Мацко П.В., Голубев А.Г. Введение в геотронику

Подождите немного. Документ загружается.

аналитические соотношения, отметим лишь, что метод РНДБ позволяет

определить длину вектора базы с ошибкой 2-3см и направление на

квазар с точностью до 0,001 угловой секунды по обеим угловым

координатам.

Записи сигналов на радиотелескопах должны быть привязанный к

единой шкале времени, для чего часы на обеих станциях необходимо по

возможности точнее синхронизировать. Это осуществляется с помощью

местных независимых стандартов частоты и времени, которые

контролируются по високостабільному атомному эталону – водородному

мазеру с относительной нестабильностью 2·10

-14

за добу

. Мазер – це

аналог лазера, що працює в радіодіапазоні на частоті  1,4 ГГц

(довжина хвилі 21 см), а нестабільність 2·10

-14

означає, що відхід такого

«годинника» складає 0,4 секунди за мільйон років. Мітки часу

записуються на магнітофони одночасно із записом радіосигналів на обох

станціях РНДБ, і саме по зсуву однойменних міток визначають затримку

 при кореляційній обробці записів.

В радиотелескопах используются повноповоротні параболические

антенны, диаметр которых может составлять от 20 до 70 метров.

Телескопы работают в нескольких отдельных диапазонах частот,

которые охватывают интервал длин волн от нескольких миллиметров к

почти одного метра. Приемочные системы радиотелескопов владеют

очень высокой чувствительностью. Чтобы свести к минимуму шумы

внутри аппаратуры, усилителе сигналов, которые принимаются,

охлаждаются к температуры 15 К.

По поводу РНДБ как інтерферометричного метода уместно

отметить следующее. Необходимо четко представлять себе, что, в

отличие от рассмотренного выше оптического случая,

непосредственной интерференции радиоволн в РНДБ не наблюдают,

так как ее просто нет. Она была бы, если бы два сигнала от одного

источника, прошедши разные пути, приходили на один приемник

(телескоп), на котором и наблюдалась бы интерференция. Но эти

сигналы приходят на два отдельных телескопа, огромное расстояние

между которыми не позволяет непосредственно наложить сигналы один

на один ( как это делается, например, в известном звездном

интерферометре Майкельсона с помощью системы зеркал). О какой же

интерференции речь идет?

Вещь в том, что в результате обработки мы получаем такой же

результат, вроде как наблюдали интерференцию на одном

радиотелескопе с диаметром антенны, равным длине базы D -

расстояния между двумя радиотелескопами. Поэтому фактически мы

имеем здесь случай, который можно назвать синтезированной

интерференцией, индикатором которой служит появление сигнала на

выходе корелометра при достаточно близкому совпадению записей.

Этот сигнал при сдвиге записей прописывает корреляционную функцию,

которая имеет максимум при  = 0. В этот момент входные сигналы

когерентные и исходный сигнал корелометра аналогичный тому,

который вышел бы при непосредственной интерференции

широкополосных сигналов, которые поступают на антенны двух

радиотелескопов. Именно в этом значении следует понимать

интерференционный механизм РНДБ.

Высокая точность метода РНДБ обусловлена тем, что

использование двух разнесенных антенн, дает раздельную способность,

эквивалентную такой же для одной антенны с огромной апертурой

(диаметром), что равняется длине базы.

Общая схема реализации РНДБ показана на рис.5.4.

Рис.5.4. Общая схема реализации метода РНДБ

Радіоінтерферометрія со сверхдлинной базой, кроме создания

глобальной геодезической сети, используется для решения многих

задач геодезического и геофизического характера ( при определении

параметров обращения Земли, изучении движения літосферних плит,

действия приливных сил и т.д.).

ВОПРОС ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Какие параметры измеряются в РНДБ?

2. При какой уму точность измерений задержки между сигналами, которые попадаются на

два радиотелескопа, наиболее высокая?

3. С какой ошибкой определяется длина вектора базы в методе РНДБ?

4. Какая непосредственная интерференция радиоволн в РНДБ?

5. Чем обусловленная высокая точность метода РНДБ?

Раздел 6. СПУТНИКОВОЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ

6.1. Общие принципы

Спутниковым позиционированием называют определение местоположения (координат в

пространстве) наземного пункта, недвижимого или объекта, который движется, с помощью

спутниковых навигационно-геодезических систем (СНГС). В случае, когда объект движется,

определяется, кроме координат, вектор его скорости ( то есть скорость и направление движения),

а также осуществляется привязка к эталонным шкалам времени.

Короткая историческая справка. Разработка систем спутникового позиционирования

началась в конце 50-х лет XX век, в скором времени после запуска первого советского

искусственного спутника Земли. Этот спутник был запущен в 1957 году, а уже в декабре 1958 г. в

США была начата программа создания спутниковой навигационной системы NNSS (Navy Navigation

Satellite System), предназначенной для военно-морского флота США. Позднее эта система получила

название "Транзит" (TRANSIT). Она была сдана в эксплуатацию в 1964 г., а с 1967 г. была открыта

для гражданского коммерческого использования. Система "Транзит" содержала 6 спутников,

выведенных на почти круговые полярные орбиты со средней высотой порядка 1075 км, и наземный

командно-измеримый комплекс с четверыми станциями слежения. Аппаратура потребителей -

прийомоіндикаторний устройство или, проще, приемник - могла устанавливаться на

неограниченном количестве подвижных объектов (необязательно на кораблях). "Транзит" - система

допплерівського типа, в которой координаты приемника получают за несколькими различиями

расстояний от приемника до разных положений спутника при его движении, определяя эти

различия из интеграции допплерівського сдвига частоты. Система "Транзит" сыграла очень

большую роль в навигации, ее услугами пользовались тысячи потребителей в разных странах.

Получила популярность также допплерівська система "Геос" (GEOS). В СССР в 1967 г. начала

разрабатываться допплерівська система "Цикада", введенная в эксплуатацию в 1979 г.

Все эти системы обеспечивали точность получения координат порядка 50-100м, а в

отдельных случаях и более высокую. Главным их недостатком была малая оперативность

измерений: для достижения высокой точности было нужное несколько прохождений ШСЗ в поле

зрения приемника, а перерыва между прохождениями спутников, например, в системе "Транзит"

составляли полутора часа. Это послужило побудительным мотивом к разработки систем

второго поколения - глобальных спутниковых систем.

Глобальные системы обеспечивают получение координат в любой точке Земли в любой

произвольный момент времени и за любой погоды. Это стало возможным благодаря увеличению

высоты орбит спутников до 20 тыс. км и увеличению числа самых спутников до 24. Вследствие

этого в любой точке на поверхности Земли может одновременно наблюдаться не меньше 4-х

спутников - минимально необходимое количество для определения координат наземного

приемника ; практически очень часто их наблюдается больше, что дает возможность выбирать

их оптимальные конфигурации.

В данное время в мире существуют две глобальные системы: американская - GРS и

российская - ГЛОНАСС. Обе они составляются с трех секторов: космического (спутники),

наземного сектора управления и контроля и сектора пользователя (спутниковые приемники).

Более детально устройство и работа глобальных спутниковых систем освещается в

соответствующем разделе. Отметим, что в российском стандарте 2001 года систему GРS

рекомендуется называть российской аббревиатурой ГСП (Глобальная Система Позиционирования),

но мы будем использовать название GРS, общепринятую во всем мире.

Геометрические принципы позиционирования. Любая точка в просторные

характеризуется, как известно, тремя координатами, которые могут быть линейными, угловыми

или смешанными. Существует несколько разных систем пространственных координат, которые

детально изучаются в курсе высшей геодезії. В спутниковой геодезії найзручнішою есть

геоцентрическая ( то есть с началом в центре масс Земли) прямоугольная система координат

Х,Y,Z. Связь между этой системой и широко употребляемой в высшей геодезії системой

геодезических (пространственных эллипсоидных) координат В,L,Н ( геодезических широты,

долготы и высоты) устанавливается за известными формулами. Нас здесь будет интересовать

несколько другой аспект. В какой бы системе координат ни рассматривалась данная

(определяемая) точка пространства, прежде всего надо определить ее местоположение по

отношению к другим точек, координаты которых известные, с помощью измерений некоторых

геометрических величин, линейных или угловых. Поскольку электронными методами расстояния

измеряются точнее, чем кути ( в том значении, которые позволяют построить более точные

геодезические сети), то естественно выбрать для измерения линейные, а не угловые величины.

Тогда пространственное положение точки можно получить методом линейной засечки. Объясним

сказанное, рассмотревши сначала для простоты ситуацию на плоскости. Пусть точки А і В

(рис.6.1) с известными координатами (геодезисты называют такие точки "твердыми

пунктами"), Р - определяемая точка. Для нахождения ее местоположения на плоскости надо

измерить расстояния от нее до точек А і В, то есть АР и ВР. Тогда точка Р выходит в

сечении двух кругов с радиусами АР и ВР. (Эти круги пересекаются в двух точках - вторая

точка лежит на рисунке снизу от линии АВ, но на практике мы всегда можем правильно выбрать

нужную точку).

Рис.6.1. К определению местоположения точки на плоскости круговой засечкой

Круга являются изолиниями (так называются линии равных значений вымеренных

величин) - линии равных расстояний от центра круга. Итак, в этом случае измерения двух

расстояний от известных точек к определяемой дает положение последней в сечении двух

круговых изолиний. Чем ближе до 90° угол засечки, тем выше точность. Поскольку

измеряются расстояния (дальности), такой метод определения местоположения

называется віддалемірним.

Кроме круговой, возможная также гиперболическая засечка, для осуществления которой

надо измерить два различия расстояний от трех твердых точек А, В і С к определяемой: ( АР-ВР)

и ( СР-ВР). Эти различия дают две гиперболы - одну из фокусами в А і В, другую - с фокусами в В і

С, и определяемая точка Р выходит в сечении гипербол. Такой метод называют різнично-

віддалемірним, или просто разностным.

При переходе от плоскости до просторную изолинии заменяют ізоповерхнями, и их повино

быть уже не две, а три, то есть число измеренных геометрических параметров – расстояний

или различий расстояний - должно равняться трем. При віддалемірному методе вместо кругов

получаем сферы, и определяемая в пространстве точка выходит в сечении трех сферических

поверхностей. Сечение двух сфер дает круг, а третья сферическая поверхность пересекает это

круг в двух точках, одна из которых и есть определяемой. По трем вымеренным дальностях D, (и

= 1,2,3) координаты определяемой точки Х,В,Z исчисляются из решения трех уравнений

(уравнений сферы) вида:

где Х,В,Z - известные координаты точек, от которых измерялись расстояния (центров сфер).

Особенности спутникового позиционирования. При применении вышеизложенных

геометрических принципов определения местоположения к глобальным спутниковым системам

возникают некоторые специфические особенности. Одна из них заключается в том, что

"твердыми пунктами" - точками с известными координатами - есть спутники, которые

двигаются, а определяемая точка (недвижимая или подвижная) находится на Земле (спутниковый

приемник). Для определения положения (координат) наземной точки выполняется одновременное

измерение расстояний к спутникам, а положение точки геометрически выходит в сечении сфер,

как было объяснено выше, то есть используется віддалемірний метод. Другая особенность

заключается в том, что по причине, которые будут рассмотрены ниже, что измеренные

дальности выходят искривленными. Их называют псевдодальностями. Чтобы правильно вычислить

координаты приемника за вымеренными псевдодальностями, их надо измерить не до трех

спутников, а как минимум до четверых. На практике, как правило, используется большее

количество спутников для получения избыточных измерений, которые позволяют повысить

качество окончательного результата и оценить его точность, но с принципиальной точки зрения

достаточно четверых спутников.

Системы координат при спутниковом позиционировании. Выше указывалось, что

спутники являются объектами с известными координатами. Откуда берутся эти координаты и что

они собой представляют?

В состав спутниковой системы входит сеть наземных станций слежения, которые в

результате измерения расстояний к спутнику получают данные об элементах орбиты спутника

через равноотстоящие интервалы времени в пределах некоторого участка траектории

движения. Обработка этих данных, которые называются ефемеридною информацией или просто

эфемеридами спутника, позволяет вычислить для ряда моментов времени координаты спутника

в геоцентрической прямоугольной системе координат. Напомним, что эта система определяется

таким образом (рис.6.2):

Рис.6.2. Геоцентрическая прямо - Рис.6.3.Системы

кутна система координат WGS-84 и ПО-90

• начало координат О расположено в центре масс Земли;

• ось Z направлена вдоль осы обращения Земли в точку среднего положения Северного полюса на

эпоху 1900 -1905 гг. ("Международное условное начало");

• ось X лежит в плоскости земного экватора и направленная в точку сечения этой плоскости с

Грінвічським меридианом G;

• ось Y дополняет систему к правой.

GPS действует в геоцентрической системе координат, названных WGS-84 (World Geоdetic

System, 1984), а ГЛОНАСС - в геоцентрической системе ПО-90 (Параметры Земли, 1990). Отметим,

что в российском стандарте, принятому в 2001 году, WGS рекомендуется заменять российской

аббревиатурой МГС (Мировая геодезическая система), но мы здесь будем употреблять обозначение,

принятое во всем мире.

Указанные системы координат близкие один до одного. Их отличие сводится к

небольшому развороту систем относительно оси Z и смещение начала координат по всем трем

осям (рис.6.3). Величины смещения: ΔХ =1,1 м; ΔУ = 0,3 м; ΔZ = 0,9 г.

Следует отметить, что аббревиатурами WGS-84 и ПО-90 обозначают не только

системы координат, но и общие земные эллипсоиды, три взаимно-перпендикулярные оси которых

направлено по соответствующим координатным осям (Х,В,Z для WGS-84 и Х',У',Z' для ПО-90).

ВОПРОС ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Что понимается под сроком «спутниковое позиционирование»?

2. На плоскости есть две твердые точки А і В и точка Р, что определяется. Что

необходимо сделать для определения ее места положения?

3. Какая высота орбит спутников в системе «Транзит»?

4. Куда направленная ось Z в геоцентрической прямоугольной системе координат?

5. В какой плоскости лежат координаты вісей Х і Y в геоцентрической прямоугольной

системе координат?

6. Что являлось главным недостатком допплерівських спутниковых систем?

7. Какие координаты наиболее удобные для спутниковой геодезії?

8. Как получаются точки віддалемірним методом при определении их пространственного

положения?

9. В чем заключається особенность спутникового позиционирования?

10. Укажите названия глобальных спутниковых систем, которые работают в системе

координат ПО-90 и WGS-84?

11. Что называют эфемеридами спутника?

12. Приемник фиксирует момент прихода сигнала из спутника за своим временем. Как он

узнает о том, когда был отправлен сигнал из спутника?

13. При которых условий псевдодальність отличная от геометрической дальности,

исправленной поправкой за влияние атмосферы?

6.2. Беззапитний метод. Шкалы времени и стандарты частоты

В глобальных спутниковых системах при определении дальности к спутнику

используется, в отличие от наземных віддалемірних измерений, метод с однократным

прохождением сигнала вдоль трасы. Такой метод, как уже подчеркивалось в разделе 3, называют

беззапитним. Сигнал излучается из спутника и принимается наземным приемником, и надо

определить время его распространения



. Если он определен, то искомое расстояние между

спутником и приемником, которая принята обозначать буквой



, можно вычислить за формулой:



= v



, (6.1)

где v - средняя скорость распространения сигнала вдоль трасы.

Пусть спутник излучал сигнал в момент времени t

, а на приемник этот сигнал пришел в

момент времени t



, и надо определить



. Это можно сделать, если на спутнике и в приемнике

иметь часы, которые будут строго синхронизированные друг с другом. С принципиальной точки

зрения дело идет таким образом. Сигнал спутника содержит временную метку (которую

передает каждое несколько секунд). Во временной метке "записанный" момент ее отхода из

спутника, определенный за часами спутника. Приемник захватывает сигнал спутника,

"прочитывает" временную метку и фиксирует момент ее прихода по своим часам. Различие

между моментами отхода метки из спутника и прихода ее на антенну приемника является

искомым интервалом времени



, подлежащий измерению ( как это делается, описано в следующем

разделе). Но для этого, подчеркнем, часы на спутнике и в приемнике должен идти абсолютно

синхронно. На самом деле это не соблюдается - хотя бы потому что часы на спутнике и в

приемнике имеет різну точность хода (подробнее об этом будет сказан ниже). Поэтому между

показателями этих часов, откалиброванных по одной и той же шкале времени, есть в каждый

момент ненулевое различие - относительный отход часов



(величина, обусловленная

неодинаковостью отклонения часов спутника и приемника относительно эталонного времени),

которая искривляет результат определения дальности. Именно по этой причине полученную из

измерений дальность, как уже подчеркивалось выше, называют псевдодальністю.

Псевдодальність Р связанная с геометрической дальностью



соотношением:

P =



+ с



атм

+ с



, (6.2)

где



атм

– задержка сигнала в атмосфере, с – скорость света в вакууме. Наличие

дополнительной неизвестной величины



приводит к тому, что при измерении расстояний до

трех спутников мы получаем три уравнения вида (6.2) с четверыми неизвестными (



3 и



). Поэтому и нужное измерение к четвертому спутнику, которое прибавляет бракуюче

четвертое уравнение. При этом все четыре измерения должны выполняться одновременно для

обеспечения сходства величины



при этих измерениях.

Отметим, что (



+ с



атм

) в уравнении (6.2) является электромагнитной длиной трассы,

которая равняется произведению геометрической длины



на показатель преломления

атмосферы (усредненный вдоль трасы), или, что то же, произведения времени распространения



на скорость света в вакууме с.

Синхронизация часов и разные шкалы времени. Величина



существует всегда , но

необходимо, по крайней мере, по возможности точнее синхронизировать часы спутника и

приемника. Под этим имеется в виду привязка их показателей к эталонным шкалам времени. Для

спутниковой системы эталонной шкалой есть так называемое системное время. Он может не

совпадать с существующими эталонными шкалами времени, но должен быть связанный с ними

целиком определенным чином. Рассмотрим это более детально.

Эталонами для измерения времени служат периодические процессы, период которых

постоянный с большой точностью. Сначала единым эталоном времени был период суточного

обращения Земли. Он определялся с двух последовательных наблюдений прохождения какого-

нибудь небесного светила через плоскость меридиана места наблюдения. Уже древние

астрономы убедились в том, что солнечное время оказались на 4 минуты больше звездной. Это -

следствие движения Земли по орбите (обращение Земли вокруг осы и ее орбитальное движение

происходят в одном направлении). Пользоваться звездным временем неудобно, поскольку вся наша

жизнь связана с изменением дня и ночи, то есть с солнечным временем. Однако

продолжительность солнечных суток меняется в течение года вследствие изменения скорости

движения Земли по орбите. Поэтому непосредственное определение периода обращения Земли

выполняется за наблюдением звезд, а для практической цели учитывают различие между

звездным и солнечным временем. Так возникло своеобразное положение, при которому мы

пользуемся солнечным временем, определяя его по звездам.

Поскольку истинные солнечные времена не остаются одинаковыми в течение года, то в

повседневной жизни за основную единицу времени принимают среднее солнечное время,

рассчитанное из предположения равномерного движения Земли по орбите. Время в таком времени

называют средним временами. Его значение меняется с изменением географической долготы

места: когда в Москве 12 часов дня, то, скажем, в Красноярске уже 16 часов, то есть возникает

понятие местного времени. Местное среднее время на Грінвічськом меридиане называют

всемирным временами и обозначают UT (Universal Time). Это всемирное время положено в основу

создания нескольких астрономических шкал времени.

Существует несколько модификаций шкал всемирного времени. Из наблюдений суточных

движений звезд выходит всемирное время UT0, не создавая равномерной шкалы. Если учесть

поправку за смещения мгновенного полюса относительно его среднего положения, получаем

более равномерную шкалу UT1. Если учесть, кроме того, еще сезонные вариации угловой

скорости обращения Земли, получаем еще более равномерную шкалу UT2.

Неравномерность суточного обращения и орбитального движения Земли не позволяют

создать строго равномерные шкалы времени. Поэтому была введена еще одна шкала –

ефемеридний время, названное позднее динамическим временем. Под ним понимают аргумент в

дифференциальных уравнениях движения тел Солнечной системы в гравитационном поле. Это

равномерно текущее время, которое используется при определении эфемерид спутников.

Любое время измеряется с помощью часов. Часы беспрерывно совершенствовались

(маятниковые часы, кварцевые часы), и было установлено, что продолжительность времена

непостоянная – она может меняться в обе стороны на тысячные и даже сотые частицы секунды.

К середины XX столетие стало ясно, что точность лучших часов превзошла точность

нашего естественного эталона времени - времена. Возможности астрономических методов

измерения времени оказались исчерпанными.

Атомное время и стандарты частоты. Принципиально новые и более точные методы

измерения времени пришли из радиоспектроскопии и квантовой электроники. Было

установлениный, что каждый атом или молекула выборочно поглощают или излучают не только

свет, но и радиоволны определенной длины волны



или частоты f, и, что самое главное, эти

длины волн и частоты характеризуются непревзойденной постоянностью. Это позволило

создать квантовые стандарты частоты, а, итак, и времени (припомним, что частота - это

величина, обратная периоду, то есть времени одного колебания), и построить шкалу атомного

времени AT, что задается конкретным атомным или молекулярным эталоном.

Эта шкала практически абсолютно равномерная. В ней единицей измерения является

атомная секунда - промежуток времени, на протяжении которого осуществляется 9 192 631 770

колебаний, которые отвечают резонансной частоте энергетического перехода между уровнями

сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 (Cs

133

). Другими словами, за

атомную секунду выполняется количество периодов колебаний цезиевого генератора, численно

равных его частоте в герцах, которая составляет ї 9 192 631 770 Гц (



9,2 Ггц). Стабильность

этой частоты очень высокая ( то есть относительная нестабильность



f/f, где -



f отклонение

частоты, очень малое). Кроме цезиевого, как стандарты частоты используются также

рубідієвий и водородный генераторы. Последний имеет наивысшую стабильность. Данные о

стабильности разных генераторов приведенные в таблице 6.1. Поскольку эти генераторы

играют роль высокоточных часов, в таблице приведенные также величины, которые

характеризуют "точность хода" этих часов.

Таблица 6.1

Существует Международное атомное время IAT (International Atomic Time),

устанавливаемый на основе показателей атомных часов в разных метрологических учреждениях

согласно приведенному высшее определение атомной секунды.

Поскольку шкалы AT и UT не согласовываются между собой, введенная промежуточная

шкала, которая названа всемирному координированным временем UTС (Universal Time Coordinated).

UTC - это атомное время, которое корректируется на 1с, когда его расхождение с UT1

превышает 0,5с. Коррекция проводится в последнюю секунду 30 июня или 31 декабря, или в обе

дать.

Системное время GPS и ГЛОНАСС. Для системы GPS принятая своя атомная шкала

времени, которая обозначается GPST. Время GPST был введен в полночь с 5 на 6 январь 1980

года, и он на 19 секунд меньше времени IAT:

GPST =IАТ - 19с. (6.3)

Поскольку

IAT = UTC + 1с ּ n, (6.4)

где n - число секундных прыжков (коррекций), то связь системного времени GPST со всемирному

координированным временем UTC устанавливается соотношением

GPST = UTC - 19с + 1c ּ n. (6.5)

Время GPST течет беспрерывно - он не подвергается, в отличие от UTC, секундным

скачкам корректирований, которые компенсировали бы последний член в (6.5), и наличие этого

члена приводит к тому, что расхождение GPST и UTC не остается постоянной, а меняется через

коррекции времени UTC.

Для системного времени ТГЛОНАСС не существует отличия от UTC на целое число

секунд, поскольку оно корректируется одновременно с коррекциями шкалы UTC, а существует

постоянное смещение на 3 часа:

TГЛОНАСС = UTC + 03 г. 00 мин. 00 с. (6.6)

По идее, в системном времени должны функционировать все подсистемы спутниковой

системы. Но на практике это нереально, поскольку для этого в каждой подсистеме нужно

использовать однотипные высокоточные эталоны времени и частоты. Такие эталоны (типа

указанных в таблице 6.1) устанавливаются на спутниках и на центральной наземной станции, но

иметь подобные громоздкие и дорогие эталоны в каждом приемники не представляется

возможным, и в приемниках ставят обычные кварцевые часы (генераторы) с нестабильностью

порядка 10-8. Платой за возможность иметь в приемнике "низко стабильные компактные и

дешевые часы" служит появление в уравнениях дополнительной неизвестной величины



, что

приводит к необходимости измерения псевдодальності еще до одного (четвертого) спутника.

Через неодинаковую точность часов различают бортовую шкалу времени (на спутнике) и шкалу

времени потребителя (приемника). Их привязывают к системной шкале путем учета специально

определяемых поправок. Поправки часов спутника, получаемые вследствие слежения за

спутником из наземных станций, закладывают в память бортового компьютера и транслируют

на приемник, а поправки часов приемника определяют как неизвестный параметр с обработки

результатов наблюдений.

ВОПРОС ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Обеспечивает ли мировое время UT создание равномерной шкалы времени?

2. Который из стандартов частоты обеспечивает самую высокую стабильность?

3. Является ли мировое координированное время UTC атомным временем?

4. Какое отличие между координированным временем UTC и системным временем GPS?

5. Что такое электромагнитная длина трассы?

6. В чем отличие между координированным временем UTC и системным временем

ГЛОНАСС?

7. Почему равняется отход частоты рубідієвого, цезиевого, водородного стандартов за

100 лет?

8. На сколько секунд системное время GPST стал больше всемирное координированного

времени UTC, если последнее было подвергнутое коррекции 21 раз?

9. Какая высота орбит спутников в системе «Транзит»?

Раздел 7. ГЛОБАЛЬНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ

7.1. Структура систем и режимы работы

Как GPS (Global Positioning System), так и ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная

Спутниковая Система) составляется, как уже упоминалось в предыдущих разделах, с трех

секторов ( в зарубежной литературе их именуют сегментами, а в отечественной часто

называют подсистемами). Эти сектора показаны на рис.7.1.

Рис.7.1. Общая структура глобальных спутниковых систем

Космический сектор - это совокупность спутников, которые входят в систему, которую

часто называют "созвездиям" или "орбитальной группировкам". На каждом спутнику

установленные атомные эталоны частоты и аппаратура, которая передает необходимые для

измерений радиосигналы, в состав которых входит так называемое навигационное сообщение,

которое содержит сведения о положении спутников, мотки времени, разные поправки и другую

необходимую информацию. Кроме передаючої аппаратуры, спутник содержит и радиоприемное

устройство для приема команд и сигналов от наземного комплекса управления и контроля.

Каждый спутник обеспечен панелями солнечных батарей питания, двигательной установкой для

коррекции траектории движения спутника за командами из Земли и системами ориентации и

стабилизации.

Как в GPS, так и в ГЛОНАСС полное созвездие составляется с 24 спутников. В GPS они

расположены в шести орбитальных плоскостях, развернутых через 60°, а в ГЛОНАСС - в трех

плоскостях через 120°. Орбиты спутников весьма близкие к круговым.

В таблице 7.1 указанные некоторые основные параметры орбитальных группировок для

обеих систем.

Таблица 7.1

Параметр GPS ГЛОНАСС

Число спутников в

системе