Розділ іі застосування супутникових методів визначення координат

2.1. Технологія супутникових методів

При роботі з GPS-системою координати визначаються в геоцентричної системі, початок її збігається з центром мас землі. У процесі визначень отримують значення трьох координат Х, Y, Z. Для їх визначення мають бути відомі координати супутників і відстань від точки стояння до супутника. Визначальним параметром при розрахунку координат точки є час поширення магнітної хвилі від супутника до точки. Його вимірюють фазовим методом, заснованому на доплеровском ефекті.Ефект Доплера - зміна довжини хвилі, що спостерігається при русі джерела хвиль, щодо їх приймача. При наближенні джерела до приймача довжина хвилі зменшується, при видаленні - зростає. У результаті отримують різниці довжин хвиль і фаз, що дає можливість виміряти відстань між супутником і точкою і потім обчислити координати точки. Методи визначення координат з випробуваннямІС3 (штучні супутники землі) називається Супутниковим позиціонуванням.

Роботу можна виконувати в будь-яку погоду вдень і вночі. Сучасні апаратури дозволяють визначити координати об'єктів на землі з сантиметровою і навіть міліметровою точністю. У супутникових технологіях застосовують односторонні методи далекомірних вимірів: передавальні пристрій знаходиться на супутнику, а приймальне на землі. Принцип роботи полягає в тому що приймачі GPS сигналів знаходяться на землі, а самі супутники використовуються в якості вихідних пунктів. Для визначення координат пункту на землі вирішується просторова зворотна лінійна зарубка. По трьох виміряним дальностям отримують координати X, Y, Z.

У зв'язку з розбіжністю шкал часу супутника і приймача необхідно одночасно спостерігати 4 ШСЗ. У системі GPS супутники розміщені на шести орбітах по 4 супутника на кожній. Висоти орбіт порядку 20000км. Така кількість і розташування супутників забезпечують видимість в будь-якій точці землі одночасно не має 4х супутників. У системі ГЛОНАСС планується використання 3 орбіт.

Супутникові системи складаються з 3-х секторів:

1. Космічний включає супутники.

2. Контроль та управління- цей комплекс наземних засобів, забезпечує безперервне спостереження супутників з метою уточнення їх орбіт, прогнозу руху на певному інтервалі часу у вигляді ефемерід, закладених в пам'ять супутника. Складова частина цього сектора - космічна геодезична мережа рівномірно розташованих на землі пунктів.

3. Користувач.

Складається з приймача і обчислювального блоку. Вимірювання в геодезичних метою виконується фазовим методом, що дозволяє отримувати не координати, а їх збільшення в точках, де встановлені приймачі. Ці виміри називаються відносними. Існують два способи вимірювання. Кодовий - коли вимірюють час розповсюдження сигналу. Його використовують тільки у приймачах, розміщених на визначеному пункті. Цей спосіб називається автономним. Якщо вимірювання одночасно виконуються двома приймачами то спосіб називається диференціальним. При цьому способі один приймач ставлять на пункті з відомими координатами, інший на визначеному, для підвищення точності.

Фазовий - його застосовують при визначенні координат геодезичних пунктів. У цьому випадку вимірюють не час поширення сигналу, а зрушення фаз коливань несучої частоти випромінюваної супутником за цей проміжок часу так як супутник рухається, то змінюється довжина хвилі, яка спостерігається при його русі. Цей метод заснований на ефекті Доплера.

Існує кілька геодезичних режимів, що діляться на 2 групи:

- статичний (не рухливий)

- кінематичний (рухомий)

В обох випадках один приймач знаходиться на вихідному пункті, а другий на визначеному. У статиці обидва приймача в момент вимірювання не рухливі. У кінематиці один приймач переміщається безупинно або із зупинкою. Спостереження на обох пунктах проводиться однойменно з метою прийому сигналу на них з однойменних супутників. Приймач автоматичнотестується, відшукує і захоплює всі доступні супутники, проводить вимірювання, відкриваєфайлі заносить в нього всю інформацію, потім другий приймач переноситься на іншу визначену точку. Кінематичний метод має кілька способів. На відміну від статики другий приймач після 10 - 15 хвилин вимірювань послідовно переміщається по визначеним точкам. Не пізніше, ніж через 1 годину другий приймач повинен бути розміщений у початковій точці. Цей спосіб називається "стій - йди". Просторове положення НІСЗхарактеризуєйого "бортові ефемериди", що включають в себе просторові прямокутні координати НІСЗ (у системі координат WGS-84 для GPS і в системі ПЗ-90 для ГЛОНАСС) на певний момент часу. Бортові ефемериди виробляються в результаті обробки вимірювань, які виконуються сегментом контролю і управління.