Точность определения координат точек местности

     Как и в GPS, радиосигналы верхнего диапазона частот НКА (Непилотируемый Космический Аппарат) ГЛОНАСС состоят из двух сдвинутых на 90 градусов фазоманипулированных сигналов открытого дальномерного сигнала и дальномерного сигнала высокой точности, доступного ограниченному кругу потребителей. Узкополосный сигнал открытого дальномерного кода модулируется также служебной навигационной информацией. В настоящее время сигналы нижнего диапазона предназначены только для передачи высокоточного кода, однако, перспективные НКА ГЛОНАССМ в нижнем диапазоне частот будут излучать и сигналы открытого дальномерного кода, что позволит всем категориям пользователей осуществлять ионосферную коррекцию.

     Служебная информация накладывается на узкополосный дальномерный сигнал путем инвертирования открытого дальномерного кода. Длина строки служебной информации равна 2 сек.: первые 0,3 сек. предназначены для метки времени, остальные 1,7с предназначены для передачи 85 двоичных символов. Полный кадр навигационной информации состоит из 15 строк (30 сек.) Пять кадров навигационной информации объединяются в суперкадр. В составе каждого кадра передается полный объем цифровой информации, относящейся к данному HKA и часть альманаха системы ГЛОНАСС. Альманах системы полностью передается одним суперкадром. Оперативная информация кадра по каждому навигационному спутнику содержит:

• признак достоверности информации в кадре;
• время начала кадра;
• эфемеридную информацию -координаты и скорости НИСЗ в Гринвичской прямоугольной системе координат на момент времени to;
• частотно-временные поправки на момент времени to в виде относительной поправки к несущей частоте НИСЗ и поправки к шкале времени НИСЗ;
• время to (кратно 30 мин. от начала суток), к которому привязана эфемеридная информация и частотновременные поправки.

     Альманах  системы содержит:

• время, к которому относится альманах;
• параметры орбиты, номер пары несущих частот и поправку к шкале времени для каждого НИСЗ;
• поправку к шкале времени системы ГЛОНАСС относительно шкалы времени страны (единой системы времени).

     В "ГЛОНАСС СРНС" (Спутниковая РадиоНавигационная Система) не предполагается введение селективного доступа. Одновременно, за счет частотного разделения каналов в ГЛОНАСС обеспечивается лучшая, по сравнению с GPS, точность. Согласно статистики, в годы солнечной минимальной активности в ГЛОНАСС по 6 НКА по открытому дальномерному коду СКО ошибок определения широты и долготы составляет 20-28 м, а высоты 40-52 м, что в 2,5 раз меньше, чем для GPS при тех же условиях.

     Сравнительные характеристики систем ГЛОНАСС и GPS Системы GPS и ГЛОНАСС  во многом подобны, но имеют и различия (что хорошо видно из таблицы 1). Данные системы разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS - на средних. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Применение  спутниковых методов определения  координат 

     Спутниковые радионавигационные системы позволяют  определять координаты путём приёма сигналов по измеренному доплеровскому  сдвигу частоты сигнала, измеряемого  с искусственного спутника земли, параметры  которого известны. В настоящее время  для этих целей используют системы GPS и ГЛОНАСС.

     При работе с GРS-системой координаты определяются в геоцентрической системе, начало её совпадает с центром масс земли. В процессе определений получают значение трёх координат Х, Y, Z. Для их определения должны быть известны координаты спутников и расстояние от точки стояния до спутника. Минимальное необходимое количество спутников для определения координат точки-4. Определяемым параметром при расчёте координат точки является время распространения магнитной волны от спутника до точки. Его измеряют фазовым методом, основанном на доплеровском эффекте.

     Эффект  Доплера - изменение длины волны, наблюдаемое при движении источника  волн, относительно их приёмника. При  приближении источника к приёмнику  длина волны уменьшается, при  удалении - возрастает.

     В результате получают разности длин волн и фаз, что даёт возможность измерить расстояние между спутником и  точкой и затем вычислить координаты точки.

     Методы  определения координат с испытанием ИС3 (искусственные спутники земли) называется Спутниковым позиционированием.

     Работу  можно выполнять в любую погоду днем и ночью. Современные аппаратуры позволяют определить координаты объектов на земле с сантиметровой и  даже миллиметровой точностью.

     В спутниковых технологиях применяют  односторонние методы дальномерных измерений: передающие устройство находится  на спутнике, а приемное на земле.

     Принцип работы состоит в том что приемники GPS сигналов находятся на земле, а сами спутники используются в качестве исходных пунктов. Для определения координат пункта на земле решается пространственная обратная линейная засечка.

     По  трем измеренным дальностям получают координаты X, Y, Z.

     В связи с расхождением шкал времени  спутника и приемника необходимо одновременно наблюдать 4 ИСЗ. В системе GPS спутники размещены на шести орбитах  по 4 спутника на каждой. Высоты орбит  порядка 20000км. Такое количество и  расположение спутников обеспечивают видимость в любой точке земли одновременно не имеет 4х спутников. В системе ГЛОНАСС планируется использование 3 орбит.

     Спутниковые системы состоят из 3-х секторов:

     1. Космический включает спутники.

     2. Контроля и управления – этот комплекс наземных средств, обеспечивает непрерывное наблюдение спутников в целях уточнения их орбит, прогноза движения на определенном интервале времени в виде эфемерид, заложенных в память спутника. Составная часть этого сектора – космическая геодезическая сеть равномерно расположенных на земле пунктов.

     3. Пользователя.

     Состоит из приемника и вычислительного  блока. Измерение в геодезических  целях выполняется фазовым методом, позволяющим получать не координаты, а их приращения в точках, где  установлены приемники. Эти измерения  называются относительными. Существуют два способа измерения:

     1. Кодовый – когда измеряют время распространения сигнала. Его используют только в приемниках, размещенных на определяемом пункте. Этот способ называется автономным. Если измерения одновременно выполняются двумя приемниками то способ называется дифференциальным. При этом способе один приемник ставят на пункте с известными координатами, другой на определяемом, для повышения точности.

     Фазовый – его применяют при определении  координат геодезических пунктов. В этом случае измеряют не время  распространения сигнала, а сдвиг  фаз колебаний несущей частоты  излучаемой спутником за этот промежуток времени.

     Так как спутник движется, то изменяется длина волны, наблюдаемая при  его движении.

     Этот  метод основан на эффекте Доплера.

     Существует  несколько геодезических режимов, делящихся на 2 группы:

     1. статический (не подвижный)

     2. кинематический (движущийся)

     В обоих случаях один приемник находится  на исходном пункте, а второй на определяемом. В статике оба приемника в  момент измерений не подвижны. В  кинематике один приемник перемещается непрерывно или с остановкой. Наблюдение на обоих пунктах проводится одноименно с целью приема сигнала на них  с одноименных спутников. Приемник автоматически тестируется, отыскивает и захватывает все доступные  спутники, производит измерения, открывает  файл и заносит в него всю информацию, затем второй приемник переносится  на другую определяемую точку.

     Кинематический  метод имеет несколько способов. В отличие от статики второй приемник после 10 – 15 минут измерений последовательно  перемещается по определяемым точкам. Не позднее, чем через 1 час второй приемник должен быть размещен в начальной  точке. Этот способ называется "стой – иди".

       Характеристика GPS - аппаратуры

     Приёмная  аппаратура GPS, выпускаемая фирмой Ashtech (США), обеспечивает высокую точность места определения. В приёмник GPS встроен многоканальный блок, осуществляющий слежение одновременно за сигналами двенадцати и более спутников Земли. GPS - приёмник в течении одной секунды собирает, вычисляет и записывает данные о координатах всех спутников, находящихся в поле зрения. Стандартная внутренняя память приёмника 2 Мегабайта позволяет хранить более, чем 37-часовые результаты наблюдений шести спутников или 22часовые данные, полученные по наблюдениям за десятью навигационными искусственными спутниками земли.

     Питание приёмника осуществляется от специальных  аккумуляторов. Приёмник с помощью  стандартной подставки закрепляется на штативе. Температурный диапазон его работы лежит в пределах -20, +60°С, при влажности 100%.

     GPS - приёмники бывают двух типов:  одночастотные и двухчастотные.  Выбор конкретного типа приёмника  спутниковых сигналов для проведения  земельно-кадастровых геодезических  работ прежде всего зависит от необходимой точности определения положения объектов. Например, при создании и развитии ОМС1 необходимо использовать двухчастотные приёмники. При развитии ОМС2, а также при межевании земельных участков разрешается использование одночастотных приёмников.

     Послесеансовая обработка данных GPS определений выполняется с помощью программного обеспечения.

     Коррекция ошибок