Поняття про супутникових системах позиціонування
Відео: Геодезичні мережі і ГНСС
Зміст
Поняття про супутникових системах позиціонування
Значну роль у розвитку сучасної геодезії та визначенні параметрів просторового положення об`єктів, в тому числі вдосконалення визначення координат зіграло створення в 1990-х рр. глобальних систем позиціонування: в США - GlobalPositioningSystem (GPS) І в Росії - глобальної навігаційної супутникової системи (ГЛОНАСС).
Поняття «позиціонування» означає реалізацію можливих способів використання даної системи для визначення параметрів просторового положення об`єктів спостереження, т. Е. Визначення тривимірних координат об`єкту, його вектора швидкості і напряму.
Системи супутникового позиціонування є всепогодний навігаційну систему космічного базування, яка дозволяє в глобальних масштабах визначати поточне місце розташування і швидкість повітряних, морських і сухопутних транспортних засобів, а також здійснювати точну координацію часу, т. К. Все способи вимірювання відстаней засновані на визначеннях часу проходження хвилі від супутника до приймача. Системи координат і часу нерозривно пов`язані. Їх сукупність являє собою систему відліку. Створення цієї системи і її практичну реалізацію називають координатно-тимчасовим забезпеченням при проведенні різноманітних геодезичних робіт.
Відео: Точне позиціонування
основу GPS складають 24 супутника, які безперервно випромінюють радіосигнали, прийняті GPS - приймачами. Висота орбіт супутників становить 20183 км, орбітальний період дорівнює 11 ч. 58 хв., Площини орбіт мають різну орієнтацію в просторі. Виробляються на супутниках електромагнітні хвилі з частотами f1= 1575,42 МНz і f2= 1227,60 МНz і відповідними довжинами lambda-1= 19,0 і lambda-2= 24,4 см приймаються GPS - приймачами.
У системах глобального позиціонування супутники виконують роль геодезичних опорних пунктів. Кожен супутник має по чотири атомних еталонів частоти і часу, прилади для прийому і передачі радіосигналів, бортову комп`ютерну апаратуру. Просторове положення супутників в геодезичній системі координат відомо для кожного моменту часу. Радіосигнали всіх супутників синхронізовані за часом з точністю 1middot-10-12 секунди за допомогою бортових атомних годин.
Дані про конкретні параметри орбіти кожного супутника вводяться в пам`ять комп`ютерів GPS - приймачів. Ними також приймаються дані про невеликі відхилення супутників від заданих орбіт, які надходять у вигляді радіосигналів з самих супутників з метою введення поправок в визначення відстаней від антени приймача до спостережуваного супутника в даний момент часу.
Щоб збільшити точність визначення координат сигнали супутників приймають методом базової станції. Для цього використовуються 2 комплекти GPS - приймачів: один встановлюється над геодезичним пунктом з відомими координатами, інший - над визначеним пунктом місцевості.
Координати визначаються в глобальній геоцентрической системі WGS-84. За початок координат приймається центр мас Землі, визначений з точністю 1 м. Координатні осі орієнтовані щодо екватора і площини меридіана Грінвіча (рис. 7.3)
ось Z збігається із середньою віссю обертання Землі і спрямована на північ. ось X направлена від центру мас Землі до точки перетину площини екватора з площиною нульового меридіана певного Междунаshy-рідним бюро часу (BIH-BureauInternationaldeIrsquo-Heure) На основі координат, прийнятих для пунктів ВIH. ось Yрозташована в лоскості екватора під кутом 90 на схід від осі Х і завершує правостороннім ортогональную систему координат з початком в центрі мас Землі.
За даними геодезичних супутників в табл. 7.2 наведені основні геометричні параметри земного еліпсоїда, прийняті для системи координат WGS-84.У ГЛОНАСС також 24 основних і 3 резервних супутника. У 1982 р виведені на орбіти перші супутники серії КОСМОС. З січня 1996 р ГЛОНАСС розгорнута повністю і діє в системі координат параметри Землі 1990 г. (ПЗ-90). Система ПЗ-90 призначена для вирішення різних прикладних задач, в т. Ч. Геодезичного забезпечення навігаційних комплексів і систем ГЛОНАСС. ПЗ-90 включає основні геодезичні постійні, т. Е. Характеристики геоцентричної системи координат, в тому числі параметри загального земного еліпсоїда, координати пунктів космічної геодезичної мережі (КГС), що закріплюють цю систему, елементи зв`язку з референц-системами координат- планетарні моделі нормального аномального гравітаційного поля Землі.
Відео: Як поміняти головку (конвектор) на супутниковій антені
Система координат ПЗ-90 є геоцентрической прямокутної просторової системою з початком координат в центрі мас Землі. ось Z направлена до умовного Земній полюсу, як визначено рекомендаціями Міжнародної служби обертання Землі (IERS), А вісь Х - в точку перетину площини екватора і нульового меридіана, встановленого Міжнародним бюро часу, вісь Y доповнює систему ПЗ-90 до правобічної ортогональної системи координат.
Реалізація цієї системи здійснюється через координати пунктів КГС. Пункти наземного комплексу управління системою ГЛОНАСС суміщені з пунктами КГС.
Геометричні параметри еліпсоїдів для різних систем координат представлені в табл. 7.2.
Таблиця 7.2
Система координат | Велика піввісь (а), м | стиснення, α |
WGS-84 | 6 378 137 | 1 / 298,257 |
ПЗ-90 | 6 378 136 | 1 / 298,258 |
Середні квадратичні помилки віднесення системи координат ПЗ-90 до центру мас Землі складають 1-2 м, взаємне положення пунктів в системі ПЗ-90 оцінюється близько 0,3 м при середній відстані між сусідніми пунктами мережі до 10000 км (або у відносній мірі - близько одиниці 7-го знака).
В даний час функціонують приймальні пристрої, одночасно використовують системи GPS і ГЛОНАСС. Обидві системи мають подібні параметри: близькі несучі частоти, спільність конструкцій кодових сигналів, що використовують фазову маніпуляцію, близькість висот і способу орбіт і період обертання.
У 2005 р почне функціонувати європейська система нового покоління супутникового позиціонування Galileo. Її роботу будуть забезпечувати 30 основних і 3 резервних супутника, розташованих на висоті 23 200 км в трьох орбітальних площинах, нахилених на 56 ° до площини екватора. З урахуванням супутників GPS і ГЛОНАСС в розпорядженні користувачів буде більше 80 космічних апаратів, що охоплюють всю земну кулю.
Перевага супутникових систем позиціонування перед традиційними способами визначення координат: глобальність, всепогодность, оптимальна точність, швидкість отримання даних, мінімальні витрати при побудові державних геодезичних мереж та мереж згущення.
Ось ще по темі:
Предмет і завдання топографії та геодезії
Одиниці заходів в топографії і геодезії
Методи проектування земної поверхні
