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俄羅斯GLONASS定位的差分增強系統(tǒng)

行業(yè)資訊

2020年03月26日

從1990年起,俄羅斯就開始研制下一代改進型衛(wèi)星,GLONASS-M,重約1480kg 。這種新型衛(wèi)星將進一步改進星上原子鐘,提高頻率穩(wěn)定度和系統(tǒng)的精度,更為重要的是它的工作壽命可以達到5年以上,這對確保GLONASS空間星座維持21-24顆工作衛(wèi)星發(fā)射信號至關(guān)重要。1995年按計劃對GLONASS-MⅠ進行了全面的地面測試,并計劃在1996年第三季度進行首次這種衛(wèi)星發(fā)射。這次發(fā)射將攜帶兩顆BlockⅡV衛(wèi)星和一顆GLONASS-MⅠ衛(wèi)星。以后MⅠ型衛(wèi)星將作為替補衛(wèi)星,一直用到2000年。


近期,俄羅斯正準備研制一種工作壽命可達7年的更大(其重約達2000kg)和功能更強的GLONASS-MⅡ型衛(wèi)星。除了對星上子系統(tǒng)作重要改進外,還將增加星間數(shù)據(jù)通信和監(jiān)視能力,因而可自主運行長達60天。MⅡ衛(wèi)星還將發(fā)射第二個民用頻率,以便消除電離層對民用定位精度的影響。預(yù)計,這些MⅡ型衛(wèi)星將在2000年以后發(fā)射。另外,GLONASS計劃的管理者正在考慮把未來空間星座衛(wèi)星總數(shù)增至27顆,即在原每個軌道面上均布8顆工作衛(wèi)星外,各軌道面上再增加1顆在軌備用衛(wèi)星。地面控制部分的改進包括改進控制中心;開發(fā)用于軌道監(jiān)測和控制的現(xiàn)代化測量設(shè)備;改進控制站和控制中心之間的通信設(shè)備。這些改進項目完成后,可使星歷精度提高30-40%,可使導(dǎo)航信號相位同步的精度提高1~2倍(15ns),以及可降低偽距誤差中的電離層分量。


差分增強系統(tǒng)


為了進一步提高GLONASS的精度,以滿足三個類別的飛機精密進場/著陸的要求,俄羅斯正計劃開發(fā)以下三種差分增強系統(tǒng)。


(1)廣域差分系統(tǒng)(WADS)。它包括在俄羅斯境內(nèi)建立3-5個WADS地面站,可為離站1500~2000km內(nèi)的用戶提供5-15m的位置精度。

(2)區(qū)域差分系統(tǒng)(RADS)。在一個很大的區(qū)域上設(shè)置多個差分站和用于控制、通信和發(fā)射的設(shè)備。它可在離臺站400~600km的范圍內(nèi),為空中、海上、地面以及鐵路和測量用戶提供3-10m的位置精度。

(3)局域差分系統(tǒng)(LADS)。它采用載波相位測量校正偽距,可為離臺站40km以內(nèi)的用戶提供10cm量級的位置精度。 LADS臺站可以是移動系統(tǒng),還可能用地面小功率發(fā)射機--偽衛(wèi)星來輔助。


另外,還制訂了一個更大范圍的包括獨聯(lián)體各國的統(tǒng)一的聯(lián)合國家分系統(tǒng)(UDS)。該系統(tǒng)預(yù)計在1998-2000年建成,屆時將為獨聯(lián)體的所有國家提供精密導(dǎo)航定位服務(wù)。自2002年起,俄羅斯聯(lián)邦就開始著手研發(fā)建立GLONASS系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強系統(tǒng)——差分校正和監(jiān)測系統(tǒng)(SDCM)。SDCM將為GLONASS以及其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供性能強化,以滿足所需的高精確度及可靠性。和其他的衛(wèi)星導(dǎo)航增強系統(tǒng)類似,SDCM也利用了差分定位的原理,該系統(tǒng)主要由3部分組成:差分校準和監(jiān)測站、中央處理設(shè)施以及用來中繼差分校正信息的地球靜止衛(wèi)星。


俄羅斯的SDCM增強系統(tǒng)的空間段由三顆GEO衛(wèi)星——“射線”(Luch或Loutch)衛(wèi)星組成,分別為Luch-5A、Luch-5B和Luch-4?!吧渚€”衛(wèi)星是蘇聯(lián)/俄羅斯民用數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系列,第一顆衛(wèi)星“Luch-5A”,于2011年發(fā)射到西經(jīng)16°的軌道位置,第二顆衛(wèi)星“Luch-5B”,于2012年發(fā)射到東經(jīng)95°的軌道位置。到了2014年,隨著第三顆星“Luch-4”發(fā)射到東經(jīng)167°軌道位置,SDCM的空間段將部署完成。



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