Глобальная космическая система определения местоположения и радионавигации, радиомаяк и приемник, используемые в данной системе

Глобальная космическая система определения местоположения и радионавигации, радиомаяк и приемник, используемые в данной системе

Реферат

 

Изобретение относится к глобальной системе, предназначенной для радионавигации и радиоопределения местоположения, содержащей сегмент наземного базирования, включающий в себя глобальную сеть радиомаяков на земной поверхности, излучающих радиосигналы с широким спектром в направлении пользовательских спутников, центр управления, предназначенный для формирования плана функционирования для определенных пользовательских спутников и его передачи при пролете этих спутников над ведущими радиомаяками; центр обработки, предназначенный для приема дистанционных измерений, отсортированных центром управления, разделения дистанционных измерений на дистанционные измерения, необходимые для процедур обработки, осуществляемых в центре обработки, и на дистанционные измерения, требуемые пользователям услуг, предоставляемых указанной системой; сегмент космического базирования, включающий в себя ведущие спутники, совместно участвующие в работе системы, и пользовательские спутники, пользовательский сегмент, состоящий из пользовательских радиомаяков и стационарных или мобильных пользовательских приемников. Достигаемым техническим результатом изобретения является высокая точность и эффективность при решении различных задач радионавигации и местоопределения. 3 с. и 29 з.п. 33 ил., 1 табл.

Область техники Настоящее изобретение относится к глобальной системе, предназначенной для радионавигациии и определения местоположения мобильных устройств (например, спутников) и стационарных объектов. Изобретение также относится к радиомаякам и приемникам для использования в указанной системе.

Предшествующий уровень техники К известным системам (вышеуказанного типа относятся система DORIS, система GPS (глобальная спутниковая система местоопределения), система GLONASS (глобальная спутниковая система навигации) и система PRARE.

Система DORIS описана в работах [1], [2] и [3].

Система GPS-NAVSTAR описана в работе [4].

Система GLONASS описана в работе [5].

Система PRARE описана в работе [6].

Задачей изобретения является создание универсальной системы радионавигации и определения местоположения, характеризуемой более высокой точностью и более эффективной при решении различных задач радионавигации и местоопределения, чем упомянутые выше системы, известные из предшествующего уровня техники.

Изобретение может быть использовано в составе системы GNSS (глобальной системы космической навигации), т.е. во всех глобальных радионавигационных системах, использующих космический сегмент и короткие коды расширения спектра.

Сущность изобретения Настоящее изобретение относится к глобальной системе, предназначенной для радионавигации и радиоопределения местоположения мобильных и стационарных объектов, отличающейся тем, что она содержит сегмент наземного базирования, сегмент космического базирования и сегмент пользователей, при этом сегмент наземного базирования включает в себя следующие элементы: основную сеть радиомаяков на земной поверхности, излучающих однонаправленные радиосигналы с широким спектром в направлении пользовательских спутников, причем каждый из этих радиомаяков передает сообщение, содержащее код идентификации радиомаяка; центр управления, предназначенный для формирования планов функционирования для определенных пользовательских спутников и его передачи при пролете этих спутников над ведущими радиомаяками; центр обработки, предназначенный для приема дистанционных измерений, отсортированных центром управления, разделения дистанционных измерений на две группы, одна из которых содержит дистанционные измерения, необходимые для процедур обработки, осуществляемых в центре обработки, а другая содержит дистанционные измерения, требуемые пользователям услуг, предоставляемых указанной системой; при этом сегмент космического базирования включает в себя ведущие спутники и пользовательские спутники, причем ведущие спутники совместно участвуют в работе системы, а пользовательский сегмент состоит главным образом из мобильных устройств, имеющих специализированные приемники, и стационарных пользовательских радиомаяков.

Наземные радиомаяки предпочтительным образом выполнены двух типов, более конкретно, включают в себя радиомаяки построения орбит, положение которых точно известно и которые непрерывно передают сигнал и периодически передают данные своего местоположения (в некоторых случаях также и их скорость); пользовательские радиомаяки, которые могут иметь первоначально неизвестное местоположение на начальном этапе ввода их в обслуживание; ведущие радиомаяки, которые передают полезную информацию и планы функционирования на определенные пользовательские спутники и/или на приемную часть системы.

Система также содержит автономный локальный приемник и ячейки радиомаяков, не обязательно соединенные радиоканалом со спутниками в упомянутой системе.

Центр обработки предпочтительно вырабатывает следующие выходные данные: точные данные для построения орбит и процедурные команды для пользовательских спутников; точные данные пространственного положения пользовательских спутников; характерные параметры ионосферы; данные текущего контроля смещения радиомаяков, предназначенных для определения орбит; коэффициенты времени для радиомаяков, опорные данные по отношению к системному времени, собственно системное время, вырабатываемое центром обработки; параметры вращения Земли; причем указанные данные распределяются, во-первых, пользователям услуг, предоставляемых системой в соответствии с изобретением, и возвращаются в центр управления, который использует их для формирования планов их работы и программирования, и для обеспечения стандартных орбит для станций дистанционных измерений и дистанционного управления, использующих услуги, предоставляемые системой, соответствующей изобретению.

Ведущие спутники могут быть оснащены специальным приемником, соединенным с высокостабильным генератором; необработанные измерения, осуществленные этим приемником, и данные, полученные от радиомаяков, форматируются в форме дистанционных измерений, принятых наземным пунктом, причем центр обработки используется в качестве конечного адресата. Ведущие спутники имеют возможность обработки сообщения, переданного ведущими радиомаяками.

Ведущие спутники имеют орбиты квази-гелиосинхронного типа, возможно, как маловысотные околоземные орбиты, так и/или геостационарные орбиты.

Для пользовательских спутников не является обязательной адресация их дистанционных измерений центру обработки. Также для пользовательских спутников не является обязательной обработка сообщения, переданного ведущими радиомаяками.

Пользовательские спутники могут находиться на орбите любого типа и одновременно могут формировать часть сегмента космического базирования и сегмента пользователей системы.

Пользовательские радиомаяки главным образом представляют собой радиомаяки для определения местоположения и радиомаяки для определения времени.

Предпочтительно радиомаяки подсоединены к микрокомпьютеру, используемому для программирования параметров радиомаяков и для проверки корректности их функционирования.

Микрокомпьютер предпочтительно соединен с локальными измерительными датчиками, такими как датчики метеоданных, датчики необработанных данных измерений глобальной космической системы навигации, датчики коэффициентов времени, датчики определения состояния различных элементов, входящих в состав радиомаяка, для обеспечения дистанционной диагностики неисправностей в центре управления, датчики калибровки.

Радиомаяки могут быть выполнены как одночастотные или как двухчастотные.

Система, соответствующая изобретению, включает в себя прецизионные радиомаяки.

В упомянутой системе два радиомаяка, которым выделен идентичный псевдошумовой (ПШ) код и которые номинально будут отслеживаться одним спутником, селектируются по дальности, превышающей диаметр круга наблюдаемости для упомянутого спутника.

Предпочтительно, сигналы несущих частот, передаваемые радиомаяками, модулируются коротким кодом расширения спектра (называемым опорным кодом).

Система, соответствующая изобретению, может содержать одночастотные или двухчастотные приемники.

Прецизионные радиомаяки могут быть выполнены как двухчастотные, причем каждая передаваемая несущая частота модулируется длинным кодом расширения спектра (называемым прецизионным кодом) и коротким кодом (называемым опорным кодом).

Предпочтительно система, соответствующая изобретению, включает в себя орбитальные приемники или приемники, размещенные вблизи земной поверхности (стационарные или мобильные).

Приемники могут представлять собой следующие: базовые приемники, дешевые навигационные приемники, дешевые приемники навигации и определения пространственного положения, приемники навигации и определения пространственного положения, приемники навигации, определения орбиты и прецизионного определения пространственного положения, приемники смешанного типа, обеспечивающие обработку сигналов, переданных системными радиомаяками и спутниками, входящими в созвездие глобальной навигационной системы.

Система, соответствующая изобретению, может содержать приемники, обеспечивающие обработку только опорных кодов, и приемники, обеспечивающие обработку опорных кодов и прецизионных кодов одновременно (прецизионные приемники).

Система, соответствующая изобретению, может содержать прецизионную подсистему текущего контроля дрейфа орбитальных атомных часов.

В системе, соответствующей изобретению, последовательность излучений от пользовательских радиомаяков (если они есть) может управляться на основе суточного цикла, описываемого посредством "Week Words" ("кодовые слова недели").

В одном из вариантов осуществления конструктивные, электрические и антенные характеристики всех наземных радиомаяков сходны, за исключением следующих: радиомаяков, предназначенных для прецизионного текущего контроля дрейфа орбитальных атомных часов, имеющих антенны с направленными диаграммами, вместо антенн с диаграммой типа полусферы; радиомаяков локальных автономных ячеек, которые могут иметь диаграмму направленности антенны определенного типа.

Во взаимосвязи с методом интерферометрического построения изображений с использованием спутников-носителей радиолокаторов с синтезированной апертурой, система, соответствующая изобретению, может быть использована для точного текущего контроля деформаций местности, покрытой сеткой радиомаяков, сигналы которых принимаются приемником в упомянутой системе, установленным на спутниках- носителях РЛС.

Посредством использования движущихся по орбитам или геостационарных спутников, имеющих на борту приемник упомянутой системы, можно обеспечить получение детальной информации о разностях времен между часами радиомаяков, в частности на радиомаяках для определения данных времени.

Навигационные спутники типа GNSS2 могут использовать приемник упомянутой системы для решения своих навигационных задач и для формирования таблиц параметров орбит и эфемерид, доставляемых пользователям упомянутых спутников типа GNSS2.

Система, соответствующая настоящему изобретению, может включать в себя локальные автономные ячейки радиомаяков и приемников, причем эти ячейки в некоторых случаях могут быть соединены по радиоканалу с ведущими или пользовательским спутниками.

Изобретение относится к радиомаякам, предназначенным для использования в упомянутой системе, отличающимся тем, что они содержат один или несколько датчиков локальных данных, управляющий компьютер, соединенный с упомянутым датчиком данных, генератор опорного сигнала, управляемый упомянутым осциллятором, модуль генерирования и передачи сигнала для каждой передаваемой несущей частоты, управляемой генератором опорного сигнала, причем этот модуль содержит генератор несущей частоты, генератор короткого кода расширения спектра, блок форматирования данных, управляемый управляющим компьютером, причем упомянутые данные модулируют упомянутый короткий код в полосе модулирующих сигналов посредством интегратора, а полный сформированный блок данных модулирует несущую посредством модулятора, антенну, соединенную с модулятором через радиочастотный усилитель Предпочтительно несущие частоты, передаваемые радиомаяком, определены для данной системы.

Прецизионный радиомаяк передает двухчастотный сигнал. В прецизионном радиомаяке такого типа по меньшей мере один из двух модулей генерирования и передачи сигнала содержит генератор длинного кода расширения спектра, интегратор, обеспечивающий модуляцию упомянутого длинного кода сообщением с выхода блока форматирования данных, модулятор несущей, использующий длинный код, интегрированный с данными, фазовращатель на /4 для упомянутой модулированной несущей, сумматор, интегрирующий несущую, модулированную длинным кодом, в квадратуре с несущей, модулированной коротким кодом Прецизионный радиомаяк данного типа передает длинные коды на несущих частотах, выделенных для данной системы.

Изобретение также относится к приемнику для использования в упомянутой системе, отличающемуся тем, что он содержит для каждой принимаемой несущей частоты от одной до четырех приемных антенн, от одного до четырех модулей приема на радиочастоте и преобразования на промежуточную частоту, которые могут представлять собой радиочастотные микросхемы, соединенные с аналого-цифровым преобразователем, причем указанные модули соответствуют несущей частоте, принимаемой от упомянутой системы, одну или несколько специализированных интегральных схем (СИС), в частности предназначенных для обработки короткого кода расширения спектра, модулирующего принимаемую несущую, причем упомянутые СИС обеспечивают обработку коротких кодов упомянутой системы, а также упомянутый приемник содержит блок микропроцессора, взаимосвязанный с СИС и с памятью, и блок цифрового интерфейса, генератор, в частности, управляющий модулями приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту, СИС и блок микропроцессора.

Предпочтительно, модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту соединен с каждой антенной в случае приемников с параллельной архитектурой радиочастотного тракта, или единственный модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту подсоединен ко всем антеннам через быстродействующий переключатель в случае приемников с последовательной архитектурой радиочастотного тракта.

Предпочтительно, один из модулей приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту в приемниках смешанного типа предназначен для работы на одной из двух частот, используемых в системе, соответствующей изобретению, в то время как другой модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту предназначен для работы в одной из частотных полос, используемых для передачи спутниками, входящими в созвездие глобальной спутниковой навигационной системы.

Предпочтительно, по меньшей мере одна из двух прецизионных систем приема предназначена для приема длинных кодов в упомянутой системе на несущих частотах упомянутой системы, СИС, связанные по меньшей мере с одной из двух приемных систем, обеспечивает одновременно обработку коротких кодов и длинных кодов, связанных с упомянутой приемной системой.

Система, соответствующая изобретению, является конкурентоспособной по отношению к системам GPS и GLONASS для большинства из космических применений. Она в еще большей степени является конкурентоспособной по отношению к современным системам DORIS и PRARE. Более того, система, соответствующая изобретению, потенциально является более эффективной, чем указанные системы, для большинства применений, связанных с использованием космических систем.

Краткое описание чертежей На фиг.1 представлены различные компоненты системы, соответствующей изобретению.

На фиг.2 представлена схема опорного радиомаяка, соответствующего изобретению.

На фиг. 3 представлены параметры излучения антенны для опорных радиомаяков.

На фиг.4 представлена схема прецизионного радиомаяка.

На фиг. 5 представлена диаграмма, иллюстрирующая работу различных типов радиомаяков ZZZ.

На фиг.6 представлена подсистема прецизионного измерения дрейфа атомных часов, установленных на спутнике.

На фиг.7 иллюстрируются круги наблюдаемости для спутника на высоте h_i.

На фиг.8 представлены четыре круга наблюдаемости.

На фиг.9 и 10 иллюстрируется принцип построения набора радиомаяков, использующих сигналы с широким спектром.

На фиг.11 представлен пример выделения кодов спутникам определения орбит ZZZ.

На фиг 12 показано интерферометрическое изображение, построенное с помощью РЛС с синтезированной апертурой.

На фиг.13 и 14 иллюстрируется функционирование пользовательских спутников, содержащих батареи, подзаряжаемые от солнечных панелей.

На фиг.15, 16 и 17 представлены схемы ведущего спутника.

На фиг.18 представлена схема для базового приемника ZZZ.

На фиг.19, 20 и 21 иллюстрируются два других типа приемников ZZZ.

На фиг.22 представлена схема приемника смешанного типа GNSS-ZZZ.

На фиг. 23 и 24 представлены примеры приемника ZZZ, обеспечивающего определение пространственного положения.

На фиг. 25 иллюстрируется функционирование антенны в случае спутника на низкой орбите.

На фиг.26 иллюстрируется космический канал связи между радиомаяком ZZZ и приемником ZZZ.

На фиг. 27А, 27В и 27С показаны три конфигурации опорного приемника для использования в системе, соответствующей изобретению.

На фиг.28 иллюстрируется исследование доплеровских параметров.

На фиг. 29 приведена схематичная иллюстрация спутника, оснащенного двухчастотным приемником ZZZ.

На фиг. 30 приведен пример полезной нагрузки для навигационной системы GNSS2.

На фиг.31 представлен график, иллюстрирующий след на земной поверхности для спутника с высотой орбиты h₂.

На фиг. 32 и 33 иллюстрируются отклонения во времени, определяемые спутником.

Детальное описание вариантов осуществления изобретения Система, соответствующая изобретению, предназначена главным образом для радионавигации и радиоопределения местоположения спутников и транспортных средств или стационарных объектов на поверхности Земли. Эта система будет сначала условно обозначена ZZZ, прежде чем будет определено ее окончательное наименование. В Национальном Центре космических исследований эта система получила название DORIS NG (система DORIS нового поколения).

Данная система ZZZ объединила в себе основные достоинства каждой из нынешних систем GPS и DORIS.

Система ZZZ, соответствующая изобретению, и перспективные космические навигационные системы гражданского назначения являются взаимно дополняющими и предназначены для обеспечения создания универсальной системы радионавигации и местоопределения, получившей название GNSS3. Данное обозначение можно условно выразить следующей формулой: ZZZ+GNSS2=GNSS3 Потенциальные пользователи системы, соответствующей изобретению, классифицируются в соответствии с различными видами потребностей: - Большинство спутников, для которых операционные потребности, связанные с синхронизацией бортовых/наземных подсистем, и/или с навигацией, и/или определением орбиты, и/или определением пространственного положения, совместимы с точностью, обеспечиваемой для этих потребностей, обычно лучше, чем в современных системах GPS и DORIS. Опорные траектории этих пользовательских спутников классифицируются по четырем основным категориям круговых орбит: - маловысотные орбиты, обозначаемые h₁. Эти орбиты обычно используются мини-спутниками и микро-спутниками; - гелиосинхронные орбиты на высоте h₂. Эти орбиты обычно используются спутниками наблюдения земной поверхности; - геосинхронные орбиты со средней высотой h₃, которые имеют период, близкий к 12 часам. Эти орбиты обычно используются созвездиями радионавигационных спутников (GPS, GLONASS, GNSS2 и т.д.).

- геостационарные орбиты с высотой h₄. Эти орбиты обычно используются телекоммуникационными, метеорологическими и навигационными спутниками (GNSS1, GNSS2).

Высоты орбит следующие: h₁=400 км, h₂=800 км, h₃=20000 км и h₄=36000 км.

Эти четыре типа орбит представляют траектории спутников в установившемся положении. Система, соответствующая изобретению, также обеспечивает выполнение функций определения орбит и/или навигации для позиционирования этих спутников.

Задачи определения орбит/навигации/ориентации могут быть проклассифицированы следующим образом и приведены в таблице.

- Научные организации, задачами которых являются следующие: В1: Наблюдения ионосферы.

B2: Физические и метеорологические исследования газообразной атмосферы Земли.

B3: Геодезия, геодинамика, геофизика в региональном или планетарном масштабе (перемещения полюсов, тектоника и т п. B4: Исследования гравитационного поля.

B5: Космическая альтиметрия, применения, связанные с исследованиями океана.

B6: Исследования, связанные с теорией относительности.

B7: Исследования высокостабильных бортовых часов.

B8: Прецизионная относительная синхронизация часов на поверхности Земли.

B9: Геодезия, геодинамика и геофизика в локальном масштабе (перекрытие области сеткой для точного мониторинга перемещений и т.п.), исследования и прогнозирование землетрясений и более обобщенно риска, связанного с некоторыми природными явлениями.

В10: Мониторинг потепления климата, в частности над полюсами с использованием метода радиобланкирования.

В частности, система, соответствующая изобретению, может внести вклад в определение международных эталонов в следующих областях, приведенных для примера: - стандарты времени, - геодезические опорные системы, - гравиметрические опорные системы, - модели ионосферы.

Система, соответствующая изобретению, является потенциально более адаптированной и более точной для большинства из приведенных областей применения, чем нынешние системы GPS, DORIS, GLONASS, PRARE.

- Системы наземной навигации: С1: Обеспечение помощи при навигации на маршруте (самолеты, суда).

С2: Обеспечение помощи при посадке самолетов.

С3: Передача коррекций системы GNSS по направлению (для самолетов, судов, спутников).

С4: Относительная воздушная навигация (также применимая для относительной навигации с использованием систем сближения в космосе).

С5: Синхронизация для аэропортов.

С6: Синхронизация станций мониторинга и/или управления системы GNSS (система GNSS1-фаза 3, системы WAAS и GNSS2).

С7: Местоопределение с использованием космических средств мобильных объектов с низкой динамикой, таких как суда.

С8: Построение траекторий и/или локальная навигация мобильных объектов (самолетов, ракет-носителей и т.п.).

- Национальные сообщества: D1: Планетарный мониторинг конкретных событий стратегического интереса.

D2: Синхронизация наземных и воздушных баз и кораблей.

D3: Локальная навигация транспортных средств (самолетов, судов, спутников, ракет-носителей).

D4: Местоопределение в космосе мобильных объектов с низкой динамикой, таких как суда, на поверхности Земли.

Задачи D1-D4 могут быть решены в контексте обеспечения высокой устойчивости по отношению к преднамеренным помехам. Компоненты системы, соответствующей изобретению и показанной на фиг.1, включают сегмент наземного базирования, сегмент космического базирования и пользовательский сегмент.

Сегмент наземного базирования Наземный сегмент содержит следующие элементы: - Основную сеть наземных радиомаяков (RBS), передающих радиосигналы пользовательским спутникам. Каждый радиомаяк передает сообщение, содержащее идентификационный код. Имеются различные типы этих радиомаяков, в частности, здесь описаны следующие три базовые категории: - радиомаяки построения орбит (ВО), положение которых хорошо известно. Система, соответствующая изобретению, определяет орбиты пользовательских спутников с использованием этих радиомаяков. Радиомаяки построения орбит непрерывно передают сигнал. Радиомаяки построения орбит также периодически передают радиосигналы своего местоположения (и в некоторых случаях свою скорость); - пользовательские радиомаяки (ВС), например радиомаяки определения местоположения (BL) или радиомаяки определения времени (ВТ), положение и/или время для которых первоначально неизвестно, когда они впервые вводятся в обслуживание. Система, соответствующая изобретению, может локализовать эти радиомаяки. Эти пользовательские радиомаяки также образуют часть пользовательского сегмента; - ведущие радиомаяки (ВМ), которые передают полезную информацию или планы работы на пользовательские спутники и/или на приемную часть системы. Они являются радиомаяками построения орбит (ВО) в той степени, в какой из местоположение первоначально хорошо известно Эти радиомаяки соединены с высокостабильными часами (например, атомными часами или часами на базе водородных мазеров). Эти радиомаяки распределяют системное время в соответствии с изобретением (например, эталонное всемирное время) в форме коэффициентов времени.

- Центр выполнения задач и управления (CMC): этот центр создает рабочие планы для пользовательских спутников и передает их этим спутникам, когда они пролетают над ведущими радиомаяками. Сообщение, которое должно передаваться на конкретный спутник, содержит идентификационный код этого спутника. Центр управления генерирует сообщения конфигурации для некоторых спутников, которые с ним связаны. Он также выдает и классифицирует дистанционные измерения, выполненные для осуществления позиционирования на борту пользовательских спутников, начиная с сигналов, переданных радиомаяками. Эти дистанционные измерения также содержат некоторые параметры, зарегистрированные самими радиомаяками (например, данные с метеорологических датчиков, данные общего состояния и т. п. ). Эти дистанционные измерения производятся станциями дистанционных измерений и дистанционного управления (ТМ/ТС) (не обязательно специализированными для системы, соответствующей изобретению), отслеживающей пользовательские спутники. Результаты указанных дистанционных измерений попадают в центр управления либо непосредственно, либо через центры управления, специально предназначенные для рассматриваемых спутников (центр управления спутниками (CCS)).

- Центр обработки (СТ): данный центр обработки (который может быть распределен между несколькими элементами системы) принимает результаты дистанционных измерений, отсортированные центром управления. Данный центр разделяет результаты дистанционных измерений на две группы. Одна из них содержит дистанционные измерения, необходимые для обработки, специфической для центра обработки, а другая содержит сообщения, специфические для пользователей услуг, предоставляемых системой, соответствующей изобретению.

Например, выходные данные, полученные в результате обработки, осуществленной в центре обработки, включают следующие: прецизионное определение орбит и процедурные команды для пользовательских спутников; прецизионное определение пространственного положения пользовательских спутников; параметры, характеризующие ионосферу; коэффициенты времени для радиомаяков, отнесенные к системному времени, сформированные центром обработки, параметры вращения Земли; обновленные данные местоположения радиомаяков.

Эти полученные данные распределяются прежде всего пользователям услуг, предоставляемых системой, соответствующей изобретению, и возвращаются в центр управления, который использует их для подготовки своих рабочих планов и планов программирования, а также для обеспечения стандартных орбит для станций дистанционного измерения и дистанционного управления, использующих услуги, предоставляемые системой, соответствующей изобретению.

Сегмент комического базирования Сегмент космического базирования включает в себя ведущие спутники и пользовательские спутники.

Ведущие спутники (SM) совместно участвуют в функционировании системы. Дистанционные измерения, осуществляемые ими, систематически адресуются центру обработки. Каждый из них оснащен специализированным приемником, условно обозначенным в данном описании ZZZ и соединенным с высокостабильным генератором (OUS). Необработанные данные измерений, выполненных этим приемником, и данные, полученные от радиомаяков, систематически форматируются в форме дистанционных измерений, принимаемых Землей с указанием центра обработки (СТ) в качестве конечного адресата. Ведущие спутники имеют возможность обрабатывать сообщения, передаваемые ведущими радиомаяками. Эти спутники имеют орбиты квази-гелиосинхронного типа, возможно вместе с маловысотными орбитами и геостационарными орбитами.

Пользовательские спутники (SC) не обязательно должны передавать свои данные дистанционных измерений в центр обработки. Поэтому их не обязательно оснащать высокостабильными генераторами. Пользовательские спутники не обязательно должны обеспечивать обработку сообщений, передаваемых ведущими радиомаяками. Эти спутники могут иметь орбиты любого типа, в частности маловысотные околоземные, гелиосинхронные, геосинхронные или геостационарные. Пользовательские спутники одновременно образуют часть сегмента космического базирования и пользовательский сегмент системы, соответствующей изобретению.

Пользовательский сегмент Пользовательский сегмент включает стационарные или мобильные носители, такие как пользовательские спутники, самолеты или суда, оснащенные приемниками ZZZ, и пользовательские радиомаяки, такие как радиомаяки определения местоположения (или радиомаяки определения времени).

На фиг.1 представлены различные компоненты системы, соответствующей изобретению. На этом чертеже показаны самолет 10, корабль 11 и взлетно-посадочная полоса 12.

На этом чертеже также показаны локальные автономные ячейки 13 пользовательских радиомаяков и приемников, которые могут быть как стационарными, так и мобильными, и располагаются вблизи поверхности Земли. Эти ячейки автономны в той степени, что использование спутников (как ведущих, так и пользовательских) не является строго обязательным. Однако эти ячейки могут быть связаны посредством радиоканала с некоторыми из спутников системы, для обеспечения дополнительного использования системы. Например, эти локальные ячейки могут обеспечивать решение ряда задач, упомянутых выше и обозначенных В9, С1, С2, С3, С4, С8 и D3.

На фиг.2 показана схема опорного радиомаяка, соответствующего изобретению. Данный радиомаяк содержит генератор 20, генератор опорного сигнала 21, соединенный в модуле 22 генерирования и передачи сигналов с генератором несущей 24 на частоте f₁ и с генератором 25 короткого кода C_c1, и в модуле 23 генерирования и передачи сигналов с генератором несущей 26 на частоте f₂ и с генератором 27 короткого кода С_с2.

Датчик 28 локальных данных соединен с компьютером управления 29, который может быть соединен с модемом и/или радиоприемником 30. Компьютер управления соединен с первым блоком форматирования данных 31, расположенном в модуле 22 генерирования и передачи сигналов, и с вторым блоком форматирования данных 32, расположенным во втором модуле 23 генерирования и передачи сигналов.

В каждом модуле генерирования и передачи сигналов генератор несущей 24, 26 соединен с соответствующим модулятором 33, 34, который получает сигнал управления от интегратора 35, 36, соединенного с генератором кода и с блоком форматирования. Каждый модулятор соединен с антенной с диаграммой 37, 38 типа полусферы через соответствующий радиочастотный усилитель 39, 40. Одночастотный радиомаяк содержит только один из модулей 22 и 23.

Детальное описание системы, соответствующей изобретению Сегмент наземного базирования Приведенные ниже определения используются при описании радиомаяков и сигналов, передаваемых ими: f_i - i-ая передаваемая несущая частота (Гц).

C_ci - короткий псевдослучайный код, модулирующий i-ую несущую частоту.

D_i - информационное сообщение, модулирующее код С_ci в полосе модулирующих частот.

R_ci, - частота i-го псевдослучайного кода (симв./с).

N_ci - число символов в псевдослучайном коде С_сi.

Т_ci - период повторения кода C_ci (с).

Т_ci=N_ci/R_ci.

А_еi - фазовый центр передающей антенны на частоте f_i.

P_eci - начальная тока кода C_ci.

_12Ae- дифференциальная задержка между фазами кодов C_c1и С_c2 в точках A_e1 и А_e2 соответственно.

_12Pe- дифференциальная задержка между фазами кодов C_c1 и С_c2 в точках P_ec1 и Р_ес2 соответственно.

f_osc - частота генератора радиомаяка.

f_ref - частота опорного сигнала, управляющего генераторами кода и несущей.

n_pi; m_pi - ранги деления целых чисел, используемые i-м генератором несущей.

f_i=f_refxn_рi/m_рi n_cсi, ; m_cсi - ранги деления целых чисел, используемые i-м генератором короткого псевдослучайного кода.

R_ci=f_refxnc_ci/mc_ci n_r; m_r - ранги деления, используемые генератором опорного сигнала.

f_ref=f_oscxn_r/m_r Р_ei - мощность сигнала, переданного в момент А_еi.

Y_ei - выражение времени для сигнала, переданного в момент А_еi.

_ei- фаза несущей, переданной в момент А_ei.

_iPA_e- групповое время распространения между точками А_ei, и Pc_ci.

Например, приведенные ниже значения могут быть приняты в качестве фундаментальных параметров радиомаяка и передаваемого опорного сигнала: f_ref=10,23 МГц.

F_osc=10,23 или 10 МГц.

f₁#S - диапазон (2025-2110 МГц) или X - диапазон (7145-7235 МГц).

f₂# ультравысокочастотный диапазон (401-403 МГц) или L - диапазон (960-1214 МГц или 1215-1240 МГц или 1240-1260 МГц или 1427-1429 МГц или 1559-1610 МГц или 1613,8-1626,5 МГц) или S - диапазон (2025-2110 МГц).

R_Cel#1,023 Мсимв./с.

R_Cc2#1,023 или 0,511 Мсимв./с.

R_D1=50 бит/с или 500 бит/с.

R_D2=50 бит/с или 500 бит/с.

N_Cc1#1023 N_Cc2#1023 или 511 Коды С_c1 и С_c2 могут быть идентичными. В этом случае генераторы кодов C_c1 и С_c2, показанные на фиг.2, совпадают. Это приводит к равенству ₁₂P_e = 0. В противном случае, отношение между длительностями T_c1 и T_c2 должно быть целым и, если возможно, то равным 1. Коды С_ci называются опорными кодами.

Например, короткие псевдослучайные коды могут представлять собой С/А коды систем GPS и/или GLONASS. Скорости передачи данных могут, например, соответствовать скоростям передачи сигналов в системе GPS (и/или сигналам систем GLONASS и/или RGIC-INMARSAT 3). Эти примеры показывают, что существующие технологии могут быть использованы для электронных схем в радиомаяках и приемниках ZZZ, без каких-либо изменений или без существенных изменений- Такое повторное использование может оказаться полезным с точки зрения снижения затрат на создание радиомаяков и приемников за счет непрерывной поддержки конкурентоспособной основной системы, базирующейся на использовании стандартного формата радионавигационных сигналов.

Радиомаяки в системе, соответствующей изобретению, условно обозначены как радиомаяки ZZZ.

Базовые радиомаяки ZZZ выполнены в виде двухчастотных радиомаяков. Однако одночастотные радиомаяки также могут быть использованы в составе сегмента наземного базирования системы, соответствующей изобретению.

Осцилляторы базовых радиомаяков ZZZ представляют собой высококачественные высокостабильные кварцевые ген