10.14489/vkit.2017.08.pp.009-018

DOI: 10.14489/vkit.2017.08.pp.009-018

Акимов Е. В., Козорез Д. А., Красильщиков М. Н., Кружков Д. М.
ПОВЫШЕНИЕ АВТОНОМНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ГНСС-ТЕХНОЛОГИЙ
(c. 9-18)

Аннотация. Проанализирована проблема использования сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS (Global Positioning System) для обеспечения автономности функционирования системы связи и навигации на геостационарной орбите. Дано описание программно-аппаратного комплекса, предназначенного для полунатурного моделирования процесса приема сигналов ГЛОНАСС и GPS бортовым приемником в составе интегрированной системы навигации и управления космического аппарата при его довыведении на геостационарную орбиту с использованием двигателей малой тяги.

Ключевые слова: глобальные навигационные спутниковые системы; имитация сигнала; программно-аппаратный комплекс; полунатурное моделирование; геостационарная орбита.

Akimov E. V., Kozorez D. A., Krasilshchikov M. N., Kruzhkov D. M.
UTILIZATION OF GNSS IT TECHNOLOGIES FOR SPACE COMMUNICATION AND NAVIGATION SYSTEM AUTONOMOUS OPERATION
(pp. 9-18)

Abstract. Autonomous functioning of the existing and future space systems over long life cycle periods is an actual technical problem currently. The life cycle of a next-generation GEO (Geostationary Orbit) communications satellite must be 15 years at least. We consider the life cycle includes satellite translation from super SIO (Synchronous Inclined Orbit) to GEO neighborhood, station acquisition and station keeping. Transition to autonomous onboard navigation and control for such a mission will greatly relieve the ground control, to cut dependence on operator errors and reduce financial costs. Implementation of this idea calls for the new navigation and motion control solutions, and technology for all the stages. Such a technology includes onboard PPU (Plasma Propulsion Units) at each phase to translate satellite towards its destination, GLONASS/GPS (Global Navigation Satellite Systems / Global Positioning System) multi-channel receiver. It is important to emphasize here, that by utilization of discussed GEO satellite transfer technique altitude of corresponding transfer orbit could be more than 60 000 km, i.e. more, than GLONASS and GPS navigation satellites orbits altitude. As the result the problem of these GNSS’ (Global Navigation Satellite Systems) signals both receiving and processing arising by GEO satellite multi-channel receiver. To analyze this problem it is utilized the unique software/hardware complex, described in the given paper. It includes modified GNSS receiver and GNSS’ signal imitation transmitter, which both connected to internet and are working using real GLONASS/GPS ephemerides. Using the mentioned complex, simulation of processes both GNSS satellites signal receiving and processing on altitudes till to 90 000 km has been performed. Analysis of the obtained simulation results conclusively demonstrate the opportunity to utilize these processed signals for navigation problem solution directly on board of satellite, operating on GEO. The mentioned GNSS information technique can be utilized on various stages of GEO satellite life cycles, such us by GEO insertion, transfer on “working” longitude and station keeping.

Keywords: Global navigation satellite systems; Simulation; Software/hardware complex; Modeling; Geostationary orbit.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Е. В. Акимов, Д. А. Козорез, М. Н. Красильщиков, Д. М. Кружков (Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

E. V. Akimov, D. A. Kozorez, M. N. Krasilshchikov, D. M. Kruzhkov (Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Легостаев В. П., Лопота В. А., Синявский В. В. Перспективы и эффективность применения космических ядерно-энергетических установок и ядерных электроракетных двигательных установок // Космическая техника и технологии. 2013. № 1. С. 6 – 17.
2. Булынин Ю. Л., Гречкосеев А. К., Гречкосеева Д. Д. Результаты баллистико-навигационного обеспечения геостационарных спутников ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнева // Системный анализ, управление и навигация: материалы 15-й Междунар. науч. конф. Украина, Евпатория, 2010. 27 июня – 4 июля.
3. Марарескул Д. И. Способ повышения доступности навигационного обеспечения высокоорбитальных космических аппаратов по ГЛОНАСС // Вестник Сибирского гос. аэрокосм. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева. 2013. № 6(52). С. 82 – 88.
4. Разработка систем автономной навигации и управления движением на этапах выведения, удержания в рабочей точке и коррекции орбиты космических аппаратов на геостационарной орбите с использованием перспективных методов и аппаратных средств: науч.-техн. отчет о прикладном научном исследовании / Московский авиационный институт (нац. исследов. ун-т); рук. Красильщиков М. Н.; Акимов Е. В., Войсковский А. П. и др. М., 2014 – 2016. 5 т. 406 с.
5. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС: интерфейсно-контрольный документ. Навигационный радиосигнал в диапазонах L1, L2 (редакция 5.1) / Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения. М., 2008. 74 с.
6. Navstar GPS Control Segment to User Support Community Interfaces (RFC-00041, ICD-GPS-870). [Электронный ресурс]. URL: www.gps.gov/technical/icwg/ICD-GPS-870A.pdf. 15-Jun-2011. 57 р. (дата обращения: 20.06.2017).
7. NI GNSS Simulation Toolkit Help [Электронный ресурс]. URL: http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/ 372446D-01/ (дата обращения: 09.04.2017).
8. Информационно-аналитический центр координатновременного и навигационного обеспечения [Электронный ресурс]. URL: ftp://ftp.glonass-iac.ru/MCC (дата обращения: 09.04.2017).
9. USCG Navigational Center GPS Almanac Information [Электронный ресурс]. URL: http://www. navcen.uscg.gov/ ?pageName=gpsAlmanacs (дата обращения: 09.04.2017).
10. NASA’s Archive of Space Geodesy Data [Электронный ресурс]. URL: https://cddis.nasa.gov/Data_ and_Derived_Products/ GNSS/broadcast_ephemeris_data.html (дата обращения: 09.04.2017).

Eng

1. Legostaev V. P., Lopota V. A., Siniavskii V. V. (2013). Prospects and efficiency of application of space nuclear power plants and nuclear electric propeller propulsion systems. Kosmicheskaia tekhnika i tekhnologii, (1), pp. 6-17. [in Russian language]
2. Bulynin Iu. L., Grechkoseev A. K., Grechkoseeva D. D. (2010). Results of ballistic and navigational support of geostationary satellites of OJSC "Informational satellite systems" named after. Academician Reshetnev M. F. System analysis, management and navigation: proceedings of the 15th International scientific conference. Ukraine, Evpatoriia, 27 June – 4 July. [in Russian language]
3. Marareskul D. I. (2013). A method for increasing the availability of navigational support for highly-orbiting space vehicles with GLONASS. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M. F. Reshetneva, 52(6), pp. 82-88. [in Russian language]
4. Krasil'shchikov M. N., Akimov E. V., Voiskovskii A. P. (2014-2016). Development of systems of autonomous navigation and motion control at stages of putting into orbit, retention at the working point and correction of the orbits of spacecraft in the geostationary orbit using advanced methods and hardware. Scientific and technical report on Applied scientific research. In 5 volumes. Moscow: Moscow Aviation Institute. [in Russian language]
5. GLONASS Global Navigation Satellite System: interface-control document. Navigation radio signal in ranges L1, L2 (revision 5.1). Moscow: Rossiiskii nauchno-issledovatel'skii institut kosmicheskogo priborostroeniia. [in Russian language]
6. Navstar GPS control segment to user support community interfaces (RFC-00041, ICD-GPS-870). Available at: www.gps.gov/technical/icwg/ICD-GPS-870A.pdf. 15-Jun-2011. (Accessed: 20.06.2017).
7. NI GNSS simulation toolkit help. Available at: http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/ 372446D-01/ (Accessed: 09.04.2017).
8. Information-analytical center of coordinate-time and navigation support. Available at: ftp://ftp.glonass-iac.ru/MCC (Accessed: 09.04.2017). [in Russian language]
9. USCG Navigational Center GPS Almanac Information. Available at: http://www. navcen.uscg.gov/ ?pageName=gpsAlmanacs (Accessed: 09.04.2017).
10. NASA’s archive of space geodesy data. Available at: https://cddis.nasa.gov/Data_and_Derived_Products/GNSS/broadcast_ephemeris_data.html (Accessed: 09.04.2017).

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2017.08.pp.009-018

и заполните ФОРМУ

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

14489/vkit.2017.08.pp.009-018

and fill out the FORM