Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
учебники / Краснорылов И.И., Плахов Ю.В. - Основы космической геодезии - 1976 .pdf
Скачиваний:
285
Добавлен:
26.04.2015
Размер:
19.95 Mб
Скачать

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

nункте наблюдений);

- 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

1077

 

 

 

 

1184

50,1

108

 

Сфероид

161

 

4

 

10.10.1964

Explorer

22

881

 

 

 

 

1088

79,7

105

 

Правильная

53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

восьмигран-

 

 

 

 

 

Explorer

 

 

 

 

 

 

1318

41

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

 

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)