1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов

^ 1. Обзор имеющихся способов решения задачки синхронизации шкал времени разнесённых пт


1.1. Короткие СВЕДЕНИЯ О СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Спутниковой радионавигационной системой (СРНС) принято именовать такую РНС, в какой роль опорных радионавигационных точек (РНТ) делают 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов ИСЗ, несущие навигационную аппаратуру. Навигационные ИСЗ (НИСЗ) являются аналогом недвижных РНТ, представляющих из себя опорные пункты наземных РНС. Перенос РНТ из наземных точек с фиксированными географическими координатами в точки, совершающие орбитальное движение, привел к 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов значимым изменениям в построении этих РНС. Если наземные РНС содержат в качестве главных собственных звеньев только аппаратуру РНТ и потребителей (П), то СРНС содержат в себе ряд дополнительных звеньев. Облегченная структурная схема 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов СРНС включает космодром, систему НИСЗ, аппаратуру П, командно-измерительный комплекс (КИК) и центр управления (ЦУ).

Космодром обеспечивает вывод НИСЗ на требуемые орбиты при начальном развертывании СРНС, также периодическое восполнение числа НИСЗ по мере 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов выработки каждым из их ресурса. Главными объектами космодрома являются техно позиция и стартовый комплекс. Техно позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракетоносителей и НИСЗ, их тесты, заправку НИСЗ и их 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов состыковку. В число задач стартового комплекса входят: доставка носителя с НИСЗ на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные тесты, заправка носителя, наведение и запуск. Приданные космодрому командно-измерительные средства по телеметрическому 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов и траекторному каналам держут под контролем работу бортовых систем и линию движения полета на участке вывода на орбиту.

Система НИСЗ представляет собой совокупа источников навигационных сигналов, передающих сразу значимый объем служебной инфы. На 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов НИСЗ, как на КА, располагается различная аппаратура: средства пространственной стабилизации, аппаратура траекторных измерений, телеметрическая система, аппаратура командного и программного управления, системы энергопитания и терморегулирования. С навигационными блоками ведут взаимодействие бортовой 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов идеал времени и бортовая ЭВМ.

Аппаратура потребителей предназначается для приема сигналов от НИСЗ, измерения навигационных характеристик и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре П предусматривается спец ЭВМ.

Командно-измерительный комплекс (называемый 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов также подсистемой контроля и управления) служит для снабжения НИСЗ служебной информацией, нужной для проведения навигационных сеансов, также для контроля за НИСЗ и для управления ими как галлактическими аппаратами. Для этого при 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов помощи наземных средств КИК производится телеметрический контроль за состоянием спутниковых систем и управление их работой, осуществляется определение характеристик Движения НИСЗ и управление их движением, проводится сверка и согласование бортовой и наземной шкал времени, также ведется 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов снабжение П так именуемой эфемеридной информацией, т. е. сведениями о текущих координатах сети НИСЗ, информацией о состоянии их бортовых шкал времени, также рядом поправок.

Координирует функционирование всех частей СРНС центр управления, который 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов связан информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и КИК.

^ 1.2. ВОЗМОЖНОСТЬ РЕШЕНИЯ Задачки СОГЛАСОВАНИЯ ШКАЛ ВРЕМЕНИ ПО СИГНАЛАМ СИСТЕМ «ГЛОНАСС» И «НАВСТАР»

В ССРНС «Глонасс» и «Навстар» в качестве хранителей ШВ употребляются 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов надлежащие высокостабильные НХВ и в каждой из систем наземный комплекс управления (НКУ) производит синхронизацию шкал БХВ НИСЗ и НХВ.

Система «Навстар» предназначена не только лишь для навигационных определений, да и для временных 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов. При всем этом под временным определением понимается оценка поправки к шкале времени потребителя относительно некоторой универсальной шкалы. В качестве последней в системе «Навстар» принята шкала Морской обсерватории США - UТСUSNO. Дополнительно НКУ решает 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов задачку синхронизации шкалы НХВ системы «Навстар» и шкалы UТСUSNO. Как будет отмечено дальше, модель ухода НИСЗ в системе «Навстар» с достаточной степенью точности на интервале времени до 1ч описывается полиномом 2-й степени, коэффициенты 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов полинома a0, а1, а2 определяемые средствами НКУ, передаются в кадре сигнала в составе служебной инфы и позволяют обеспечить синхронизацию ШВ сети НИСЗ системы. Не считая того, для обеспечения временных определений в 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов составе служебной инфы (СИ) передаются два коэффициента А0, А1, дозволяющие потребителям определять время в шкале UТСUSNO.

Аналогичный метод синхронизации ШВ БХВ употребляется и в системе «Глонасс». Отличие заключается в последующем 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов: уход ШВ БХВ на интервале времени 0,5 ч описывается полиномом первой степени (коэффициенты a0, а1), в качестве универсальной ШВ употребляется шкала СЕВ, поправка к системной ШВ относительно шкалы СЕВ передается в виде коэффициента А0.

Формирование 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов ШВ в системах «Глонасс» и «Навстар» схематично показано на рис. 1.



^ Набросок 1 Схемы формирования шкал системного времени ССРНС "Глонасс" и "Навстар"

Принятая идеология синхронизации ШВ БХВ в системах «Глонасс» и «Навстар 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов» позволяет довольно легко обеспечить обоюдную синхронизацию ШВ НИСЗ этих систем. Простой вариант решения этой задачки заключается в последующем. К НХВ системы «Глонасс» подключается навигационно-временная аппаратура системы «Навстар» (либо универсальная аппаратура), по сигналам НИСЗ системы 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов «Навстар» решается временная задачка и определяется расхождение системных ШВ. Расхождение в виде соответственных коэффициентов закладывается на борт НИСЗ и передается в составе СИ. Аналогичный метод можно использовать и в НХВ системы «Навстар 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов», где временная задачка будет решаться аппаратурой «Глонасс» по сигналам её НИСЗ. Более высшую точность сведения ШВ систем можно обеспечить при синхронизации НХВ в дифференциальном режиме.
^ 1.3. Способы СИНХРОНИЗАЦИИ ШВ УДАЛЕННЫХ Пт


1.3.1. Короткая 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов черта хранителей времени

Более высочайшим уровнем эффективности использования разных РИС представляется создание одного радионавигационного поля, когда излучения всех источников навигационных сигналов синхронизированы. При всем этом информация, выделяемая при обработке сигналов хоть какой из 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов излучающих радиостанций, способна в соответственной степени повысить точность и надежность навигационно-временных определений.

Задачку синхронизации ШВ сети стационарных и подвижных пт можно решить разными способами. Но в ближайшее время в связи 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов с созданием глобальных сетевых спутниковых РИС «Глонасс» и «Навстар» вновь привлечено внимание к методу синхронизации с внедрением НИСЗ , что связано с ожидаемой высочайшей точностью при глобальной зоне обслуживания.

Для обоснования использования СРНС 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов для этих целей приведем общую характеристику хранителей временных шкал в этих системах.

Спутниковые РИС характеризуются высочайшими требованиями к формированию системной шкалы времени и ее поддержанию (хранению) в течение всего срока существования системы 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов. Необходимость в высочайшей стабильности временной шкалы увеличивается по мере увеличения требований к точности навигационных определений, в особенности при использовании пассивного дальномерного способа.

Системная шкала времени задается наземным хранителем времени (НХВ). Носителями системного 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов времени на борту НИСЗ являются бортовые хранители времени (БХВ). При всем этом в системе конкретно употребляются бортовые шкалы НИСЗ, так как конкретно их состояние определяет точность измерений РНП, а шкала наземного хранителя 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов выступает как эталонная. Приведение в соответствие шкал БХВ НИСЗ со шкалой НХВ, т. е. синхронизация временных шкал, осуществляется методом проведения операций сверки и корректировки времени с внедрением радиоканалов НИСЗ - Земля и Земля 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов - НИСЗ.


Времязадающим элементом в ССРНС является НХВ, который делает шкалу времени (и нужную сетку синхрочастот) методом деления частоты высокостабильного опорного генератора.

В качестве опорного генератора употребляются цезиевые либо водородные атомные 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов эталоны. Одной из главных черт эталонов частоты является относительная непостоянность частоты на неком определенном интервале времени

f/f0=(f1 -f0)/f0 , (1.1)

где: f1 и fо - соответственно действительное и номинальное значения частоты.

Для современных атомных эталонов 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов дневная относительная непостоянность частоты (1...5)x10-14 и выше. Естественно, для поддержания настолько высочайшей стабильности нужно создание сложного аппаратурного комплекса, обеспечивающего функционирование сердцевины НХВ - атомного эталона - в критериях неизменной температуры, малого воздействия наружных 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов и внутренних электрических полей, исключения вибраций и т. д.

В БХВ, как и в НХВ, временная шкала формируется высокостабильным опорным генератором. В БХВ употребляются кварцевые либо атомные эталоны частоты. Галлактические кварцевые эталоны 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов имеют относительную непостоянность (1...5)x10-10, а атомные до 1 x 10-11...1 x 10-12. Способности предстоящего улучшения стабильности кварцевых генераторов фактически исчерпаны, а значения непостоянности частот атомных эталонов могут быть доведены до 1 x 10-13 и единиц 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов 10-14.

Представим, что бортовые шкалы времени НИСЗ приведены в серьезное соответствие со шкалой НХВ. Дальше, со временем начнется неминуемое расхождение этих шкал и сначала за счет ухода частоты БХВ, так как конкретно они 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов эксплуатируются в более сложных критериях. Вместе с этим при разработке галлактических БХВ сталкиваются с рядом ограничений (весовых, габаритных и энергетических), что не позволяет воплотить инженерно-технические решения, направленные на увеличение стабильности.

Стабильность 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов частоты опорного генератора БХВ находится в зависимости от многих причин. Для кварцевых эталонов, к примеру, это - геометрические размеры кварцевой линзы, конструкция держателя кристалла, совершенство электрической схемы, стабильность поддержания термического режима, характеристики окружающего магнитного и 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов электронного полей и т. д. Обычно принимаются меры конструктивного, схемного и технологического нрава к тому, чтоб убрать либо значительно ослабить воздействие дестабилизирующих причин. Так, в БХВ используют систему термостатирования, обеспечивающую поддержание рабочей температуры 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов с точностью до сотых толикой градуса. Для защиты от воздействия внутренних и наружных электрических полон употребляется система экранов, ослабляющих их до единиц и толикой эрстеда.

При правильном учете особенностей 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов функционирования БХВ в составе аппаратуры НИСЗ можно достигнуть некого ослабления воздействия дестабилизирующих причин. Для прецизионной аппаратуры, к которой можно отнести и БХВ, требуется создание более подходящих критерий, к примеру поддержание термического режима 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов в округи установки в границах tp± 10С, где tp - лучшая температура для работы БХВ. Соответственно налагается ограничение и на градиент температурного поля в месте установки БХВ при изменении наружного и внутреннего термических 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов потоков, действующих на НИСЗ.

Подбором обоюдного расположения блоков аппаратуры, а по мере надобности и установкой дополнительных экранов ослабляется воздействие наводимых в корпусе НИСЗ электрических полей. При высочайшей насыщенности радиоэлектронной аппаратурой обеспечение обозначенных критерий работоспособности 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов БХВ на борту НИСЗ является нелегкой задачей.

Стоит отметить, что на уход бортовой шкалы времени большое воздействие оказывают и личные особенности того либо другого эталона БХВ. Это – точность установки номинала частоты опорного генератора 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов, точность воспроизводимости частоты от включения к включению, шумовые свойства электрической схемы БХВ и др.

Главные свойства неких типов спутниковых бортовых эталонов частоты приведены в табл. 1.

Таким макаром принципиальной стороной использования СРНС может 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов является передача сигналов одного времени. Без особенных проблем шкала системы может быть синхронизирована со шкалой системы одного времени (СЕВ). Расхождения шкал, выявляемые в процессе синхронизации, фиксируются как поправка к системному времени 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов. Эта поправка в виде, соответственного кода вносится в состав кадра навигационного сигнала. Потребители в процессе навигационного сеанса определяют системное время, а беря во внимание обозначенную поправку, и время в шкале СЕВ.

Как 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов видно из изложенного ССРНС 2-го поколения могут отлично решать задачки временной синхронизации удаленных пт. Производиться это может разными методами.


Черта

Кварцевый эталон частоты

Атомные эталоны частоты







Рубидиевый

Цезиевый

Водородный

Масса, кг

1,35

2,25

13,5

33,7
















Потребление, Вт

2,0

13,0

25,0

30,0

Объём, дм3

1,13

1,13

11,3

28

Относительная непостоянность частоты (за день 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов)


5 x 10-10...1 x 10-10


1 x 10-12


1 x 10-13


1 x 10-14

Температурный коэффициент частоты (1/С)


2 x 10-11










Причины ограничивающие срок службы


Старение кварца

Ухудшение черт лампы

Уровень шумов в атомно-лучевой трубке


Припас водорода

Таблица 1. Главные свойства неких бортовых эталонов частоты НИСЗ.


К примеру 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов в каждом из пт синхронизируемой сети ШВ формируются местными преобразователями фазы и частоты высокостабильных генераторов, обеспечивающих прецизионное хранение начала и масштабов интервалов времени. Для поддержания высочайшей точности синхронизации ШВ разных пт 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов нужны повторяющаяся сверка и обоюдное сведение этих шкал. Чем ниже стабильность хранения и точность сверки ШВ, тем почаще должно осуществляться их сведение для обеспечения данной точности синхронизации.

При использовании сигналов нескольких 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов синхронизированных НИСЗ сверка сети пт делается обработкой результатов измерений времен прихода сигналов на эти пункты. Более соответствующие методы обработки измерений базируются на использовании способа меньших квадратов либо рекуррентного фильтра Калмана. Зависимо от метода предстоящего использования 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов отысканного временного рассогласования, определяемого многофункциональным предназначением данного синхронизируемого пт, вероятны разные варианты сведения ШВ сети пт по сигналам СРНС.

^ 1.3.2. Методы синхронизации удалённых пт
Более обычный метод синхронизации заключается в независящей 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов работе пт по НИСЗ ССРНС (рис. 2). При всем этом любой из синхронизируемых пт (i-й, j -й) независимо сверяет свою ШВ (tЭЧ)с ШВ сети НИСЗ определяет поправку (t =t НИСЗ – t ЭЧ) и 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов корректирует свою ШВ на размер этой поправки. Как видно из рис.1, после проведения сеансов сверки в i-м и j -м пт ШВ каждого из пт оказываются привязанными к шкале времени t 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов НИСЗ. Обычным примером подобного метода синхронизации сети пт является внедрение для этого аппаратуры потребителей ССРНС.




^ Набросок 2Структурная схема синхронизации ШВ сети спутников по сигналам ССРНС.




^ Набросок 3 Структурная схема сверки 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов ШВ первичного и вторичного ЭЧ




Часто появляется необходимость привязать ШВ некого i-го пт не к ШВ НИСЗ, а к ШВ некого другого j-го пт. В качестве примера можно привести сверку вторичного образца частоты 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов (ВЭЧ) и первичного образца частоты (ПЭЧ). В данном случае сведение ШВ при помощи НИСЗ может быть осуществлено в согласовании со структурной схемой, изображенной на рис. 2. Любой из пт определяет рассогласование собственной ШВ 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов относительно ШВ системы НИСЗ. Потом j-й пункт, где размещен ПЭЧ, передает информацию о рассогласовании
(t j =t НИСЗ – t ПЭЧ ) на i-й пункт, где размещен ВЭЧ. На этом последнем пт в 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов аппаратуре обработки сравниваются размеры рассогласования (t НИСЗ – t ПЭЧ ) и
(t НИСЗ – t ВЭЧ ) и расхождение ШВ ПЭЧ и ВЭЧ определяется как их разность. По мере надобности ШВ ВЭЧ корректируется. Для передачи 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов инфы о рассогласовании (t j =t НИСЗ – t ПЭЧ ) на пункт, где размещен ВЭЧ, допустимо использовать всякую связную радиолинию, которая может быть узкополосной, так как данная информация медлительно меняется 1. Обзор существующих методов решения задачи синхронизации шкал времени разнесённых пунктов и просто преобразуется в цифровую форму. Если информация о ШВ ПЭЧ нужна широкому кругу потребителей, то она может быть передана им через НИСЗ.



1-obshaya-harakteristika-sostoyaniya-rabot-po-formirovaniyu-elektronnogo-pravitelstva-regiona-i-razvitiyu-informacionnogo-obshestva-stranica-11.html
1-obshaya-harakteristika-sostoyaniya-rabot-po-formirovaniyu-elektronnogo-pravitelstva-regiona-i-razvitiyu-informacionnogo-obshestva-stranica-5.html
1-obshaya-harakteristika-specialnosti-071401-053100-socialno-kulturnaya-deyatelnost.html