Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
Следует заметить, что за последние годы за рубежом спутниковым системам GPS и ГЛОНАСС и методам их геодезического использования посвящено достаточно много публикаций. Вместе с тем в нашей стране ощущается явный недостаток информации по затронутой проблеме. Исходя из этого, в настоящей публикации предпринята попытка систематизированного изложения всей совокупности вопросов, связанных с геодезическим использованием спутниковых методов определения местоположения. При этом основное внимание уделено глобальным спутниковым системам позиционирования GPS и ГЛОНАСС, на базе которых к настоящему времени разработано достаточно большое количество высокоточных геодезических приемно-вычислитель-ных комплексов, получивших название аппаратуры потребителя.
Применительно к этой аппаратуре разработаны различные режимы работы, исследованы основные источники ошибок, а также решены вопросы оптимального планирования и организации геодезических работ, базирующихся на спутниковой технологии. Весь этот перечень проблем и составил основное содержание данной книги, включающей в себя введение, восемь разделов и заключение.
Раздел ] посвящен изложению основных принципов действия спутниковых систем определения местоположения GPS и ГЛОНАСС, которые в зарубежной литературе принято называть глобальными спутниковыми системами позиционирования. В дальнейшем по тексту используется как первое, так и второе название. Поскольку системы GPS и ГЛОНАСС создавались, прежде всего, как навигационные, то при рассмотрении принципов их действия неизбежно затрагиваются как геодезические, так и навигационные аспекты особенностей работы таких систем. Следует также отметить, что эффективность использования спутниковых методов определения местоположения зависит
9
не только от совершенства работы аппаратуры потребителя, но и от всей спутниковой системы в целом. В сннзи с этим в данном разделе существенное внимание уделено общей структуре GPS и ГЛОНАСС, и, в частности, таким основным частям, как космический сектор, сектор управления н контроля, а также сектор потребителя.
Из всего комплекса аппаратуры, установленной на спутниках и составляющей основу космических секторов GPS и ГЛОНАСС, более подробно рассмотрена особенность работы оысокостабвльных опорных генераторов и тех узлов, которые участвуют в формировании передаваемых со спутника радиосигналов, на основе которых производится измерение расстояний между спутником и приемником. Сектор управления и контроля описан в достаточно сжатой форме с тем, чтобы пояснить основное назначение этого сектора без раскрытия особенностей его функционирования. При описании сектора потребителя рассмотрены общие принципы построения спутниковых приемников, причем основное внимание уделено работе тех основных компонентов, которые оказывают непосредственное влияние на получаемые результаты измерений.
В разделе 2 предпринята попытка изложить в систематизированном виде характерные для GPS и ГЛОНАСС методы измерений и вычислений, из которых к первостепенным отнесены высокоточные методы, нашедшие наибольшее распространение в геодезии. Исходя из этого, приоритет отдан фазовым измерениям, которые выполняются на основе использования несущих колебаний, и неразрывно связанным с ними дифференциальным методам измерений, включая всевозможные их разновидности. С целью обоснования принципов исключения наиболее ощутимых источников ошибок, а также принципов разрешения неоднозначности, свойственных фазовым методам, в настоящем разделе произведен анализ фазовых соотношений, позволяющих установить взаимосвязь между измеряемыми значениями разностей фаз и искомыми величинами длин линий. Вместе с тем уделено соответствующее внимание псевдодальномерным измерениям расстояний, базирующимся на использовании кодированных сигналов, а также доплеровским методам, удачно дополняющим, во многих случаях, фазовые измерении. Наряду с вышеизложенным в данном разделе описаны специфические особенности статических и кинематических методов определения местоположений, которые применяются при решении различных геодезических задач.
В разделе 3 рассмотрены проблемы координатно-временного обеспечения спутниковых систем. Показаны роль и значение различных координатных систем, используемых при спутниковых измерениях, а также предъявляемые к ним требования. В связи с тем, что при
Iu
практической реализации спутниковых геодезических технологий весьма часто возникает необходимость определения местоположения пунктов н местной системе координат, то к этом разделе описаны используемые на практике подходы, позволяющие осуществить переход от одной координатной системы к другой. а также применяемые при этом параметры перехода.
Поскольку при преобразовании высот могут возникать некоторые затруднения, данной проблеме уделено повышенное внимание. Из всех существующих методов такого перехода наиболее подробно рассмотрены подходы, позволяющие осуществить преобразование высот на сантиметровом уровне точности.
Наряду с необходимостью использования в спутниковых системах местоопределения различных координатных систем возникает также потребность в применении различных систем отсчета времени. При этом взаимосвязь между различными шкалами времени на высоком уровне точности оказывается достаточно трудноразрешимой проблемой. В частности, к такой проблеме следует отнести согласование национальных эталонов времени на уровне менее одной наносекунды, а также учет релятивистских эффектов при рассмотрении проблемы совместного использования таких спутниковых систем, как G PS и ГЛОНАСС.
