Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Спутниковая навигационная система ГЛОНАСС

Навигационная система ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственного местоположения, вектора скорости движения, а также времени космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Планеты или околоземного пространства. Она состоит из:

В навигационных сообщениях, передаваемых с помощью спутниковых радиосигналов, содержится информация о различных параметрах, в том числе и необходимые сведения о положении и движении спутников в соответствующие моменты времени. В результате обработки этих данных в аппаратуре потребителей обычно определяются три координаты потребителя, величина и направление вектора его земной скорости, текущее время или в шкале Всемирного Времени UTC (SU).

Разработчиками системы ГЛОНАСС в целом, в том числе навигационных спутников и программного обеспечения управления системой является Научно-производственное объединение прикладной механики.

Навигационная информация, передаваемая спутниками, состоит из непрерывно повторяющихся суперкадров. Каждый суперкадр состоит из кадров, а сами кадры, в свою очередь, состоят из строк навигационных данных.

В настоящее время на базе ГЛОНАСС предполагается создание Единой глобальной системы координатно-временного обеспечения, включающей государственную систему Единого времени с эталонной базой страны;

Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические спутники без привлечения измерений с поверхности Планеты.

Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС

Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС состоит из 24 спутников. Спутники, излучая непрерывные навигационные сигналы, формируют в совокупности сплошное навигационное поле на поверхности Земли и в околоземном пространстве, которое используется для навигационных определений различными потребителями.

Структура сети спутников такова, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства в любой момент времени находится одновременно не менее четырех спутников, взаимное расположение и качество сигналов которых обеспечивает ему возможность координатно- временных измерений с заданными характеристиками. Требование по количественному составу орбитальной группировки основывается на том, что заданные точностные характеристики навигационного обеспечения могут быть получены в системе ГЛОНАСС при наличии в орбитальной группировке 21 спутника. Остальные спутники обеспечивают резерв и высокую устойчивость системы.

Спутники ГЛОНАСС размещаются на трех практически круговых орбитах. Высота каждой орбиты составляет 18 840 ... 19 440 км (номинальное значение составляет 19 100 км), что позволяет отнести ГЛОНАСС к среднеорбитальным спутниковым системам.

Точность приведения спутника в заданную (рабочую) точку орбиты составляет: по периоду обращения 0.5 с; по аргументу широты 1°; по эксцентриситету ±0.01; по наклонению орбиты ±0.3°.

Орбитальные плоскости разнесены по долготе восходящего узла на 120°. При полном созвездии в каждой орбитальной плоскости равномерно размещаются по 8 спутников с номинальным сдвигом по аргументу широты 45°. Спутники в соседних орбитальных плоскостях сдвинуты на 15° по аргументу широты.

Нумерация орбитальных плоскостей осуществляется по направлению вращения Земли, а нумерация позиций (так называемых рабочих точек орбиты или орбитальных точек) в последовательности спутников на орбите на определенный момент времени — против их движения. Спутники, занимающие эти позиции, часто обозначаются с помощью соответствующих (системных) номеров, совпадающих с номером позиции, несмотря на известную неоднозначность этого термина.

Орбитальная структура спутников ГЛОНАСС характеризуется высокой устойчивостью и не требует дополнительных коррекций в течение всего срока активного существования спутников. Так максимальные уходы спутника относительно идеального положения на орбите не превышают ±5° на интервале в 5 лет, а средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей составляет 0.59251*10^-3 рад/с. Кроме того, структура сохраняет свои функциональные качества при выходе из строя одновременно до 6 спутников.

Поддержание орбитальной группировки осуществляется выведением новых навигационных спутников при снижении их общего числа в любой плоскости менее восьми. Запуск в заданную плоскость орбиты осуществляется по групповой схеме с помощью ракеты носителя Протон и разгонного блока ДМ с космодрома Байконур. Использование групповой схемы выведения приводит к тому, что в каждой плоскости могут находиться избыточные работоспособные спутники, которые переводятся в нештатный способ функционирования, когда целевая аппаратура выключена, и возможна профилактика систем, так как обеспечивающие системы поддерживают штатную ориентацию, заданный тепловой режим и энергоснабжение.

Схема выведения спутников включает: выведение космической головной части на промежуточную круговую орбиту высотой около 200 км; переход на эллиптическую орбиту с перигеем примерно 200 км, апогеем около 19 100 км и наклонением 64.3°; переход на круговую орбиту высотой 19 100 км.

В общем случае эксплуатация спутника предполагает следующие этапы полета:

Реконфигурация рассмотренной орбитальной группировки допускается в связи с ограниченными запасами топлива для двигательных установок спутника только в крайних случаях и проводится в целях оптимизации структуры и используемых частот. Орбитальные маневры проводятся на этапе установки новых спутников после их выведения на орбиту. При этом один спутник остается в точке выведения, а два других разводятся в соседние рабочие точки (предварительно возможен перевод уже функционирующих спутников в новую рабочую точку).

Навигационные спутники являются основными элементами системы ГЛОНАСС. Их аппаратура предназначена для выполнения следующих функций, обеспечивающих высокое качество координатно-временных измерений:

Навигационный спутник ГЛОНАСС имеет три модели, отличающиеся номенклатурой решаемых задач, аппаратурным составом, точностными характеристиками и сроком активного существования. В настоящее время в штатной орбитальной группировке находятся навигационные спутники первого поколения — ГЛОНАСС. Навигационный спутник второго поколения — ГЛОНАСС-М — в настоящее время находится на стадии летных испытаний и после проверок будет использован для замены спутников ГЛОНАСС в орбитальной группировке. Навигационный спутник третьего поколения ГЛОНАСС-К находится на стадии опытно- конструкторских работ.

Спутниковая навигационная система GPS

На основе обобщения результатов эксплуатации системы Транзит и открывающихся перспектив использования навигационных систем гражданскими потребителями, в 1973 году было принято решение объединить все существующие в США навигационные программы в единую программу. Так началась программа GPS (Global Positioning System), первоначальный этап которой получил наименование Navstar (Navigation System using Timing and Ranging), сохраняющееся за сериями спутников системы GPS.

Вначале планировалось, что систему будет составлять орбитальная группировка из 24 спутников, расположенных в 3-х около-синхронных 12-ти часовых орбитах высотой 20200 км. Затем в силу финансовых ограничений это решение было пересмотрено в пользу орбитальной группировки, составленной из 21 спутника (18 действующих и 3 резервных), расположенных в 6 орбитальных плоскостях. Но в конечном итоге вернулись к орбитальной группировке, состоящей из 24 спутников. На рис. 1 показан внешний вид орбитальной группировки системы GPS.

Рис. 1 - Орбитальная группировка системы GPS

Структура и состав системы GPS

Как и система ГЛОНАСС, система GPS имеет три основных сегмента:

Орбитальная группировка. Многолетней практикой развёртывания и восполнения орбитальной группировки GPS было показано, что кроме резервных спутников, выводимых на орбиту, необходимо располагать наземным резервом в составе 4 аппаратов, который используется для восполнения в течение периода эксплуатации в случае отказов спутников системы на орбите.

При развёртывании системы GPS с использованием одиночной схемы выведения спутников, которое диктуется значительным числом орбитальных плоскостей, время развёртывания становится сопоставимым со средним временем функционирования спутника на орбите. Это приводит к тому, что процесс восполнения становится непрерывным: периоды развёртывания системы соответствуют периодам выведения на орбиту спутников нового поколения.

Первым поколением спутников системы GPS принято считать спутник Navstar Block 1, вторым - Navstar Block 2 и Navstar Block 2А, третьим - Navstar Block 2R, четвёртым - Navstar Block 2F, пятым - GPS III.

Особенности совместного применения систем ГЛОНАСС и GPS

Комплексирование навигационных систем GPS и ГЛОНАСС обеспечивает повышение точности и надежности (доступности, непрерывности обслуживания и целостности) навигационных определений. Особенно это актуально, если навигации потребителя осуществляется в городских условиях, когда часть навигационных спутников становятся недоступными из-за рядом стоящих зданий. Совместное же использование двух систем улучшает геометрический фактор рабочего созвездия.

Как уже отмечалось, спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС очень близки по функциональным возможностям: обе системы являются беззапросными, сигналы стандартной и высокой точности излучаются на двух частотах L1 и L2, величины которых отличаются незначительно. Номинальное число спутников в системах GPS и ГЛОНАСС равно 24. Орбитальное построение систем также приблизительно одинаково – спутники систем вращаются на 12-часовых околокруговых орбитах, наклонение орбит ГЛОНАСС- спутников 64°, наклонение орбит GPS-спутников 55°. Число орбитальных плоскостей в системе GPS равно 6, а в системе ГЛОНАСС – 3, но это отличие является несущественным для приемной аппаратуры потребителя. Главное отличие систем находится в практическом использовании систем для навигации, а именно в числе работоспособных навигационных спутников. По состоянию на 1 января 2004 года система ГЛОНАСС имеет неполную группировку. Текущее состояние системы ГЛОНАСС не обеспечивает глобальной навигации, т.е. не дает возможность в любой момент времени найти все три компоненты положения потребителя: широту, долготу и высоту. С другой стороны, использование дополнительных навигационных измерений при GPS-навигации может улучшить качество навигационного обслуживания. С этой целью GPS и ГЛОНАСС измерения могут быть объединены и использоваться совместно. Иными словами, потребитель для определения своего положения использует навигационную спутниковую систему GPS+ГЛОНАСС.

Одной из проблем, возникающей при объединении двух навигационных систем, является различие между системным временем GPS и ГЛОНАСС. Системы GPS и ГЛОНАСС используют свои собственные центры системного эталона времени и частоты, на основе данных которых и происходит синхронизация всех временных процессов в рассматриваемых навигационных системах. Никакой взаимной корректировки системных времен GPS и ГЛОНАСС нет, следовательно, смещение между временем GPS и ГЛОНАСС есть переменная величина, обусловленная уходами часов. Необходимо заметить, что поскольку эталоны времени систем GPS и ГЛОНАСС используют высокостабильные водородные стандарты частоты, имеющие относительную нестабильность за сутки ~10-14, то смещение между временем GPS и ГЛОНАСС является медленно изменяющейся величиной, относительное изменение которой за сутки не превышает 10-13. Существует требование к определению величины смещения между временем GPS и ГЛОНАСС, накладываемое способом формирования эталонов времени в системах GPS и ГЛОНАСС. Шкала системного времени ГЛОНАСС привязана к Госэталону Координированного Всемирного Времени UTC(SU). По рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS) производится коррекция шкалы UTC, одновременно производится и коррекция шкалы системного времени ГЛОНАСС.

Величина коррекции равна ±1 секунда. Коррекция шкалы UTC производится, как правило, один раз в год или в полтора года и происходит в конце одного из кварталов: в 00 часов 00 минут 00 секунд в полночь с 31 декабря на 1 января или с 31 марта на 1 апреля или с 30 июня на 1 июля или с 30 сентября на 1 октября. Предупреждения о моменте и величине коррекции шкалы системного времени ГЛОНАСС передается заблаговременно при помощи различных бюллетеней, извещений, через Интернет.

В случае использования комбинированного приемника, использующего сигналы систем GPS и ГЛОНАСС, решение проблемы коррекции времени можно автоматизировать. Для этого достаточно в моменты возможного проведения коррекции, то есть в конце каждого квартала, проводить оценку величины смещения между временем GPS и ГЛОНАСС.

Навигационные системы GPS и ГЛОНАСС используют различные системы координат: WGS-84 и ПЗ-90. Поэтому при совместном использовании навигационных измерений от GPS и ГЛОНАСС спутников необходимо пересчитывать все координаты в одну из перечисленных систем.

Сегмент управления – это наземная система управления, предназначенная для контроля функционирования, непосредственно управления и информационного обеспечения сети спутников. Главные функции подсистемы контроля и управления:

Эфемеридное обеспечение (ОЭ) - определение и прогноз параметров движения НКА, закладка этой информации на борт, распространение другими каналами. Частотно-временное обеспечение (ЧВО) - определение и прогноз отклонения бортовых шкал времени навигационных аппаратов от системной шкалы времени, закладка поправок на борт и прочее распространение информации до пользователей.

Мониторинг сигналов (МР) – это наблюдение за создаваемым навигационными аппаратами радионавигационным полем. При обнаружении отклонений от нормы принимаются меры по устранению причин, либо исключение из решения.

Штатная комплектация сегмента управления состоит:

Управляющий сегмент GPS содержит главную станцию управления - авиабаза Фалькон в штате Колорадо, пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн и Колорадо-Спрингс и три станции закладки: острова Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн. Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников. Собираемая информация обрабатывается в компьютерах и периодически передается на спутники для корректировки орбит и обновления навигационного сообщения.

В наземных комплексах управления (НКУ) системы ГЛОНАСС, в отличие от системы GPS, подсистемы эфемеридного обеспечения (ЭО) и частотно-временного обеспечения (ЧВО) построены раздельно. Определение и прогноз параметров движения НКА осуществляет Баллистический центр (БЦ) системы на основе результатов траекторных измерений дальности и радиальной скорости НКА, поступающих от сети наземных радиотехнических «запросных» командно-измерительных станций (КИС). В НКУ используются не менее трех КИС, расположенных на территории России (западная, центральная, восточная) на географической широте в пределах 50°...60° с. ш. КИС на географической широте не менее 50° с. ш. «наблюдает» каждый НКА при углах возвышения не менее 5° в течение сеансов длительностью 1...5 ч. на каждом витке орбиты НКА.

Сегмент потребителя обеспечивает определение пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров в результате приёма и обработки радиосигналов, принимаемых от спутников. Навигационная аппаратура потребителей ГЛОНАСС и GPS начала разрабатываться практически с момента зарождения систем в середине 70-х годов и прошла в своем развитии ряд этапов, обусловленных главным образом развитием элементной базы приемных устройств и средств обработки сигналов и данных, а также соответствующего математического обеспечения. Если первые образцы аппаратуры, создаваясь в одноканальном исполнении, весили десятки килограмм, то современные многоканальные приемные и процессорные устройства зачастую весят десятки граммов и основную массу устройства в целом составляют элементы конструкции, иногда – антенны, согласующие модули, средства индикации. Система ГЛОНАСС является без запросной, поэтому количество потребителей системы не ограничено. Помимо основной функции - навигационных определений - система позволяет производить высокоточную взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удалённых наземных объектах и взаимную геодезическую привязку.

Под навигационным приемником (НАП СРНС, навигационной аппаратурой потребителей) понимают совокупность радиотехнических артефактов, предназначенных для определения местоположения, скорости, времени и/или пространственной ориентации их носителя с помощью сигналов спутниковой радионавигационной системы (рис. 2).

Рис. 2 - Навигационная аппаратура потребителей

Для выполнения своей целевой функции любой навигационный приемник должен решить ряд задач:

Устройства, решающие задачу 1, называют антенным модулем (АМ);

задачи 2-3 – называют радиочастотным блоком (РЧБ);

задачи 1-2 – радиочастотной частью НАП;

задачи 3-7 – устройством цифровой обработки;

задачи 2-7 – модулем навигационного приемника.

Выполнение каждой задачи возможно с помощью различных подходов и технических средств. Подсистема аппаратуры потребителей, представлена различными типами приемников и программного обеспечения обработки спутниковых измерений.

Аппаратура СРНС выпускается в различной комплектации: с пультами, индикаторами, базами данных и без таковых в зависимости от ее назначения. Как следует из приведенных данных, масса аппаратуры в целом находится в пределах нескольких килограммов и редко превышает 10 кг. Приемники строятся по многоканальной схеме с числом параллельных каналов чаще всего больше 10, причем наблюдается тенденция к приему сигналов всех КА, находящихся в поле видимости потребителя. Последнее позволяет существенно улучшить геометрический фактор и повысить точность навигационных определений.

Стоимость готовых образцов аппаратуры находится в пределах от сотен до десятков тысяч долларов. Наиболее дешевые приемники предназначены для индивидуального применения. Так, фирмой Garmin создан популярный приемник еТгех стоимостью примерно 180 долларов США, габаритами 4,4x2x1,2 дюйма и массой ~150 г. Приемник располагает памятью на 500 путевых точек. Стоимость встраиваемых модулей (OEM) составляет сотни и редко превосходит тысячу долларов. В то же время стоимость бортовой авиационной аппаратуры, особенно для военной авиации и магистральных самолетов, удовлетворяющих высоким требованиям ВВС США, находится на уровне, превышающем 10000 долларов.

Принцип функционирования ГНСС (глобальные навигационные спутниковые системы)

Спутниковые навигационные системы первого поколения являлись доплеровскими, то время как в основе ГНСС второго поколения лежит дальномерный метод определения положения потребителя. Структура сигналов навигационных спутников такова, что позволяет рассчитать задержку их распространения от НКА до потребителя. Помимо этого, с помощью этих же сигналов передается информация, позволяющая рассчитать положение и скорость спутника на момент излучения.

Основы системы ГНСС можно разбить на пять основных подпунктов:

Спутниковая трилатерация

Точные координаты могут быть вычислены для места на поверхности Земли по измерениям расстояний от группы спутников, если известно их точное положение в космосе. В этом случае спутники являются пунктами с известными координатами. Предположим, что расстояние от одного спутника известно, и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него. Если мы знаем также расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер. Третий спутник определяет две точки на окружности. Теперь остаётся только выбрать правильную точку. Однако одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения или находится на, или под поверхностью Земли. Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки.

Спутниковая дальнометрия

Расстояние до спутников определяется по измерениям времени прохождения радиосигнала от космического аппарата до приёмника умноженным на скорость света. Для того, чтобы определить время распространения сигнала нам необходимо знать, когда он покинул спутник. Для этого на спутнике и в приёмнике одновременно генерируется одинаковый псевдослучайный код. Как уже было сказано, каждый спутник передаёт два радиосигнала: на частоте L1=1575.42 МГц и L2=1227.60 МГц. Сигнал L1 имеет два дальномерных кода с псевдослучайным шумом (PRN), P-код и C/A код. “Точный” или P-код может быть зашифрован для военных целей. “Грубый” или C/A код не зашифрован. Сигнал L2 модулируется только с P-кодом.

Большинство гражданских пользователей используют C/A код при работе с GPS системами. Некоторые приёмники геодезического класса работают с P-кодом. Приёмник проверяет входящий сигнал со спутника и определяет, когда он генерировал такой же код. Полученная разница, умноженная на скорость света (~ 300000 км/с) даёт искомое расстояние. Использование кода позволяет приёмнику определить временную задержку в любое время. Кроме того, спутники могут излучать сигнал на одной и той же частоте, так как каждый спутник идентифицируется по своему псевдослучайному коду.

Точная временная привязка

Как видно из сказанного выше, вычисления напрямую зависят от точности хода часов. Код должен генерироваться на спутнике и приёмнике в одно и тоже время. На спутниках установлены атомные часы, имеющие точность около одной наносекунды. Однако было бы слишком дорого устанавливать такие часы в каждый GPS приёмник, поэтому измерения от четвёртого спутника используются для устранения ошибок хода часов приёмника. На самом деле коррекция происходит с использованием всех видимых в данный момент спутников. Чем больше спутников, тем больше точность коррекции и точек пересечения сфер. Всё это ведёт к повышению точности определения координат. Дополнительные избыточные измерения используют для устранения ошибок, которые возникают, если часы на спутнике и в приёмнике не синхронизированы.

Когда GPS приёмник получает серию измерений, которые не пересекаются в одной точке, то компьютер в приёмнике начинает вычитать время методом последовательных итерации до тех пор, пока не сведёт все измерения к одной точке. После этого вычисляется поправка и делается соответствующее уравнивание. При работе в поле необходимо иметь минимум четыре спутника, чтобы определить трёхмерные координаты объекта. Назначение навигационной системы – это определение координат, скорости, ориентации объекта-носителя (вектора потребителя), а также обеспечение его шкалой времени. Основные методы решения поставленных задач обозначены на чертеже (рис. 3).

Рис. 3 - Методы навигационных определений

Все методы навигационных определений можно разбить на две большие группы. Традиционно они называются - методы счисления пути и методы поверхностей положения. Изложенные ниже подходы справедливы не только для определения координат, но и для оценки остальных навигационных параметров, но для простоты и наглядности ограничимся примерами определения пространственных координат.

Методы счисления пути

При использовании методов счисления пути для решения навигационных задач используются датчики, измеряющие производные от навигационных параметров (рис. 4). Пусть есть некоторый начальный момент времени, в который навигационные параметры, в частности координаты, известны. Интегрируя измерения производных координат из начальной точки получают изменения самих координат.

Рис. 4 - Метод счисления пути для решения навигационных задач

Например, интегрируя оценки ускорения можно получать оценки вектора скорости в каждый момент времени. Интегрируя оценки скорости - получать оценки координат. Методы счисления пути непосредственно в ГНСС не используются.

Методы поверхностей положения

К методам поверхностей положения относят различные радиотехнические, астрономические, магнитные, изобарические и другие методы навигации и позиционирования. Эти методы основаны на геометрических свойствах пространства и находящихся в нём полей. При применении методов поверхностей положения измерения ограничивают множество всех возможных положений объекта до некоторой поверхности, откуда и следует название этой группы методов. Если проводятся несколько измерений, то множество возможных положений сокращается до пересечения возможных множеств каждого измерения. Таким образом, ряд измерений может сократить число возможных положений до одной точки, которая и будет оценкой положения (рис. 5). Во всех ГНСС используются методы поверхностей положения.

Рис. 5 - Метод поверхностей положения для решения позиционирования задач

Дальномерный метод навигационных определений - это метод определения положения потребителя по измерениям расстояния до нескольких реперных точек с известными координатами. В ГНСС он непосредственно не используется, но важен для понимания принципов работы псевдодальномерного метода. Спутники выступают в качестве сети синхронизированных маяков. При этом маяки хоть и перемещаются в пространстве с огромной скоростью, навигационная аппаратура с помощью передаваемых эфемерид рассчитывает положение спутников на момент излучения. Для получения трех пространственных координат потребуется дополнительное измерение псевдодальности до четвертого космического аппарата.

Определение угловой ориентации

Угловая ориентация потребителя определяется путем сравнения задержек сигнала в нескольких разнесенных в пространстве точках. Разность хода сигнала при этом связана с углом между линией, соединяющей антенны, и направлением на спутник. Проведя измерения для нескольких спутников можно получить единственное решение для параметров ориентации антенной системы (рис. 6).

Рис. 6 - Определение угловой ориентации

Неизвестными в приведенных выше уравнениях являются три координаты (X, Y, Z) и ошибка шкалы времени потребителя, проявляющаяся при определении момента излучения сигнала НКА. Известными параметрами при этом будут координаты НКА, определенные по эфемеридным данным. Учитывая, что неизвестных оказывается четыре параметра, то необходимо иметь не менее 4-х определений псевдодальностей относительно 4-х НКА. Обычно в поле видимости потребителя оказывается от 5 до 8 НКА. В современной аппаратуре обычно решается переопределенная система уравнений (больше 4-х), используется итеративный метод наименьших квадратов, когда определяется решение, которое позволяет наилучшим образом приблизиться ко всем полученным в результате измерений псевдодальностей. Составляющие скорости потребителя определяется по измерениям приращений фаз несущей частоты сигналов НКА, вызываемых движением определяющегося объекта и НКА. Определенные геоцентрические координаты и составляющие скоростей могут преобразовываться в аналогичные параметры в других системах координат.

Шкалы времени и системы координат, используемые ГНСС

Все навигационные космические аппараты (НКА) системы ГЛОНАСС оснащены высокостабильными стандартами частоты, суточная нестабильность которых составляет 5∙10-13 для НКА «Глонасс» и 1∙10-13 для НКА «Глонасс-М». Опорной шкалой времени для системы ГЛОНАСС является национальная координированная шкала времени России UTC (SU). Расхождение между шкалой системного времени ГЛОНАСС и UTC(SU) не должна превышать 1 миллисекунду. Поправки к шкале системного времени ГЛОНАСС относительно UTC(SU) вычисляются в ПКУ (подсистема контроля и управления) ГЛОНАСС и 1–2 раза в сутки закладываются на борт каждого НКА.

Передаваемые каждым НКА системы ГЛОНАСС в составе оперативной информации эфемериды описывают положение фазового центра передающей антенны данного НКА в связанной с Землей геоцентрической системе координат ПЗ-90.11, определяемой следующим образом:

Геодезическая широта В точки М определяется как угол между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Геодезическая долгота L точки М определяется как угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку М. Положительное направление счета долгот - от нулевого меридиана к востоку от 0 до 360 градусов. Геодезическая высота H определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки М.

Система ПЗ-90.11 закреплена координатами трех десятков опорных пунктов Космической геодезической сети (КГС), при этом 7 пунктов установлены в Антарктиде. Погрешность взаимного положения пунктов при расстояниях между ними до 10000 км менее 30 см. Начало координат совмещено с центром масс Земли с точностью около 1 м. Помимо международных существуют национальные системы отсчета, называемые в нашей стране референцными. Центры их эллипсоидов часто не совмещены с центром масс Земли. Например, в ныне действующей системе координат ГСК-2011 на референц- эллипсоиде Красовского центр эллипсоида смещен с центра масс Земли более, чем на 155 м. Положения точки в пространстве, определенные по координатам указанных геоцентрических систем, могут различаться до десятка метров.

Физические параметры WGS-84 практически соответствуют параметрам системы GRS-80. Координаты ее пунктов с точностью до нескольких дециметров тождественны координатам IТRF (Тerrestrial Rеfегепсе System), которая поддерживается Международной службой вращения Земли IERS. Положения точки в пространстве, определенные по координатам различных геоцентрических систем, могут различаться до сотни метров.

Надеюсь теперь вы разобрались навигационными спутниковыми системами где и какие бывают. Если у вас остались вопросы, можете их задать тут.