Тикунов В. С. Геоинформатика. Навигационное сообщение. Координатное обеспечение. Целостность системы

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Навигационное сообщение. Спутники ГСП передают в приемники навигационные сообщения, которые несут телеметрические данные, информацию о времени, метки времени, так называемые эфемериды и альманах. По меткам времени на Земле сверяются временные шкалы спутников с государственными эталонами, и соответствующие поправки дважды в сутки закладываются на борт каждого спутника. По меткам времени синхронизируются измерения и в приемниках пользователей. Эфемериды — данные, содержащие информацию, позволяющую определить с высокой точностью текущие координаты конкретного спутника. Альманах — сборник менее точных данных обо всех спутниках — содержит сведения об их местоположении, времени восхода и захода, высотах над горизонтом и азимутах направлений на них. Альманах нужен для планирования измерений. Точные сведения, касающиеся конкретного спутника, передаются только этим спутником. Информация альманаха транслируется всеми спутниками.
Навигационное сообщение передается на несущих волнах L1 и L2. Структура распределения данных в навигационных сообщениях различна в GPS и в ГЛОНАСС. Так, в GPS метки времени повторяются каждые 6 с, все сообщение длится 12,5 мин, а в ГЛОНАСС — метки времени следуют каждые 2 с, все сообщение — 2,5 мин.

Координатное обеспечение. GPS и ГЛОНАСС работают в гринвичской пространственной прямоугольной геоцентрической системе координат. Начало координат расположено в центре масс Земли. Ось Z направлена по Условному земному полюсу (СТР — Conventional Terrestrial Pole) и соответствует некоторому фиксированному среднему положению оси вращения. Это обусловлено тем, что земная ось вращения со временем перемещается в теле Земли и относительно звезд. Условный земной полюс в России называют Международным условным началом. Ось X лежит на пересечении экватора с плоскостью гринвичского меридиана, ось Y в плоскости экватора дополняет систему координат до правой.
Система координат устанавливается по высокоточным измерениям и закрепляется пунктами космической геодезической сети. Спутниками ГСП эта сеть с поверхности Земли продолжена в космическое пространство. Передача координат идет по цепочке: пункты на Земле, спутники ГСП, приемники пользователей. Точность координат и их неизменность во времени определяются прежде всего качеством геодезической сети. Чтобы повысить точность эфемерид, измерения ведутся не только со станций слежения НКУ, но и с пунктов геодезических сетей. Для этого прежде всего используют пункты Международной GPS геодинамической службы IGS (International GPS Geodynamics Service). К концу XX в. в мире имелось около 200 пунктов IGS, на которых приемниками GPS велись непрерывные измерения.
Геоцентрические координаты GPS и ГЛОНАСС установлены независимо. GPS действует в координатах WGS-84 (World Geodetic System, 1984), а ГЛОНАСС — в координатах ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990). Каждая система закреплена координатами пунктов своей космической геодезической сети и использует свой эллипсоид. У эллипсоида WGS-84 большая полуось а = 6 378 137 м, сжатие а = 1/298,257 223 563. У эллипсоида ПЗ-90 большая полуось а = 6 378 136 м, а сжатие а = 1/298,257 839 303. Поэтому координаты одних и тех же точек в пространствах указанных систем будут различаться. Их различия обычно не выходят за пределы 10 м.
Постановлением Правительства РФ от 28 июля 2000 г. для обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач установлена единая геоцентрическая система координат ПЗ-90.
При необходимости прямоугольные геоцентрические координаты X, Y, Z пересчитывают в геодезические широты, долготы и высоты. Однако следует иметь в виду, что эти координаты будут получены относительно того эллипсоида, которым пользуется ГСП. Так, в случае GPS они вычисляются для земного эллипсоида WGS-84, а в случае ГЛОНАСС — для эллипсоида ПЗ-90.
Геодезические широты и долготы в свою очередь могут быть переведены в плоские прямоугольные координаты. В РФ их вычисляют на плоскости в проекции Гаусса-Крюгера для эллипсоида Красовского в системе координат 1995 г. (СК-95). Эта система упомянутым выше постановлением введена для геодезических и картографических работ России.
Геодезические высоты должны быть пересчитаны в используемые в Российской Федерации нормальные высоты. Нормальные высоты отсчитывают от квазигеоида. Для их нахождения по результатам спутникового позиционирования необходимо располагать высотами квазигеоида. Практически для определения нормальных высот измерения должны производиться как над новыми пунктами, так и над теми, для которых нормальные высоты уже известны. При обработке это поможет определить нормальные высоты всех вновь определенных пунктов.

Целостность системы — важная характеристика ее работоспособности. Целостность — способность ГСП обеспечить пользователя своевременными предупреждениями в случае, когда систему нельзя использовать. Меры по обеспечению целостности предпринимаются как на спутниках, так и на Земле. На Земле организуются службы мониторинга, основной задачей которых является оперативное определение характеристик навигационного поля, выявление сбоев и оповещение о них пользователей. В приемник поступаю сигналы о пригодности или непригодности КА. Важная мера -использование избыточного числа спутников и отбраковка измерений относительно неисправных КА.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу