Гречкосеев А. Использование ГЛОНАСС для навигационного обеспечения

ОАО «Информационные спутниковые системы»
им. академика М.Ф. Решетнева»
А.К. Гречкосеев
Новосибирск июнь 2014
Актуальность ГЛОНАСС для КА на ГСО и
ВЭО
 Удержание КА в рабочей области ±0,1° (±0,05°) на длительных
интервалах времени в автоматическом режиме
 Определение параметров движения КА на ГСО и ВЭО по
сигналам ГЛОНАСС/GPS с погрешностями 100-500 м для
решения различных целевых задач
 Синхронизация бортовых шкал КА на ГСО и ВЭО с
погрешностями 300-1500 нс для решения различных целевых
задач
 Снижение стоимости наземного комплекса управления
 Повышение надежности управления КА за счет снижения
влияния «человеческого фактора»
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
2
2
Геостационарная орбита
КА на
высокоэллиптической
орбите
Орбита НКА ГЛОНАСС:
19100 км
Низкая орбита:
Высоты < 2000 км
НКА
ГЛОНАСС
Основной лепесток
навигационного сигнала
ГЛОНАСС
Зона за лимбом Земли
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
КА на геостационарной
орбите
3
Основная проблема
КА на ГСО
Навигация в разрывном
навигационном поле с
пониженной мощностью
сигналов ГЛОНАСС/GPS и
малым кол-вом одновременно
видимых КА
чувствительность
аппаратуры
радионавигации
(АРН)
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
новые
алгоритмы
навигационных
определений
Dubai, November 2013
Нет
навигационн
ого поля
Нет
навигационн
ого поля
Навигационн
оe поле
ГЛОНАСС/GPS
ГЛОНАСС/GPS
4
4
Распределение числа радиовидимых НКА ГЛОНАСС и GPS на
ГСО (реальные данные)
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
5
Алгоритмы навигационных определений
 Измеряемый параметр для уточнения орбиты - разность
псевдодальностей между КА на ГСО и двумя навигационными КА на
один момент времени. Исключается неопределенная на мерном
интервале поправка к шкале времени КА на ГСО.
 Алгоритм оценивания для уточнения орбиты - обработка
рекуррентным
МНК
в
темпе
поступления
измерений,
линеаризированная модель поправок к опорной орбите на основе
аналитических частных производных, одна итерация, мерный
интервал – 1 сутки.
 Бортовая модель движения КА численное интегрирование
уравнений движения, учитывающих гравитационное притяжение
Земли (до 4,4), Луны, Солнца, работу ДУ, световое давление.
 Измеряемый параметр для уточнения БШВ КА – разность
измеренной псевдодальности и расчетной (по уточненной орбите)
дальности.
 Алгоритм оценивания для уточнения БШВ – обработка
рекуррентным фильтром Калмана в темпе поступления измерений,
квадратичная модель ухода бортовых часов.
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
6
6
Аппаратура радионавигации (АРН
ГСО)
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
7
7
Назначение аппаратуры радионавигации
Измерение навигационных параметров (псевдодальности и
псевдоскорости) по навигационным сигналам спутников
ГЛОНАСС и GPS
 Прием от навигационных КА цифровой информации
Формирование и выдача сигналов точного времени по
шкале ГЛОНАСС и GPS
Выдача в бортовую вычислительную машину КА
измерений, цифровой информации, сигналов точного
времени
Задачи уточнения параметров орбиты и ухода бортовой
шкалы от шкал времени ГЛОНАСС/GPS по измерениям АРН
решаются в бортовом вычислительном комплексе КА
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
8
8
Практический опыт использования ГЛОНАСС и GPS
для навигации российских КА на ГСО



С 2008 г бортовая аппаратура
радионавигации (АРН)
успешно используется на борту эксплуатируемых КА
производства ОАО «ИСС» на геостационарной орбите (три
КА на ГСО)
Подтверждена возможность приема, измерения сигналов
ГЛОНАСС/GPS и определения параметров движения КА на
ГСО
Точность определения параметров движения КА на ГСО по
сигналам ГЛОНАСС/GPS находится на уровне 300-400 м
(апостериорные данные)


На борту КА на ГСО реализована возможность
автоматического удержания в орбитальной точке с требуемой
точностью (±0,05°) без участия наземных средств управления
Разработана бортовая АРН для метеорологического КА
«Электро Л»
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
9
Погрешность определения координат геостационарного КА по
измерениям ГЛОНАСС и GPS
на борту КА производства ОАО «ИСС» на ГСО
dR, м
dL, м
dN, м
350
300
250
Погрешность, м
200
150
100
50
0
-50
-100
05.03.10
06:00
05.03.10
09:00
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
05.03.10
12:00
05.03.10
15:00
05.03.10
18:00
Dubai, November 2013
05.03.10
21:00
Время
06.03.10
00:00
06.03.10
03:00
06.03.10
06:00
06.03.10
09:00
10
Использование ГЛОНАСС для навигации КА на ВЭО



Разработана бортовая аппаратура радионавигации
для установки на КА с орбитой типа «Молния»
Для КА на ВЭО применяются две антенны: одна
направлена в сторону Земли для работы в области
апогея; другая – от Земли для работы в области
перигея
Точность определения параметров движения КА на
ВЭО по сигналам ГЛОНАСС/GPS находится на
уровне 200-300 м (априорные данные)
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
11
GLONASS
Спасибо за внимание!
CSNC-2011 Conference May 2011
ICG-8 WG B
Dubai, November 2013
12