МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГАОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

КАФЕДРА ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА И КАДАСТРА

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Геодезия»

на тему:

«Глобальные навигационные спутниковые системы и их применение в геодезии»

Выполнил:

Щекотихин Роман Алексеевич

студент 2 курса группы А1

специальности

«Землеустройство и кадастры»

очной формы обучения

Руководитель работы:

Ст. преподаватель кафедры землеустройства и кадастра Полушковский

Борис Викторович

Работа допущена к защите _______________________ ______________

(подпись руководителя) (дата)

Работа выполнена и

защищена с оценкой _________________________ Дата защиты______________

Члены комиссии: ________________ __________ _______________

(должность) (подпись) (И.О. Фамилия)

________________ _______________ _______________

________________ _______________ _______________

________________ _______________ _______________

Ставрополь, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………...…………………………………………..3

1.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ

1.1СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ………………..………………………………...6

1.2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ…………………………………………9

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ВЫЧИСЛЕНИЯ В СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

2.1. СТАТИЧЕСКАЯ СЪЕМКА……………………...……………………………13

2.2 КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СЪЕМКА……………………………….…………….15

3. ОШИБКИ СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1 ВЛИЯНИЕ ИОНОСФЕРЫ……………….……………………………………18

3.2. ПРЕЛОМЛЕНИЕ В ТРОПОСФЕРЕ………………………………………….20

4. ОБРАБОТКА СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

4.1 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ, ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КОТОРЫХ ПРИМЕНЯЮТСЯ СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ……. 23

4.2 ПРИМЕРЫ ОБРАБОТКА СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ………………..26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………….………………………………………….30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………… …. .……………………………31

ВВЕДЕНИЕ

На данный момент времени очень активно развиваются космические технологии. Поэтому сейчас очень актуально применение спутниковых навигационных систем в различных областях, не исключением стала и геодезия. Применение спутников и GPS приёмников очень сильно облегчило определение координат и многие другие процесс в геодезии, с помощью спутниковых навигационных систем строят различные геодезические сети сгущения.

Целью данной работы является узнать принципы функционирования спутниковых навигационных систем, все необходимые условия для работы спутников и GPS приемников. Также применение глобальных спутниковых систем в геодезии при решении различных геодезических задач.

Задачи исследования состоят в следующем:

1)Определить основные принципы действия спутниковых навигационных систем.

2)Указать методы измерения и вычисления в спутниковых навигационных системах.

3)Вычислить все ошибки, возникающие в ходе измерений.

4)Найти способы применения спутниковых навигационных систем в геодезии.

В ходе исследования были использованы следующие методы: Анализ, обобщение, формализация, системный подход.

1.Основные принципы действия глобальных спутниковых систем

1.1Спутниковые системы

Полномасштабные работы по созданию отечественной навигационной спутниковой системы начались в 1960-х годах, а 23 ноября 1967 года на орбиту был выведен первый навигационный отечественный спутник («Космос-192»). Он обеспечивал точность местоопределения потребителей 250 - 300 метров. В 1976 году в эксплуатацию была принята навигационная система первого поколения «Циклон-Цикада», состоящая из шести спутников на орбитах высотой 1000 км. Она позволяла определять координаты морского судна или подводной лодки каждые 1,5 - 2 часа с продолжительностью сеанса до 6 минут. Точность местоопределения была повышена до 80 - 100 метров. Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутниковой навигации. Возникла необходимость создания универсальной навигационной системы, удовлетворяющей требованиям всех потенциальных потребителей: авиации, морского флота, наземных транспортных средств и космических кораблей. Структура новой спутниковой системы должна была обеспечить одновременную в любой момент времени радиовидимость потребителем, находящимся в любой точке Земли, не менее четырех спутников, при минимальном общем их количестве в системе. Это обстоятельство ограничило высоту орбиты спутников 20-ю тысячами км (дальнейшее увеличение высоты не ведет к расширению зоны радиообзора, а следовательно, к уменьшению необходимого количества спутников в системе). Для гарантированной видимости потребителем не менее четырех спутников, их количество в спутниковой системе должно составлять 18, однако оно было увеличено до 24-х с целью повышения точности определения собственных координат и скорости потребителя путем предоставления ему возможности выбора из числа видимых спутников четверки, обеспечивающей наивысшую точность. Летные испытания среднеорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 года запуском ГЛОНАСС спутника — «Космос-1413». В 1995 году было завершено развертывание системы ГЛОНАСС до ее штатного состава — 24 навигационных спутника. Основным заказчиком системы выступило Министерство Обороны, а ответственным за испытания и управление системой Управление Начальника Космических средств ОАО «ИНФОРМАЦИОННЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ» (ИСС) имени академика М.Ф. Решетнёва (бывшее НПОПМ) является единственным российским изготовителем всех типов спутников: для военных, спутников связи, спутников навигации.

Рис.1 Логотип системы «ГЛОНАСС»

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты. Реализована эта идея была через 20 лет. В 1973 году была инициирована программа DNSS, позже переименованная в Navstar-GPS, а, затем, в GPS. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г., а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле. Первоначально GPS — глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 году вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту был сбит из-за дезориентации экипажа в пространстве, президент США Рональд Рейган с целью не допустить в будущем подобные трагедии разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Во избежание применения системы для военных нужд точность была уменьшена специальным алгоритмом Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки. В 2000 г. это загрубление точности отменил своим указом президент США Билл Клинтон.

Рис.2 логотип системы «GPS»