Обеспечение прецизионной калибровки бортовых и наземных навигационных и измерительных систем космического комплекса системы ГЛОНАСС

Диаграмма направленности адаптивной антенной решетки определяется амплитудами и фазами возбуждения излучателей, и если обеспечить их независимое регулирование, то можно получить требуемую, в пределах принципиальной реализуемости, диаграмму направленности. При электронном регулировании можно управлять формой диаграммы направленности -направлением главного луча (или нескольких) и направлением провалов.

Вектор амплитудно-фазового распределения формирует система управления лучом по известным координатам космических аппаратов.

Для повышения помехоустойчивости командно-измерительного комплекса весовые коэффициенты расчета амплитудно-фазового распределения определяются адаптивно к изменению помеховой обстановки. Для этого в адаптивном процессоре вычисляется обратная корреляционная матрица помех, которая содержит всю информацию о пространственном положении постановщиков помех и уровне преднамеренных помех. Физическая реализация указанных требований к командно-измерительным системам возможна за счет применения систем цифрового диа-граммообразования.

Цифровое формирование диаграммы направленности на базе аналогово-цифровых преобразователей и сигнальных процессоров позволяет повысить точность измерения благодаря идентичности по усилению приемных каналов, сформировать дополнительные диаграммы направленности антенны для решения задач компенсации помех в той же апертуре антенной решетки без установки дополнительных антенн и обеспечивает эффективное ослабление активных помех за счет высокой степени корреляции сигналов в основных и компенсирующих каналах. Обработка принятых сигналов осуществляется в цифровом виде на цифровых сигнальных процессорах и одноплатной ЭВМ с реализацией всех задач временной обработки сигналов, первичной и вторичной обработки информации и сопряжения с потребителями по стандартным цифровым каналам обмена.

Библиографические ссылки

1. Adaptation algorithms for satellite communication systems equipped with hybrid reflector antennas / I. N. Kartsan, V. N. Tyapkin, D. D. Dmitriev, A. E. Goncharov, P. V. Zelenkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Сер. "International Scientific and Research Conference on Topical Issues in Aeronautics and Astronautics (Dedicated to the 55th Anniversary from the Foundation of SibSAU)". 2015. С. 012010.

2. Метод синтеза амплитудно-фазового распределения гибридно-зеркальной антенны / В. И. Серенков, И. Н Карцан, Д. Д. Дмитриев // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 3. С. 664-669.

3. Spatial Filtering Algorithms in Adaptive Multi-Beam Hybrid Reflector Antennas / V. N. Tyapkin, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev, A. E. Goncharov // 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings.

References

1. Adaptation algorithms for satellite communication systems equipped with hybrid reflector antennas / Kart-san I. N., Tyapkin V. N., Dmitriev D. D., Goncharov A. E., Zelenkov P. V. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Сер. "International Scientific and Research Conference on Topical Issues in Aeronautics and Astronautics (Dedicated to the 55th Anniversary from the Foundation of SibSAU)". 2015. P. 012010.

2. The synthesis method of amplitude-phase distribution of hybrid reflector antenna. V. I. Serenkov, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev. Bulletin of the Siberian State Aerospace University academician M. F. Reshetnev. 2015. Vol. 16, № 3. P. 664-669.

3. Spatial Filtering Algorithms in Adaptive Multi-Beam Hybrid Reflector Antennas / V. N. Tyapkin, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev, A. E. Goncharov // 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings.

© Дмитриев Д. Д., Карцан И. Н., 2016

УДК 621.317.08

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕЦИЗИОННОЙ КАЛИБРОВКИ БОРТОВЫХ И НАЗЕМНЫХ НАВИГАЦИОННЫ1Х И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ ГЛОНАСС

М. В. Ермолаев, Д. И. Марарескул, Е. В. Ислентьев

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация,662972, г. Железногорск, ул. Ленина, 52 e-mail: ermakc@iss-reshetnev.ru

Приведены основные принципы обеспечения прецизионной калибровки бортовых информационно-навигационных комплексов и беззапросных измерительных средств НКУ ГЛОНАСС. Дано общее описание методик калибровки.

Ключевые слова: ГЛОНАСС, прецизионные измерения, имитатор навигационных сигналов, приемник навигационных сигналов, калибровка.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

GLONASS ONBOARD AND GROUND NAVIGATION AND MEASURING SYSTEMS PROVIDING PRECISION CALIBRATION

M. V. Ermolaev, D. I. Marareskul, E. V. Islentev

JSC «Academican M. F. Reshetnev» Information Satellite Systems» 52 Lenina Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsky Region, 662972, Russian Federation E-mail: ermakc@iss-reshetnev.ru

The paper describes precise calibration general principles for GLONASS onboard informational-navigational complex and ground segment receivers. Calibration methods are described generally.

Keywords: GLONASS, precision measurements, signal simulator, ground segment receivers, calibration.

Повышение точности определения навигационных параметров пользователей глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС является одной из важнейших задач её дальнейшего развития [1]. Проведённые АО «ИСС» совместно с кооперацией исследования показали, что одним из факторов, ограничивающих точность определения местоположения потребителя и привязки шкалы времени (ШВ) потребителя к ШВ иТС, является недостаточная точность калибровки бортовых информационно-навигационных комплексов (БИНК) и измерительных средств наземного комплекса управления (НКУ).

Прецизионная калибровка БИНК и БИС - это совокупность операций, выполняемых с целью определения и дальнейшего учёта систематических составляющих погрешностей формирования и измерения параметров навигационных сигналов в данной аппаратуре.

Обеспечение прецизионной калибровки БИНК и БИС требует решения следующих основных задач:

1) разработка и метрологическая аттестация методик измерения;

2) разработка средств измерений, реализующих данные методики, и проведения их испытаний с целью утверждения типа;

3) разработка технологии учёта и стабилизации систематических задержек навигационных сигналов в БИНК и БИС.

Измерение калибровочных поправок (систематических составляющих погрешностей формирования и измерения параметров навигационных сигналов) производится посредством статистической обработки измерений задержки навигационного сигнала на выходе высокочастотных трактов БИНК и статистической обработки погрешности измерения задержки навигационного сигнала БИС относительно сигналов метки времени и опорной частоты, формируемых источником шкалы времени.

Для БИНК источником шкалы времени является бортовое синхронизирующее устройство (БСУ) [2], а для БИС - водородный стандарт частоты и времени [3].

Обобщённые структурные схемы калибровки БИНК и БИС представлены на рисунке соответственно.

При калибровке БИНК сигналы метки времени (МВ) и опорной частоты (ОЧ) от БСУ подаются на

вход БИНК и прецизионного приёмника навигационных сигналов (ППНС). Сформированный БИНК навигационный сигнал (НС) через антенно-фидерное устройство передается через эфир на вход прецизионной калиброванной антенны (ПКА) ППНС. При калибровке БИС сигналы МВ и ОЧ от стандарта частоты и времени (СЧ) подаются на вход БИС и вход прецизионного источника навигационных сигналов (ПИНС). Сформированный ПИНС имитируемый навигационный сигнал через ПКА передаётся на вход АФУ БИС. Управление БИНК, БИС, ППНС и ПИНС и обработка результатов измерений осуществляются автоматизированным измерительно-вычислительным комплексом (АИВК).

При проведении калибровки расстояние между АФУ БИНК (БИС) и ПКА должно быть известно (например, измерено высокоточным лазерным дальномером).

Структурная схема калибровки БИНС и БИС

ППНС является средством измерения, осуществляющим измерение задержки навигационного сигнала относительно поступающих сигналов МВ и ОЧ, а ПИНС является редством измерения, осуществляющим формирование навигационного сигнала с известной задержкой относительно поступающих сигналов МВ и ОЧ.

ПАНС представляет собой высокопроизводительный цифровой осциллограф с установленным на нём аттестованным программным обеспечением обработки навигационных сигналов.

Отличием ПАНС от ППНС является возможность проведения измерений с повышенными точностными

характеристиками при меньшей (в разы) скорости проведения измерений и повышенными требованиями к условиям функционирования. ПАНС является средством измерения параметров навигационных сигналов наивысшей точности, калибровка и поверка которого должна осуществляться с использованием государственных эталонов частоты и времени [4].

Таким образом, обеспечение калибровки бортовых и наземных навигационных и измерительных систем космического комплекса системы ГЛОНАСС требует использования комплекса средств измерений, в состав которого должны входить прецизионный анализатор, прецизионный имитатор и прецизионный приёмник навигационных сигналов.

Созданные на настоящий момент средства измерений [5] не обеспечивают формирование и обработку перспективных сигналов ГЛОНАСС с кодовым разделением, поэтому проведение разработки комплекса прецизионной калибровки навигационных и измерительных средств космического комплекса системы ГЛОНАСС является актуальной задачей, решение которой в настоящее время производится в АО «ИСС».

Библиографические ссылки

1. Агапов А. Обывательский взгляд на ГЛОНАСС // Межотраслевой журнал навигационных технологий «Вестник ГЛОНАСС». 2015. № 2 (24). С. 6-9.

2. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. 4-е изд., перераб. и доп. М. : ИПРЖР, 2010. - 800 с.

3. ФЕИТ.461351.002РЭ. Изделие 14Ц161. Беззапросная измерительная система. Руководство по эксплуатации. Железногорск, 2007.

4. ГОСТ 8.750-2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для координатно-временных средств измерений. М. : Стандартинформ, 2013.

5. Алёшечкин А. М., Ермолаев М. В., Мараре-скул Д. И. Метрологическое обеспечение спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС // 67-я научно-техническая конференция, посвящённая Дню Радио. Труды конференции СПб. : СПбНТОРЭС, 2012.

References

1. Agapov A. Obyvatel'skij vzglyad na GLONASS // Mezhotraslevoj zhurnal navigatsionnyh tehnologij «Vestnik GLONASS», 2015, №2 (24). p. 6-9.

2. Global'naya sputnikovaya navigatsionnaya sistema GLONASS / Pod red. A.I. Perova, V.N. Harisova. Izd. 4e, pererab. i dop. M.: IPRZHR, 2010. -800 s.

3. FEIT.461351.002RE. Izdelie 14C161. Bezzaprosnaya izmeritel'naya sistema. Rukovodstvo po ekspluatatsii. Zheleznogorsk, 2007.

4. GOST 8.750-2011. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmerenij. Gosudarstvennaya poverochnaya shema dlya koordinatno-vremennyh sredstv izmerenij. - M.: Standartinform, 2013.

5. Alyoshechkin A. M., Ermolaev M. V., Marareskul D. I.. Metrologicheskoe obespechenie sputnikovoj radionavigacionnoj sistemy GLONASS. // 67-ya nauchno-tehnicheskaya konferentsiya, posvyashchyonnaya Dnyu Radio. Trudy konferentsii. SPb.: SPbNTORES, 2012.

© Ермолаев М. В., Марарескул Д. И., Ислентьев Е. В.

УДК 621.396.946

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОЛУЧЕВОЙ ГИБРИДНО-ЗЕРКАЛЬНОЙ

АНТЕННЫ*

И. Н. Карцан1, Т. И. Карцан1, В. Н. Тяпкин2

!Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. Красноярский рабочий, 31 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: kartsan2003@mail.ru

Предложен метод вычисления места точной фокусировки излучающего элемента на поверхности рефлектора, позволяющий создать контурную зону обслуживания.

Ключевые слова: диаграмма направленности, антенная решетка, амплитудно-фазовое распределение, гибридная зеркальная антенна.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 28.10.2014 г. № 14.577.21.0155, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57714X0155).