CC BY
145
УДК 629.783
СИНХРОНИЗАЦИЯ БОРТОВЫХ ШКАЛ ВРЕМЕНИ НАВИГАЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ГЛОНАСС ПО ВЗАИМНЫМ МЕЖСПУТНИКОВЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ2
А. В. Царюк, Д. С. Муратов Научный руководитель - В. И. Серенков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Описаны условия и результаты первого натурного эксперимента по синхронизации бортовых шкал времени навигационных космических аппаратов ГЛОНАСС по взаимным межспутниковым из-мерениямпсевдодальности.
Ключевые слова: ГЛОНАСС, межспутниковая линия, синхронизация шкал времени, временные поправки.
SYNCHRONIZATION ONBOARD TIME SCALE NAVIGATION SPACECRAFT GLONASS BY MUTUAL INTER-SATELLITE MEASUREMENTS
A. V. Carjuk, D. S. Muratov Scientific supervisors - V. I. Serenkov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: [email protected]
This article describes the conditions and results of the first full-scale experiment on the synchronization onboard time scales of GLONASS navigation satellites on mutual intersatellite measurements pseudo-range.
Keywords: GLONASS inter-satellite line synchronization of time scales, time correction.
Совершенствование эфемеридно-временное обеспечение (ЭВО) ГЛОНАСС может осуществляться [1] с использованием межспутниковой радиолинии для проведения измерений и обмена информацией между НКА для уточнения ЭВИ на борту.
В настоящее время часть НКА орбитальной группировки ГЛОНАСС [2-4] уже оснащена бортовой аппаратурой межспутниковых измерений (БАМИ), которая позволяет проводить взаимные измерения псевдодальности и обмен цифровой информацией (ЦИ) между ними. Это дало возможность провести натурный эксперимент и получить оценку потенциально достижимой точности синхронизации бортовых шкал времени НКА по межспутниковым измерениям на основе ежечасного расчета параметров привязки единичных ШВ к единой орбитальной шкале времени.
Эксперимент проводился при следующих условиях.
Задействовались 4 НКА «Глонасс-М» с условными номерами 742, 744, 745, 746. Частотно-временные поправки, рассчитанные с использованием измерений БАМИ, в навигационном кадре не излучались, осуществлялось их накопление в бортовом архиве для апостериорного анализа. В качестве ведущего был выбран НКА № 744. Длительность эксперимента 5 суток. Оценка длительности взаимных ЗРВ пар НКА, участвовавших в эксперименте, приведена на рисунке.
2Работа выполнена при финансовой поддержки Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 28.10.2014 г. № 14.577.21.0155, уникальный идентификатор проекта КРМЕР!57714Х0155).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
№ НКА 744 742 745 746
744 100 0 85
742 100 0 63
745 0 0 50
746 85 63 50
Длительность взаимных ЗРВ пар НКА в процентах от длительности витка
В качестве параметров, характеризующих точность полученных ЧВП, использовались среднее значение и среднеквадратическое отклонение с®3 погрешности взаимной синхронизации ШВ пар
НКА 5^ , получаемой при использовании временных поправок, рассчитанных на борту по измерениям БАМИ, на интервале эксперимента.
Все результаты испытаний сведены в таблицу.
Статистические характеристики погрешности взаимной синхронизации
шкал времени пар НКА
Номера пары НКА СКО, нс Среднее значение, нс Минимальное значение, нс Максимальное значение, нс
1 742-744 0,6 0,1 -1,7 1,4
2 742-745 1,0 -0,1 -2,7 2,6
3 742-746 0,9 0,6 -1,8 2,9
4 744-745 0,9 -0,1 -2,1 2,2
5 744-746 0,8 0,5 -1,3 2,4
6 745-746 1,0 0,6 -1,5 4,0
Как следует из приведенных данных, среднее значение погрешности взаимной синхронизации с®3 шкал времени пар из четырех НКА не превышало 0,6 нс, СКО погрешности принимало значения
от0,6до1нс. Поскольку в применяемых алгоритмах определения РШВ используется осреднение оценок, полученных по результатам сличений со шкалами времени различных НКА, то при увеличении количества НКА в контуре синхронизации следует ожидать повышения ее точности.
Разброс значений с®3 для разных пар НКА может объясняться отличием их пространственного
расположения относительно ведущего НКА и циклограммой работы БАМИ, исключающей возможность проведения взаимных измерений для некоторых пар.
Как видно из рисунка, в данном случае НКА № 742 находится в ЗРВ ведущего НКА на всем витке, НКА № 746 - на 85 % витка, а НКА № 745 вообще не имеет ЗРВ с ведущим НКА. При этом в соответствии с использованной циклограммой работы БАМИНКА № 745 проводит взаимные измерения только с НКА 746, с которым имеет ЗРВ на 50 % витка.
В данном эксперименте для НКА № 745 привязка к ШВ ведущего НКА была возможна только через НКА № 746 и отсутствовала возможность осреднения результатов определения РШВ, полученных по нескольким НКА. Кроме того, вследствие значительных перерывов в ЗРВ НКА № 745 с НКА № 746 (до 50 % витка, см. рисунок) интервалы прогнозирования расхождения собственной ШВ относительно ШВ ведущего достигали нескольких часов, в отличие, от НКА № 742, где соответствующие интервалы не превышали одного часа.
Этими обстоятельствами объясняется пониженная по сравнению с другими НКА точность привязки ШВ НКА № 745 к ШВ ведущего НКА, что повлекло в свою очередь ухудшение взаимной синхронизации его ШВ с ШВ других НКА (см. таблицу).
Для НКА № 742 условия решения задачи были наилучшими по сравнению с другими, поскольку на протяжении всего витка он находился в ЗРВ ведущего и на каждом сеансе проводил взаимные измерения с ним. При этом решения, полученные на НКА № 745 не оказывали влияния на решения,
получаемые на НКА № 742, поскольку НКА № 745 не проводит измерений с ведущим. Этими обстоятельствами объясняется наивысшая по сравнению с другими НКА точность ЧВП НКА № 742.
Библиографические ссылки
1. Глобальная навигационная система ГЛОНАСС. Система высокоточного определения эфемерид и временных поправок (СВОЭВП). Интерфейсный контрольный документ. Редакция 3.0.
2. Фазовые измерения в угломерной аппаратуре ГЛОНАСС/ОР8 без разрешения фазовой неоднозначности / Ю. Л. Фатеев, Д. Д. Дмитриев, В. Н. Тяпкин, и др. // Наукоемкие технологии. 2014. № 9. С. 16-19.
3. Разрешение фазовой неоднозначности в угломерной навигационной аппаратуре ГЛОНАСС/ОР8 / Ю. Л. Фатеев, Д. Д. Дмитриев, В. Н. Тяпкин, и др. // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 5. С. 67-70.
4. Измерение угловой ориентации вращающегося объекта / Ю. Л. Фатеев, Е. Н. Гарин, Д. Д. Дмитриев и др. // Успехи современной радиоэлектроники. Зарубежная радиоэлектроника. 2012. № 9. С. 69-75.
© Царюк А. В., Муратов Д. С., 2015
