ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
37
LBHNx coscos)( += ;
LBHNy sincos)( += ; (5.1)
BHNez sin])1[(
2
+−= ,
где
Be
a
N
22
sin1−
=
;
222
21
αα
−=−= abe
- эксцентриситет эллипсоида;
ab−= 1
α
- параметр сжатия эллипсоида.
5.1. Опорные системы координат, используемые спутниковых
радионавигационных системах
СРНС ГЛОНАСС использует опорную систему координат «Параметры Земли
1990 года» (ПЗ-90).
ПЗ-90 получена по результатам наблюдений геодезических
спутников ГЕОИК, в том числе доплеровских, дальномерных радиотехнических и
лазерных измерений, измерений высот спутника над поверхностью моря и
фотографирований космических аппаратов на фоне звездного неба. При получении
ПЗ-90 использовались также радиотехнические и лазерные измерения дальности до
спутников систем ГЛОНАСС и ЭТАЛОН, гравиметрические данные на
суше и
Мировом океане [1, 4].
ПЗ-90 включают в себя фундаментальные астрономические и геодезические
постоянные, единую геоцентрическую систему координат (ЕСК), модели
гравитационного поля Земли в виде коэффициентов разложения геопотенциала в ряд
по сферическим функциям систем точечных масс, каталоги высот геоида над общим
земным эллипсоидом. Система координат ПЗ-90 закреплена на поверхности Земли
координатами пунктов
космической геодезической сети (КГС).
ПЗ-90 вводит следующие параметры общего земного эллипсоида:
Большая полуось, м ............................................................................... 6 378 136
Знаменатель сжатия ............................................................................... 298,257
Гравитационное ускорение на экваторе Земли, мГал ....................... 978 032,8
Поправка к гравитационному ускорению на уровне моря,
обусловленная влиянием земной атмосферы, мГал ......................... -0,9.
СРНС NAVSTAR-GPS использует опорную систему координат «World Geodesic
System, 1984» (WGS-84)
(Мировая геодезическая система 1984 года). Военно-
топографическое агентство США выполнило преобразование около 100 локальных
геодезических систем координат к WGS-84. С этой целью была выполнена локальная
привязка многих геодезических пунктов к соответствующим пунктам космической
геодезической сети, координаты которых были определены по наблюдениям. Сначала
это были наблюдения спутников системы TRANSIT, а в последнее время - системы
GPS.
Что
касается локальных координат высот, то они основаны на различных
определениях уровня моря. До сих пор нет единой мировой системы отсчета высот,
способной связать эти локальные высотные координаты.
38
Исходное определение и реализация WGS-84 удовлетворяют требованиям
Министерства обороны США к картографированию территорий и геодезическим
требованиям. Точность плановых координат в этой системе, равная 1-2
м, была более
чем достаточной для крупномасштабного картографирования. Точность высот
зависела от того, как были определены превышения. Если для этой цели
использовалось нивелирование I-го класса, высоты определялись очень точно (до см)
по отношению к локальному уровню моря. При нивелировании превышения
оценивались по высотам по отношению к эллипсоиду WGS-84, и использовались
высоты геоида
, определенные по модели WGS геоида.
WGS-84 использует модель сферического гармонического расширения
гравитационного потенциала вверх в определенном порядке и до 360 градусов.
Опорная система координат в СРНС «GALILEO» (GTRF) принята в соответствии
с международными гражданскими стандартами. Тем не менее, опорные системы
времени и координат должны базироваться на геодезических опорных станциях и
эталонах времени, отличных от тех, которые используются в системе NAVSTAR. Это
гарантирует независимость обеих систем, позволяя одной системе действовать как
резервное решение для другой системы.
GTRF должна на практике стать
независимым членом Международной
Системы Опорных Координат (ITRS), созданной Центральным Управлением
Международной Службы Вращения Земли (IERS). Полученная система координат
опирается на координаты наземных станций системы «GALILEO». Система
NAVSTAR использует систему WGS-84 (и её модификации), как опорную систему
координат, причем эта система также создана ITRS и опирается на координаты
станций управления NAVSTAR.
Как ожидается, отличия в координатах, полученных относительно
систем
WGS-84 и GTRF не должны превышать нескольких сантиметров. Поэтому, с точки
зрения возможности взаимодействия обеих СРНС, подразумевается, что WGS-84 и
GTRF будут практически идентичными (в рамках возможной точности) при
реализации обеих решений ITRS (т.е. их системы опорных координат будут
совместимы). Этой точности вполне достаточно для навигационных задач и
большинства других категорий пользователей;
остаточная разница порядка двух
сантиметров интересна лишь ученым-геофизикам. В случае, когда необходима
абсолютная точность, преобразовать параметры до требуемой точности могут
специалисты внешнего сервиса «GALILEO».
6. Аппаратура потребителей
Аппаратура потребителя предназначена: для приема сигналов от НКА; выбора
рабочего созвездия, т.е. выбора тех находящихся в зоне радиовидимости
навигационных спутников, из сигналов которых будет извлекаться навигационная
информация; определение вектора потребителя
П’ = [x y z D’ V
x
V
y
V
z
]
T
.
К современным СРНС предъявляются высокие требования по точности
навигационных определений. Это обуславливает необходимость рассмотрения
методов оптимальной обработки сигналов и извлечения информации при построении
навигационных приемников. По своей сути навигационная задача определения
вектора потребителя П’ является задачей оценивания координат объекта (в общем
случае подвижного) по наблюдениям сигналов от источников излучения с
37 38
x = ( N + H ) cos B cos L ; Исходное определение и реализация WGS-84 удовлетворяют требованиям
Министерства обороны США к картографированию территорий и геодезическим
y = ( N + H ) cos B sin L ; (5.1) требованиям. Точность плановых координат в этой системе, равная 1-2 м, была более
чем достаточной для крупномасштабного картографирования. Точность высот
z = [(1 − e 2 ) N + H ] sin B , зависела от того, как были определены превышения. Если для этой цели
где использовалось нивелирование I-го класса, высоты определялись очень точно (до см)
по отношению к локальному уровню моря. При нивелировании превышения
a оценивались по высотам по отношению к эллипсоиду WGS-84, и использовались
N= ;
1 − e sin 2 B
2 высоты геоида, определенные по модели WGS геоида.
WGS-84 использует модель сферического гармонического расширения
e = 1 − b 2 a 2 = 2α − α 2 - эксцентриситет эллипсоида; гравитационного потенциала вверх в определенном порядке и до 360 градусов.
α = 1 − b a - параметр сжатия эллипсоида. Опорная система координат в СРНС «GALILEO» (GTRF) принята в соответствии
с международными гражданскими стандартами. Тем не менее, опорные системы
5.1. Опорные системы координат, используемые спутниковых времени и координат должны базироваться на геодезических опорных станциях и
радионавигационных системах эталонах времени, отличных от тех, которые используются в системе NAVSTAR. Это
СРНС ГЛОНАСС использует опорную систему координат «Параметры Земли гарантирует независимость обеих систем, позволяя одной системе действовать как
1990 года» (ПЗ-90). ПЗ-90 получена по результатам наблюдений геодезических резервное решение для другой системы.
спутников ГЕОИК, в том числе доплеровских, дальномерных радиотехнических и GTRF должна на практике стать независимым членом Международной
лазерных измерений, измерений высот спутника над поверхностью моря и Системы Опорных Координат (ITRS), созданной Центральным Управлением
фотографирований космических аппаратов на фоне звездного неба. При получении Международной Службы Вращения Земли (IERS). Полученная система координат
ПЗ-90 использовались также радиотехнические и лазерные измерения дальности до опирается на координаты наземных станций системы «GALILEO». Система
спутников систем ГЛОНАСС и ЭТАЛОН, гравиметрические данные на суше и NAVSTAR использует систему WGS-84 (и её модификации), как опорную систему
Мировом океане [1, 4]. координат, причем эта система также создана ITRS и опирается на координаты
ПЗ-90 включают в себя фундаментальные астрономические и геодезические станций управления NAVSTAR.
постоянные, единую геоцентрическую систему координат (ЕСК), модели Как ожидается, отличия в координатах, полученных относительно систем
гравитационного поля Земли в виде коэффициентов разложения геопотенциала в ряд WGS-84 и GTRF не должны превышать нескольких сантиметров. Поэтому, с точки
по сферическим функциям систем точечных масс, каталоги высот геоида над общим зрения возможности взаимодействия обеих СРНС, подразумевается, что WGS-84 и
земным эллипсоидом. Система координат ПЗ-90 закреплена на поверхности Земли GTRF будут практически идентичными (в рамках возможной точности) при
координатами пунктов космической геодезической сети (КГС). реализации обеих решений ITRS (т.е. их системы опорных координат будут
ПЗ-90 вводит следующие параметры общего земного эллипсоида: совместимы). Этой точности вполне достаточно для навигационных задач и
Большая полуось, м ............................................................................... 6 378 136 большинства других категорий пользователей; остаточная разница порядка двух
Знаменатель сжатия ............................................................................... 298,257 сантиметров интересна лишь ученым-геофизикам. В случае, когда необходима
Гравитационное ускорение на экваторе Земли, мГал ....................... 978 032,8 абсолютная точность, преобразовать параметры до требуемой точности могут
Поправка к гравитационному ускорению на уровне моря, специалисты внешнего сервиса «GALILEO».
обусловленная влиянием земной атмосферы, мГал ......................... -0,9.
6. Аппаратура потребителей
СРНС NAVSTAR-GPS использует опорную систему координат «World Geodesic Аппаратура потребителя предназначена: для приема сигналов от НКА; выбора
System, 1984» (WGS-84) (Мировая геодезическая система 1984 года). Военно- рабочего созвездия, т.е. выбора тех находящихся в зоне радиовидимости
топографическое агентство США выполнило преобразование около 100 локальных навигационных спутников, из сигналов которых будет извлекаться навигационная
геодезических систем координат к WGS-84. С этой целью была выполнена локальная информация; определение вектора потребителя
привязка многих геодезических пунктов к соответствующим пунктам космической П’ = [x y z D’ Vx Vy Vz]T.
геодезической сети, координаты которых были определены по наблюдениям. Сначала
К современным СРНС предъявляются высокие требования по точности
это были наблюдения спутников системы TRANSIT, а в последнее время - системы
навигационных определений. Это обуславливает необходимость рассмотрения
GPS.
методов оптимальной обработки сигналов и извлечения информации при построении
Что касается локальных координат высот, то они основаны на различных
навигационных приемников. По своей сути навигационная задача определения
определениях уровня моря. До сих пор нет единой мировой системы отсчета высот,
вектора потребителя П’ является задачей оценивания координат объекта (в общем
способной связать эти локальные высотные координаты.
случае подвижного) по наблюдениям сигналов от источников излучения с
