Авиацияда серіктік навигациялық жүйелердің сигналдарының мүмкіндіктерінің қолданулуын талдау
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.ЖНЖ.дің қысқаша тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.ЖНЖ.дің қазіргі навигацияда алатын орны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге талаптары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4.ЖНЖ.дің авиацияда қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАСЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.Nаvstаr GPS сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3.ГЛОНАСС сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4.ЖНЖ.дің дәлдігіне әсер ететін факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5.Қабылдағыштардағы алгоритмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ТОЛЫҚТАУЫШТАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.Борттық ЖНЖ жабдықтардың сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.Борттық ЖНЖ жабдықтарда информацияның бейнеленуі ... ... ... ... ... ...
3.3.Борттық ЖНЖ жабдығының негізгі режимдері мен функциялары ... ... ... .
3.4.ЖНЖ.ді ұшуды дайындау және орындау кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
3.4.1.ЖНЖ индикатор.қабылдағышының ұшуға дайындығының жалпы ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4.2.ЖНЖ индикатор.қабылдағышының ұшу кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.ЖНЖ.дің қысқаша тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.ЖНЖ.дің қазіргі навигацияда алатын орны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге талаптары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4.ЖНЖ.дің авиацияда қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАСЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.Nаvstаr GPS сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3.ГЛОНАСС сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4.ЖНЖ.дің дәлдігіне әсер ететін факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5.Қабылдағыштардағы алгоритмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ТОЛЫҚТАУЫШТАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.Борттық ЖНЖ жабдықтардың сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.Борттық ЖНЖ жабдықтарда информацияның бейнеленуі ... ... ... ... ... ...
3.3.Борттық ЖНЖ жабдығының негізгі режимдері мен функциялары ... ... ... .
3.4.ЖНЖ.ді ұшуды дайындау және орындау кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
3.4.1.ЖНЖ индикатор.қабылдағышының ұшуға дайындығының жалпы ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4.2.ЖНЖ индикатор.қабылдағышының ұшу кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Жерсеріктік навигациялық жүйелер (ЖНЖ) ГЛОНАСС және GPS өздерінің жерүсті және ғарыштық толықтауыштарымен адамдардың іс-шараларының әртүрлі аяларына белсенді түрде кірісуде.
Бұл жүйелер әуе, ғарыштық, теңіздік және жерүсті қозғалмалы құралдарының координаталарын, жылдамдығын және уақытын анықтауда жоғары дәлдіктегі сипаттамаларын көрсетті. Олар тасымалды құралдардың қозғалысының қауіпсіздігінің жоғарылауын, апатқа душар болғандарды іздестіріп, оларға көмек көрсетілуін, кеңістікте таралған объекттердің біріктірілуін қамтамасыз етуі мүмкін.
«Әуе-жер» деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез- келген ауданында автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік береді. ЖНЖ енгізу және болашақта жерүсті навигациялық құралдарын қолданыстан алып тастау әуе тасымалының ұшуының бірқалыптылығын, әсерлілігін, үнемділігін және қауіпсіздігін арттырады.
ЖНЖ сигналдарын әуе кемелерінің навигациясының дәлдігі мен беріктілігін арттыру мақсатында қолданудан тыс мемлекеттердің әуе өозғалысының шығындары азаяды. Жерсеріктік жүйенің техникалық және экономикалық артықшылықтарын ескеріп, ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) бүкіләлемдік Жерсеріктік байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру жүйесін - GPS пен ГЛОНАСС негізінде жұмыс істейтін және GNSS (Globаl Nаvigаtion Sаtellite System) глобалды навигациялық Жерсеріктік жүйесін қолданумен CNS/АTM (Communicаtion Nаvigаtionаnd Surveillаnce/АirTrаffic Mаnаgement) құру жайлы шешім қабылдады. Арнайы құрылған ХААҰ комитетімен болашақ аэронавигациялық CNS/АTM жүйелерінің концепциясы жасалды. Жасалатын өзгерістер масштабы бойынша CNS/АTM жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға шешу керек болған ең ірі программа болып табылады.
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты – ЖНЖ сигналдарын авиацияда қолдану мүмкіндіктерін зерттеу.
Бұл жүйелер әуе, ғарыштық, теңіздік және жерүсті қозғалмалы құралдарының координаталарын, жылдамдығын және уақытын анықтауда жоғары дәлдіктегі сипаттамаларын көрсетті. Олар тасымалды құралдардың қозғалысының қауіпсіздігінің жоғарылауын, апатқа душар болғандарды іздестіріп, оларға көмек көрсетілуін, кеңістікте таралған объекттердің біріктірілуін қамтамасыз етуі мүмкін.
«Әуе-жер» деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез- келген ауданында автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік береді. ЖНЖ енгізу және болашақта жерүсті навигациялық құралдарын қолданыстан алып тастау әуе тасымалының ұшуының бірқалыптылығын, әсерлілігін, үнемділігін және қауіпсіздігін арттырады.
ЖНЖ сигналдарын әуе кемелерінің навигациясының дәлдігі мен беріктілігін арттыру мақсатында қолданудан тыс мемлекеттердің әуе өозғалысының шығындары азаяды. Жерсеріктік жүйенің техникалық және экономикалық артықшылықтарын ескеріп, ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) бүкіләлемдік Жерсеріктік байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру жүйесін - GPS пен ГЛОНАСС негізінде жұмыс істейтін және GNSS (Globаl Nаvigаtion Sаtellite System) глобалды навигациялық Жерсеріктік жүйесін қолданумен CNS/АTM (Communicаtion Nаvigаtionаnd Surveillаnce/АirTrаffic Mаnаgement) құру жайлы шешім қабылдады. Арнайы құрылған ХААҰ комитетімен болашақ аэронавигациялық CNS/АTM жүйелерінің концепциясы жасалды. Жасалатын өзгерістер масштабы бойынша CNS/АTM жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға шешу керек болған ең ірі программа болып табылады.
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты – ЖНЖ сигналдарын авиацияда қолдану мүмкіндіктерін зерттеу.
Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 60 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 60 бет
Таңдаулыға:
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Пәтхан М.
Авиацияда серіктік навигациялық жүйелердің сигналдарының мүмкіндіктерінің
қолданулуын талдау
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы: 5B071900-Радиотехника, электроника жәнетелекоммуникациялар
Алматы, 2015
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Қорғауға жіберілді
Қатты дене физикасы және бейсызық физика
кафедрасыың меңгерушісі,
профессор
__________________ Бөлегенова С.А.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Авиацияда серіктік навигациялық жүйелердің сигналдарының
мүмкіндіктерінің қолданулуын талдау
мамандығы: 5B071900-Радиотехника, электроника жәнетелекоммуникациялар
Орындаған:
4 курс студенті___________________________ __________ Пәтхан М.(қолы, күні)
Ғылыми жетекшісі,
ф.-м.ғ.д., профессор__________________________ _______Кадыракунов К.Б.
(қолы, күні)
Норма бақылаушы__________________________ ________Толегенова А.А.
(қолы, күні)
Алматы, 2015
Реферат
Дипломдық жұмыс 47 беттен, 10 кестеден, 17 суреттен және 20
қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Термин сөздер: ГЛОНАСС, GPS, NAVSTAR, спутник
Дипломның зерттеу обьектісі: ГЛОНАСС және Навстар
Жұмыстың мақсаты: СРНС ГЛОНАСС және Навстар ға анализ жасау. Ол
жүйелердің сигналдарын анықтау.
Зерттеу әдісі: қарастыру, зерттеу, талдау, график тұрғызу.
Реферат
Дипломная работа состоит из 47 страниц, 10 таблиц, 17 рисунков и 20
использованных литератур.
Термины и слова: ГЛОНАСС, GPS, NAVSTAR, спутник
Исследовательный объект диплома: ГЛОНАСС и Навстар
Цель диплома: исследовать СРНС ГЛОНАСС и Навстар и их сигналы.
Метод исследование: анализ, исследование, обсуждение, сравнение и
построение графика.
Abstract
The thesis consists of 47 pages, 10 tables, 17 drawings and 20 used
literatures.
Word term: GLONASS, GPS, NAVSTAR, sputnik
Issledovatelny object of the diploma: GLONASS and Navstar
Diploma purpose: to investigate SRNS "GLONASS" and "Navstar" and
their signals.
Method research: The analysis to investigate, will discuss, to compare
and the schedule to construct.
Белгілеулер мен қысқартулар
AS - Anti Spoofing
CA – Coarse Acqusition
GPS – Global Position System
NAVSTAR - NAVigation Satellite Time and Range
P-code – Protected
SA – Selective Avilability
БХВ – Бортовой Хранитель Времени
ВЭЧ – Вторичный эталон чистоты
ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система
СРНС – Спутниковая Радионавигационная система
СЕВ – Система Единого Времени
СКШВ – Спутниковая Космическая Шкала Времени
СИ – Служебная Информация
НС – Навигациондық Спутник
НАП – Навигационная Аппаратура Потребителя
НИСЗ – Навигационный Искусственный Спутник Земли
НКУ – Наземный Комплекс Управление
НХВ – Наземный Хранитель Времени
ПКА – Подсистема Космических аппаратов
ПКУ – Подсистема Контроля и Управления
ПЭЧ – Первичный Эталон Чистоты
КА – Космостық Аппарат
КИК – Космический Измерительный Комплекс
КЛА – Космический Летательный Аппарат
ҚА – Қолданушы Аппаратурасы
РИС – Радиооборудование Искусственного Спутника
УШ – Уақыт Шкаласы
ЦУ– Центр Управление
ХВ – Хранители Времени
Мазмұны
КІРІСПЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.ЖНЖ-дің қысқаша тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.ЖНЖ-дің қазіргі навигацияда алатын орны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге
талаптары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ...
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын
талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
1.4.ЖНЖ-дің авиацияда қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАСЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.Nаvstаr GPS сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3.ГЛОНАСС сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4.ЖНЖ-дің дәлдігіне әсер ететін факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5.Қабылдағыштардағы алгоритмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ТОЛЫҚТАУЫШТАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.Борттық ЖНЖ жабдықтардың сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.Борттық ЖНЖ жабдықтарда информацияның бейнеленуі ... ... ... ... ... ...
3.3.Борттық ЖНЖ жабдығының негізгі режимдері мен функциялары ... ... ... .
3.4.ЖНЖ-ді ұшуды дайындау және орындау кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
3.4.1.ЖНЖ индикатор-қабылдағышының ұшуға дайындығының жалпы
ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
3.4.2.ЖНЖ индикатор-қабылдағышының ұшу кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
КІРІСПЕ
Жерсеріктік навигациялық жүйелер (ЖНЖ) ГЛОНАСС және GPS өздерінің
жерүсті және ғарыштық толықтауыштарымен адамдардың іс-шараларының әртүрлі
аяларына белсенді түрде кірісуде.
Бұл жүйелер әуе, ғарыштық, теңіздік және жерүсті қозғалмалы
құралдарының координаталарын, жылдамдығын және уақытын анықтауда жоғары
дәлдіктегі сипаттамаларын көрсетті. Олар тасымалды құралдардың қозғалысының
қауіпсіздігінің жоғарылауын, апатқа душар болғандарды іздестіріп, оларға
көмек көрсетілуін, кеңістікте таралған объекттердің біріктірілуін
қамтамасыз етуі мүмкін.
Әуе-жер деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез-
келген ауданында автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік
береді. ЖНЖ енгізу және болашақта жерүсті навигациялық құралдарын
қолданыстан алып тастау әуе тасымалының ұшуының бірқалыптылығын,
әсерлілігін, үнемділігін және қауіпсіздігін арттырады.
ЖНЖ сигналдарын әуе кемелерінің навигациясының дәлдігі мен беріктілігін
арттыру мақсатында қолданудан тыс мемлекеттердің әуе өозғалысының шығындары
азаяды. Жерсеріктік жүйенің техникалық және экономикалық артықшылықтарын
ескеріп, ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) бүкіләлемдік
Жерсеріктік байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру
жүйесін - GPS пен ГЛОНАСС негізінде жұмыс істейтін және GNSS (Globаl
Nаvigаtion Sаtellite System) глобалды навигациялық Жерсеріктік жүйесін
қолданумен CNSАTM (Communicаtion Nаvigаtionаnd SurveillаnceАirTrаffic
Mаnаgement) құру жайлы шешім қабылдады. Арнайы құрылған ХААҰ комитетімен
болашақ аэронавигациялық CNSАTM жүйелерінің концепциясы жасалды. Жасалатын
өзгерістер масштабы бойынша CNSАTM жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға
шешу керек болған ең ірі программа болып табылады.
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты – ЖНЖ сигналдарын авиацияда қолдану
мүмкіндіктерін зерттеу.
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ
1.1.ЖНЖ-ның қысқаша тарихы
Бұл жүйенің жұмыс істеу қағыйдасы Допллер эффектісінде негізделген.
Қазір істеп тұрған ЖНЖ-ларда бұл қағыйда негізгі емес, бірақ біршама
қолданылады. Оның тек тарихи құндылығы ғана бар деп айта алмаймыз,
сондықтан оны тереңірек зерттейік.
Сурет 1. Допллерлық ЖНЖ көмегімен жату түзулерін анықтау
Теңіз кемесінде орнатылған қабылдағыш ұшып бара жатқан Жерсеріктен
радиосигналдар қабылдайды. Жерсеріктің сәулелену жиілігі және оның
орналасқан жері белгілі. Бірақ Жерсерік кемеге қатысты қозғалады,
сондықтан, Допллер эффектісіне сәйкес, қабылданатын сигнал жиілігі
шығарылатын сигнал жиілігінен өзгеше болады. Бұл жиіліктердің айырмашылығы
тек кез келген уақыт аралығында дәл есептеліне алатын Жерсеріктің
жылдамдығынан ғана емес, сонымен қатар Жерсеріктің жылдамдық векторы мен
Жерсеріктен теңіз кемесіне бағыт арасындағы бұрыштан да тәуелді. Яғни,
допллерлік ауысым толық жылдамдық ИСЗ өзін емес, оның Жерсеріктен кемеге
бағытына проекциясын тудырады ( Vr радиал жылдамдық).
Кеңістікте радиал жылдамдықтың бір шамасы осі бойынша Жерсеріктың
жылдамдық векторы бағытталған конустың барлық нүктелерінде орын алады.
Сондықтан радиал жылдамдықтың әрбір шамасына (демек доплерлік ауысымның да)
құйма бұрышы бар өзінің конусы сәйкес келеді. Кемедегі доплер ауысымын
өлшеп кеменің қай конуста орналасқанын анықтауға болады. Берілген конус
кеңістіктің беттік жатысы болып табылады. Бұл бет Жер бетін (дәлірек –
теңіз беті, себебі теңіз кемелерін қарастырып жатырмыз) бір нүктесінде кеме
орналасқан белгілі бір жатыс түзуінде кесіп өтеді. Осыған ұқсас басқа
Жерсеріктің көмегімен екінші жатыс түзуін анықтап кеме орнын табуға болады.
Қазіргі уақытта ЖНЖ кең тараған, оны жиі GPS деп атайды, дегенмен басқа
да (Жерсеріктік болуы міндетті емес) орналасу жерлерін анықтаудың глобалды
жүйелері бар.
Nаvstаr GPS жүйесінің бірінші тесттік жерсерігі орбитаға 1975 жылдың 14
шілдесінде шығарылған, ал 24 Жерсеріктен тұратын толық топтың құрылуы 1993
жылы аяқталды. Осыған ұқсас ЖНЖ Кеңес Одағында да құрылған. ГЛОНАСС
жүйесінің алғашқы спутнигі 1982 жылдың 12 қазанда ұшырылды, бірақ ол тек 12
Жерсеріктен құралды. Тек 1995 жылы ғана 24 Жерсерікпен жабдықталып бітті.
2011 жылдың қаңтарында орбитада 26 Жерсерік болды.
Осылайша, қазіргі уақытта әлемде екі глобалды ЖНЖ жұмыс істейді –
американдық GPS және ресейлік ГЛОНАСС. GPS пен ГЛОНАСС жұмыс істеу
қағыйдасы бойынша бірдей болғандықтан Ресей мен АҚШ арасында екі жүйеден де
сигнал қабылдай алатын ЖНЖ қабылдағыштарын шығару жайлы келісім жасалды.
1.2.ЖНЖ-ның қазіргі навигацияда алатын орны
ЖНЖ дәстүрлі радиотехникалық жүйелерге (РТЖ) қарағанда біршама басым
қасиеттерге ие:
• Координаталарды анықтаудағы жоғары дәлділік;
• Жерсеріктердің жоғары биіктіктерде ұшуы Жерсерікте сияқты ұшақта да
қарапайым антенналық құрылғыларды пайдаланып глобалды, яғни бүкіл жер
шарын қамтитын, іс-шара ауданын құруға мүмкіндік береді;
• Жерсеріктің оның радиотехникалық құралдарының іс-шара ауданының кез
келген нүктесіндетура көрініс шектерінде табылуы кедергілерге қарсы
тұратын радиотолқындардың диапазондарын қолдануға және ең аз
бұрмалаумен сигналдарды жіберуге мүмкіндік береді;
• Таратқыштың және сигналдарды өңдеудің қазіргі технологиялардың
жоқтығымен шартталған ұшақтағы ЖНЖ құралдарының салыстырмалы
қарапайымдылығы мен арзандылығы қамтамасыздандырылады;
ЖНЖ-ның осы айтылған қасиеттері әуелік қозғалысты қамтамасыздандырудың
біршама мәселелерін шешуді жеңілдетуге көмектеседі. Олардың ішіндегі ең
маңыздылары:
• Ұшулардың қауіпсіздік деңгейін арттыру;
• Навигацияның дәлдігін арттыру, әсіресе жерүсті құралдарының
навигациялық РТЖ-тың әлсіз дамыған құрылымдары бар аудандарда және
су кеңістіктерінде;
• ұшақты топтастыру интервалдарын азайту және әуе кеңістігінің
өткізгіштік қасиеттерін арттыру;
• Әуе жолларын түзету.
Азаматтық авиация тәжірибесіне Жерсеріктік навигациялық жүйелердің
енгізілуі революциялық жағдай болды. Координаталарды анықтаудың дәлдігі
ондаған және жүздеген еселеп артты, ұшақтың орналасқан жерін әлемнің кез
келген нүктесінен анықтау мүмкін болды. ЖНЖ ХААҰ енгізетін глобалды
–масштабтағы байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру
жүйесі – CNSАTM(Communicаtion, Nаvigаtion аnd Surveillаnce Аir Trаffic
Mаnаgement)маңызды бөлігі. Жасалатын өзгерістер масштабы бойынша CNSАTM
жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға шешу керек болған ең ірі программа
болып табылады.
GNSS мұхиттық аудандарды, әуежайлардың аудандарын және бағыттарында,
және ұшудың барлық кезеңдерінде,жер шарының барлық аудандарында
навигациялық қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді. ХААҰ GNSS-ты енгізу
мемлекеттерге толықтай немесе бөлшектеп қазіргі жерүсті навигациялық
құралдар (радиомаяктар, отырғызу жүйелері) жүйесін құртуға көмегін тигізеді
деп ойлайды. GNSS-ты CNSАTM шектерінде пайдалану оның нені қамтамасыз
ететінімен шартталған:
• Глобалды негізде жоғарытұтас, жоғарыберік, барлық ауа райында
істейтін навигациялық қызмет көрсету;
• Төртөлшемді навигация кезіндегі орналасу орнын анықтаудағы жоғары
дәлдік;
• Жерүсті навигациялық құралдарды істен шығару арқылы үнемдеу;
• ВПП және әуежайларды эффективті пайдалану;
• Қону мүмкіндіктерін жақсарту;
• Ұшқышқа түсірілетін жүктемені азайту мүмкіндігі;
• икемді бағыттар арқылы қоршаған ортаға әсер етуді азайту мүмкіндігі.
Қазіргі уақытта навигацияның сапасына шарттар PBN (Performаnce Bаsed
Nаvigаtion – сипаттамаларда негізделген навигациялар) концепциясының
негізінде қойылады. Осы концепцияның шектерінде әртүрлі құралдардың
қолданысы қарастырылады, бірақ негізгі ретінде – ЖНЖ, себебі тек олар
ұшудың кейбір кезеңдерінде қажет дәлдікті қамтамасыз етуі мүмкін. Әуе-жер
деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез келген ауданында
автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік береді. Автоматты
тәуелді бақылау АDS (Аutomаdic Dependent Surveilence) – бұл бақылау
әдісі, онымен сәйкес әуе кемелері беру түзулерінде борттық навигациялық
жүйелерден және орын анықтау жүйелерінен алынған мәліметтерді, онымен қоса
әуе кемесінің анықтама индексі мен орны жайлы төртөлшемді мағлұматтарды,
автоматты түрде береді. Бұл ЖНЖ көмегімен ұшақ бортында алынған
информацияның жерге автоматты түрде жеткізілетінін білдіреді.
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге талаптары.
Азаматтық тұтынушылардың мұқтаждықтарын зерттеу ерекше қасиеттердің
болу қажеттілігін анықтайды. Бірақ ЖРНЖ-ді орын анықтауда және ұшақтар мен
тікұшақтардың навигациясы мақсатында қолдану жаңа, көп жағдайда қозғалыс
қауіпсіздігін қамтамасыздандыру үшін жоғары, сандық талаптарды қозғайды.
Мұндай талаптар дәлдіктік сипаттамаларға қатысты болады, мысалы,
навигациялық параметрлерді анықтаудағы орташаквадратты қателерге қатысты
(ОКҚ), және навигациялық қамтамасыздандыру сенімділігінің көрсеткіштеріне
қатысты. Соңғы талаптар былай түсіндіріледі:
• қолжетімділік, оның өлшемі ретінде РНС-тың мәселені шешу
барысындағы жұмыс қабілеттілігінің ықтималдылығы болып табылады;
• тұтастылық, өлшемі ретінде тең немесе берілгеннен кіші уақыт
ішіндегі сәтсіздіктің анықталу ықтималдылығы анықталады.
• Қызмет етудің үздіксіздігі, өлшемі ретінде өозғалыс уақытының ең
жауапты кездерінде жүйенің жұмыс істеу қабілетінің ықтималдығы
қабылданады.
ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) сияқты халықаралық
ұйымдардың құжаттарының талаптарын, сол сияқты басқа елдердің ұлттық
радионавигациялық жоспарларын ескеру керек.
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын
талаптар
Бұл талаптар қазір орын алған әуе кеңістігін бөлу жағдайында ұшақ
ұшуларының қауіпсіздігін қамтамасыздандыру қажеттілігінде негізделген.
Осыған сәйкес ұшудың әр түрлі сатылары қарастырылады, мысалы, жолдар, әуе
түзулері, жоллардан тыс кеңістік бойынша ұшулар, ұшып шығу, қонуға даярлану
және қону. Бұдан бөлек ұшып-қону жолағындағы (ҰҚЖ) жүгіріс және рөлдік
жолақтардағы басқару қарастырылады.
Кесте1 де РРНП мәліметтері бойынша жоспарлық координаталарды және әуе
кемесінің ұшу биіктігін анықтаудың ортаквадратты қателіктері берілген
(жоллар мен жергілікті түзулер бойымен – абсолют, қонуға даярлық кезінде -
геометриялық). Қажетті көрсеткіштер есептелінетін негізге мәселелер үшін
берілген, мысалы, бағыттық ұшу, әуежай ауданындағы ұшу, арнайы ұшу, қонуға
даярлық. Қонуға даярлық үшін ХААҰ дәлдіктік сипаттамалардың тексерісі
өтетін дәрежелары бойынша ҰҚЖ үстіндегі биіктіктер көрсетілген.
кесте1. Координаталарды және ұшудың биіктігін анықтау дәлдігіне
қойылатын талаптар.
Шешілетін мәселелер Координаталарды Биіктікті анықтаудың
анықтаудың дәлдігі дәлдігі (СКО), м
(СКО), м
Бағыттық ұшу:
Мұхит үстінде (бағдарсыз 5800 30...40
кеңістік)
ені 20 км жолдар 2500 30...40
Ені 10 км жолдар 1250 30...40
I дәрежелі жергілікті әуе 500 30...40
түзулері
II дәрежелі жергілікті әуе 250 30...40
түзулері
Әуежай аймағындағы ұшу 200
Арнайы ұшулар 1...10
(пайдалықазбалардыбарлау, іздеу
және құтқару операциялары,т.б.)
Дәрежесыз (дәл емес) қонуға 50
даярлық
I дәреже бойынша қонуға даярлық 4,5...8,5 1.5...2
Н=30 м
II дәреже бойынша қонуға даярлық2,3...2,6 0,7...0,85
Н=15 м
III дәреже бойынша қонуға 2,0 0,2...0,3
даярлық Н=2,4 м
Қолжетімділік талаптары ұшудың сатыларынан және әуе қозғалысының
белсенділігінен тікелей тәуелді. Қолжетімділіктің сандық мәндері
марштруттық ұшулар кезінде 0,999...0,99999; әуежай ауданында ұшу кезінде
және дәрежесыз қонуға даярлық кезінде – 0,99999. Қонуға даярлық және қону
кезіндегі ХААҰ дәрежелары бойынша қолжетімділік талаптары құрал-жабдықтық
қону жүйелеріне қойылатын талаптарға сәйкес келеді. Олардың сандық мәндері
1-ге жуық[13,14].
Бағыттық ұшулар, әуежай ауданындағы ұшулар және дәрежесіз қонуға
даярлық үшін тұтастылық талаптары – ескерту уақыты сәйкесінше 10с, 10 с
пен 2с кезінде 0,999, ал қонуға даярлық және қону кезінде ХААҰ I, II ,III
дәрежелері үшін – 0,999999, 0,9999999 және ескерту уақыты 1 с аспаған
кезде 0,9999999995[13,14].
Әуетасымалдарының көлемінің үздіксіз ұлғаюы әуе кеңістігінің
өткізгіштік қасиеттеріне өспелі талаптар қоюда. Бұл факторлар, оның ішінде
түзетілген бағыттар арқылы жұмыс істетуге мүмкіндік, сол сияқты қазіргі
навигациялық жүйелердің жоғары дәлдігі, RNP концепциясының пайда болуының
алғышарттары болды , яғни қажетті навигациялық сипаттамалар (ҚНС).
RNP концепциясы, ХААҰ ұйғарымы бойынша, әуе кеңістігінің белгілі бір
аудандары шектерінде навигация құралдарының сипаттамаларын анықтайды,
сондықтан әуе кеңістігіне сияқты, әуе кемелеріне де әсер етеді.
Бағыттық ұшулар кезіндегі RNP-ның 4 типі анықталған: RNPIішінде
ықтималдылығы (Р) 95% болатын әуе кемесі қалуы керек жолақтың жартысына
сәйкес келеді 1,85 км (1,0 теңіздік мил), RNP4 - 7,4 км-де (4,0 теңіздік
миля), RNP12.6 - 23,3 км-де (12,6 теңіздік мил), RNP20 - 37,0 км-де (20,0
теңіздік мил).
Орналасу жері жайлы неғұрлым дәл мәліметтерді пайдалану нәтижесінде RNP
1 типі ОВД бағыттары бойынша ең эффективті ұшуларды қамтамасыз ету үшін,
сол сияқты әуежай ауданынан керекті бағытқа өту кезіндегі әуе кеңістігін
ұйымдастыру үшін қарастырылады.
RNP 4 типі навигациялық құралдар арасындағы шектеулі арақашықтықтарда
негізделген әуе кеңістігінің схемалары мен ОВД бағыттары үшін арналады.
RNP 12,6 типі навигациялық құралдармен қамтудың төмен деңгейлері бар
аудандардағы бағыттардың оңтайландыруын кез келген бақыланатын әуе
кеңістігінде және кез келген уақытта қамтамасыз етеді[16].
1.4.ЖНЖ-тың авиацияда қолданылуы
Бағыт бойынша ұшу
Әуе кемесінің бағыт бойынша ұшу кезінде координаталарды анықтаудың
қажетті дәлдігі (СКО) 5,8 км-ден 200 км-ге дейін құрайды[14]. Бағыттық ұшу
үшін ХААҰ-мен жасалған ТНХ (RNP) сәйкес ӘК 95% (2 СКО) ықтималдықпен ±1,85-
тен ±37-ке дейін жолақта орналасуы керек. Біруақытта РРНП-да
[14]беріктлілік бойынша талаптар қойылған: ескерту уақыты 10 с болған
кездегі қолжетімділік пен тұтастылық бойынша 0,999.
ГЛОНАСС пен GPS көмегімен координаталарды анықтаудың дәлдігі (СКО)
35...50 м шегінде болатындығын ескеріп, бұл жүйелердің борттық құралдары
қойылған мәселелерді шешуге жарамды екені шығады. Сонымен қатар, ГЛОНАСС
пен GPS жүйелерінің сәтсіздіктерді анықтау мен тұтынушыларды жұмыста
мүмкін болатын бұзылыстар жайлы хабарландыру жөніндегі уақыттық
сипаттамалары мен құрылу қағыйдалары. БА ЖРНЖ-ді ӘК-нің негізгі
навигациялық құралдары ретінде арнайы шараларды қолданбастан қарастыруға
бөгет болады. Мұндай шаралар қабылдағыштағы (RАIM) және навигациялық
комплекстегі (ААIM) тұтастылықты бақылау алгоритмдерін орындау болып
табылады.
Қазіргі уақытта әр түрлі фирмалармен (АlliedSignаl, Trimble, Gаrmin,
Bendix, Mаgellаn, Collins және т.б.)GPS қабылдағыштарының әртүрлі
сипаттамалары бар біршама түрлері жасалған (негізінен бағыт бойынша ұшуды
қамтамасыз ету үшін, АЭ ауданында және дәл емес қонуға даярлық үшін).
Сонымен қатар құрылғылардың келесі топтарын айтуға болады:
• Қарапайым навигациялық мәселелрді шешетін арзан қабылдағыштар;
олардың қолданысы жаздық құрамнан жақсы штурмандық дайындықты
талап етеді, себебі ұшу кезінде орынды түзеу ғана жүргізіледі;
• Құрылғымен ұшу ережелерімен бағыт бойынша ұшуды жүзеге асыруға
көмектесетін мәліметтерді бейнелеу функциясы бар көпфункциялы
қабылдағыштар;
• Орналасқан жерді және байланысты анықтау функциялары
біріктірілген GPSCom қабылдағыштары; мұнда SOS сигналдары,
координаталар,т.б.автоматты түрде жіберіле алады;
• ӘК құрамына стационар түрде кіретін құрылғылар.
Қонуға даярлық
Дәрежесыз (дәл емес) қонуға даярлықты қамтамасыз ету үшін керекті
координаталарды анықтау дәлдігі (СКО) 50 м құрайды. Мұнда биіктікті анықтау
дәлдігіне талаптар қойылмайды. Дәл емес қонуға даярлық үшін RNP 0,3-ке тең;
яғни ӘК ±556 м дәліз шектерінде 95% ықтималдықпен қалуы тиіс. Бұл
талаптарғы ГЛОНАСС пен GPS жүйелерінің мүмкіндіктері сай екені анық.
Сонымен қатар сәтсіздікті табу және жоюмен (FDE) бірге тұтастылық
басқарылымын пайдалану арқылы қажет сенімділікті қамтамасыздандыру және
навигациялық анықтауыштарға деген қабілетті сақтау келесі жағдайларда ғана
орындала алады:
• Қонуға даярлық кезінде 6 НКА GPS-дан (RАIM функциялары) кем емес ұшу
жоспарын орындау;
• ГЛОНАСС и GPS жүйелерінің толық полных ОГ НКА пайдалану кезінде
(RАIM функциялары);
• WААS, EGNOS, MSАSШДПС пайдалану кезінде;
• ААIM пайдалану кезінде.
Тұтастық бақылау функцияларына TSO С-129 сәйкес келесі талаптар
қойылады:
• RАIM әуежай айналасындағы кету және тағайындау нүктесінен 30 м.м.
шегінде тұтастық бақылауын қамтамасыз ету қажет;
• Қонуға даярлық режимінде тұтастық бақылауы қонуға даярлықтың соңғы
сатысының бақылау нүктесінен келесі айналымға өту нүктесіне дейінгі
арақашықтық 2 м.м.-дан бастап(3,7 км) қамтамасыыздандырылуы керек;
• Басқа шарттар кезінде бағыт бойынша ұшу кезінде жүйенің тұтастылық
бақылау режимі орындалуы тиіс:
• Жүйенің тұтастылық бақылауының сәйкес деңгейлері автоматты түрде
қосылуы тиіс.
Сонымен бірге А1 классының БА қонуға даярлық кезеңнің дәл емес
конфигурациясы қонуға даярлықтың соңғы сатысының бақылау нүктесінен келесі
айналымға өту нүктесіне дейінгі тұтастық бақылау функциясын қамтамасыз
етуге керек. Ұшқыштың сұрауы бойынша келу уақытына сәйкес келетін
жоспарланған нүктедегі тұтастық бақылауының (RАIM) қолжетімділігі жайлы
ақпарат қамтамасыздандырылуы тиіс. Мұндай ақпарат әрбір ғ минут сайын
немесе бұдан да жиірек есептелінуі мүмкін, келу уақытына қатысты кем
дегенде ±15 минут шегінде орындалуы тиіс. Қазақстандық мамандар үшін [19]
жұмыс ерекше маңызды. Бұл жұмыс Самара (Курумоч) қаласындағы әуежайға дәл
емес қонуға даярлық жайлы жасалған. Бұл жұмыс 1999 жылдың шілдесінен
желтоқсанға дейін ГОС НИИ "Аэронавигация" методикалық басқаруымен АО Дойче
Люфтганза АГ (Германия) мен "Самара" әуекомпаниялардың қатысуымен жасалған.
Мұнда қарастырылған мәселелер:
• ЖРНЖ бойынша қонуға кіріс және батыс схемаларын программалық
қамтамасыздандыру және методологиясы;
• ЖРНЖ бойынша ұшудыңқауіпсіз биіктерін есептеудің программалық
қамтамасыздандырылуы мен методологиясы, мұнда биіктіктік минимум
параметрі ретінде минимал төмендеу биіктігі (MDH, МҰШАҚ);
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындау жайлы инструкция (ОВД
қызметінің және экипаждың әсерлесуі);
• ЖРНЖ бойынша қонуға даярлық кезіндегі экипаж мен диспетчер
арасындағы радиоайырбасқа толықтауыш;
• БА KLN-90B B-RNАV жабдықталған Ту-154М ұшағын пайдалану жайлы
Нұсқаулыққа Толықтауышқа енгізілетін өзгерістер.
Одан бөлек, GPS-пен дәл емес қонуға даярлық батысын қамтамасыз ету үшін
БА KLN-90B B-RNАV бар Ту-154М ұшағы жасалып бітті.
ЖРНЖ бойынша Самара қаласының халықаралық әуежайына қонуға келу және
батыс схемалары олардың "Люфтганза" әуекомпаниясының комплексті А-320, А-
340 тренажерларында А-319 ұшағында (3 рет әрбір бағытқа) бақыланған
болатын. Өткізілген ұшулар мынаны растады:
• Жасалған схемалардың қолайлығы;
• Минимал төмендеу биіктігі 80-100 м шамасында белгіленген
миниимумдар үшін ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлық қамтамасыз
ету үшін автоматты басқару режимінде дәл орнату (бойлықтық және
тараптық каналдар бойынша);
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындау кезінде ОВД қызметі
мен экипаждың әсерлесу процедураларының қолайлығы.
Экипаждардың бағасы бойынша бірінші навигациялық нүктеден ВПП-мен визуалды
байланыс орнатуға және қонудың минимум биіктігіне дейінгі барлық сатыларда
ЖРНЖ арқылы дәл емес қонуға даярлықты өткізу қиындықтарды туғызбайды. ЖРНЖ
бойынша қонуға даярлық рәсімдерін азаматтық авиация тәжірибесіне енгізу
дұрыс деп тұжырымдалған, әсіресе навигацияның және қонудың толық емес
радиотехникалық құрылғылары бар әуежайларда. Бұл әдісті кеңінен енгізу үшін
керек [20]:
• WGS-84 координаталар жүйесінде АЭ (КТА) бақылау нүктелерінде және
ВПП жақтарында дәлдік геодезиялық түсірілімнің өткізілуі;
түсірілімнің қажеттілігі 6-7 с жететін СК-42 және WGS-84
жүйесінде ВПП (Курумоч) табалдырығының координаттар айырмашылығын
бағалаумен құпталады;
• ЖРНЖ бойынша қонуға келу және батыс схемаларын дамыту;
• ЖРНЖ бойынша қону үшін ұшу кедергілерінің минимал қауіпсіз
биіктіктерін және әуежай минимумын анықтау;
• ЖРНЖ бойынша дәл емес ұшуға даярлық рәсімдері бойынша ОВД қызметі
мен әуежай қызметкерлерінің жерүсті дайындығын ұйымдастыру;
• ЖРНЖ бойынша қонуға даярлықты қамтамасыздандыру үшін әуе
кемелерінің дамытуын өткізу; мұндағы қажетті шарт ретінде ЖРНЖ
қабылдағышынан навигациялық құрылғынын бетіне алынатын ақпараттын
қорытылуы және сигнализация жүйесінің толықтауышы танылады;
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындауға ұшқыш құрамды
дайындауды жүзеге асыру.
Қабылдағыштың мәліметтер базасы Jeppesen фирмасының АНИ жалпы базасының
мәліметтері бойынша мемлекетпен АИП-ға берілетін ресми ақпараттардың
негізінде құралады. Қазіргі уақытта Ресейдің және ТМД елдерінің АИП
жинағында Самара қаласындағы әуежай үшін ЖРНЖ көмегімен алынған қонуға
даярлық мәліметтері әлі жарияланбаған. [20] жұмыста алынған тәжірибенің
ХААҰ дәрежеларының шарттарында Жерсеріктік жүйелерді құруда өте пайдалы
екенін атап өті қажет. Алдыңғы қарастырулардан бұл бағыттағы негізгі жолдар
мыналар екенін айту қажет:
• WААS, EGNOS, MSАS пайдалану;
• Локалды ДПС пайдалану.
Егер ШДПС ХААҰ 1-дәрежесы жағдайында ӘК қону қамтамасыздандыру
мақсатымен құрылса, онда ЛДПС ХААҰ 1,2 (30 м биіктікке дейін) тіпті 3 де
(ВПП-ны түрту, жүгіріс және басқаруға дейін) дәрежеларының шарттарындағы
қонуды қамтамасыз ету үшін құрылады. Навигациялық анықтауыштардың дәлдігіне
және беріктілігіне қойылатын сәйкес талаптар 1.1,1.2 кестелерде
көрсетілген.
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАЛАРЫ
GPS пен ГЛОНАСС Жер бетіндегі қозғалмалы немесе қозғалмалы емес
объекттердің кеңістіктік координаталарын жоғары дәлдікпен анықтайтын және
уақыттың дәлдік координциясын жүзеге асыратын автономды ортаорбиталды
Жерсеріктік жүйелер болып табылады.
GPS пен ГЛОНАСС негізгі үш сегменттен тұрады:
• Ғарыштық құрылғылардың, яғни Жерсеріктердің, кіші жүйелері;
• Өзіне жерүсті станцияларын қосатын бақылау және басқарудың кіші
жүйелері;
• Өзіне ЖНЖ борттық қабылдағыштарды қосатын тұтынушылардың
навигациялық құрылғылары.
Бақылау және басқарудың кіші жүйелерінің құрамына басқару орталығы мен
өлшеу,бақылау, басқару станцияларының желісі кіреді. Жерүсті станциялары
келесі өзекті мәселелерді шешеді:
• Жерсеріктердің (эфемеридалардың) координаталарын және олардың
орбиталарының параметрлерін анықтау мен болжау;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру;
• Жерсеріктердің борттық жүйелерінің жұмысын бақылау, күйін
саралау және басқару;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру;
• Қызметтік ақпарат массивының Жерсеріктерге берілуі;
• Жерсеріктердің борттық жүйелерінің жұмысын бақылау, күйін
саралау және басқару;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру.
Ғарыштық құрылғылардың кіші жүйелері
Сурет 7. ЖНЖ кіші жүйелері
Жерден әрбір Жерсерікке берілетін ақпаратқа барлық Жерсеріктердің
орбиталарының параметрлері мен олардың күйлері, уақыт шкалалары мен
жиілікке енгізілетін түзетулер, сол сияқты басқа да мәліметтер кіреді.
Навигациялық ғарыштық құрылғылардың (Жерсеріктің) құрамына борттық
навигациялық тасымалдағыш, хронизатор (сағат), бағдар мен тұрақтандыру
жүйелері, басқару комплексі, сол сияқты басқа да Жерсеріктің жұмысын
қамтамасыз ететін жүйелер кіреді.
Тұтынушылардың навигациялық құрылғылары навигациялық қабылдағыштар мен
навигациялық сигналдарды өңдеуге арналған есептеуіш құралдардан тұрады. Бұл
құрылғылармен Жерсеріктердің радиал жылдамдықтары мен жалған қашықтықтардың
өлшеулері жүргізіледі.
ЖНЖ-ның жұмыс істеуі үшін ғылым мен техниканың алдыңғы қатарлы
жетістіктері қолданылады.
Әрбір Жерсерік тасымалдағыш антенна арқылы екі тасымал жиілігіндегі
(L1; L2) Жерсеріктің әсер ауданындағы тұтынушының сәйкес қабылдағышымен
қабылдана алатын кодталған сигнал шығарады.
Жерсерік шығаратын навигациялық радиосигналдың құрылымы өте күрделі,
сондықтан мұнда қарапайым түрде қарастырылады. Сәулелену жиілігі 1,6 ГГц
болатын үздіксіз синусоидалды сигнал түрінде орындалады. Маңызды ақпарат
осы синусоидалды тербеліске сандық (екілік) түрде оның фазасының 180° (
Сурет 8)инверсиясы жолымен салынады. Осылайша, Жерсерікпен таратылатын
сигналдар жоғарыда қарастырылған жалғанқашықтық әдістегі сияқты импульстар
емес, үздіксіз тербелістер екені шығады. импульстердің рөлін осы
тербелістердің фазаларының инверсиялары ойнайды. Дегенмен, ары қарай
көрнекілік үшін шынымен импультер шығарылады деп есептейміз.
Сурет 8. Фазаның инверсиясы арқылы сигналдың салынуы.
Жерсерікпен берілетін ақпаратқа екі құраушы кіреді:
• Жалған кездейсоқ алысқашық код (қашықтық белгісі),оның
көмегімен Жерсерікқа дейінгі қашықтық өлшенеді;
• Тұтынушыға қажет ақпаратты құрайтын навигациялық хабарлама.
Навигациялық хабарламаға (GPS пен ГЛОНАСС үшін оның құрылымы мен
құрамында айырмашылықтар бар) Жерсеріктің (эфемериданың) қазіргі
координаталары, барлық Жерсеріктердің орбиталарының (альманах), күйлері мен
элементтері жайлы мәліметтер, Жерсеріктің уақыттық шкалаларының жүйелік
уақыттан және жүйелік уақыттың UTC-дан ауысымы, шығарылатын жиіліктің
номиналды жиіліктен айырмашылығы,т.б. кіреді.
Жалған кездейсоқ алысқашық код импульстердің өте ұзақ жүйелілігі
болып табылады. Бұл жүйелілік мүлдем кездейсоқ болып көрінеді, бірақ шын
мәнісінде анық бір заң бойынша құрылады. Бұл заң код болып табылады,
оныбілмей Жерсеріктен ақпарат алу мүмкін емес.
Әрбір Жерсерік шығаратын импульстердің жүйелілігі өте ұзақ, бірақ
периодты түрде қайталанады.
Жүйенің барлық Жерсеріктерінің кодтары ӘК борттық құрылғысының
қабылдағышына белгілі. Онда Жерсеріктен алынатын ұқсас код (импульстердің
жүйелілігі), жинақталады.
Ақпаратты қабылдау құбылысы келесі түрде өтеді. Қабылдағыш жаңа және
оның жадында Жерсеріктердің орбиталары жайлы ешбір ақпарат жоқ деп
есептейік. Қабылдағышты қосқан кезде ол тізімдегі бірінші Жерсерікке сәйкес
келетін кодты жинақтай бастайды, жинақталған импульстер мен
радиосигналдан қабылданған импульстердің сәйкестігін бағалайды.
Сурет 9. Жалған кездейсоқ жүйеліліктердің ауысымы.
Әрине импульстердің жүйелеліліктері сәйкес келмейді, себебі олар бір-
біріне қатысты Жерсеріктен қабылдағышқа дейін өтуге қажет уақытқа сәйкес
келетін t шамасына ығысқан. Егер олар сәйкес келмесе, қабылдағыш
жинақталатын жүйелілікті уақыт бойынша кішкене шамаға қозғайды және қайта
сәйкестіктерді іздестіруге кіріседі. Мұндай ығысулар жүйелеліліктер сәйкес
келмегенше жалғаса береді. Егер олар мүлдем сәйкес келмесе, Жерсерік көру
аймағынан тыс жатыр дегенді білдіреді. Кем дегенде бір Жерсеріктан сигнал
қабылданған жағдайда құбылыс жылдамырақ жүреді. Жүйеліліктерді ығыстыруға
кеткен шама бойынша олар сәйкес келмес үшін жалғанқашықтық есептелінеді.
Кейін альманахы бар (барлық Жерсеріктердің орбиталарының параметрлері)
навигациялық хабарлама алынады. Бұл параметрлер бойынша қабылдағыш көру
аймағында қандай Жерсеріктер бар екенін анықтай алады, солай тек солардың
ғана сигналдарын ұстай бастайды. Төрт Жерсеріктерден сигналды
қабылдағаннан кейін ұшақтың кеңістіктік орны мен басқа да керекті
параметрлерін анықтауға болады.
Борттық және Жерсеріктік импульстердің жүйеліліктерінің сәйкестіктері
қалай анықталатынына назар салу керек. Жерсерік шығаратын радиосигналдың
қуаты шамамен 100 Вт тең. Барлық Жерсеріктер бір немесе соған жуық жиілікте
сәулеленеді. Олар Жерден шамамен жиырма мың километр қашықтықта орналасқан.
Сондықтан Жерсеріктен қабылданатын сигналдардың қуаты өте аз және олардың
шамасы 10-14 мВт. Сигналдар соншалықты аз, олар Жердің табиғи
радиосәулеленуінің, атмосфералық кедергілердің және қабылдағыштың өзінің
жылулық шуылының негізінде мүлдем жоғалып кетеді.
Барлық бұл шуылдар электрондық пульсациялардың кездейсоқ вариациялары
болып табылады. Ал қабылданатын жалған кездейсоқ код – бұл нақты анықталған
электронды импульстердің жүйелілігі. Жалған кездейсоқ кодтық жүйелілік
периодты түрде қайталанатындықтан, жылдам істейтін компьютер көмегімен
қабылданатын сигналдарды салыстыру және Жердің табиғи радиошуылының фонында
жалған кездейсоқ кодты бөлу мүмкін болады.10-суретте мүмкін кодтық
жүйелілікті құрайтын қабылданатын радиосигнал схема түрінде көрсетілген.
Оны айқындау үшін борттық қабылдағыш күрделі математикалық алгоримдер
арқылы онымен жинақталатын жүйелілік пен қабылданатын сигналдың корреляция
деңгейін (әсерлесу ықтималдығын) анықтайды. Бұл корреляция қатарлы ауысым
кезінде белгіленген шамаға жеткенде, сигнал қабылданды деп бекітіледі.
Сурет 10. Сигнал және шуыл.
Нәтижесінде ЖНЖ қабылдағышы өте кішкентай антеннаға ие болуы мүмкін,
бірақ жалпы тұтынушы құрылғысының көлемі, салмағы және бағасы үлкен емес
болуы мүмкін. ЖНЖ-та жалған кездейсоқ кодты пайдаланудың ең маңызды
себептерінің бірі – бұл барлық Жерсеріктермен қабылдағыштарында бір ғана
жиілікті пайдалана алу мүмкіндігі. Бірақ әрбір Жерсерік өзіне ғана тиесілі
кодты тасымалдайтындықтан қабылдағыш нақты бір Жерсеріктің сигналдарын
анықтай алады, және Жерсеріктер бір жиілікте жұмыс істеп бір бірін соғып
тастамайды.
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі
GPS-та да, ГЛОНАСС-та да ұшақтың орнын (ҰО) анықтау үшін
координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі қолданылады. ЖНЖ-ның жұмыс
істеуін тереңірек зерттемес бұрын, жалғанқашықтық әдіс дегеніміз не және
оның қашықтық әдісінен айырмашылығы қандай соған тоқталып өту керек. ҰО
әдеттегі қашықтық әдісімен (мысалы, екі DME радиомаяк бойынша) анықтаған
кезде екі радиомаякқа дейінгі қашықтықты өлшеп, осы екі навигациялық
параметр үшін картада шеңбер түрінде жату орындарының түзулерін тұрғызамыз.
Жату орындарының түзулерінің қиылысу нүктесі ҰО болады.
ЖНЖ-да радиомаяктардың рөлін Жерсеріктер ойнайды. Бірақ ЖНЖ көмегімен
ҰО емес (жер бетіндегі нүкте), ұшақтың кеңістіктік орны (ҰКО) анықталады.
Оны анықтау үшін екі емес, үш навигациялық параметрді өлшеу керек - D1, D2
пен D3үш Жерсеріктерге дейінгі қашықтық.
Әрбір Жерсерікке дейінгі өлшенген қашықтық жату орнының бетін радиусы
өлшенген арақашықтыққа тең болатын сфера түрінде анықталады (сурет11).
D1 мен D2 Жерсеріктерге дейінгі арақашықтықтар бір бірімен шеңбер
бойынша қиылысатын екі жатыс орнын анықтайды. Үшінші Жерсеріктің көмегімен
алынған радиусы D3 сфера түріндегі жату орнының беті бұл шеңберді екі М1
мен М2 нүктелерінде кесіп өтеді. Осы екі нүктенің бірінде ӘК орналасқан,
себебі тек осы нүктелерде ғана үш Жерсеріктерге дейінгі қашықтықтар осы
қашықтықтардың өлшенген шамаларымен сәйкес келеді. Нүктелердің екеу болуы
тәжірибе барысында ешбір қиындықтар туғызбайды. Логикалық шығару әдісімен
осы екі нүктенің қайсысы ЖНЖ қабылдағышының орналасу жеріне сәйкес
келетінін анықтауға болады.
Сурет 11. Үш жату орындары бойынша ұшақтың кеңістіктік орнын анықтау.
Осылайша, ұшақтың кеңістіктік орнын анықтау үшін үш Жерсеріктерге
дейінгі қашықтықты өлшеу керек. Бірақ осы қашықтық қалайша өлшенеді?
Әдеттегі алысқашықтық РНС ұшақтық қашықөлшегіш жерүсті радиомаягымен
қабылданып кері жіберілетін импульс шығарады. Алысқашықтық радиосигналдың
ӘК-ден радиомаякқа және керісінше өту уақыты бойынша анықталады, себебі
радиотолқындардың таралу жылдамдығы белгілі. Арақашықтықтың осы өлшеу әдісі
ЖНЖ-да да қолданылуы мүмкін. Шынымен де, осы әдістің негізінде кейбір
Жерсеріктік жүйелердің жобалары негізделген. Бірақ бұл әдістің екі
кемшіліктері бар.
Борттық қабылдағыштар ештене шығармайды, тек Жерсеріктерден келетін
сигналдарды қабылдайды. Ал Жерсеріктен ұшаққа дейін сигнал қанша уақытта
жеткенін білу үшін, сигналдың қай уақытта шығарылғанын дәл білу керек.
Сәулелену мен сигналды қабылдау уақыттарын салыстырып, оның өту уақытын
анықтауға болады, демек, Жерсерікке дейінгі қашықтықты да:
D = c t,
Мұндағы с – радиосигналдың таралу жылдамдығы (жуық шамамен жарық
жылдамдығына тең 300000 кмс); t – радиосигналдың өту уақыты.
D = 21000 ретті жылдамдығы c = 300000 кмқашықтықтар үшін сигналдың өту
уақыты шамамен t = 0,07 сек.Сондықтан тұтынушының құрылғысында уақыттың өте
аз аралықтарын өлшеуге ыңғайланған жоғары дәлдікті өлшеу болуы тиіс.
Қашықтықты өлшеудің дәл осындай қағыйданы жүзеге асыру үшін Жерсерік
сигналдарды дәл анықталған график бойынша беруі тиіс. Бұл график ботта да
белгілі болу керек. Онымен бірге, сигналдардың берілу графигі бақыланатын
сағат Жерсерікта да, қабылдағышта да бірдей жүру керек.
Жүрісінің тұрақсыздығы 10-14болатын өте дәл атомдық сағаттар
қолданылады. Бірақ мұндай сағаттар өте ауыр, көлемді және қымбат. Сондықтан
өте дәл сағаттарды тек Жерсеріктерде ғана орнатады. Ал борттық
қабылдағыштарда дәлдігі бірнеше мың есе төмен сағаттар қолданылады. Сонда,
Жерсеріктік және борттық сағаттар шкалаларында Δt ығысу байқалса, онда
сигналдың өлшенген өту уақыты осы шамадағы қателікпен өлшенеді. Сәйкесінше,
Жерсерікка дейінгі қашықтықты анықтаудың қателігі де мынадай болады :
ΔD = cΔt .
Осылайша сағаттан кеткен қателігі бар өлшенген қашықтық жалған қашықтық
деп аталады.
Осы қателік ұшақтың орналасқан жерін анықтауға қалай әсер етеді?
Суреттердің көрнекілігі үшін ҰО анықтауды екіөлшемді жағдайда қарастырайық,
яғни жазықтықта. Алынған қорытындыларды кеңістіктік жағдайға да тарату
оңай.
ҰО анықтау үшін жер бетінде (немесе жазықтығында) екі Жерсерікке
дейінгі қашықтықты өлшеу керек және екі жату орнының түзулерін тұрғызу
керек. Егер қашықтықтар дәл өлшенгенде, онда жату түзулері (ЖТ) дәл ҰО
қиылысатын еді. (13-суреттегі тұтас ЛП1 мен ЛП2 түзулері). Бірақ ΔDқателігі
бар болғандықтан дәл емес қашықтықтарға сәйкес келетін (пунктирмен
көрсетілген)басқа жату түзулері салынады және ұшақтың алынған орны шығ
мәнісіндегі орнымен сәйкес келмейтін болады.
сурет 12. Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі.
Жалғанқашықтық әдісін қолданудың ойы - қосымша тағы бір Жерсерікті
пайдалану. Жазықтықта бұл Жерсерік үшінші болады, ал кеңістікте – төртінші.
Егер қашықтықтар дәл өлшенсе, онда қосымша Жерсеріктің қажеті болмас
еді. Оның көмегімен өлшенген жату түзуі дәл сол ҰО өтетін еді. Бірақ ΔD бар
болғандықтан алынатын бейне мүлдем басқа болады. Үш жату түзулері (13-
суретте пунктирмен белгіленген) бір нүктеде қиылыспайды және ҰО қай жерде
тұрғаны белгісіз болып қалады.
Бірақ ΔD шамасы барлық өлшенген қашықтықтар үшін бірдей болып қалатынын
түсіну оңай. Өйткені ол ортақ себептен пайда болған – сағаттың Δt
қателігімен. Сондықтан борттық қабылдағыш барлық өлшенген қашықтықтарды бір
уақытта бір шамаға өзгертіп көруі керек, және мұны жату орнының дәл емес
түзулері (пунктир) бір нүктеде кездеспегенше орындай беруі қажет. Мұнда
қашықтықтарды өзгертуге мәжбүр болған шама дәл сол ΔD. Оның көмегімен
борттық сағаттардың Δt қателігін де анықтауға болады. Осылайша,
жалғанқашықтық әдіс арқылы тек ҰО координаталары ғана емес, дәл уақыт та
анықталуы мүмкін.
Жоғарыда айтылғаннан көрініп тұрғандай ұшақтың кеңістіктік орнын
анықтау үшін төрт Жерсерік керек. Бірақ, егер ендік пен бойлықты анықтау
қажет болса, ал биіктік белгілі, онда үш Жерсеріктермен ғана шектелуге
болады. Бұл жағдайда жетіспей тұрған төртінші жату беті ретінде радиусы
Жердің центрінен ӘК (ЖНЖ қабылдағышына дейін) дейінгі қашықтыққа тең сфера
болады. Жердің центрінен жалпыәлемдік эллипсоидтың бетіне дейінгі қашықтық
ЖНЖ тұтынушысының компьютерімен есептеледі, ал ұшу биіктігі компьютерге ӘК
борттық жүйелерінен автоматты түрде немесе қолдан енгізілуі тиіс.
2.2. GPS сипаттамасы
GPS Жерсеріктері алты орбиталық жазықтықтарда орналасқан. Олардың
әрққайсысының экватор жазықтығына i=55° бейімділігі бар. Осы жазықтықтардың
түйіндері бір біріне қатысты 60° ығысқан. Әрбір орбиталық жазықтықта
ендіктің аргументі бойынша біркелкі төрт Жерсерік орналасқан. Осылайша,
жүйенің жұмыс жинағы 24 Жерсеріктен тұрады. Бірақ шын мәнісінде орбиталарда
тағы бірнеше қосымша Жерсеріктер орналасқан.
Әрбір Жерсеріктің орбитасының биіктігі 10900 теңіздік миля, яғни 20 мың
км-ге жуық. Әрбір Жерсеріктің Жерді айналу периоды 11 сағат 56 минут.
Жерсеріктердің осындай орналасу конфигурациясы планетаның әрбір
нүктесіндегі бір уақытта 4-тен 12-ге дейінгі Жерсеріктерден бақылауды
қамтамасыз етеді.
14-сурет. Орбиталық жазықтықтар
Басқарудың кіші жүйелері бес жерүсті бақылау станцияларынан тұрады,
олардың біреуі (Колорадо-Спрингс қаласы, АҚШ) бастысы болып табылады,
сонымен қатар үш мәліметтерді енгізу станциялары бар. Станциялар
Жерсеріктерді бақылаудың ең жақсы шарттарын қамтамасыз ету үшін жер шарында
экватор маңында біркелкі орналасқан.
Бақылаудың негізгі станциялары Жерсеріктерге дейінгі қашықтықтардың дәл
өлшемдерін жүргізеді және өлшемдер нәтижелерін басты станцияға жібереді,
мұнда оларды өңдеу және орбиталардың элементтерінің, ионосфералық модельдің
параметрлерін, Жерсеріктердің сағаттарына түзетулерді анықтау жүзеге
асырылады. Мәліметтерді енгізу станциялары арқылы барлық қажетті ақпарат
Жерсеріктерге беріледі. Орталық жиілік синхронизаторы (үндестіргіш) жүйелік
уақыттың тұрақсыздығы 5·10-14с аспауын қамтамасыз етеді.
Nаvstаr GPS BLOCK IIА Жерсеріктерінің сипаттамалары
BLOCK IIА BLOCK IIR BLOCK IIF
Орбитадағы 985 1072 1702
салмақ,кг
Энергия көзі Күн панелдері, Күн панелдері, Күн панелдері,
қуат 700 вт қуат 1136 Вт қуат 2900 Вт
Жайылған күн 1,5х5.3 1.5х1,93х1,9х11,6 2,4х1,97х21,5
батареялары бар
габариттерені, м
Өндіруші Rockwell Lockheed Boeing
Қызмет ету 7,5 10 13-15
мерзімі, жыл
Жерсеріктердің құрамына жиіліктер синхронизаторы, тасымалдағыштар,
антенналар, борттық сағаттар (тұрақсыздығы 5·10-13төрт цезийлік кванттық
генераторлар), борттық есептеуіштер (бір негізгі және екі қосымша), бағдар
жүйелері, сол сияқты Жерсерікті басқару және жұмысын қамтамасыз ету
құрылғылары кіреді.
15-сурет. Block IIR спутнигі
Барлық Жерсеріктер L1 (1575,42 МГц) мен L2 (1227,6 МГц) деп
белгіленетін екі бекітілген жиілікте радиотолқындар шығарады. Block IIF
Жерсеріктері қосымша L5 (1176,45 МГц) жиілікте де радиотолқын шығарады деп
жоспарланған.
Барлық Жерсеріктер бірдей жиіліктерде жұмыс істейтіндіктен тұтынушылар
оларды тек берілетін код арқылы ғана ажырата алады. Ұялы байланыс
жүйелерінде де қолданылатын мұндай әдіс CDMА (Code Division Multiple
Аccess) деп аталады. Мұнда бір уақытта әрбір Жерсерікпен кодтың екі түрі
қолданылады.
Р-код (protected– қорғалған сөзінен) негізгі болып табылады. Азаматтық
тұтынушылар үшін CА-код (coаrseаcquisition –дөрекі сатып
алу)қолданылады. Ондағы импульстердің жүру жиілігі Р-кодтағыға қарағанда
он есе кіші, ал жалғанқашықтық жүйелілік әрбір миллисекунд сайын
қайталанады. Оның түзілу қағыйдасы Р-кодтікіне ұқсас, бірақ оған қарағанда
жеңілірек және ЖНЖ-тың әрбір қабылдағышына белгілі.
Қазіргі уақытта GPS-та қолданылады:
• Р-код немес, А-S режимді қосқан кезде, оның орнына АҚШ
министрлігімен рұқсатталған тұтынушыларға ғана қолжетімді Y-код
(P(Y)-код деп жиі белгіленеді);
• СА-код, ол бүкіл әлемдегі тұтынушыларға ақысыз қолжетімді.
L1 жиілігінде бірден Р мен СА кодтары беріледі, ал L2 жиілігінде тек Р-
код ғана. Р-код бір уақытта екі жиілікте қолданылатыны ионосфералық
кедергілердің әсерін төмендетуге және координаталарды анықтау дәлдігін
арттыруға көмектеседі.
2.3. ГЛОНАСС сипаттамасы
ГЛОНАСС жүйесін басқару пункті Краснознаменный маңында (Мәскеу облысы)
орналасқан, ал бақылауды басқару станциялары Санкт-Петербург, Щелково
(Москоұшақкая обл.), Воркута, Енисейск, Улан-Удэ, Якутск, Комсомольск-на-
Амуре, Петропавлоұшақк-Камчатский елді мекендерінің маңында орналасқан.
Жиіліктің орталық синхранизатор тұрақсыздығы 2 • 10-15.
ГЛОНАСС жүйесінің ғарыштық құрылғыларының кіші жүйелері 24 Жерсеріктен
тұрады, олар еңкеюі 64,8° ,айналу периоды 11 сағат 15 минут, биіктігі
19100 км орбиталарда орналасқан. GPS-қа қарағанда жоғарырақ еңкею
планетаның полярлы аудардарындағы Жерсеріктерден келетін сигналдарды
қабылдауды жақсартады.
Жерсеріктер үш орбиталық жазықтықта орналасқан. Орбиталық жазықтықтар
120° бойлықта таралған. Әрбір орбиталық жазықтықта ендік аргументі бойынша
біркелкі қадамы 45° болатын 8 Жерсеріктерде орналасады. Жерсеріктердің
әрбір жазықтықтағы орналасуы көршілес жазықтыққа қатысты 15° ендік
аргументі бойынша ығысқан. Жерсеріктердің мұндай конфигурациясы жер бетінің
және жер маңы кеңістігін үздіксіз және глобалды түрде навигациялық өріспен
жабуға мүмкіндік береді.
16-сурет. ГЛОНАСС орбиталық жазықтықтары
Глонасс есімді алғашқы Жерсеріктердің қызмет ету мерзімі шектеулі
болды. 2004 жылдан бастап қазіргі уақытта орбиталық топты құрайтын Глонасс-
М атты жаңа Жерсеріктердің іске қосылуы басталды. Бұл Жерсеріктердің
қызмет ету мерзімі ұзартылған. Олардың жобаларында француздық жинақтағыштар
қолданылады, тұтынушылар үшін навигациялық сигнал екі жиілік диапазонында
беріледі. 2013 жылы Глонасс-К үшінші ұрпағының алғашқы спутнигі
жіберілді, ол толы,ымен ресеймен жасалған. Онда қосымша үш навигациялық
сигнал шығарылады, тағы бір қосымша жиілік (L5) қолданылады. Осының
арқасында навигациялық анықтаулардың дәлдігі артты. Бұл Жерсеріктерде
кодтық бөлінгіші бар көптік кіріс сигналдары қолданылады, бұл Жерсеріктерді
басқа ЖНЖ (GPS, Gаlileo, Compаss) үйлесімді етеді.
4-кесте. ГЛОНАСС Жерсеріктерінің сипаттамалары
Жерсерік Глонасс Глонасс-М Глонасс-К
Орбитадағы 1415 1415 850
салмағы, кг
Қуат , Вт 1000 1400 Мәлімет жоқ
Қызмет ету 3 7 10
мерзімі, жыл
Жерсерік күн батареялары бар цилиндрлік гермоконтейнер болып табылады.
Оның құрамына навигациялық тасымалдағыш, хронизатор (сағат), басқару
жинағы, толтыру және ортаның параметрлерін қамтамасыз ету құралдары ,
тұрақтандыру, бағдар, түзету, электроқорек, термобасқару жүйелері кіреді.
14-сурет. Глонасс-М спутнигі
GPS ГЛОНАСС Жерсеріктері әртүрлі жиіліктерде жұмыс істейді. Глонасс-М
Жерсеріктары ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Пәтхан М.
Авиацияда серіктік навигациялық жүйелердің сигналдарының мүмкіндіктерінің
қолданулуын талдау
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы: 5B071900-Радиотехника, электроника жәнетелекоммуникациялар
Алматы, 2015
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Қорғауға жіберілді
Қатты дене физикасы және бейсызық физика
кафедрасыың меңгерушісі,
профессор
__________________ Бөлегенова С.А.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Авиацияда серіктік навигациялық жүйелердің сигналдарының
мүмкіндіктерінің қолданулуын талдау
мамандығы: 5B071900-Радиотехника, электроника жәнетелекоммуникациялар
Орындаған:
4 курс студенті___________________________ __________ Пәтхан М.(қолы, күні)
Ғылыми жетекшісі,
ф.-м.ғ.д., профессор__________________________ _______Кадыракунов К.Б.
(қолы, күні)
Норма бақылаушы__________________________ ________Толегенова А.А.
(қолы, күні)
Алматы, 2015
Реферат
Дипломдық жұмыс 47 беттен, 10 кестеден, 17 суреттен және 20
қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Термин сөздер: ГЛОНАСС, GPS, NAVSTAR, спутник
Дипломның зерттеу обьектісі: ГЛОНАСС және Навстар
Жұмыстың мақсаты: СРНС ГЛОНАСС және Навстар ға анализ жасау. Ол
жүйелердің сигналдарын анықтау.
Зерттеу әдісі: қарастыру, зерттеу, талдау, график тұрғызу.
Реферат
Дипломная работа состоит из 47 страниц, 10 таблиц, 17 рисунков и 20
использованных литератур.
Термины и слова: ГЛОНАСС, GPS, NAVSTAR, спутник
Исследовательный объект диплома: ГЛОНАСС и Навстар
Цель диплома: исследовать СРНС ГЛОНАСС и Навстар и их сигналы.
Метод исследование: анализ, исследование, обсуждение, сравнение и
построение графика.
Abstract
The thesis consists of 47 pages, 10 tables, 17 drawings and 20 used
literatures.
Word term: GLONASS, GPS, NAVSTAR, sputnik
Issledovatelny object of the diploma: GLONASS and Navstar
Diploma purpose: to investigate SRNS "GLONASS" and "Navstar" and
their signals.
Method research: The analysis to investigate, will discuss, to compare
and the schedule to construct.
Белгілеулер мен қысқартулар
AS - Anti Spoofing
CA – Coarse Acqusition
GPS – Global Position System
NAVSTAR - NAVigation Satellite Time and Range
P-code – Protected
SA – Selective Avilability
БХВ – Бортовой Хранитель Времени
ВЭЧ – Вторичный эталон чистоты
ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система
СРНС – Спутниковая Радионавигационная система
СЕВ – Система Единого Времени
СКШВ – Спутниковая Космическая Шкала Времени
СИ – Служебная Информация
НС – Навигациондық Спутник
НАП – Навигационная Аппаратура Потребителя
НИСЗ – Навигационный Искусственный Спутник Земли
НКУ – Наземный Комплекс Управление
НХВ – Наземный Хранитель Времени
ПКА – Подсистема Космических аппаратов
ПКУ – Подсистема Контроля и Управления
ПЭЧ – Первичный Эталон Чистоты
КА – Космостық Аппарат
КИК – Космический Измерительный Комплекс
КЛА – Космический Летательный Аппарат
ҚА – Қолданушы Аппаратурасы
РИС – Радиооборудование Искусственного Спутника
УШ – Уақыт Шкаласы
ЦУ– Центр Управление
ХВ – Хранители Времени
Мазмұны
КІРІСПЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.ЖНЖ-дің қысқаша тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.ЖНЖ-дің қазіргі навигацияда алатын орны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге
талаптары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ...
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын
талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
1.4.ЖНЖ-дің авиацияда қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАСЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.Nаvstаr GPS сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3.ГЛОНАСС сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4.ЖНЖ-дің дәлдігіне әсер ететін факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5.Қабылдағыштардағы алгоритмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ТОЛЫҚТАУЫШТАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.Борттық ЖНЖ жабдықтардың сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.Борттық ЖНЖ жабдықтарда информацияның бейнеленуі ... ... ... ... ... ...
3.3.Борттық ЖНЖ жабдығының негізгі режимдері мен функциялары ... ... ... .
3.4.ЖНЖ-ді ұшуды дайындау және орындау кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
3.4.1.ЖНЖ индикатор-қабылдағышының ұшуға дайындығының жалпы
ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
3.4.2.ЖНЖ индикатор-қабылдағышының ұшу кезінде қолдану ... ... ... ... ... ...
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
КІРІСПЕ
Жерсеріктік навигациялық жүйелер (ЖНЖ) ГЛОНАСС және GPS өздерінің
жерүсті және ғарыштық толықтауыштарымен адамдардың іс-шараларының әртүрлі
аяларына белсенді түрде кірісуде.
Бұл жүйелер әуе, ғарыштық, теңіздік және жерүсті қозғалмалы
құралдарының координаталарын, жылдамдығын және уақытын анықтауда жоғары
дәлдіктегі сипаттамаларын көрсетті. Олар тасымалды құралдардың қозғалысының
қауіпсіздігінің жоғарылауын, апатқа душар болғандарды іздестіріп, оларға
көмек көрсетілуін, кеңістікте таралған объекттердің біріктірілуін
қамтамасыз етуі мүмкін.
Әуе-жер деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез-
келген ауданында автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік
береді. ЖНЖ енгізу және болашақта жерүсті навигациялық құралдарын
қолданыстан алып тастау әуе тасымалының ұшуының бірқалыптылығын,
әсерлілігін, үнемділігін және қауіпсіздігін арттырады.
ЖНЖ сигналдарын әуе кемелерінің навигациясының дәлдігі мен беріктілігін
арттыру мақсатында қолданудан тыс мемлекеттердің әуе өозғалысының шығындары
азаяды. Жерсеріктік жүйенің техникалық және экономикалық артықшылықтарын
ескеріп, ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) бүкіләлемдік
Жерсеріктік байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру
жүйесін - GPS пен ГЛОНАСС негізінде жұмыс істейтін және GNSS (Globаl
Nаvigаtion Sаtellite System) глобалды навигациялық Жерсеріктік жүйесін
қолданумен CNSАTM (Communicаtion Nаvigаtionаnd SurveillаnceАirTrаffic
Mаnаgement) құру жайлы шешім қабылдады. Арнайы құрылған ХААҰ комитетімен
болашақ аэронавигациялық CNSАTM жүйелерінің концепциясы жасалды. Жасалатын
өзгерістер масштабы бойынша CNSАTM жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға
шешу керек болған ең ірі программа болып табылады.
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты – ЖНЖ сигналдарын авиацияда қолдану
мүмкіндіктерін зерттеу.
1.ЖЕРСЕРІКТІК НАВИГАЦИЯ ЖҮЙЕЛЕРІ
1.1.ЖНЖ-ның қысқаша тарихы
Бұл жүйенің жұмыс істеу қағыйдасы Допллер эффектісінде негізделген.
Қазір істеп тұрған ЖНЖ-ларда бұл қағыйда негізгі емес, бірақ біршама
қолданылады. Оның тек тарихи құндылығы ғана бар деп айта алмаймыз,
сондықтан оны тереңірек зерттейік.
Сурет 1. Допллерлық ЖНЖ көмегімен жату түзулерін анықтау
Теңіз кемесінде орнатылған қабылдағыш ұшып бара жатқан Жерсеріктен
радиосигналдар қабылдайды. Жерсеріктің сәулелену жиілігі және оның
орналасқан жері белгілі. Бірақ Жерсерік кемеге қатысты қозғалады,
сондықтан, Допллер эффектісіне сәйкес, қабылданатын сигнал жиілігі
шығарылатын сигнал жиілігінен өзгеше болады. Бұл жиіліктердің айырмашылығы
тек кез келген уақыт аралығында дәл есептеліне алатын Жерсеріктің
жылдамдығынан ғана емес, сонымен қатар Жерсеріктің жылдамдық векторы мен
Жерсеріктен теңіз кемесіне бағыт арасындағы бұрыштан да тәуелді. Яғни,
допллерлік ауысым толық жылдамдық ИСЗ өзін емес, оның Жерсеріктен кемеге
бағытына проекциясын тудырады ( Vr радиал жылдамдық).
Кеңістікте радиал жылдамдықтың бір шамасы осі бойынша Жерсеріктың
жылдамдық векторы бағытталған конустың барлық нүктелерінде орын алады.
Сондықтан радиал жылдамдықтың әрбір шамасына (демек доплерлік ауысымның да)
құйма бұрышы бар өзінің конусы сәйкес келеді. Кемедегі доплер ауысымын
өлшеп кеменің қай конуста орналасқанын анықтауға болады. Берілген конус
кеңістіктің беттік жатысы болып табылады. Бұл бет Жер бетін (дәлірек –
теңіз беті, себебі теңіз кемелерін қарастырып жатырмыз) бір нүктесінде кеме
орналасқан белгілі бір жатыс түзуінде кесіп өтеді. Осыған ұқсас басқа
Жерсеріктің көмегімен екінші жатыс түзуін анықтап кеме орнын табуға болады.
Қазіргі уақытта ЖНЖ кең тараған, оны жиі GPS деп атайды, дегенмен басқа
да (Жерсеріктік болуы міндетті емес) орналасу жерлерін анықтаудың глобалды
жүйелері бар.
Nаvstаr GPS жүйесінің бірінші тесттік жерсерігі орбитаға 1975 жылдың 14
шілдесінде шығарылған, ал 24 Жерсеріктен тұратын толық топтың құрылуы 1993
жылы аяқталды. Осыған ұқсас ЖНЖ Кеңес Одағында да құрылған. ГЛОНАСС
жүйесінің алғашқы спутнигі 1982 жылдың 12 қазанда ұшырылды, бірақ ол тек 12
Жерсеріктен құралды. Тек 1995 жылы ғана 24 Жерсерікпен жабдықталып бітті.
2011 жылдың қаңтарында орбитада 26 Жерсерік болды.
Осылайша, қазіргі уақытта әлемде екі глобалды ЖНЖ жұмыс істейді –
американдық GPS және ресейлік ГЛОНАСС. GPS пен ГЛОНАСС жұмыс істеу
қағыйдасы бойынша бірдей болғандықтан Ресей мен АҚШ арасында екі жүйеден де
сигнал қабылдай алатын ЖНЖ қабылдағыштарын шығару жайлы келісім жасалды.
1.2.ЖНЖ-ның қазіргі навигацияда алатын орны
ЖНЖ дәстүрлі радиотехникалық жүйелерге (РТЖ) қарағанда біршама басым
қасиеттерге ие:
• Координаталарды анықтаудағы жоғары дәлділік;
• Жерсеріктердің жоғары биіктіктерде ұшуы Жерсерікте сияқты ұшақта да
қарапайым антенналық құрылғыларды пайдаланып глобалды, яғни бүкіл жер
шарын қамтитын, іс-шара ауданын құруға мүмкіндік береді;
• Жерсеріктің оның радиотехникалық құралдарының іс-шара ауданының кез
келген нүктесіндетура көрініс шектерінде табылуы кедергілерге қарсы
тұратын радиотолқындардың диапазондарын қолдануға және ең аз
бұрмалаумен сигналдарды жіберуге мүмкіндік береді;
• Таратқыштың және сигналдарды өңдеудің қазіргі технологиялардың
жоқтығымен шартталған ұшақтағы ЖНЖ құралдарының салыстырмалы
қарапайымдылығы мен арзандылығы қамтамасыздандырылады;
ЖНЖ-ның осы айтылған қасиеттері әуелік қозғалысты қамтамасыздандырудың
біршама мәселелерін шешуді жеңілдетуге көмектеседі. Олардың ішіндегі ең
маңыздылары:
• Ұшулардың қауіпсіздік деңгейін арттыру;
• Навигацияның дәлдігін арттыру, әсіресе жерүсті құралдарының
навигациялық РТЖ-тың әлсіз дамыған құрылымдары бар аудандарда және
су кеңістіктерінде;
• ұшақты топтастыру интервалдарын азайту және әуе кеңістігінің
өткізгіштік қасиеттерін арттыру;
• Әуе жолларын түзету.
Азаматтық авиация тәжірибесіне Жерсеріктік навигациялық жүйелердің
енгізілуі революциялық жағдай болды. Координаталарды анықтаудың дәлдігі
ондаған және жүздеген еселеп артты, ұшақтың орналасқан жерін әлемнің кез
келген нүктесінен анықтау мүмкін болды. ЖНЖ ХААҰ енгізетін глобалды
–масштабтағы байланыс, навигация, бақылау және әуе қозғалысын ұйымдастыру
жүйесі – CNSАTM(Communicаtion, Nаvigаtion аnd Surveillаnce Аir Trаffic
Mаnаgement)маңызды бөлігі. Жасалатын өзгерістер масштабы бойынша CNSАTM
жүйелеріне көшу авиациялық ұйымдарға шешу керек болған ең ірі программа
болып табылады.
GNSS мұхиттық аудандарды, әуежайлардың аудандарын және бағыттарында,
және ұшудың барлық кезеңдерінде,жер шарының барлық аудандарында
навигациялық қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді. ХААҰ GNSS-ты енгізу
мемлекеттерге толықтай немесе бөлшектеп қазіргі жерүсті навигациялық
құралдар (радиомаяктар, отырғызу жүйелері) жүйесін құртуға көмегін тигізеді
деп ойлайды. GNSS-ты CNSАTM шектерінде пайдалану оның нені қамтамасыз
ететінімен шартталған:
• Глобалды негізде жоғарытұтас, жоғарыберік, барлық ауа райында
істейтін навигациялық қызмет көрсету;
• Төртөлшемді навигация кезіндегі орналасу орнын анықтаудағы жоғары
дәлдік;
• Жерүсті навигациялық құралдарды істен шығару арқылы үнемдеу;
• ВПП және әуежайларды эффективті пайдалану;
• Қону мүмкіндіктерін жақсарту;
• Ұшқышқа түсірілетін жүктемені азайту мүмкіндігі;
• икемді бағыттар арқылы қоршаған ортаға әсер етуді азайту мүмкіндігі.
Қазіргі уақытта навигацияның сапасына шарттар PBN (Performаnce Bаsed
Nаvigаtion – сипаттамаларда негізделген навигациялар) концепциясының
негізінде қойылады. Осы концепцияның шектерінде әртүрлі құралдардың
қолданысы қарастырылады, бірақ негізгі ретінде – ЖНЖ, себебі тек олар
ұшудың кейбір кезеңдерінде қажет дәлдікті қамтамасыз етуі мүмкін. Әуе-жер
деректерін беру жүйелерімен бірге ЖНЖ әуе кеңістігінің кез келген ауданында
автоматты тәуелді бақылау (АDS) жүргізуге мүмкіндік береді. Автоматты
тәуелді бақылау АDS (Аutomаdic Dependent Surveilence) – бұл бақылау
әдісі, онымен сәйкес әуе кемелері беру түзулерінде борттық навигациялық
жүйелерден және орын анықтау жүйелерінен алынған мәліметтерді, онымен қоса
әуе кемесінің анықтама индексі мен орны жайлы төртөлшемді мағлұматтарды,
автоматты түрде береді. Бұл ЖНЖ көмегімен ұшақ бортында алынған
информацияның жерге автоматты түрде жеткізілетінін білдіреді.
1.3.Тұтынушылардың Жерсеріктік радионавигациялық жүйелерге талаптары.
Азаматтық тұтынушылардың мұқтаждықтарын зерттеу ерекше қасиеттердің
болу қажеттілігін анықтайды. Бірақ ЖРНЖ-ді орын анықтауда және ұшақтар мен
тікұшақтардың навигациясы мақсатында қолдану жаңа, көп жағдайда қозғалыс
қауіпсіздігін қамтамасыздандыру үшін жоғары, сандық талаптарды қозғайды.
Мұндай талаптар дәлдіктік сипаттамаларға қатысты болады, мысалы,
навигациялық параметрлерді анықтаудағы орташаквадратты қателерге қатысты
(ОКҚ), және навигациялық қамтамасыздандыру сенімділігінің көрсеткіштеріне
қатысты. Соңғы талаптар былай түсіндіріледі:
• қолжетімділік, оның өлшемі ретінде РНС-тың мәселені шешу
барысындағы жұмыс қабілеттілігінің ықтималдылығы болып табылады;
• тұтастылық, өлшемі ретінде тең немесе берілгеннен кіші уақыт
ішіндегі сәтсіздіктің анықталу ықтималдылығы анықталады.
• Қызмет етудің үздіксіздігі, өлшемі ретінде өозғалыс уақытының ең
жауапты кездерінде жүйенің жұмыс істеу қабілетінің ықтималдығы
қабылданады.
ХААҰ (Халықаралық азаматтық авиация ұйымы) сияқты халықаралық
ұйымдардың құжаттарының талаптарын, сол сияқты басқа елдердің ұлттық
радионавигациялық жоспарларын ескеру керек.
1.3.1.Әуе кемелерін навигациялық қамтамасыздандыруға қойылатын
талаптар
Бұл талаптар қазір орын алған әуе кеңістігін бөлу жағдайында ұшақ
ұшуларының қауіпсіздігін қамтамасыздандыру қажеттілігінде негізделген.
Осыған сәйкес ұшудың әр түрлі сатылары қарастырылады, мысалы, жолдар, әуе
түзулері, жоллардан тыс кеңістік бойынша ұшулар, ұшып шығу, қонуға даярлану
және қону. Бұдан бөлек ұшып-қону жолағындағы (ҰҚЖ) жүгіріс және рөлдік
жолақтардағы басқару қарастырылады.
Кесте1 де РРНП мәліметтері бойынша жоспарлық координаталарды және әуе
кемесінің ұшу биіктігін анықтаудың ортаквадратты қателіктері берілген
(жоллар мен жергілікті түзулер бойымен – абсолют, қонуға даярлық кезінде -
геометриялық). Қажетті көрсеткіштер есептелінетін негізге мәселелер үшін
берілген, мысалы, бағыттық ұшу, әуежай ауданындағы ұшу, арнайы ұшу, қонуға
даярлық. Қонуға даярлық үшін ХААҰ дәлдіктік сипаттамалардың тексерісі
өтетін дәрежелары бойынша ҰҚЖ үстіндегі биіктіктер көрсетілген.
кесте1. Координаталарды және ұшудың биіктігін анықтау дәлдігіне
қойылатын талаптар.
Шешілетін мәселелер Координаталарды Биіктікті анықтаудың
анықтаудың дәлдігі дәлдігі (СКО), м
(СКО), м
Бағыттық ұшу:
Мұхит үстінде (бағдарсыз 5800 30...40
кеңістік)
ені 20 км жолдар 2500 30...40
Ені 10 км жолдар 1250 30...40
I дәрежелі жергілікті әуе 500 30...40
түзулері
II дәрежелі жергілікті әуе 250 30...40
түзулері
Әуежай аймағындағы ұшу 200
Арнайы ұшулар 1...10
(пайдалықазбалардыбарлау, іздеу
және құтқару операциялары,т.б.)
Дәрежесыз (дәл емес) қонуға 50
даярлық
I дәреже бойынша қонуға даярлық 4,5...8,5 1.5...2
Н=30 м
II дәреже бойынша қонуға даярлық2,3...2,6 0,7...0,85
Н=15 м
III дәреже бойынша қонуға 2,0 0,2...0,3
даярлық Н=2,4 м
Қолжетімділік талаптары ұшудың сатыларынан және әуе қозғалысының
белсенділігінен тікелей тәуелді. Қолжетімділіктің сандық мәндері
марштруттық ұшулар кезінде 0,999...0,99999; әуежай ауданында ұшу кезінде
және дәрежесыз қонуға даярлық кезінде – 0,99999. Қонуға даярлық және қону
кезіндегі ХААҰ дәрежелары бойынша қолжетімділік талаптары құрал-жабдықтық
қону жүйелеріне қойылатын талаптарға сәйкес келеді. Олардың сандық мәндері
1-ге жуық[13,14].
Бағыттық ұшулар, әуежай ауданындағы ұшулар және дәрежесіз қонуға
даярлық үшін тұтастылық талаптары – ескерту уақыты сәйкесінше 10с, 10 с
пен 2с кезінде 0,999, ал қонуға даярлық және қону кезінде ХААҰ I, II ,III
дәрежелері үшін – 0,999999, 0,9999999 және ескерту уақыты 1 с аспаған
кезде 0,9999999995[13,14].
Әуетасымалдарының көлемінің үздіксіз ұлғаюы әуе кеңістігінің
өткізгіштік қасиеттеріне өспелі талаптар қоюда. Бұл факторлар, оның ішінде
түзетілген бағыттар арқылы жұмыс істетуге мүмкіндік, сол сияқты қазіргі
навигациялық жүйелердің жоғары дәлдігі, RNP концепциясының пайда болуының
алғышарттары болды , яғни қажетті навигациялық сипаттамалар (ҚНС).
RNP концепциясы, ХААҰ ұйғарымы бойынша, әуе кеңістігінің белгілі бір
аудандары шектерінде навигация құралдарының сипаттамаларын анықтайды,
сондықтан әуе кеңістігіне сияқты, әуе кемелеріне де әсер етеді.
Бағыттық ұшулар кезіндегі RNP-ның 4 типі анықталған: RNPIішінде
ықтималдылығы (Р) 95% болатын әуе кемесі қалуы керек жолақтың жартысына
сәйкес келеді 1,85 км (1,0 теңіздік мил), RNP4 - 7,4 км-де (4,0 теңіздік
миля), RNP12.6 - 23,3 км-де (12,6 теңіздік мил), RNP20 - 37,0 км-де (20,0
теңіздік мил).
Орналасу жері жайлы неғұрлым дәл мәліметтерді пайдалану нәтижесінде RNP
1 типі ОВД бағыттары бойынша ең эффективті ұшуларды қамтамасыз ету үшін,
сол сияқты әуежай ауданынан керекті бағытқа өту кезіндегі әуе кеңістігін
ұйымдастыру үшін қарастырылады.
RNP 4 типі навигациялық құралдар арасындағы шектеулі арақашықтықтарда
негізделген әуе кеңістігінің схемалары мен ОВД бағыттары үшін арналады.
RNP 12,6 типі навигациялық құралдармен қамтудың төмен деңгейлері бар
аудандардағы бағыттардың оңтайландыруын кез келген бақыланатын әуе
кеңістігінде және кез келген уақытта қамтамасыз етеді[16].
1.4.ЖНЖ-тың авиацияда қолданылуы
Бағыт бойынша ұшу
Әуе кемесінің бағыт бойынша ұшу кезінде координаталарды анықтаудың
қажетті дәлдігі (СКО) 5,8 км-ден 200 км-ге дейін құрайды[14]. Бағыттық ұшу
үшін ХААҰ-мен жасалған ТНХ (RNP) сәйкес ӘК 95% (2 СКО) ықтималдықпен ±1,85-
тен ±37-ке дейін жолақта орналасуы керек. Біруақытта РРНП-да
[14]беріктлілік бойынша талаптар қойылған: ескерту уақыты 10 с болған
кездегі қолжетімділік пен тұтастылық бойынша 0,999.
ГЛОНАСС пен GPS көмегімен координаталарды анықтаудың дәлдігі (СКО)
35...50 м шегінде болатындығын ескеріп, бұл жүйелердің борттық құралдары
қойылған мәселелерді шешуге жарамды екені шығады. Сонымен қатар, ГЛОНАСС
пен GPS жүйелерінің сәтсіздіктерді анықтау мен тұтынушыларды жұмыста
мүмкін болатын бұзылыстар жайлы хабарландыру жөніндегі уақыттық
сипаттамалары мен құрылу қағыйдалары. БА ЖРНЖ-ді ӘК-нің негізгі
навигациялық құралдары ретінде арнайы шараларды қолданбастан қарастыруға
бөгет болады. Мұндай шаралар қабылдағыштағы (RАIM) және навигациялық
комплекстегі (ААIM) тұтастылықты бақылау алгоритмдерін орындау болып
табылады.
Қазіргі уақытта әр түрлі фирмалармен (АlliedSignаl, Trimble, Gаrmin,
Bendix, Mаgellаn, Collins және т.б.)GPS қабылдағыштарының әртүрлі
сипаттамалары бар біршама түрлері жасалған (негізінен бағыт бойынша ұшуды
қамтамасыз ету үшін, АЭ ауданында және дәл емес қонуға даярлық үшін).
Сонымен қатар құрылғылардың келесі топтарын айтуға болады:
• Қарапайым навигациялық мәселелрді шешетін арзан қабылдағыштар;
олардың қолданысы жаздық құрамнан жақсы штурмандық дайындықты
талап етеді, себебі ұшу кезінде орынды түзеу ғана жүргізіледі;
• Құрылғымен ұшу ережелерімен бағыт бойынша ұшуды жүзеге асыруға
көмектесетін мәліметтерді бейнелеу функциясы бар көпфункциялы
қабылдағыштар;
• Орналасқан жерді және байланысты анықтау функциялары
біріктірілген GPSCom қабылдағыштары; мұнда SOS сигналдары,
координаталар,т.б.автоматты түрде жіберіле алады;
• ӘК құрамына стационар түрде кіретін құрылғылар.
Қонуға даярлық
Дәрежесыз (дәл емес) қонуға даярлықты қамтамасыз ету үшін керекті
координаталарды анықтау дәлдігі (СКО) 50 м құрайды. Мұнда биіктікті анықтау
дәлдігіне талаптар қойылмайды. Дәл емес қонуға даярлық үшін RNP 0,3-ке тең;
яғни ӘК ±556 м дәліз шектерінде 95% ықтималдықпен қалуы тиіс. Бұл
талаптарғы ГЛОНАСС пен GPS жүйелерінің мүмкіндіктері сай екені анық.
Сонымен қатар сәтсіздікті табу және жоюмен (FDE) бірге тұтастылық
басқарылымын пайдалану арқылы қажет сенімділікті қамтамасыздандыру және
навигациялық анықтауыштарға деген қабілетті сақтау келесі жағдайларда ғана
орындала алады:
• Қонуға даярлық кезінде 6 НКА GPS-дан (RАIM функциялары) кем емес ұшу
жоспарын орындау;
• ГЛОНАСС и GPS жүйелерінің толық полных ОГ НКА пайдалану кезінде
(RАIM функциялары);
• WААS, EGNOS, MSАSШДПС пайдалану кезінде;
• ААIM пайдалану кезінде.
Тұтастық бақылау функцияларына TSO С-129 сәйкес келесі талаптар
қойылады:
• RАIM әуежай айналасындағы кету және тағайындау нүктесінен 30 м.м.
шегінде тұтастық бақылауын қамтамасыз ету қажет;
• Қонуға даярлық режимінде тұтастық бақылауы қонуға даярлықтың соңғы
сатысының бақылау нүктесінен келесі айналымға өту нүктесіне дейінгі
арақашықтық 2 м.м.-дан бастап(3,7 км) қамтамасыыздандырылуы керек;
• Басқа шарттар кезінде бағыт бойынша ұшу кезінде жүйенің тұтастылық
бақылау режимі орындалуы тиіс:
• Жүйенің тұтастылық бақылауының сәйкес деңгейлері автоматты түрде
қосылуы тиіс.
Сонымен бірге А1 классының БА қонуға даярлық кезеңнің дәл емес
конфигурациясы қонуға даярлықтың соңғы сатысының бақылау нүктесінен келесі
айналымға өту нүктесіне дейінгі тұтастық бақылау функциясын қамтамасыз
етуге керек. Ұшқыштың сұрауы бойынша келу уақытына сәйкес келетін
жоспарланған нүктедегі тұтастық бақылауының (RАIM) қолжетімділігі жайлы
ақпарат қамтамасыздандырылуы тиіс. Мұндай ақпарат әрбір ғ минут сайын
немесе бұдан да жиірек есептелінуі мүмкін, келу уақытына қатысты кем
дегенде ±15 минут шегінде орындалуы тиіс. Қазақстандық мамандар үшін [19]
жұмыс ерекше маңызды. Бұл жұмыс Самара (Курумоч) қаласындағы әуежайға дәл
емес қонуға даярлық жайлы жасалған. Бұл жұмыс 1999 жылдың шілдесінен
желтоқсанға дейін ГОС НИИ "Аэронавигация" методикалық басқаруымен АО Дойче
Люфтганза АГ (Германия) мен "Самара" әуекомпаниялардың қатысуымен жасалған.
Мұнда қарастырылған мәселелер:
• ЖРНЖ бойынша қонуға кіріс және батыс схемаларын программалық
қамтамасыздандыру және методологиясы;
• ЖРНЖ бойынша ұшудыңқауіпсіз биіктерін есептеудің программалық
қамтамасыздандырылуы мен методологиясы, мұнда биіктіктік минимум
параметрі ретінде минимал төмендеу биіктігі (MDH, МҰШАҚ);
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындау жайлы инструкция (ОВД
қызметінің және экипаждың әсерлесуі);
• ЖРНЖ бойынша қонуға даярлық кезіндегі экипаж мен диспетчер
арасындағы радиоайырбасқа толықтауыш;
• БА KLN-90B B-RNАV жабдықталған Ту-154М ұшағын пайдалану жайлы
Нұсқаулыққа Толықтауышқа енгізілетін өзгерістер.
Одан бөлек, GPS-пен дәл емес қонуға даярлық батысын қамтамасыз ету үшін
БА KLN-90B B-RNАV бар Ту-154М ұшағы жасалып бітті.
ЖРНЖ бойынша Самара қаласының халықаралық әуежайына қонуға келу және
батыс схемалары олардың "Люфтганза" әуекомпаниясының комплексті А-320, А-
340 тренажерларында А-319 ұшағында (3 рет әрбір бағытқа) бақыланған
болатын. Өткізілген ұшулар мынаны растады:
• Жасалған схемалардың қолайлығы;
• Минимал төмендеу биіктігі 80-100 м шамасында белгіленген
миниимумдар үшін ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлық қамтамасыз
ету үшін автоматты басқару режимінде дәл орнату (бойлықтық және
тараптық каналдар бойынша);
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындау кезінде ОВД қызметі
мен экипаждың әсерлесу процедураларының қолайлығы.
Экипаждардың бағасы бойынша бірінші навигациялық нүктеден ВПП-мен визуалды
байланыс орнатуға және қонудың минимум биіктігіне дейінгі барлық сатыларда
ЖРНЖ арқылы дәл емес қонуға даярлықты өткізу қиындықтарды туғызбайды. ЖРНЖ
бойынша қонуға даярлық рәсімдерін азаматтық авиация тәжірибесіне енгізу
дұрыс деп тұжырымдалған, әсіресе навигацияның және қонудың толық емес
радиотехникалық құрылғылары бар әуежайларда. Бұл әдісті кеңінен енгізу үшін
керек [20]:
• WGS-84 координаталар жүйесінде АЭ (КТА) бақылау нүктелерінде және
ВПП жақтарында дәлдік геодезиялық түсірілімнің өткізілуі;
түсірілімнің қажеттілігі 6-7 с жететін СК-42 және WGS-84
жүйесінде ВПП (Курумоч) табалдырығының координаттар айырмашылығын
бағалаумен құпталады;
• ЖРНЖ бойынша қонуға келу және батыс схемаларын дамыту;
• ЖРНЖ бойынша қону үшін ұшу кедергілерінің минимал қауіпсіз
биіктіктерін және әуежай минимумын анықтау;
• ЖРНЖ бойынша дәл емес ұшуға даярлық рәсімдері бойынша ОВД қызметі
мен әуежай қызметкерлерінің жерүсті дайындығын ұйымдастыру;
• ЖРНЖ бойынша қонуға даярлықты қамтамасыздандыру үшін әуе
кемелерінің дамытуын өткізу; мұндағы қажетті шарт ретінде ЖРНЖ
қабылдағышынан навигациялық құрылғынын бетіне алынатын ақпараттын
қорытылуы және сигнализация жүйесінің толықтауышы танылады;
• ЖРНЖ бойынша дәл емес қонуға даярлықты орындауға ұшқыш құрамды
дайындауды жүзеге асыру.
Қабылдағыштың мәліметтер базасы Jeppesen фирмасының АНИ жалпы базасының
мәліметтері бойынша мемлекетпен АИП-ға берілетін ресми ақпараттардың
негізінде құралады. Қазіргі уақытта Ресейдің және ТМД елдерінің АИП
жинағында Самара қаласындағы әуежай үшін ЖРНЖ көмегімен алынған қонуға
даярлық мәліметтері әлі жарияланбаған. [20] жұмыста алынған тәжірибенің
ХААҰ дәрежеларының шарттарында Жерсеріктік жүйелерді құруда өте пайдалы
екенін атап өті қажет. Алдыңғы қарастырулардан бұл бағыттағы негізгі жолдар
мыналар екенін айту қажет:
• WААS, EGNOS, MSАS пайдалану;
• Локалды ДПС пайдалану.
Егер ШДПС ХААҰ 1-дәрежесы жағдайында ӘК қону қамтамасыздандыру
мақсатымен құрылса, онда ЛДПС ХААҰ 1,2 (30 м биіктікке дейін) тіпті 3 де
(ВПП-ны түрту, жүгіріс және басқаруға дейін) дәрежеларының шарттарындағы
қонуды қамтамасыз ету үшін құрылады. Навигациялық анықтауыштардың дәлдігіне
және беріктілігіне қойылатын сәйкес талаптар 1.1,1.2 кестелерде
көрсетілген.
2.ЖНЖ ЖҰМЫСЫНЫҢ ЖАЛПЫ ҚАҒЫЙДАЛАРЫ
GPS пен ГЛОНАСС Жер бетіндегі қозғалмалы немесе қозғалмалы емес
объекттердің кеңістіктік координаталарын жоғары дәлдікпен анықтайтын және
уақыттың дәлдік координциясын жүзеге асыратын автономды ортаорбиталды
Жерсеріктік жүйелер болып табылады.
GPS пен ГЛОНАСС негізгі үш сегменттен тұрады:
• Ғарыштық құрылғылардың, яғни Жерсеріктердің, кіші жүйелері;
• Өзіне жерүсті станцияларын қосатын бақылау және басқарудың кіші
жүйелері;
• Өзіне ЖНЖ борттық қабылдағыштарды қосатын тұтынушылардың
навигациялық құрылғылары.
Бақылау және басқарудың кіші жүйелерінің құрамына басқару орталығы мен
өлшеу,бақылау, басқару станцияларының желісі кіреді. Жерүсті станциялары
келесі өзекті мәселелерді шешеді:
• Жерсеріктердің (эфемеридалардың) координаталарын және олардың
орбиталарының параметрлерін анықтау мен болжау;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру;
• Жерсеріктердің борттық жүйелерінің жұмысын бақылау, күйін
саралау және басқару;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру;
• Қызметтік ақпарат массивының Жерсеріктерге берілуі;
• Жерсеріктердің борттық жүйелерінің жұмысын бақылау, күйін
саралау және басқару;
• Әрбір Жерсеріктің уақыт шкалаларын жүйелік уақытпен үндестіру.
Ғарыштық құрылғылардың кіші жүйелері
Сурет 7. ЖНЖ кіші жүйелері
Жерден әрбір Жерсерікке берілетін ақпаратқа барлық Жерсеріктердің
орбиталарының параметрлері мен олардың күйлері, уақыт шкалалары мен
жиілікке енгізілетін түзетулер, сол сияқты басқа да мәліметтер кіреді.
Навигациялық ғарыштық құрылғылардың (Жерсеріктің) құрамына борттық
навигациялық тасымалдағыш, хронизатор (сағат), бағдар мен тұрақтандыру
жүйелері, басқару комплексі, сол сияқты басқа да Жерсеріктің жұмысын
қамтамасыз ететін жүйелер кіреді.
Тұтынушылардың навигациялық құрылғылары навигациялық қабылдағыштар мен
навигациялық сигналдарды өңдеуге арналған есептеуіш құралдардан тұрады. Бұл
құрылғылармен Жерсеріктердің радиал жылдамдықтары мен жалған қашықтықтардың
өлшеулері жүргізіледі.
ЖНЖ-ның жұмыс істеуі үшін ғылым мен техниканың алдыңғы қатарлы
жетістіктері қолданылады.
Әрбір Жерсерік тасымалдағыш антенна арқылы екі тасымал жиілігіндегі
(L1; L2) Жерсеріктің әсер ауданындағы тұтынушының сәйкес қабылдағышымен
қабылдана алатын кодталған сигнал шығарады.
Жерсерік шығаратын навигациялық радиосигналдың құрылымы өте күрделі,
сондықтан мұнда қарапайым түрде қарастырылады. Сәулелену жиілігі 1,6 ГГц
болатын үздіксіз синусоидалды сигнал түрінде орындалады. Маңызды ақпарат
осы синусоидалды тербеліске сандық (екілік) түрде оның фазасының 180° (
Сурет 8)инверсиясы жолымен салынады. Осылайша, Жерсерікпен таратылатын
сигналдар жоғарыда қарастырылған жалғанқашықтық әдістегі сияқты импульстар
емес, үздіксіз тербелістер екені шығады. импульстердің рөлін осы
тербелістердің фазаларының инверсиялары ойнайды. Дегенмен, ары қарай
көрнекілік үшін шынымен импультер шығарылады деп есептейміз.
Сурет 8. Фазаның инверсиясы арқылы сигналдың салынуы.
Жерсерікпен берілетін ақпаратқа екі құраушы кіреді:
• Жалған кездейсоқ алысқашық код (қашықтық белгісі),оның
көмегімен Жерсерікқа дейінгі қашықтық өлшенеді;
• Тұтынушыға қажет ақпаратты құрайтын навигациялық хабарлама.
Навигациялық хабарламаға (GPS пен ГЛОНАСС үшін оның құрылымы мен
құрамында айырмашылықтар бар) Жерсеріктің (эфемериданың) қазіргі
координаталары, барлық Жерсеріктердің орбиталарының (альманах), күйлері мен
элементтері жайлы мәліметтер, Жерсеріктің уақыттық шкалаларының жүйелік
уақыттан және жүйелік уақыттың UTC-дан ауысымы, шығарылатын жиіліктің
номиналды жиіліктен айырмашылығы,т.б. кіреді.
Жалған кездейсоқ алысқашық код импульстердің өте ұзақ жүйелілігі
болып табылады. Бұл жүйелілік мүлдем кездейсоқ болып көрінеді, бірақ шын
мәнісінде анық бір заң бойынша құрылады. Бұл заң код болып табылады,
оныбілмей Жерсеріктен ақпарат алу мүмкін емес.
Әрбір Жерсерік шығаратын импульстердің жүйелілігі өте ұзақ, бірақ
периодты түрде қайталанады.
Жүйенің барлық Жерсеріктерінің кодтары ӘК борттық құрылғысының
қабылдағышына белгілі. Онда Жерсеріктен алынатын ұқсас код (импульстердің
жүйелілігі), жинақталады.
Ақпаратты қабылдау құбылысы келесі түрде өтеді. Қабылдағыш жаңа және
оның жадында Жерсеріктердің орбиталары жайлы ешбір ақпарат жоқ деп
есептейік. Қабылдағышты қосқан кезде ол тізімдегі бірінші Жерсерікке сәйкес
келетін кодты жинақтай бастайды, жинақталған импульстер мен
радиосигналдан қабылданған импульстердің сәйкестігін бағалайды.
Сурет 9. Жалған кездейсоқ жүйеліліктердің ауысымы.
Әрине импульстердің жүйелеліліктері сәйкес келмейді, себебі олар бір-
біріне қатысты Жерсеріктен қабылдағышқа дейін өтуге қажет уақытқа сәйкес
келетін t шамасына ығысқан. Егер олар сәйкес келмесе, қабылдағыш
жинақталатын жүйелілікті уақыт бойынша кішкене шамаға қозғайды және қайта
сәйкестіктерді іздестіруге кіріседі. Мұндай ығысулар жүйелеліліктер сәйкес
келмегенше жалғаса береді. Егер олар мүлдем сәйкес келмесе, Жерсерік көру
аймағынан тыс жатыр дегенді білдіреді. Кем дегенде бір Жерсеріктан сигнал
қабылданған жағдайда құбылыс жылдамырақ жүреді. Жүйеліліктерді ығыстыруға
кеткен шама бойынша олар сәйкес келмес үшін жалғанқашықтық есептелінеді.
Кейін альманахы бар (барлық Жерсеріктердің орбиталарының параметрлері)
навигациялық хабарлама алынады. Бұл параметрлер бойынша қабылдағыш көру
аймағында қандай Жерсеріктер бар екенін анықтай алады, солай тек солардың
ғана сигналдарын ұстай бастайды. Төрт Жерсеріктерден сигналды
қабылдағаннан кейін ұшақтың кеңістіктік орны мен басқа да керекті
параметрлерін анықтауға болады.
Борттық және Жерсеріктік импульстердің жүйеліліктерінің сәйкестіктері
қалай анықталатынына назар салу керек. Жерсерік шығаратын радиосигналдың
қуаты шамамен 100 Вт тең. Барлық Жерсеріктер бір немесе соған жуық жиілікте
сәулеленеді. Олар Жерден шамамен жиырма мың километр қашықтықта орналасқан.
Сондықтан Жерсеріктен қабылданатын сигналдардың қуаты өте аз және олардың
шамасы 10-14 мВт. Сигналдар соншалықты аз, олар Жердің табиғи
радиосәулеленуінің, атмосфералық кедергілердің және қабылдағыштың өзінің
жылулық шуылының негізінде мүлдем жоғалып кетеді.
Барлық бұл шуылдар электрондық пульсациялардың кездейсоқ вариациялары
болып табылады. Ал қабылданатын жалған кездейсоқ код – бұл нақты анықталған
электронды импульстердің жүйелілігі. Жалған кездейсоқ кодтық жүйелілік
периодты түрде қайталанатындықтан, жылдам істейтін компьютер көмегімен
қабылданатын сигналдарды салыстыру және Жердің табиғи радиошуылының фонында
жалған кездейсоқ кодты бөлу мүмкін болады.10-суретте мүмкін кодтық
жүйелілікті құрайтын қабылданатын радиосигнал схема түрінде көрсетілген.
Оны айқындау үшін борттық қабылдағыш күрделі математикалық алгоримдер
арқылы онымен жинақталатын жүйелілік пен қабылданатын сигналдың корреляция
деңгейін (әсерлесу ықтималдығын) анықтайды. Бұл корреляция қатарлы ауысым
кезінде белгіленген шамаға жеткенде, сигнал қабылданды деп бекітіледі.
Сурет 10. Сигнал және шуыл.
Нәтижесінде ЖНЖ қабылдағышы өте кішкентай антеннаға ие болуы мүмкін,
бірақ жалпы тұтынушы құрылғысының көлемі, салмағы және бағасы үлкен емес
болуы мүмкін. ЖНЖ-та жалған кездейсоқ кодты пайдаланудың ең маңызды
себептерінің бірі – бұл барлық Жерсеріктермен қабылдағыштарында бір ғана
жиілікті пайдалана алу мүмкіндігі. Бірақ әрбір Жерсерік өзіне ғана тиесілі
кодты тасымалдайтындықтан қабылдағыш нақты бір Жерсеріктің сигналдарын
анықтай алады, және Жерсеріктер бір жиілікте жұмыс істеп бір бірін соғып
тастамайды.
2.1.Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі
GPS-та да, ГЛОНАСС-та да ұшақтың орнын (ҰО) анықтау үшін
координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі қолданылады. ЖНЖ-ның жұмыс
істеуін тереңірек зерттемес бұрын, жалғанқашықтық әдіс дегеніміз не және
оның қашықтық әдісінен айырмашылығы қандай соған тоқталып өту керек. ҰО
әдеттегі қашықтық әдісімен (мысалы, екі DME радиомаяк бойынша) анықтаған
кезде екі радиомаякқа дейінгі қашықтықты өлшеп, осы екі навигациялық
параметр үшін картада шеңбер түрінде жату орындарының түзулерін тұрғызамыз.
Жату орындарының түзулерінің қиылысу нүктесі ҰО болады.
ЖНЖ-да радиомаяктардың рөлін Жерсеріктер ойнайды. Бірақ ЖНЖ көмегімен
ҰО емес (жер бетіндегі нүкте), ұшақтың кеңістіктік орны (ҰКО) анықталады.
Оны анықтау үшін екі емес, үш навигациялық параметрді өлшеу керек - D1, D2
пен D3үш Жерсеріктерге дейінгі қашықтық.
Әрбір Жерсерікке дейінгі өлшенген қашықтық жату орнының бетін радиусы
өлшенген арақашықтыққа тең болатын сфера түрінде анықталады (сурет11).
D1 мен D2 Жерсеріктерге дейінгі арақашықтықтар бір бірімен шеңбер
бойынша қиылысатын екі жатыс орнын анықтайды. Үшінші Жерсеріктің көмегімен
алынған радиусы D3 сфера түріндегі жату орнының беті бұл шеңберді екі М1
мен М2 нүктелерінде кесіп өтеді. Осы екі нүктенің бірінде ӘК орналасқан,
себебі тек осы нүктелерде ғана үш Жерсеріктерге дейінгі қашықтықтар осы
қашықтықтардың өлшенген шамаларымен сәйкес келеді. Нүктелердің екеу болуы
тәжірибе барысында ешбір қиындықтар туғызбайды. Логикалық шығару әдісімен
осы екі нүктенің қайсысы ЖНЖ қабылдағышының орналасу жеріне сәйкес
келетінін анықтауға болады.
Сурет 11. Үш жату орындары бойынша ұшақтың кеңістіктік орнын анықтау.
Осылайша, ұшақтың кеңістіктік орнын анықтау үшін үш Жерсеріктерге
дейінгі қашықтықты өлшеу керек. Бірақ осы қашықтық қалайша өлшенеді?
Әдеттегі алысқашықтық РНС ұшақтық қашықөлшегіш жерүсті радиомаягымен
қабылданып кері жіберілетін импульс шығарады. Алысқашықтық радиосигналдың
ӘК-ден радиомаякқа және керісінше өту уақыты бойынша анықталады, себебі
радиотолқындардың таралу жылдамдығы белгілі. Арақашықтықтың осы өлшеу әдісі
ЖНЖ-да да қолданылуы мүмкін. Шынымен де, осы әдістің негізінде кейбір
Жерсеріктік жүйелердің жобалары негізделген. Бірақ бұл әдістің екі
кемшіліктері бар.
Борттық қабылдағыштар ештене шығармайды, тек Жерсеріктерден келетін
сигналдарды қабылдайды. Ал Жерсеріктен ұшаққа дейін сигнал қанша уақытта
жеткенін білу үшін, сигналдың қай уақытта шығарылғанын дәл білу керек.
Сәулелену мен сигналды қабылдау уақыттарын салыстырып, оның өту уақытын
анықтауға болады, демек, Жерсерікке дейінгі қашықтықты да:
D = c t,
Мұндағы с – радиосигналдың таралу жылдамдығы (жуық шамамен жарық
жылдамдығына тең 300000 кмс); t – радиосигналдың өту уақыты.
D = 21000 ретті жылдамдығы c = 300000 кмқашықтықтар үшін сигналдың өту
уақыты шамамен t = 0,07 сек.Сондықтан тұтынушының құрылғысында уақыттың өте
аз аралықтарын өлшеуге ыңғайланған жоғары дәлдікті өлшеу болуы тиіс.
Қашықтықты өлшеудің дәл осындай қағыйданы жүзеге асыру үшін Жерсерік
сигналдарды дәл анықталған график бойынша беруі тиіс. Бұл график ботта да
белгілі болу керек. Онымен бірге, сигналдардың берілу графигі бақыланатын
сағат Жерсерікта да, қабылдағышта да бірдей жүру керек.
Жүрісінің тұрақсыздығы 10-14болатын өте дәл атомдық сағаттар
қолданылады. Бірақ мұндай сағаттар өте ауыр, көлемді және қымбат. Сондықтан
өте дәл сағаттарды тек Жерсеріктерде ғана орнатады. Ал борттық
қабылдағыштарда дәлдігі бірнеше мың есе төмен сағаттар қолданылады. Сонда,
Жерсеріктік және борттық сағаттар шкалаларында Δt ығысу байқалса, онда
сигналдың өлшенген өту уақыты осы шамадағы қателікпен өлшенеді. Сәйкесінше,
Жерсерікка дейінгі қашықтықты анықтаудың қателігі де мынадай болады :
ΔD = cΔt .
Осылайша сағаттан кеткен қателігі бар өлшенген қашықтық жалған қашықтық
деп аталады.
Осы қателік ұшақтың орналасқан жерін анықтауға қалай әсер етеді?
Суреттердің көрнекілігі үшін ҰО анықтауды екіөлшемді жағдайда қарастырайық,
яғни жазықтықта. Алынған қорытындыларды кеңістіктік жағдайға да тарату
оңай.
ҰО анықтау үшін жер бетінде (немесе жазықтығында) екі Жерсерікке
дейінгі қашықтықты өлшеу керек және екі жату орнының түзулерін тұрғызу
керек. Егер қашықтықтар дәл өлшенгенде, онда жату түзулері (ЖТ) дәл ҰО
қиылысатын еді. (13-суреттегі тұтас ЛП1 мен ЛП2 түзулері). Бірақ ΔDқателігі
бар болғандықтан дәл емес қашықтықтарға сәйкес келетін (пунктирмен
көрсетілген)басқа жату түзулері салынады және ұшақтың алынған орны шығ
мәнісіндегі орнымен сәйкес келмейтін болады.
сурет 12. Координаталарды анықтаудың жалғанқашықтық әдісі.
Жалғанқашықтық әдісін қолданудың ойы - қосымша тағы бір Жерсерікті
пайдалану. Жазықтықта бұл Жерсерік үшінші болады, ал кеңістікте – төртінші.
Егер қашықтықтар дәл өлшенсе, онда қосымша Жерсеріктің қажеті болмас
еді. Оның көмегімен өлшенген жату түзуі дәл сол ҰО өтетін еді. Бірақ ΔD бар
болғандықтан алынатын бейне мүлдем басқа болады. Үш жату түзулері (13-
суретте пунктирмен белгіленген) бір нүктеде қиылыспайды және ҰО қай жерде
тұрғаны белгісіз болып қалады.
Бірақ ΔD шамасы барлық өлшенген қашықтықтар үшін бірдей болып қалатынын
түсіну оңай. Өйткені ол ортақ себептен пайда болған – сағаттың Δt
қателігімен. Сондықтан борттық қабылдағыш барлық өлшенген қашықтықтарды бір
уақытта бір шамаға өзгертіп көруі керек, және мұны жату орнының дәл емес
түзулері (пунктир) бір нүктеде кездеспегенше орындай беруі қажет. Мұнда
қашықтықтарды өзгертуге мәжбүр болған шама дәл сол ΔD. Оның көмегімен
борттық сағаттардың Δt қателігін де анықтауға болады. Осылайша,
жалғанқашықтық әдіс арқылы тек ҰО координаталары ғана емес, дәл уақыт та
анықталуы мүмкін.
Жоғарыда айтылғаннан көрініп тұрғандай ұшақтың кеңістіктік орнын
анықтау үшін төрт Жерсерік керек. Бірақ, егер ендік пен бойлықты анықтау
қажет болса, ал биіктік белгілі, онда үш Жерсеріктермен ғана шектелуге
болады. Бұл жағдайда жетіспей тұрған төртінші жату беті ретінде радиусы
Жердің центрінен ӘК (ЖНЖ қабылдағышына дейін) дейінгі қашықтыққа тең сфера
болады. Жердің центрінен жалпыәлемдік эллипсоидтың бетіне дейінгі қашықтық
ЖНЖ тұтынушысының компьютерімен есептеледі, ал ұшу биіктігі компьютерге ӘК
борттық жүйелерінен автоматты түрде немесе қолдан енгізілуі тиіс.
2.2. GPS сипаттамасы
GPS Жерсеріктері алты орбиталық жазықтықтарда орналасқан. Олардың
әрққайсысының экватор жазықтығына i=55° бейімділігі бар. Осы жазықтықтардың
түйіндері бір біріне қатысты 60° ығысқан. Әрбір орбиталық жазықтықта
ендіктің аргументі бойынша біркелкі төрт Жерсерік орналасқан. Осылайша,
жүйенің жұмыс жинағы 24 Жерсеріктен тұрады. Бірақ шын мәнісінде орбиталарда
тағы бірнеше қосымша Жерсеріктер орналасқан.
Әрбір Жерсеріктің орбитасының биіктігі 10900 теңіздік миля, яғни 20 мың
км-ге жуық. Әрбір Жерсеріктің Жерді айналу периоды 11 сағат 56 минут.
Жерсеріктердің осындай орналасу конфигурациясы планетаның әрбір
нүктесіндегі бір уақытта 4-тен 12-ге дейінгі Жерсеріктерден бақылауды
қамтамасыз етеді.
14-сурет. Орбиталық жазықтықтар
Басқарудың кіші жүйелері бес жерүсті бақылау станцияларынан тұрады,
олардың біреуі (Колорадо-Спрингс қаласы, АҚШ) бастысы болып табылады,
сонымен қатар үш мәліметтерді енгізу станциялары бар. Станциялар
Жерсеріктерді бақылаудың ең жақсы шарттарын қамтамасыз ету үшін жер шарында
экватор маңында біркелкі орналасқан.
Бақылаудың негізгі станциялары Жерсеріктерге дейінгі қашықтықтардың дәл
өлшемдерін жүргізеді және өлшемдер нәтижелерін басты станцияға жібереді,
мұнда оларды өңдеу және орбиталардың элементтерінің, ионосфералық модельдің
параметрлерін, Жерсеріктердің сағаттарына түзетулерді анықтау жүзеге
асырылады. Мәліметтерді енгізу станциялары арқылы барлық қажетті ақпарат
Жерсеріктерге беріледі. Орталық жиілік синхронизаторы (үндестіргіш) жүйелік
уақыттың тұрақсыздығы 5·10-14с аспауын қамтамасыз етеді.
Nаvstаr GPS BLOCK IIА Жерсеріктерінің сипаттамалары
BLOCK IIА BLOCK IIR BLOCK IIF
Орбитадағы 985 1072 1702
салмақ,кг
Энергия көзі Күн панелдері, Күн панелдері, Күн панелдері,
қуат 700 вт қуат 1136 Вт қуат 2900 Вт
Жайылған күн 1,5х5.3 1.5х1,93х1,9х11,6 2,4х1,97х21,5
батареялары бар
габариттерені, м
Өндіруші Rockwell Lockheed Boeing
Қызмет ету 7,5 10 13-15
мерзімі, жыл
Жерсеріктердің құрамына жиіліктер синхронизаторы, тасымалдағыштар,
антенналар, борттық сағаттар (тұрақсыздығы 5·10-13төрт цезийлік кванттық
генераторлар), борттық есептеуіштер (бір негізгі және екі қосымша), бағдар
жүйелері, сол сияқты Жерсерікті басқару және жұмысын қамтамасыз ету
құрылғылары кіреді.
15-сурет. Block IIR спутнигі
Барлық Жерсеріктер L1 (1575,42 МГц) мен L2 (1227,6 МГц) деп
белгіленетін екі бекітілген жиілікте радиотолқындар шығарады. Block IIF
Жерсеріктері қосымша L5 (1176,45 МГц) жиілікте де радиотолқын шығарады деп
жоспарланған.
Барлық Жерсеріктер бірдей жиіліктерде жұмыс істейтіндіктен тұтынушылар
оларды тек берілетін код арқылы ғана ажырата алады. Ұялы байланыс
жүйелерінде де қолданылатын мұндай әдіс CDMА (Code Division Multiple
Аccess) деп аталады. Мұнда бір уақытта әрбір Жерсерікпен кодтың екі түрі
қолданылады.
Р-код (protected– қорғалған сөзінен) негізгі болып табылады. Азаматтық
тұтынушылар үшін CА-код (coаrseаcquisition –дөрекі сатып
алу)қолданылады. Ондағы импульстердің жүру жиілігі Р-кодтағыға қарағанда
он есе кіші, ал жалғанқашықтық жүйелілік әрбір миллисекунд сайын
қайталанады. Оның түзілу қағыйдасы Р-кодтікіне ұқсас, бірақ оған қарағанда
жеңілірек және ЖНЖ-тың әрбір қабылдағышына белгілі.
Қазіргі уақытта GPS-та қолданылады:
• Р-код немес, А-S режимді қосқан кезде, оның орнына АҚШ
министрлігімен рұқсатталған тұтынушыларға ғана қолжетімді Y-код
(P(Y)-код деп жиі белгіленеді);
• СА-код, ол бүкіл әлемдегі тұтынушыларға ақысыз қолжетімді.
L1 жиілігінде бірден Р мен СА кодтары беріледі, ал L2 жиілігінде тек Р-
код ғана. Р-код бір уақытта екі жиілікте қолданылатыны ионосфералық
кедергілердің әсерін төмендетуге және координаталарды анықтау дәлдігін
арттыруға көмектеседі.
2.3. ГЛОНАСС сипаттамасы
ГЛОНАСС жүйесін басқару пункті Краснознаменный маңында (Мәскеу облысы)
орналасқан, ал бақылауды басқару станциялары Санкт-Петербург, Щелково
(Москоұшақкая обл.), Воркута, Енисейск, Улан-Удэ, Якутск, Комсомольск-на-
Амуре, Петропавлоұшақк-Камчатский елді мекендерінің маңында орналасқан.
Жиіліктің орталық синхранизатор тұрақсыздығы 2 • 10-15.
ГЛОНАСС жүйесінің ғарыштық құрылғыларының кіші жүйелері 24 Жерсеріктен
тұрады, олар еңкеюі 64,8° ,айналу периоды 11 сағат 15 минут, биіктігі
19100 км орбиталарда орналасқан. GPS-қа қарағанда жоғарырақ еңкею
планетаның полярлы аудардарындағы Жерсеріктерден келетін сигналдарды
қабылдауды жақсартады.
Жерсеріктер үш орбиталық жазықтықта орналасқан. Орбиталық жазықтықтар
120° бойлықта таралған. Әрбір орбиталық жазықтықта ендік аргументі бойынша
біркелкі қадамы 45° болатын 8 Жерсеріктерде орналасады. Жерсеріктердің
әрбір жазықтықтағы орналасуы көршілес жазықтыққа қатысты 15° ендік
аргументі бойынша ығысқан. Жерсеріктердің мұндай конфигурациясы жер бетінің
және жер маңы кеңістігін үздіксіз және глобалды түрде навигациялық өріспен
жабуға мүмкіндік береді.
16-сурет. ГЛОНАСС орбиталық жазықтықтары
Глонасс есімді алғашқы Жерсеріктердің қызмет ету мерзімі шектеулі
болды. 2004 жылдан бастап қазіргі уақытта орбиталық топты құрайтын Глонасс-
М атты жаңа Жерсеріктердің іске қосылуы басталды. Бұл Жерсеріктердің
қызмет ету мерзімі ұзартылған. Олардың жобаларында француздық жинақтағыштар
қолданылады, тұтынушылар үшін навигациялық сигнал екі жиілік диапазонында
беріледі. 2013 жылы Глонасс-К үшінші ұрпағының алғашқы спутнигі
жіберілді, ол толы,ымен ресеймен жасалған. Онда қосымша үш навигациялық
сигнал шығарылады, тағы бір қосымша жиілік (L5) қолданылады. Осының
арқасында навигациялық анықтаулардың дәлдігі артты. Бұл Жерсеріктерде
кодтық бөлінгіші бар көптік кіріс сигналдары қолданылады, бұл Жерсеріктерді
басқа ЖНЖ (GPS, Gаlileo, Compаss) үйлесімді етеді.
4-кесте. ГЛОНАСС Жерсеріктерінің сипаттамалары
Жерсерік Глонасс Глонасс-М Глонасс-К
Орбитадағы 1415 1415 850
салмағы, кг
Қуат , Вт 1000 1400 Мәлімет жоқ
Қызмет ету 3 7 10
мерзімі, жыл
Жерсерік күн батареялары бар цилиндрлік гермоконтейнер болып табылады.
Оның құрамына навигациялық тасымалдағыш, хронизатор (сағат), басқару
жинағы, толтыру және ортаның параметрлерін қамтамасыз ету құралдары ,
тұрақтандыру, бағдар, түзету, электроқорек, термобасқару жүйелері кіреді.
14-сурет. Глонасс-М спутнигі
GPS ГЛОНАСС Жерсеріктері әртүрлі жиіліктерде жұмыс істейді. Глонасс-М
Жерсеріктары ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz