В связи с тем, что СНС ГЛОНАСС применяется в таких чрезвычайно критичных к достоверности навигационной информации приложениях, как авиация, боевые действия войск, морская навигация и т.п., контролю целостности радионавигационного поля СНС ГЛОНАСС придается большое значение.
Контроль целостности радионавигационного поля системы заключается в контроле качества передаваемых НКА радиосигналов и качества передаваемых ими навигационной информации. Кратко рассмотрим способы контроля целостности, применяемые в СНС ГЛОНАСС.
Самоконтроль на борту НКА
На спутниках СНС ГЛОНАСС предусмотрен непрерывный автономный контроль функционирования основных бортовых систем.
При обнаружении нарушений работы систем, которые влияют на качество излучаемого радиосигнала или достоверность цифровой информации и не могут быть устранены внутренними средствами (например, включением резервного модуля), на спутнике формируется признак его неисправности, который передается потребителю в составе оперативной информации.
Дискретность передачи такого признака составляет 30 с. Соответственно, максимальная задержка от момента обнаружения неисправности до момента передачи сообщения об этом не превышает 1 мин.
В сигнале спутников серии ГЛОНАСС-М присутствует признак /п, передаваемый с дискретностью не более 4 с, что позволяет сократить задержку оповещения потребителей до 10 с.
Бортовая система самоконтроля не может считаться достаточной, так как не позволяет обнаружить все возможные нарушения в работе СНС. Кроме того, не могут быть обнаружены отказы в работе самой системы контроля и искажение эфемеридной информации.
Контроль наземными средствами
В состав наземного комплекса контроля и управления входит специальная аппаратура контроля поля (АКП). При обнаружении непригодности НКА, информация об этом появляется в альманахе системы не позднее, чем через 16 часов. Соответствующий признак передается один раз в составе каждого супер кадра, т.е. дискретность передачи составляет 2,5 мин.
В соответствии с двумя способами контроля радионавигационного поля, в составе служебной информации каждого НКА системы передаются два типа признаков состояния: Вn{ln) - нулевое значение признака обозначает пригодность данного НКА для навигационных определений.
В скобках указано наименование признака для НКА ГЛОНАСС-М. Признак входит в состав оперативной информации. Сn- совокупность {n- 1...24) обобщенных признаков состояния всех НКА системы на момент закладки альманаха. Значение Сn = О указывает на непригодность НКА, имеющего системный номер nA для навигационных определений. Значение Сn = 1 говорит о пригодности НКА с номером nA. Признак входит в состав неоперативной информации (альманаха).
Признак Бn(ln) становится известен потребителю значительно раньше, чем признаки Сn, но формирование признаков Сп основано на более глубоком анализе качества радионавигационного поля. Аппаратура потребителя должна анализировать оба этих признака и принимать решение о пригодности сигнала конкретного НКА на их основе.
В таблице приведено правило, по которому делается вывод о работоспособности НКА с точки зрения получения максимальной достоверности:
Существует мнение, что до получения данных альманаха, основанных на глубоком анализе, спутник можно считать годным (условно годным) даже если признак Сп говорит об обратном. В интерфейсном контрольном документе GPS NAVSTAR также введено понятие ограниченной пригодности НКА, когда достоверность передаваемой информации не гарантируется, но потребитель может использовать сигнал НКА исключительно под свою ответственность.
В случае с ГЛОНАСС вариант правила, допускающего условную пригодность, выглядит так:
Условная пригодность может считаться допустимой для некритичных (например, бытовых) применений, в условиях недостаточного количества доступных спутников. Но, в любом случае, признак Сn имеет высший приоритет и своим нулевым значением говорит об однозначной непригодности НКА с номером nА.
Для наиболее критичных применений принимаются дополнительные меры по сокращению времени оповещения об отказе НКА. Существующие подходы к решению проблемы предусматривают проведение дифференциальных измерений и оповещение потребителей по дополнительным каналам связи, таким, как геостационарные ИСЗ и локальные УКВ передатчики.
Автономный контроль целостности в приемнике потребителя (RAIM)
Благодаря избыточности навигационной информации, получаемой приемником потребителя от рабочего созвездия НКА, потребитель может самостоятельно организовать контроль качества радионавигационного поля. Как известно (гл.2), для определения вектора потребителя, включающего широту, долготу, высоту, вектор скорости и системное время достаточно созвездия из четырех спутников.
При наличии в созвездии хотя бы одного дополнительного спутника становится возможным провести пять сеансов навигационных определений, поочередно исключая один из спутников.
Далее, анализируя результаты определений и сравнивая их между собой, можно сделать вывод о наличии неисправного НКА, а при большем числе доступных ("видимых") спутников и определить его номер.
Существует множество разнообразных способов реализации RA1M, отличающихся статистическим подходом, применяемыми правилами анализа, необходимым числом НКА и т.п.
