Структура и состав глобальной навигационной спутниковой системы. Принципы работы.

ГНСС – система, состоящая из созвездия навигационных спутников, службы контроля и управления, а также аппаратуры пользователя, позволяющая опред-ять местоположение точки в принятой СК. Для достижения качеств ГНСС, как непрерывность и высокая точность, в их составе функционируют 3 сегмента: контроля и управления, космический сегмент и потребителя (пользователя).

Сегмент контроля и управления - непрерывные наблюдения и контроль над работой всей системы. Одна из составляющих этого сегмента — равномерно расположенная на поверхности Земли, в том числе и в России, космическая геодезическая сеть.

Космический сегмент. В (ГНСС) он включает в себя созвездие (НИСЗ), вращающихся вокруг Земли на определенных орбитах. Размеры и форма эллиптической орбиты определяются размером ее большой полуоси α и эксцентриситета е. В ГНСС GPS навигационные искусственные спутники Земли размещены на 6 орбитальных плоскостях по 4-е НИСЗ в каждой. Восходящие узлы орбит в ГНСС GPS расположены равномерно по экватору и отстоят друг от друга по долготе на 60° на восток. В ГНСС ГЛОНАСС на 3-х орбитальных плоскостях должны вращаться равномерно расположенные на каждой орбите 24 искусственных спутника Земли. Тип орбиты — круговой, наклонение орбиты 64, 8°. При невозмущенном движении НИСЗ параметры орбиты в каждый момент времени постоянны и не меняются при движении спутника по орбите. Пространственное положение НИСЗ характеризуют его «бортовые эфемериды», включающие в себя пространственные прямоугольные координаты НИСЗ на определенный момент времени tK.Бортовые эфемериды вырабатываются в результате обработки измерений, выполняемых сегментом контроля и управления. По результатам соответствующих измерений бортовые эфемериды загружаются на НИСЗ несколько раз в сутки.

В глобальных навигационных спутниковых системах используют следующее время: всемирное (гринвичское среднее солнечное); всемирное координированное; поясное; местное декретное и летнее. Всемирное - год, месяц, число, час, минуту и секунду, измеряют часовым углом «среднего солнца» относительно гринвичского меридиана, увеличенного на 12 ч. Всемирное координированное времяизмеряют по атомным часам и передают по радиовещательным сетям. В ГНСС GPS используют шкалу времени, «привязанную» к всемирному координированному времени UTC. ГЛОНАСС»привязана к шкале Государственного эталона частоты и времени России UTC (SU). В системе GPS все спутники работают на одних и тех же частотах, каждый имеет свой код. В системе ГЛОНАСС каждый спутник работает на собственной частоте. Разделение сигналов частотное. Одновременно с измерительными сигналами с искусственного спутника земли передается хранящаяся на нем оперативная и неоперативная информация, сформированная в виде кадра навигационного сообщения. Оперативная информация содержит: эфемериды ИСЗ (три пространственные прямоугольные координаты X, У, Z, три составляющих скорости ИСЗ и три составляющих ускорения); метку времени; сдвиг шкалы времени НИСЗ относительно шкалы времени всей системы и другие сведения.

Сегмент потребителя - прием и первичная обработка сигналов спутников. Выделяют 3 класса приемников: 1- для быстрых навигационных определений координат. 2- для определения положения движущихся объектов. 3- приемники геод. назначения (многоканальный блок- слежение сразу за сигналами нескольких спутников.), кот. выполняют следующие функции: генерация местной шкалы времени; поиск, усиление и разделение сигналов, принадлежащих различным спутникам; -фильтрация сигналов; слежение за частотой, фазой, кодовыми сигналами, измерение псевдодальностей до каждого спутника.