Система мониторинга целостности решает задачу оценки качества функционирования космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС (РФ) и GPS (США). Термин «мониторинг целостности» означает наблюдение за характеристиками системы и информирование потребителя о случаях аномального функционирования.
Система осуществляет два типа мониторинга:
Назначением оперативного мониторинга (ОМ) является скорейшее предупреждение потребителя о возникновении нарушений в функционировании КНС.
Задачами ОМ является:
•Оценивание в реальном времени погрешностей измерения псевдодальностей по навигационным космическим аппаратам (НКА) ГЛОНАСС и GPS.
• Информирование потребителей о величинах этих погрешностей.
Погрешности измерений по сигналам КНС содержат следующие составляющие:
• погрешности вследствие влияния ионосферы;
• погрешности вследствие влияния тропосферы
• погрешности эфемерид НКА;
• погрешности частотно-временных параметров (ЧВП) НКА.
Задача ОМ:
оценка совокупного влияния погрешностей, вносимых наземным и космическим сегментами систем ГЛОНАСС и GPS., т.е. учёт влияния лишь погрешностей эфемерид и ЧВП.
Функции ОМ:
• Оценивание в реальном времени ошибок измерения псевдодальностей по НКА ГЛОНАСС и GPS
• Информирование потребителей о величинах этих ошибок.
Оценки ошибок измерения псевдодальностей формируются в дискретном виде (индекс «In»), обозначая предельное значение ошибки измерения. В таблице 1 описывается соответствие индекса величине оценки предельной ошибки измерения псевдодальности ( e ) в метрах.
| ln | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| e[м] | 2.4 | 3.4 | 4.85 | 6.85 | 9.65 | 12 | 15 | 20 | 30 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 3000 | >3000 |
Значения e, соответствующие индексу в диапазоне от 0 до 4 включительно, совпадают со значениями URA, передаваемыми в навигационном сообщении GPS. Это сделано для того, чтобы потребитель, приняв сообщение целостности и навигационное сообщение GPS, мог одинаково трактовать оценки погрешностей измерения псевдодальностей.
Значения e, соответствующие индексу в диапазоне от 5 до 15 включительно, выбраны из соображений удобства последующего анализа.
Назначением апостериорого мониторинга (АМ) является оценка различных характеристик, влияющих на качество навигационных определений при помощи КНС.
Задачами АМ является фиксирование ситуаций, когда НКА функционирует аномально, а также оценка следующих параметров:
• вертикальной задержки навигационных сигналов вследствие влияния ионосферы в диапазоне L1;
• вертикальной задержки навигационных сигналов вследствие влияния тропосферы;
• погрешностей бортовых эфемерид НКА ГЛОНАСС и GPS;
• погрешностей бортовых ЧВП НКА ГЛОНАСС и GPS
• различия шкал системного времени ГЛОНАСС и GPS.
• количества наблюдаемых НКА ГЛОНАСС и GPS;
• точности определения горизонтальных и вертикальных составляющих координат;
• точности определения горизонтальных и вертикальных составляющих скорости;
Аномальным считается такое функционирование НКА, когда суммарное влияние погрешностей эфемерид и ЧВП превышает допустимый предел.
Система мониторинга целостности навигационных полей КНС состоит из следующих компонентов:
• Пункты мониторинга (ПМ).
• Центр глобального мониторинга (ЦГМ).
• Линии связи между ПМ и ЦГМ.
Распространение результатов оперативного мониторинга производится посредством технологий интернет.
Задачей пунктов мониторинга является сбор навигационной информации с НКА, измерения псевдодальностей НКА и выдача в оперативном режиме в ЦГМ.
Основным компонентом пункта мониторинга является станция сбора измерений (ССИ), в состав которой входит навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, обладающий способностью производить измерения по НКА ГЛОНАСС и GPS в диапазонах L1 и L2 по фазе кода и фазе несущей.
Центр глобального мониторинга (ЦГМ) расположен в г.Москва, и включает в себя:
• сектор сбора информации
• сектор анализа навигационной и измерительной информации
• сектор аппаратно-программного обеспечения
На ЦГМ ложится самая большая нагрузка в рамках системы мониторинга, поскольку его задачами является:
• сбор информации от пунктов мониторинга
• реализация функции ОМ
• реализация функции АМ
• поддержание баз данных с результатами мониторинга
• обслуживание потребителей
Линии связи между ПМ и ЦГМ основаны на существующих каналах Интернет и организованы по принципу VPN ( Virtual Private Network )
АМ — апостериорный мониторинг
КНС — космические навигационные системы
МНК — метод наименьших квадратов
НКА — навигационный космический аппарат
ОМ — оперативный мониторинг
ПМ — пункты мониторинга
СМ — станция мониторинга
ЦГМ — центр глобального мониторинга
ЧВП — частотно-временные параметры