3. СОЗВЕЗДИЯ  СПУТНИКОВ

   Орбитальные группировки GPS и ГЛОНАСС состоят из 24 спутников. Спутники в GPS
расположены в шести, а ГЛОНАСС - в трех плоскостях развернутых соответственно через 60° и через 120° по долготе восходящего узла (табл. 3). Если все спутники системы перевести в одну плоскость, то они расположатся равномерно через 15° и образуют "хоровод" вокруг Земли.
Каждый КА проходит по орбите около 167 000 км. Эксцентриситет орбит - около  от 0,02 до 0,001 - орбиты практически круговые

Таблица 3

   Орбитальные параметры систем спутникого позиционирования

  Для круговых орбит имеем:

• угловая скорость обращения КА w_c = 2p/T ;
• радиус-вектор определяется формулой R³ = fMз/w_c²;
• линейная скорость перемещения вдоль орбиты v = w_c R;
• средняя высота над земным шаром H = R - R_з;
• радиус зоны видимости на земной поверхности S = bRз ;
• широта "видимости за полюсом"  j_{зп >}180° - (b + i).

  Геоцентрический угол, определяющий зону радиовидимости спутников, находим по теореме синусов  рис. 3:

b = arccos[cos(d) / (1 + H/R_з)] - d ,
  где d - минимальная высота спутника над горизонтом (маска), устанавливаемая для надежного приема радиосигналов и ослабления влияния атмосферной рефракции.

  Рис.3. Зоны видимости со станции и с высоты КА

  По этой же формуле рассчитывают зону видимости с КА.
Наибольший путь сигнал проходит на предельно низкой высоте над горизонтом, наименьший - вертикально вниз с зенита. Разность этих путей
dS = Rsin(b)/cos(d) - H.
   При разных траекториях время нахождения спутника над горизонтом различно. Когда ИСЗ проходит через зенит Z, разность моментов захода и восхода равна
t_здх - t_всх = 2b / w_n .
  Значения рассмотренных выше величин, вычисленные при T = 12 часам, d= 10° и
R_з = 6371 км, даны в табл. 4.
   В системах TRANSIT и ЦИКАДА было по 4 - 6 действующих спутников на полярных орбитах высотой около 1000 км. При таком числе спутников дискретность их появления в районе экватора составляла около 2 часов. В высоких широтах периодичность появления спутников уменьшалась. Спутники над горизонтом были видны около 20 минут. В новых системах спутников стало по 24, а высоты орбит увеличились до 20 тыс. км. Появилась возможность в любой точке земного шара одновременно видеть не менее 4 КА. При этом орбиты стали более стабильными, а положения спутников на них - точнее предсказуемыми.

Таблица 4

Показатели движения КА по круговой орбите