСАТ, ИНМАРСАТ – Е), - навигационные СРНС (1-е поколение: ТРАНЗИТ, ЦИКАДА; 2-е: ГЛОНАСС,ГАЛИЛЕО,NAVSTAR) – спутниковые системы связи: ИНМАРСАТ, - вспомогательные спутниковые системы: метео, геодезические, экологические.

Орбиты:

- по углу наклона i = 0-экваториальная i= 90-полярная 0<i<90-наклонная

- по форме: круговая 3- элемента, эллиптическая (6 элементов Кеплера)

По высотам орбит
характеристика	высокие	средние	Низкие
Н тыс км	>30	15-30	<5
Реально исп.	35870	20	1.100
Т	24ч	12ч	107м
t набл	∞	5ч	18м
D видим	81град	76град	31град
% охвата земной территории за 1 виток	45	42	35

Методы ОМС по СРНС:

1: дальномерный, изолиния – ДМК с центром в подспутниковой точке – геозенит. НП –

наклонная топоцентрическая дальность сдвиг временных шкал.

2: дифференц. доплеровский (радиально – скоростной), изолиния – изодопа, изоповерхность – сферический конус. НП - радиальная скорость, Vр = Vcosα, где α- направление на наблюдателя со спутника. При быстром перемещении спутника, излучение колеб ƒо неподвиж наблюд на З. принимает колеб другой ƒ2

- пост относ сдвиг f генераторов приемника ИСЗ

3: интегрально – доплеровский (разностно – дальномерный) изолиния – гипербола, изоповерхность – гиперболоид вращения. НП=Δ = - можно получить путем подсчёта числа Nδ.Такой подсчёт матем., представл., собой интегрирование  по времени

4: псевдодальномерный- базируется на уравнении , где шкалы времени ИСЗ и ПИ

согласованы до точности  необходимой для использ ИСЗ с необходимой точностью, но для этого необходимо – минимум 3 спутника – 2D позиционир, 4 – для 3D

 x= (N+hA)cosφcosλ, y= (N+hA)cosφsinλ,

z=(N(1-e^2)+hA)sinφ

5. Угломерный ( изолиния – круг равных высот) Измеряется угловая h ИСЗ радиосекстаном, находится на гироплатформе, т.е. относит ИГ. Метод не получил распространения на судах из за сложности и дороговизны, но используется на КП для решения обратной задачи: опред., корд., и траэктории ИСЗ относит известн координат КП.