Питання на екзамен
.pdf21.Опишіть сутність та рівень обмеження точності °-промесу методу вибіркового доступ.
22.Перелічіть події приймачів за вимірюваними величинами
24.Сутність методу запобігання імітації сигналів.
25.Опишіть структуру супутникового сигналу, запишіть рівняння несучих хвиль.
Всі супутники GPS випромінюють навігаційні сигнали на двох високостабільних несучих частотах: L1=1575.42 МГц і L2=1227.60 МГц, отриманих множенням фундаментальної частоти генератора бортового атомного годинника f =10.23 МГц. На несучі хвилі L1 та L2 за допомогою фазової модуляції накладаються дві закодовані послідовності двійкових імпульсів (0; 1) - “код P” (precise - точний або protected - захищений) і “код C/A” (coarse/acquisition - грубий/доступний або clear acquisition - вільно або загально доступний),- та, так зване, навігаційне повідомлення, або “код D” (data, navigation data - навігаційні дані). Коди P та C/A призначені для вимірювання часу проходження навігаційним сигналом відстаней “супутник-пункт”, що дає можливість, якщо годинники на борту супутника і в пункті спостереження синхронізовані між собою визначити самі відстані: , де c = 299792458 м c -1 – швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі. Код P
накладається на обидві несучі, на L1 і на L2, він дозволяє вимірювати вказані відстані з точністю 0.3 - 0.5 м (теоретично, не враховуючи похибок спостережень) і є доступним тільки обмеженому колу користувачів. З метою запобігання небажаному проникненню в систему GPS і навмисному спотворенню ії сигналів, цей код з 1994 р. заміняється на аналогічний, але більш засекречений код Y. Код C/A накладається тільки на несучу хвилю L1, є загально доступним, але дає відстані з гіршою точністю, теоретично 3-5 м. Код C/A має ще одне призначення – він використовується для початкового захоплення навігаційного сигнала при спостереженнях. Код D накладається на обидві несучі і містить наступну інформацію: елементи орбіти власного космічного апарата, за якими можна обчислити його геоцентричні координати на моменти трансляції сигналів з точністю 0.5-2 м; моменти трансляції сигналів за бортовим годинником і поправки цього годинника відносно шкали часу GPS; параметри точності трансльованих сигналів; параметри моделі будови і стану іоносфери; параметри загального стану (цілісності) всієї системи GPS на біжучий період; елементи орбіт всіх інших космічних апаратів (альманах) з нижчою точністю, достатньою для обчислення їх ефемерид при
організації спостережень та деякі інші дані. 0 r c ' Окремі компоненти сигналу показані в таблиці 2.1. Тут слід відзначити, що номінальна частота приблизно на 0.005 Гц менша зазначеної величини, чим компенсуються релятивістські ефекти.
26.Вкажіть пакети програм і їх типи для обробки GPS «вимірів
27.Основне рівняння космічної геодезії.
28.Вкажіть складові супутникового сигналу
29.Вкажіть види ефемерид та їх точність.
54.Вкажіть типи ефемерид та їх точність.
На сучасному етапі розвитку супутникових технологій позиціонування ефемериди супутників поділяють на чотири типи [7]: Broadcast– бортові або трансльовані, що передаються безпосередньо від GNSS супутників під час виконання спостережень, а результатом при цьому є навігаційний файл (файл *. у форматі RINEX), Ultra-rapid – надшвидкі, Rapidшвидкі та Final – остаточні типи ефемерид отримуються у центрі опрацювання IGS – International GNSS Service [7] (файли з розширенням *. sp3).
Різниця між ними полягає у часі очікування та точності. Найбільш точними є Final ефемериди (до 2.5 см). Цей тип ефемерид стає доступним для використання через 1218 днів від моменту проведення спостережень. За ними йдуть Rapid ефемериди (від 2.5 см), і які стають доступними через 1741 годин. Надшвидкі Ultra-rapid ефемериди ділять на два підтипи: oтримані із спостережень (Observed) протягом поточного дня (на
03.00, 09.00, 15.00 і 21.00 UT) -( 3 см) та прогнозовані (Predicted) у режимі реального часу ( 5 см). Точність бортових ефемерид становить 100 см. З наведених даних зрозуміло, що найкращим варіантом є застосування надшвидких Ultra-rapid ефемерид, особливо прогнозованого (Predicted) їх підтипу. Зазначимо, що довший час при застосуванні RTK режиму вимірювань на практиці застосовувались бортові (Broadcast) ефемериди, як єдиний можливий тип ефемерид у режимі реального часу, оскільки передача Ultra-rapid ефемерид була налагоджена порівняно недавно. Тому більшість рекомендацій з умов використання RTK режиму відноситься ще до попередніх років.
30. Вкажіть, на яких висотах проявляється вплив тропосферної
рефракції?
Тропосфе́ра — нижній шар атмосфери планети ( 8—13 км) . Обумовлює затримку поширення радіосигналу від супутника. Тропосферна затримка залежить в основному від метеорологічних умов (атмосферного тиску, температури повітря, вологості), а також від висоти супутника над обрієм. Компенсація тропосферних затримок враховується шляхом розрахунку математичної моделі цього шару атмосфери. Такі затримки сигналів викликають похибки вимірювань псевдовіддалей близько 1 метра.
31.Вкажіть види файлів RINEX-формату
Формат RINEX містить наступні типи файлів: дані спостережень, навігаційні повідомлення, метеорологічні дані та дані годинників супутників та приймачів. Формат SP3 містить точні значення місцезнаходження супутників на певний момент часу. Формат підтримує дані з GPSта ГЛОНАСС-супутників. Місцезнаходження супутника зберігається у фіксованій системі відліку відносно Землі і відповідно до певної епохи. Формат SINEX було впроваджено для незалежного обміну даними, що містять всю необхідну інформацію про координати та швидкості GPS-станцій, та параметри орієнтації Землі. Також, аналітичним центром IGS було впроваджено додавання у формат параметри зенітної тропосферної рефракції. Він був прийнятий у 1994 р. на семінарі IGS, присвяченому ущільненню системи координат IERS. Параметри обертання Землі, що надаються службами IERS та IGS, містить часові ряди координат полюсу, тривалість дня тощо, що необхідно для виконання перетворень між земною та небесною системами відліку. Формат IONEX було розроблено для надання інформації та обміну даними параметрів іоносфери. Перший варіант цього формату з’явився у 1996 р. [77]. На цей час поширеною є версія №1, яка була затверджена на семінарі IGS у 1998. [76]. Формат підтримує двота тривимірні карти вмісту електронів. Формат ANTEX було впроваджено у 2002 р. на семінарі IGS у Канаді. У форматі зазначено корекції фазових центрів комбінацій антена–купол для антен 52 супутників та приймачі
32. Вкажіть скільки супутників GPS і чому необхідно спостерігати для
визначення координат пункту способом окремої точки.
Принцип дії Станом на сьогодні основою системи NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging) є 31 супутник (всього наявно 32), що працюють у єдиній мережі й обертаються на шести різних кругових орбітах, розташованих під кутом 60° одна до одної.
33.Еліптична орбіта супутників.
еліптична орбіта (ВЕО) — це тип навколоземної орбіти, на якій висота в апогеї в багато разів перевищує висоту в перигеї
За законами Кеплера супутники на високих еліптичних орбітах рухаються з дуже високою швидкістю в перигеї, а потім значно уповільнюються в апогеї. Коли КА перебуває поблизу апогею (протягом декількох годин), у наземного спостерігача складається враження, що супутник майже нерухомий, тобто, його орбіта виглядає квазі-геостаціонарною.
Супутники на ВЕО мають такі переваги:
Можливість обслуговування дуже великих територій;
Можливість обслуговування у високих широтах. У цих зонах супутники на ВЕО підіймаються над горизонтом набагато вище, ніж геостаціонарні супутники;[1]
Ширші можливості використання різних частотних діапазонів (на відміну від геостаціонарної орбіти, де вже практично не лишилося ні вільного місця, ні вільних частот);
Дешевше виведення на орбіту (приблизно в 1,8 рази)[2].
У той же час, системи на високих еліптичних орбітах мають і недоліки:
Для створення квазі-геостаціонарної системи потрібно принаймні три супутники на
орбіті (замість одного геостаціонарного). У разі забезпечення цілодобового безперервного мовлення, кількість супутників зростає до семи[2];
У приймальної антени має бути функція стеження (привід для розвороту);
Відстань до супутника в апогеї високої еліптичної орбіти більша, ніж на геостаціонарній,
тому потужність передавачів має бути більшою (до 400—500 ват). Це здорожчує супутники[1];
Висока еліптична орбіта зазвичай перетинає радіаційні пояси, що значно скорочує
термін служби супутників. Щоб уникнути цієї проблеми, потрібна орбіта з перигеєм на висоті близько 20 тис. км[2];
Оскільки КА рухаються по орбіті нерівномірно, ефект Доплера створює додаткові труднощі для приймачів на Землі[3];
Через більший час поширення сигналу, виникають складнощі із застосунками, які працюють у реальному часі, такими як телефонія[3].
34. Перелічіть методи обмеження точності та доступності використання.
Вкажіть рівень можливого обмеження точності визначеній
місцеположення пункту
35.Вкажіть спосіб отримати, систему координат, термін використання точність та формат записування даних ефемерид. що передаються з сигналом супутника
36.Вкажіть сутність моделей визначення координат пунктів та GPS-
вимірами.
37.Опишіть зв’язок земної та інерціальної систем координат.
3S. Опишіть сутність та рівень обмеження точності дельта-процесу метода вибіркового доступу
39. Вкажіть організації. спосіб отримання, систему координат, термін використання, точність та формати записування даних уточнених ефемерид
точні ефемериди містять координати кожного супутника в системі відліку ITRF разом з поправками годин супутників. Ця інформація дається для кожного супутника на регулярні епохи з інтервалом 15 хвилин. Точні ефемериди є продуктом пост-обробки. Вони представляються МГС та іншими службами приблизно через два тижні після спостережень і мають оголошену точність менше 5 см в положенні і 0.1 нс по часу. В даний час МГС пропонує також швидкі і ультрашвидкі точні ефемериди.
Швидкі орбіти містять ту ж інформацію, що і точні орбіти, але обчислюються за меншим набору даних. Швидкі орбіти зазвичай доступні на наступний день і мають заявлену точність 5 см і 0.2 нс.
Ультрашвидкі орбіти є продуктом реального часу і публікуються двічі на кожну добу. Термін «в реальному часі» означає, що їх можна використовувати так само, як бортові ефемериди для застосування в реальному часі. Їх заявлена точність близько 25 см і 5 нс. Зі збільшенням числа станцій, що постачають свої дані щогодини, точність цих ефемерид буде всѐ більш повишатьс
40.Опишіть модулі програмних пакетів для обробки GPS-вимірів
41. Система координат, в якій передаються бортові ефемериди супутників GPS
42.Опишіть структуру RINEXX-формату для запису GPS-даних.
43.Вкажіть випадки застосування абсолютного способу визначення координат
44.Опишіть сутність та рівень обмеження точності х-процесу метода вибіркового доступу.
45.Перелічіть типи приймачів за вимірюваними величинами Вкажіть основні характеристики GPS-приймачів.
46.Вкажіть коди, які накладаються на несучу хвалю 12.
47.Перелічіть методи GPS спостережень.
48.Поясніть різницю між статичним і швидким статичним методами GPS спостережень.
49.Опишіть спосіб спостережень «Stop&Go».
50.Опишіть метод повторюваних (reoccupation) Спостережень GPS.
51.Опишіть кінематичний метод спостережень OPS.
52.Сутність методу запобіганню імітації сигналів.
53. Опишіть структуру супутникового сигналу, запишіть рівняння
несучих хвиль.
55.Вкажіть складові супутникового сигналу та схему пакування даних в супутниковий сигнал.
56.Охарактеризуйте безкодовий метод обробки супутникового сигналу
- метод z-стеження.
57.Основне рівняння Супутникової геодезії
Фундаментальне рівняння космічної геодезії є векторне рівняння, що зв'язують координати пункту земної поверхні в загальземного геоцентрической системі координат з координатами штучного супутника землі (ШСЗ) в загальземного геоцентрической системі координат і топоцентрические системі координат.
58.Методи космічної геодезії.
Методи космічної геодезії
Візуальні спостереження штучного супутника землі (ШСЗ)
Оптико-механічні спостереження ШСЗ
Фотографічні спостереження ШСЗ
Лазерні спостереження ШСЗ
Радіотехнічні спостереження ШСЗ
Системи супутник-супутник
супутникова градіентометр
інтерферометричні спостереження
59.Інерційна система координат (вказати напрямки осей).
Інерціальна система відліку (ІСО) - система відліку, в якій всі вільні тіла рухаються прямолінійно і рівномірно або покояться [1] [2]. Існування систем, що володіють такою властивістю, постулюється першим законом Ньютона і підтверджується експериментальними фактами. Еквівалентну визначення, зручне для використання в теоретичній механіці, звучить [3]: «інерціальна називається система відліку, по відношенню до якої простір є однорідним і ізотропним, а час - однорідним».
Застосування Землі в якості ІСО, незважаючи на наближений його характер, широко поширене в навігації. Інерціальна система координат, як частина ІСО будується за наступним алгоритмом. В якості точки O -
початку координат вибирається центр землі відповідно до прийнятої її моделлю. Ось z збігається з віссю обертання землі. Осі x і y знаходяться в екваторіальній площині. Слід зауважити, що така система не бере участь у обертанні Землі.
60.Земна система координат (вказати напрямки осей).
International Terrestrial Reference System (ITRS, Міжнародна земна система координат) - стандартна земна система координат, прийнята МАС в 1991
році. Початком відліку є центр мас Землі (включаючи океан і атмосферу).
Система обертається разом із Землею і не є інерціальній. Орієнтація осей визначається зі спостережень МСВЗ. Ось z є середньою віссю обертання Землі і спрямована в опорний полюс (IRP - IERS Reference Pole). Ось x
лежить в площині опорного меридіана (IRM - IERS Reference Meridian).
Одиницею довжини є метр, шкалою часу - шкала TCG (Geocentric Coordinate Time (англ.) - геоцентричне координаційне час). ITRS - набір домовленостей і основоположних принципів побудови земної системи координат.
Практичною реалізацією ITRS є Міжнародна земна система відліку
(ITRF).
На тих же теоретичних положеннях, що і ITRS, будуються і деякі інші системи координат, наприклад, американська WGS 84 і російська ПЗ-90.
Невеликі відмінності в параметрах цих систем при практичних втіленнях можуть бути пояснені відмінностями в складі і обсязі використаної вимірювальної інформації і методичними відмінностями [1].
61.Системи вимірювання часу (Всесвітнього - сонячного і зоряного,
земного - ефемеридного, атомного).
Сонячний час — час за шкалою, що визначається видимим рухом Сонця по небесній сфері[1].
Справжня (істинна) сонячна доба — проміжок часу між двома послідовними кульмінаціями центра диска Сонця на одному і тому ж географічному меридіані.
За початок справжньої сонячної доби приймають момент нижньої кульмінації Сонця (момент справжньої півночі).
Проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями точки весняного рівнодення на одному і тому ж меридіані називається зоряною добою (доба, виміряна відносно далеких зір).
За початок зоряної доби принятий момент верхньої кульмінації т. ВРД.
Існує істинний і середній зоряний час в залежності від обраної точки весняного рівнодення.
Середня зоряна доба дорівнює 23 годинам 56 хвилинам 04,0905 секундам середньої сонячної доби.
Ефемеридний час (ЕТ - ефемерид час) - незалежна змінна (аргумент) в
небесній механіці (ньютонівська теорія руху небесних тіл).
Введено з 1 січня 1960 року в астрономічних щорічниках як більш рівномірний, ніж Всесвітній час, обтяжене довгоперіодичною нерівномірністю обертання Землі
Визначається зі спостереження тіл сонячної системи (в основному Місяця). В якості одиниці вимірювання прийнята ефемеридна секунда як
1/31556925,9747 частка тропічного року для моменту 1900 січня 12:00 ЕТ або, інакше, як 1/86400 частка тривалості середніх сонячних діб для цього ж моменту.
Атомний час (АТ - Atomic Time) введено з 1 січня 1964 року. За одиницю часу прийнята атомна секунда.
В жовтні 1967 р в Парижі 13 Генеральна конференція Міжнародного комітету мір і ваг визначає тривалість атомної секунди - проміжку часу, за який здійснюється 9192631770 коливань, відповідних частоті випромінювання (поглинання) атомом цезія-133 при резонансному переході між двома енергетичними рівнями основного стану атома при відсутності збурень від зовнішніх магнітних полів і фіксується як радіовипромінювання з довжиною хвилі близько 3,26 см.
З 1 січня 1972р СРСР і багато країн світу перейшли на атомний стандарт часу.