В настоящее время действуют две спутниковых системы, американская и российская, которые раньше предусматривалось использовать в военных целях. Точность определения координат одиночного приемника спутниковых сигналов составляет 10 - 100 м, но точность определения приращений координат высокая, до (5 мм + D • 10-6). Т. е., если известны прямоугольные координаты одной из точек, то приращения координат определяемой точки относительно нее могут быть получены с высокой точностью. Для этого достаточно установить приемники спутниковых сигналов на определяемой точке и, например, на триангуляционном пункте Государственной геодезической сети.
Американская система NAVSTAR GPS (Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System - навигационная система определения расстояний и времени, глобальная система позиционирования) и российская система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) в комплектации должны состоять из 24 спутников. 21 спутник - действующие, 3 - запасные. ГЛОНАСС имеет по 9 (с декабря 2004 г. ) спутников в трех орбитальных плоскостях, NAVSTAR GPS - по 3-4 спутника в шести орбитальных плоскостях. Расстояние от центра масс Земли до спутника равно 26600 км (геодезическая высота 20180 км), в результате чего период обращения спутника на орбите составляет 12 часов (звездного времени). Таким образом, каждый спутник в данном месте положения наблюдателя появляется ежедневно на 4 минуты раньше его вчерашнего положения. Количество действующих спутников и распределение их по орбитам обеспечивает одновременный прием сигналов от четырех спутников, при этом решается пространственная геометрическая задача засечки определяемой точки.
Для приема сигналов и управления спутниками на территории России установлено 8 станций: Москва, Санкт-Петербург, Воркута, Енисейск, Улан-Удэ, Петропавловск-Камчатский, Уссурийск. Станции управления и контроля системы NAVSTAR GRS расположены вдоль экватора.
В системе ГЛОНАСС каждый спутник излучает сигналы на своей частоте (на двух установленных частотах), но при этом код всех спутников одинаковый. В американской навигационной системе наоборот, каждый из спутников имеет свой «личный» код, а сигналы они излучают, как и российские спутники, на двух частотах.
Наземная часть спутниковых систем навигации состоит из центра управления, контрольных, командных, квантово-оптических и др. станций, обеспечивающих нормальную работу бортовых ситем спутников.
Для измерения времени используют основную астрономическую единицу - сутки (86400 с). Земные сутки определяются временем полного обращения Земли вокруг своей оси. Кроме этого, для измерения времени используют и звездные сутки, которые определяются по интервалу времени между двумя последовательными прохождениями Земли через точки весеннего равноденствия. Поскольку вращение Земли вокруг своей оси является нестабильным, что при современных требованиях точности является весьма значимым фактором, влияющим на точность измерений, в настоящее время, с 1967 г., осуществлен переход на более стабильную единицу измерения времени -атомную секунду. Атомная секунда определяется временем, за которое совершается определенное число колебаний в энергетическом переходе между уровнями атома цезия-133.
Созданы эталоны атомных часов, с помощью которых спутниковые часы постоянно контролируют. В наземных условиях при измерениях используют весьма стабильные часы, но, поскольку они менее стабильны, чем часы, установленные на спутниках, то при приеме сигналов со спутников наземные рабочие часы синхронизируют с часами спутниковой системы, иначе при измерениях возникнут недопустимо большие погрешности. Достаточно сказать, что при вычислениях орбитальных параметров число π определяют с точностью до 13 - 14 знака после запятой.
В результате выполнения измерений возникают погрешности, обусловленные многочисленными факторами. Среди них наиболее существенными являются следующие. Вращение Земли за время движения сигнала вызывает смещение приемника. Практически перемещение приемника составляет 4050 м. Релятивистские эффекты обусловлены тем, что часы на спутнике и на Земле расположены в разных местах, определяемых разными гравитационными потенциалами и перемещаются в пространстве с разными скоростями. Влияние ионосферы и тропосферы на параметры электромагнитных сигналов (искажение фазы колебаний, изменение показателя преломления и др. ). Влияние отраженных сигналов сказывается в том, что приемник регистрирует совокупность электромагнитных колебаний, отраженных и от близко расположенных к нему объектов ситуации. В линейной мере такие влияния могут оцениваться погрешностью до 5 см. Для исключения и ослабления действия внешних возмущающих факторов на точность определения координат в результаты измерений вводят соответствующие поправки.
Используемая литература: В.Н. Попов, С.И. Чекалин. Геодезия: Учебник для вузов.- М.: "Горная книга", 2007.
Скачать реферат: