- •Предисловие
- •Введение
- •§ 2. Системы измерения времени
- •§ 3. Преобразования систем координат
- •§ 1. Постановка задачи
- •§ 10. Уточнение орбиты
- •§ 18. Лунно-солнечные возмущения в движении ИСЗ
- •§ 3. Зависимость сферических координат спутника от времени
- •§ 4. Условия видимости ИСЗ
- •§ 5. Кульминация спутника
- •§ 7. Прохождение ИСЗ через параллель пункта наблюдений
- •§ 8. Параллакс спутника
- •§ 9. Влияние аберрации
- •§ 10. Спутниковая рефракция
- •§ 4. Обработка фотографических наблюдений
- •§ 6. Допплеровские наблюдения
- •§ 8. Радиодальномерные наблюдения
- •§ 9. Лазерные наблюдения
- •§ 10. Обработка материалов регистрации времени
- •§ 12. Расчет яркости ИСЗ
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Синхронные и квазисинхронные наблюдения
- •§ 3. Космические геодезические построения
- •§ 5. Понятие об уравнивании и оценке точности космических геодезических построений
- •§ 6. Определение масштаба построений
- •§ 11. Основы проектирования космических геодезических построений
- •§ 1. Сущность динамических задач
- •§ 4. Учет резонансных возмущений
- •§ 3. Геофизические выводы, полученные на основе спутниковых наблюдений
- •Список литературы
- •Оглавление
импульсов, что обеспечивает измерение |
|
расстояний |
с |
точно |
||||||
стью порядка 0,6 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если счетчик лазерной установки работает |
от генератора в |
|||||||||
1 ГГц, то |
его разрешающая |
способность |
состав.1яет |
1 |
нсек |
|||||
(0,15 м). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При точном учете температуры и давления ошибки за влия. |
||||||||||
ние атмосферы можно свести до 0,2 м. |
|
|
|
|
|
|
||||
Таким |
образом, ошибка |
лазерного |
|
метода |
определения |
|||||
расстояний до ИСЗ оказывается порядка 0,7 м. |
|
|
|
|
||||||
Полученные из лазерных наблюдений дальности приводятся |
||||||||||
к некоторым стандартным значениям |
температуры |
(То) |
и дав |
|||||||
ления (Ро) |
атмосферы. |
Величина |
поправки |
определяется по |
||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дr =а+ ЬЛрдТ-1 + сН |
|
|
|
|
(IV.52) |
||||
|
|
siп h + J0- 3 ctg h |
' |
|
|
|
|
|
||
где а, Ь, с- постоянные |
коэффициенты, |
Т и |
р- температура |
|||||||
11 л,авление в момент наб.1юдений, /1 |
- |
высота |
ИСЗ |
над |
гори |
зонтом, Н- высота пункта над уровнем моря.
В измеренную дальность вводятся также поправки за аппа
ратурные задержки.
В случае необходимости резу.1ьтаты :1азерных наблюдений
так же, как и результаты любых других наблюдений, приво
дятся к центрам знаков.
Применевне лазеров для освещения спутников с целью фо
тографирования позволило получить направления иа них с
ошибкой 1-2", как при обычных фотографических наблюде
ниях.
Прогнозируется создание .1азерных систем для измерения
расстояний с точностью порядка 15 см.
§ 1О. Обработка материалов регистрации времени
Большая скорость видимого перемещения большинства спут
ников предъявляет высокие требования к точности фиксирова ния моментов наблюдений. Для решения многих задач тре
буется с высокой точностью обеспечивать |
синхронность |
на |
|
блюдений. |
|
|
|
При |
наблюдениях пассивных спутников, |
выполняя, |
как |
правило, |
квазисинхронные наблюдения (перекрывающиеся |
по |
времени), приводят их к единому :.rюrе1пу, называемому син
хронным. Снимки пассивных ИСЗ содержат 1О и более то
чечных изображений спутника в перекрывающемся интервале времени. Для каждого положения спутника на снимке известен
мо:v~ент наблюдений Т.
Эти моменты исправляют поправкой за спутниковую абер рацию, вычисляемой по формуле (III.89)
дТ=-.!_.
с
IЗ4
1 акой подход |
освобождает от необходимости |
исправлять по |
правками за |
аберрацию координаты спутника |
на снимке. |
Вычисление координат спутника на снимке для так назы uаемого «синтетического» синхронного момента Т0 производится путем аппроксимации по способу наименьших квадратов по
:шномами третьей степени
х0 |
= а0 + а1Т0 |
+ а2То + а3 |
Т0 |
} |
• |
|
|
|
2 |
3 |
|
(IV.53) |
|
Уо = Ь0+ Ь1Т0+ Ь2Т~ + b3Tg |
|
|
||||
|
|
|
||||
В формуле |
(IV.53) ai |
и bi(i=O, |
1, |
2, 3)-эмпирические |
коэффициенты, которые получаются по формулам аналогичного
вида, если в них подставить измеренные на снимке координа
ты спутника Xi и Yi в моменты наблюдений Ti.
При наблюдениях активных спутников в качестве момента
наб.'lюдений принимается средний момент экспозиции звезд i камера неподвижна) или момент подачи спутником световой
вспышки (камера отслеживает движение звезд).
В радиоэлектронных методах моментом наблюдений явля
ется время получения измеряемого параметра, например, при
допплеровских наблюдениях с использованием интегральной си
стемы - середина счетного интервала.
Сигналы точного времени сейчас передаются в системе так называемого всемирного координированного времени UTC. По существу это атомное время АТ-1, систематически корректируе
мое скачком так, чтобы уклонение |
UTC от |
всемирного |
вре |
||
мени UT-2 не превыша.'lо 0,7s. |
|
|
|
||
Для решения |
задач |
космической |
геодезии, как правило, |
||
требуется знать |
время |
UT-1, определяемое |
мгновенной |
часто |
той вращения Земли относительно ее средней оси. Соответст вующие поправки для перехода от UTC к другим системам сче та времени публикуются в бюллетенях «Эталонное время в
средние моменты персдачи радиосигналов», издаваемых
ВНИИФТРИ.
Так же, как при астрономических определениях, при наблю
дениях спутников в случае приема сигналов точного времени
с~едует учитывать поправку за скорость распространения ра
диоволн
d |
(IV.54) |
Мр:::::::-, |
|
Vp |
|
где d - расстояние от радиостанции до пункта |
наб.'Iюдений, |
Vp - скорость распространения радиоволн.
Если на борту спутника установлены высокостабильные
часы, управляющие лампами-вспышками, и сигналы этих ча
сов принимаются наземными пунктами (наземными службами времени) и сопоставляются с сигналами точного времени, то по-
135
правка за приведение показаний часов службы времени к си
стеме UT-1 б.удет равна [9J |
|
|
|
|
||
|
!:J.Тн =Т+ т--j- ЫР + Мз -tн, |
(IV.55) |
||||
где |
Т- средний момент |
передачи |
сигна.'lов |
точного |
вре |
|
|
мени |
радиостанцией; |
|
|
|
|
|
т- поправка за приведение Т к системе UT-1; |
|
||||
|
!:J.tззадержки сигнала при прохождении через прие~l |
|||||
|
ную |
аппаратуру |
наземной |
службы |
времени |
(в |
nункте наблюдений);
tн - показания часов наземной службы времени.
Поправка к nоказаниям бортовых часов в момент вспышю1 равна [9]
д.Т~ = t~ +м~+ м;+ Мз-t~. |
(IV.56) |
Время вспышки равно
|
Т*= t~-\- !:J.T~, |
(IV.57) |
где |
t~- показания бортовых часов спутника. |
|
§ 11. |
Геодезические искусственные спутники Земли |
( ГИ СЗ) |
По своему це.1евому назначению ИСЗ можно nодраздетпь
на исследовательские, метеорологические, навигационные, связ ные и геодезические.
Для геодезических целей в nринципе могут использоваться
раз.1ичные ИСЗ, относящиеся ко всем группам, однако наибо
лее ценные для геодезии и смежных с ней отраслей знаний дан
ные могут быть получены в результате наблюдений специаль
ных геодезических спутников.
Спутник может быть исnо.1ьзован для целей геодезии, ес.1и
он отвечает оnределенным требованиям. Такой сnутник до.l
жен иметь:
1)форму, близкую к сферической;
2)nоверхность, характеризующуюся бо.1ьшим коэффициен
том отражения (д.ття пассивных ИСЗ);
3)возможно большее отношение массы к площади попереч
ного сечения (в динамическом и орбита.1ьном методах);
4)ограниченные определенными пределами параметры орбиты;
5) специальное бортовое оборудование (д.1я активных ИСЗ).
Исключение составляют спутники-ба.1.1оны. .1.1я которых
характерна малая величина отношения масса/поверхность 11
которые могут использоваться только nри синхронных на
блюдениях, когда не требуется знать точно гсоuентр114tеские
координаты спутника.
136
Исnо.1ьз\·емые для целей геодезии CП\'THIIKII доJiжны имеТJ,
орбиты с Эксцентриситетом 0,02-0,05 и· во всяком случае,
как правило, не более О,1. Высота перигея орбиты должна за ключаться между 1000-4000 км. Она не должна быть менее 500-800 км, так как в этом случае возникают существенные
трудности nри учете соnротивления атмосферы, кроме того, для
обесnечения одной и той же территории при малой высоте спутника требуется большее число станций наблюдений. На конец, че:v~ меньше высота сnутника, тем больше его видимая
скорость, что осложняет производство наб.'!юдений.
Недопусти:мо и значительное увеличение высоты перигея,
так как в это:м случае действие отдельных гармоник гравита
ционного no.'lя Земли на движение ИСЗ начинает сглажи
ваться, таким образом, спутник становится мало пригодным
JЛЯ динамических исследований. Усиливается гравитационное :tействие на движение ИСЗ Луны и Солнца и осложняется учет
ЛИХ В.'IИЯIIИЙ.
В зависимости от характера решаемых задач требования к ГИСЗ будут равными.
Прн решенни геометрических задач для обесnечения боль шей территории целесообразно исnо.1ьзовать спутники с боль
шими нак.1онениями (60-80°) и высотами |
периген |
nорядка |
:3000-4000 км, что уменьшает возмущающее |
действие |
грави |
тационного по.1я Земли. При этом желательна практически кру
говая орбита.
Решение динамических задач требует исnо.'lьзования ИСЗ с
разными nараметрами орбит и в nервую очередь с разными вы
сотами и нак.'!онениями. Орбиты должны быть достаточно
чувствите.1ьны к оnредеаяемым гравитационным параметрам и
не чувствитедьны к в.'!ияниям, в том чис.'lе и гравитационным,
которые трудно определить из наблюдений ИСЗ.
Ворбитальном методе важно обесnечить минимальное
нлияние гравитационного по.:lЯ Земли и атмосферы на орбиту,
т. е. при использовании допп.1еровских и да.1ьномерных измере
ний выгодны высокие спутники.
На борту геодезического спутника может находиться с.lе
.:.tующее оборудование:
1)юшу.1ьсные источники света (оптические маяки И.111
:iа:\!Пы-nспышки);
2)радиотехническое оборудование, необходимое для реа
.шзации доnплеровских наблюдений;
3) радиотехническое оборудование, необходимое д.1я нз:\о!ере ния нак.'!онных дальностей;
-l) радиотехническое оборудование, необходимое д.:lЯ nриме
нения интерференционного :\о!етода;
5) уго.1ковые отражателн (трипе.1ьпризмы), необходн:о.tые
J..'IЯ испо.:~ьзования лазеров;
6) радиовысотомер;
Таб.1ица 3
1$5 Геодезические сnутники и сnутники другого целевого назначения, которые исnользовались для целей геодезии
|
|
|
|
|
"'"' |
|
"' |
|
|
Назва11не ИСЗ |
1-<11 |
|
..о |
||
с |
Дата запуска |
0' - |
|
||||
с |
|
|
|
|
u:S: |
|
'-' |
~ |
|
|
|
|
~~~ |
|
I:Q |
|
|
|
|
|
|
|
:11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,"( |
|
|
|
.... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:.: |
|
|
Время ак- |
|
|
|
|
||
"'"'о |
|
~ |
|
|
|
|
Время су- |
|
|
|
||
|
|
|
|
Диаметр/ |
тивного су- |
Бортовая а11паратура |
|
|||||
.... |
|
Форма |
в |
|
|
|
|
|
|
|||
"'"" |
|
:s: . |
высота, см |
ществова- |
щество- |
|
(основная) |
|
||||
~а_; |
|
"""' |
|
u |
вання |
|
|
|||||
"':s: |
|
|
|
|
|
ния |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
:r:" |
|
"= |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1:::& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76 |
|
1 |
|
12.8.1960 |
Echo |
1 |
1524 |
|
|
|
|
1684 |
47,2 |
118 |
|
Шар |
|
|||
2 |
|
25.1.1964 |
Echo 2 |
1034 |
|
|
|
|
1299 |
81,5 |
109 |
|
J |
256 |
|
|||
3 |
|
31 о 10.1962 |
ANNA 1В |
1077 |
|
|
|
|
1184 |
50,1 |
108 |
|
Сфероид |
161 |
|
|||
4 |
|
10.10.1964 |
Explorer |
22 |
881 |
|
|
|
|
1088 |
79,7 |
105 |
|
Правильная |
53 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
восьмигран- |
|
|
|
|
|
|
Explorer |
|
|
|
|
|
|
1318 |
41 ,О |
108 |
|
ная призма |
60 |
|
||
5 |
|
29.4.1965 |
27 |
940 |
|
|
|
|
|
То же |
|
|||||||
|
|
|
Explurcr |
|
|
|
|
|
|
2277 |
59,4 |
120 |
|
|
|
175 |
|
|
6 |
|
6.11 .1965 |
29 |
|
|
|
|
|
|
J |
|
|||||||
|
1112 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7 |
|
24 .G .1966 |
PAGEOS |
4212 |
|
|
|
|
4264 |
87,0 |
181 |
|
Шар |
|
||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(2480) |
|
|
|
|
(54 50) |
(84 ,0) |
|
|
|
|
(без |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кон- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тейне- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ра 57) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
11.11.1968 |
GEOS-B |
1112 |
|
|
|
|
1482 |
105,7 |
112 |
|
Правильная |
209 |
|
|||
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
восьмигран- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ная nризма |
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3050 |
|
|
|
- |
- |
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4120 |
|
|
|
- |
- |
|
|
|
- |
|
|
91/122 |
|
|
|
- |
3000 лет |
Оптический |
МаЯ! |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
допплеровский переда· |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ЧИК, аппаратура СИСТI |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
46f30 |
|
|
|
24-36 |
2000 лет |
|
мы SECOR |
|
|
||
|
|
|
|
Допплеровский пер• |
|||||||
|
|
|
|
месяцев |
|
|
|
датчик, лазерные о· |
|||
46/30 |
|
|
|
|
3000 лет |
|
|
ражатели |
|
|
|
|
|
|
24-36 |
|
|
Допп.1еровский пер• |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
месяцев |
|
|
|
датчик, лазrрные о· |
|||
122/81 |
|
|
|
- |
50 000 |
|
|
ражатели |
|
|
|
|
|
|
|
|
Оптический маяк, л; |
||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
лет |
|
зерные отражатели, aJ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
паратура |
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
CRARR, |
|
допплеро1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ский передатчик, апп; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
- |
|
|
|
ратура снетемы SECOR |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
3000 |
|
|
20 лет |
|
|
|
- |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||||
122/81 |
|
|
- |
- |
|
|
Оптический ма11к, а1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
п~атура |
|
|
снетемы |
|
|
|
|
|
|
|
|
S COR, радарная си• |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
тема, |
дuпплеровск~ й |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
nередатчик, |
|
лазернь е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отражатели, |
|
аппарат~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ра системы CRARR |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.1.1964 |
|
SECOR 1 |
|
1: 1 |
9.3.1965 |
|
SECOR 2 |
|
|
11 |
1 |
11.8.1965 |
|
SECOR 5 |
|
|
|
|
|
||
12 |
|
17.2.1966 |
|
Diapason |
|
13 |
1 |
8.2.1967 |
|
Diadcme 1 |
|
|
|
||||
14 |
1 |
18.2.1967 1 Diademe 11 |
1 |
||
15 |
1 |
12.2.1970 1 |
Peolc |
1 |
|
|
|
GEOS -С |
|
||
16 |
|
94.1975 |
|
|
~
906 |
|
|
|
935 |
69,9 |
|
\03 |
|
Параллеле· |
|
18 |
|
23Х28Х |
|
6-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nиnед |
|
|
|
Х33 |
|
месяцев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
904 |
|
|
|
938 |
70,1 |
|
103 |
|
То же |
|
18 |
|
23Х28Х |
|
6-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х33 |
|
месяцев |
1130 |
|
|
|
2423 |
69,0 |
|
122 |
|
Сфера |
|
181,5 |
|
51 |
|
6-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
месяцев |
505 |
|
|
|
2740 |
34' 1 |
|
1\9 |
|
Цилиндр |
|
19,6 |
|
47/27 |
|
- |
|
|
|
|
||||||||||||
508 |
|
|
|
1340 |
40,1 |
|
104 |
|
) |
|
22,7 |
|
50f20 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
592 1 |
1886 |
1 39,4 |
|
р 101 |
) |
1 22,7 |
1 |
50f20 |
|
- |
|||||
|
1 |
||||||||||||||
6351 |
|
749115, О |
|
1981 Восьмигран-, |
70 |
1 |
70/55 |
1 |
месяца |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ная призма |
|
340 |
|
125/120 |
|
-- |
838 |
|
|
|
845 |
115 |
|
102 |
|
- |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 лет
1500 лет
10 000
-
-
-
1
1 70 лет
12
месяцев
Аnпаратура системы
SECOR
Аnпаратура системы
SECOR
Аnпаратура систе~1ы
SECOR
Допплеровский ne-
рсдатчик
Допплеровский пе-
редатчик, лазерные от-
ражатели
1 Допnлеровский пе-
редатчик, лазерные от-
ражатели
Лазерные отражате-
ли
Та же, что на
GEOS-B; кроме того,
радиовысотомер, ап-
паратура для измерения
расстояния и радиаль-
ной скорости между
GEOS-C и AТS-F
(технологический
ИСЗ)