На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Применение сетевых спутниковых радионавигационных систем второго поколения ГЛОНАССGPS для целей управления инфраструктурой железнодорожного транспорта

Информация:

Тип работы: Диплом. Добавлен: 07.11.2011. Страниц: 220. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 5
Глава I. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (СРНС)
второго поколения ГЛОНАСС/GPS 24
1.1 .Общие исторические сведения 24
1.2. Описание СРНС второго поколения 30
1.2.1. Подсистема космических аппаратов 31
1.2.2. Подсистема контроля и управления 36
1.2.4. Координатные системы 39
1.2.5. Шкалы времени ГЛОНАСС и GPS 42
1.2.5. Параметры преобразования между ПЗ-90 и WGS-84 47
1.2.6. Кадр навигационного сообщения НИСЗ ГЛОНАСС и GPS 48 1.2.6. Навигационная аппаратура потребителей (НАЛ) 51
1.3. Общие сведения о методах определения координат потребителя посредством спутниковой навигационной аппаратуры СРНС ГЛОНАССЛлРБ с учётом специфики решения задач управления
инфраструктурой железнодорожного транспорта РФ 54
1.3.1. Абсолютный метод 54
1.3.2. Метод дифференциальной коррекции 61 1.3.2.1 .Контроль скорости движения подвижных единиц 66 1.3.2.2. Контроль свободности участков пути на базе определения длины состава на пункте контроля полносоставности 66
1.3.2.2.1. Вариант построения системы 68 1.3.1.2.2. Требования к точности и техническим характеристикам системы 72
1.3.2.3. Контроль положения самостоятельных подвижных единиц на станциях 75
1.3.2.4. Контроль показаний КЛУБ, работоспособности САУТ 77
1.3.2.5. Определение координат объектов железнодорожной линии для формирования базы данных 77
1.3.3. Относительные фазовые определения 78
Глава II. Моделирование ГЛОНАСС/ОР8 измерений с учётом возмущающих факторов 84
2.1. Псевдодальность по коду 85
2.2. Фаза несущая 87
2.3. Ионосферная рефракция 90
2.4. Тропосферная рефракция 96
2.5. Эффект многолучёвости 103
2.6. Погрешности эфемеридного обеспечения 106
2.7. Погрешности частотно-временного обеспечения 108 Глава III. Разрешение неоднозначности при относительных фазовых измерениях по СРНС ГЛОНАСС/ОР8 111
3.1. Исключение влияния ошибки часов НИСЗ на измерение псевдодальности по фазе несущей и коду 113
3.2. Исключение влияния ошибки часов приёмника на измерение псевдодальности на фазе несущей и по коду 119 3.3. Методы увеличения количества параметрической информации 126
3.3.1. «Доплер» 126
3.3.2. Третьи разности 128
3.3.3. Новые методы разрешения неоднозначности за счёт формирования дополнительных условий 135
Глава IV. Определение координат потребителя по СРНС rJIOilA.CC/GPS 175 4.1. Вычисление координат НИСЗ на момент обсервации 175
4. 2. Абсолютный метод определения координат потребителя по СРНС второго поколения ГЛОНАССЛлРБ 183
4. 3. Дифференциальный метод определения координат потребителя по СРНС второго поколения Г Л ОНАС СЮР Б с коррекцией координат 187 4. 3. 1. Эксперименты 189
4. 3. 2. Эксперимент №1 192
4. 4. Модификация дифференциального метода определения координат потребителя по СРНС второго поколения ГЛОНАСС/ОРБ с коррекцией координат с учётом специфики МАЛС 193
4.4.1. Эксперимент №2 197
4.5. Метод относительных фазовых определений координат потребителя по СРНС второго поколения ГЛОНАССЛЗРБ 199
4.5.1. Эксперимент №3 200
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 203
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 209
ВВЕДЕНИЕ
Сетевые спутниковые радионавигационные системы (СРНС) второго поколения ГЛОНАССЛлР8 являются средствами высокоточного определения времени, координат, параметров движения потребителя в любой точке Земной поверхности в любое время суток вне зависимости от метеорологических условий.
На сегодняшний день в России и за рубежом созданы различные виды одно- и двухчастотной аппаратуры потребителя, позволяющие производить измерения времени с погрешностью не хуже 100 не, псевдодальностей до навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ) СРНС ГЛОНАСС/ОР8 по коду с точностью 0.1 кодовой последовательности (0.3 м), на фазе несущей с точностью 0.003 м, что позволяет осуществлять определение координат потребителя с метровой и субсантиметровой точностью [16].
Различными фирмами производителями программного обеспечения (ПО) созданы программные комплексы (ПК) для целей определения координат, параметров движения потребителя, точных моментов синхронизации для различных областей производственной и хозяйственной деятельности человека, таких как: авиация, флот, геодезия, связь и другие.
Основой для построения навигационно-геодезического решения являются:
• Метки времени навигационных сигналов СРНС ГЛОНАССАлРЗ.
• Эфемериды НИСЗ, содержащиеся в Кадре навигационного сообщения.
• Измеренные псевдодальности аппаратурой потребителя до НИСЗ.
Применение аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАССЛлРБ на железнодорожном транспорте до сегодняшнего дня сдерживалось ввиду следующих объективных причин:
• Отсутствие цифровой системы радиосвязи железнодорожного транспорта Российской Федерации.
• Отсутствие свободных радиоканалов передачи данных на железной дороге Российской Федерации.
• Отсутствие возможности осуществления контроля проследования поездом участков пути в полном составе, использующего в качестве датчика положения только аппаратуру потребителя СРНС ГЛОНАССЛлРЗ.
• Отсутствие математического и алгоритмического обеспечения решения навигационно-геодезических задач посредством СРНС ГЛОНАССЛЗР8 с метровой и субсантитметровой точностью в режиме реального времени, учитывающего специфику железнодорожного транспорта.
• Несоответствие существующего ПО аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ требованиям, предъявляемым к ПО средств железнодорожной автоматики (ЖАТ) [1,9].
В настоящее время Министерство путей сообщения (МПС) Российской Федерации (РФ) ведёт переговоры с федеральным государственным унитарным предприятием (ФГУП) «Главный радиочастотный центр" государственной радиочастотной службы (ГРЧС) РФ о выделении радиочастот в полосе 457,4 - 470 МГц для использования в интересах МПС РФ. ГРЧС неоднократно предоставляло разрешение на использование данного диапазона радиочастот МПС РФ на различных участках железных дорог во временное пользование для отработки технических решений по построению цифровых систем радиосвязи железнодорожного транспорта РФ. В ближайшее время ожидается принятие решения о выделении радиочастот в полосе 457,4 - 470 МГц для нужд МПС РФ.
Создание цифровой системы радиосвязи железнодорожного транспорта Российской Федерации создаёт благоприятные условия для внедрения аппаратуры потребителя СРНС Г Л ОНАС С/ОР 8 в системы ЖАТ.
Актуальность выбранной темы диссертации определяется большим производственным и экономическим значением для железнодорожного транспорта СРНС ГЛОНАСС/ОР8.
Применение аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ на железных дорогах РФ позволит кардинально и в кратчайшие сроки решить актуальные задачи по повышению эффективности эксплуатационной и производственной деятельности:
• В режиме реального времени и постобработки данных с субсантиметровой точностью производство всех съёмочных и разбивочных геодезических работ, возникающих при изысканиях, проектировании, строительстве и текущем содержании железных дорог, мониторинге железнодорожных путей и сооружений; разбивочных и
выправочных работ, межевание земель, осуществление инвентаризации и создание кадастра железных дорог.
• Осуществление координатно-временного обеспечения систем безопасности движения подвижного состава и систем интервального регулирования.
• Осуществление позиционного сопровождения перемещения грузов.
• Осуществление позиционной поддержки решения задач диспетчеризации.
Кроме того, применение аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ позволит ускорить разработку и внедрение высокоэффективных систем управления движением поездов для любых категорий железнодорожных линий, в том числе и малодеятельных. Данные о местоположении поездов, полученные для систем диспетчерской централизации (ДЦ) и интервального регулирования, позволят существенно повысить безопасность движения поездов.
В настоящий момент МПС РФ рассматривает СРНС ГЛОНАСС/ОРБ в качестве средства, обеспечивающего третий уровень безопасности железнодорожного транспорта РФ в многоуровневой системе управления маршрутами и обеспечения безопасности движения поездов. Навигационную аппаратуру потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ ГУП ВНИИАС МПС России интегрирует в системы маневровой локомотивной сигнализации (МАЛС) с цифровым радиоканалом для целей управления движением маневровых локомотивов в рамках государственной программы по повышению безопасности движения.
С учётом изложенного, были сформулированы следующие цели работы:
1. Изучить и описать существующие методы определения координат потребителя посредством СРНС ГЛОНАССЛЖ.
2. Установить области применения существующих методов определения координат потребителя посредством СРНС ГЛОНАСС/вРБ на железнодорожном транспорте.
3. Определить круг решаемых задач аппаратурой потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОР8 на железнодорожном транспорте.
4. Разработать методы осуществления контроля свободности участков пути посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ.
5. Разработать методы создания цифровой модели пути станций и перегонов посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОР8.
6. Разработать методы контроля положения самостоятельных подвижных единиц на станциях и перегонах.
7. Изучить возмущающие факторы, вносящие дополнительные ошибки в определение координат потребителя посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ и произвести их моделирование.
8. Разработать методы разрешения неоднозначностей целых циклов фазовых измерений режима реального времени и пост обработки с учётом специфики железных дорог РФ.
9. Произвести модификацию существующих методов определения координат потребителя по СРНС ГЛОНАССАлРЗ с учётом специфики железных дорог РФ и построения средств ЖАТ.
10. Разработать алгоритмы определения координат потребителя с дециметровой и субсантиметровой точностью относительно опорных навигационно-геодезических приёмников по СРНС ГЛОНАСС/ОРБ для обеспечения координатно-временной информацией различных служб железнодорожного транспорта РФ.
Для достижения поставленных целей, используя методы научного познания, был произведён анализ трудов ведущих отечественных и зарубежных учёных, начиная с 1982 года, в области спутниковых методов космической геодезии, геодезии на железнодорожном транспорте, сигнализации централизации и блокировки (СЦБ); используя библиотечные фонды Российской государственной библиотеки, центральной политехнической библиотеки, государственной публичной научно- технической библиотеки, университетской библиотечной системы федеративной республики Германии. Производилось моделирование рассматриваемых явлений, а также различных математических зависимостей и условий. Для подтверждения разработанных методов и алгоритмов, а также определения правильности выбранного направления исследования были проведены численные и измерительные эксперименты. Измерительные эксперименты производились в жёстких условиях Российских железных дорог.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые разработан новый принцип построения систем контроля свободности участков пути на основе определения длины подвижного состава на пункте контроля полносоставности посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ, что полностью снимает ограничения на использование аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ в устройствах ЖАТ.
Впервые разработаны методы позволяющие производить нахождение целочисленных значений неоднозначностей измерений на фазе несущей за одну эпоху наблюдений, в режиме реального времени, при синхронных наблюдении минимум 4х НИСЗ двумя и более навигационно-геодезическими приёмниками потребителя СРНС ГЛОНАСС/вРЗ за счёт формирования дополнительных математических условий. Практическая значимость работы состоит в следующем:
1. Установлены области применения аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/вРЗ на железнодорожном транспорте.
2. Определён круг решаемых задач посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ на железнодорожном транспорте.
3. Разработано устройство определения длины поезда на пункте контроля полносоставности посредством навигационной аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОР8.
4. Разработаны методы создания цифровой модели пути станций и перегонов посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОРБ.
5. Разработаны методы контроля положения самостоятельных подвижных единиц на станциях и перегонах.
6. Построены модели учёта возмущающих факторов, вносящие дополнительные ошибки в определение координат потребителя посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS.
7. Разработаны методы разрешения неоднозначностей целых циклов фазовых измерений режима реального времени и постобработки с учётом специфики железных дорог РФ.
8. Произведена модификация стандартного алгоритма вычисления координат НИСЗ СРНС GPS [37], участвующих в решении с учётом времени распространения электромагнитного сигнала от НИСЗ до потребителя.
9. Произведена модификация дифференциального метода определения координат потребителя по СРНС ГЛОНАСС/GPS с коррекцией координат в пикетной системе координат с учётом специфики построения МАЛС.
10. Разработаны алгоритмы определения координат потребителя с субсантиметровой точностью относительно опорных навигационно- геодезических приёмников по СРНС ГЛОНАСС/GPS методом относительных фазовых определений.
На защиту выносятся:
1. Разработанный новый принцип построения систем контроля свободности участков пути на основе определения длины подвижного состава посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS на пункте контроля полносоставности.
2. Разработанные методы контроля положения самостоятельных подвижных единиц на станциях и перегонах посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОР8.
3. Разработанные методы создания цифровой модели пути станций и перегонов посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/СР8.
4. Разработанный метод нахождения целочисленных значений неоднозначностей измерений на фазе несущей за одну эпоху синхронных наблюдений за счёт формирования дополнительных математических условий, произведённых двумя и более навигационно- геодезическими приёмниками потребителя СРНС ГЛОНАСС/ОР8, в режиме реального времени, при наблюдении минимум 4х НИСЗ.
5. Результаты моделирования измерений на фазе несущей и по коду для первых и вторых разностей, с учётом разработанных линейных и линейно-угловых условий возникающих при различных комбинациях первых и вторых разностей.
6. Методы и результаты исследования возможности применения СРНС ГЛОНАСС/СР8 для целей управления инфраструктурой железнодорожного транспорта.
Апробация работы и научные публикации.
Разработаное устройство определения длины поезда на пункте контроля полносоставности посредством навигационной аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/СР8, разработанные методы контроля положения самостоятельных подвижных единиц на станциях и перегонах посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS, разработанные методы создания цифровой модели пути станций посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS в настоящий момент ВНИИУП МПС России осуществляет внедрение в программный комплекс устройства МАЛС. От имени ВНИИУП МПС России подана заявка на получение патента на изобретение для разработанного устройства определения длины поезда № гос. регистрации 2002119151 [приложение 2].
Результаты работы и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
1. Контроль свободности участков пути на базе спутниковых радионавигационных систем второго поколения ГЛОНАСС/GPS. Турин С. Е, // «Безопасность движения поездов» третья всероссийская науч.- практ. конф. / Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2002.
2. Концепция применения оборудования Спутниковых Радионавигационных Систем (СРНС) второго поколения ГЛОНАСС/GPS в единой комплексной Многоуровневой Системе (МС) интервального регулирования обеспечения безопасности движения поездов. Гурин С. Е. // «Неделя науки - 2002» науч.-практ. конф. / Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2002.
3. Мониторинг железнодорожного полотна с использованием GPS приёмников Trimble 4000 Ssi. Гурин С. Е. // «Неделя науки - 99» науч.- практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 1999.
4. Применение геоинформационных систем и технологий на железнодорожном транспорте. Гурин С. Е.// семинар / Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 1999.
5. Новая технология развития опорных геодезических сетей (ОГС) при создании пассивных реперных систем контроля профиля и плана железнодорожного полотна посредством спутниковых навигационно- геодезических приёмников. Гурин С. Е.// «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» третья всероссийская науч.-практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2000.
6. Новый вид математического решения задачи координатного обеспечения потребителя с миллиметровой точностью при относительных фазовых определениях по СРНС ГЛОНАСС/ОРБ. Гурин С. Е. // «Безопасность движения поездов» третья всероссийская науч.- практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2002.
7. Проект дифференциальной подсистемы спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/вРЗ для Московской железной дороги. Гурин С. Е., Матвеев С. И. // «Информационные и спутниковые навигационные системы и технологии на железнодорожном транспорте» науч.-практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2000. 8. Проект "КВАЗАР" дифференциальной подсистемы спутниковых навигационных систем ГЛОНАССАлРЗ для Московской железной дороги. Гурин С. Е., Матвеев С. И. // «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» третья всероссийская науч.-практ. конф., Москва МГУПС (МИИТ) 2000.
9. Применение спутниковых радионавигационных систем в устройствах железнодорожной автоматики. Гурин С. Е. // «Современные приборы, оборудование и технологии, применяемые в строительстве, инженерных изысканиях, обследовании сооружений и обеспечении качества работ». Науч.-практ. конф./ Моск. гос. строительный, ун-т. (МГСУ). - М., 2002.
10. Спутниковые технологии мониторинга железных дорог. Гурин С. Е. // «Проблема ввода и управления пространственной информацией» IV Всероссийская учебно-технологическая конф. / ГИС ассоциация - М., 1999.
11. Спутниковые технологии мониторинга железных дорог. Баланцев Н. Б., Гурин С. Е., Легкий В. В., Матвеев С. И, Мельников С. Р., Ниязгулов У. Д.// «Неделя науки - 1999» науч.-практ. конф. / Москва МГУПС (МИИТ) 1999.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Контроль свободности участков пути на базе спутниковых радионавигационных систем второго поколения ГЛОНАСС/ОРБ. Гурин С. Е, // «Безопасность движения поездов» третья всероссийская науч.- практ. конф. / Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2002. Труды конф. (стр. V - 79).
2. Новая технология развития опорных геодезических сетей (ОГС) при создании пассивных реперных систем контроля профиля и плана железнодорожного полотна посредством спутниковых навигационно- геодезических приёмников. Гурин С. Е.// «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» третья всероссийская науч.-практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2000. Труды конф. (стр. IX-8).
3. Новый вид математического решения задачи координатного обеспечения потребителя с миллиметровой точностью при относительных фазовых определениях по СРНС ГЛОНАСС/GPS. Гурин С. Е. // «Безопасность движения поездов» третья всероссийская науч.- практ. конф./ Моск. гос. ун-т. путей сообщения (МИИТ).- М., 2002. Труды конф. (стр. V-80).
4. Проект "КВАЗАР" дифференциальной подсистемы спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS для Московской железной дороги. Гурин С. Е., Матвеев С. И. // «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» третья всероссийская науч.-практ. конф., Москва МГУПС (МИИТ) 2000 г. Труды конф. (стр. IX-4).
5. Контроль свободности участков пути на базе спутниковых радионавигационных систем второго поколения ГЛОНАСС/GPS. Гурин С. Е. // «Ведомственные и корпоративные сети и системы» ВКСС connect. 1/2002, (стр. 46 - 49).
6. Определение неоднозначностей целых циклов при относительных фазовых измерениях по ГЛОНАСС/GPS. Гурин С. Е. // «Геодезия и картография». 5/2002, (стр. 5-12).
7. Отчёт об экспериментальных работах по изучению возможности применения плат спутниковых ГЛОНАСС/GPS приёмников в системе МАЛС. Гурин С. Е., Павлов А. МЛ ВНИИАС МПС России 2002, (стр. 1 -5).
8. Отчёт о применении спутниковых радионавигационных ГЛОНАСС/GPS приёмников на мало деятельных линиях. Гурин С. Е. // ВНИИАС МПС России 2002, (стр. 1 -175).
9. Спутниковые навигационные системы второго поколения. Гурин С. Е., Матвеев С. И. // «Ведомственные и корпоративные сети и системы» ВКСС connect. 3/2000, (стр. 42 - 46).
10. Спутниковые навигационные системы второго поколения. Гурин С. Е., Матвеев С. И. // «Железнодорожный транспорт». 3/2001, (стр. 46 - 49).
11. Спутниковые технологии мониторинга железных дорог. Баланцев Н. Б., Гурин С. Е., Легкий В. В., Матвеев С. И, Мельников С. Р., Ниязгулов У. Д.// «Неделя науки - 1999» науч.-практ. конф. / Москва МГУПС (МИИТ) 1999. Труды конф. (стр. VII-7). agp.ru/projects/monitor/index.htm.
12. Технические требования на приложения ГИС к системе баз данных по управлению инфраструктурой железной дороги (СБД-И).
Волков В. Ф., Гурин С. Е., Коугия В. А., Матвеев А. С., Матвеев С. И., Рудаков А. О., Соловьёв В. П., Зайцева Н. С. // ВНИИАС МПС России 1999, (стр. 1-84).
Структура и объём диссертации. Объём диссертации составляет 215 страниц. Работа содержит 6 таблиц, 27 рисунков, 10 графиков, 2 фотографии. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, состоящего из 56 источников.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, определены цели и содержание поставленных задач, сформулирован объект и предмет исследования, указаны избранные методы исследования, указана теоретическая значимость и прикладная ценность полученных результатов, а также сообщены положения, выносящиеся на защиту.
В главе I «Сетевые спутниковые радионавигационные системы (СРНС) второго поколения ГЛОНАССЛлР8» содержится история и предпосылки создания СРНС второго поколения на примере Российской СРНС ГЛОНАСС. Дано подробное описание СРНС ГЛОНАСС, содержащее достаточный набор данных для достижения поставленных целей диссертации. Приведены общие сведения о методах определения координат потребителя посредством навигационной аппаратуры СРНС ГЛОНАССЛлРЗ.
Установлены области применения аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАССЛлРЗ на железнодорожном транспорте, определён круг решаемых задач посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАССАлРЗ на железнодорожном транспорте. Разработано новое устройство « Устройство определения длины поезда» на базе навигационной аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS. Устройство позволяет снять ограничение на использование аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS в устройствах ЖАТ, которое возникало в связи с отсутствием возможности осуществления контроля проследования поездом участков пути в полном составе использующего в качестве датчика положения аппаратуру потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS. Разработаны методы создания цифровой модели пути станций и перегонов посредством аппаратуры потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS. Разработаны методы контроля положения самостоятельных подвижных единиц на станциях и перегонах.
В главе II «Моделирование ГЛОНАСС/GPS измерений с учётом возмущающих факторов» выполнено моделирование измерений по коду и на фазе несущей. Произведён анализ возмущающих факторов, влияющих на точность измерения псевдодальности и определения координат потребителя, и моделирование. В качестве возмущающих факторов рассмотрены: ионосферная рефракция, тропосферная рефракция, эффект многолучёвости, погрешность эфемеридного обеспечение НИСЗ и погрешность частотно- временного обеспечения.
В главе III «Разрешение неоднозначности при относительных фазовых измерениях по СРНС ГЛОНАСС/GPS» обоснована проблема определения неоднозначностей целых циклов фазовых измерений, показаны методы исключения влияния ошибок часов НИСЗ, влияния ошибки часов приёмника на измерения псевдодальности на фазе несущей и по коду. Подробно рассмотрены существующие и разработаны новые методы увеличения количества параметрической информации путём учёта априорной информации о самих параметрах, которые позволили нам разработать методику разрешения основной проблемы фазовых измерений для целей координатно-временного обеспечения железнодорожного транспорта. Разработаны новые методы разрешения неоднозначности за счёт формирования дополнительных условий, которые позволяют производить нахождение целочисленных значений неоднозначностей целых циклов измерений на фазе несущей за одну эпоху наблюдений, при наблюдении минимум 4х НИСЗ двумя и более навигационно-геодезическими приёмниками потребителя СРНС ГЛОНАСС/GPS. Производилось моделирование измерений на фазе несущей и по коду для первых и вторых разностей, а также различных математических зависимостей и условий, возникающих при различных комбинациях первых и вторых разностей. Для подтверждения разработанных методов и алгоритмов, а также определения правильности выбранного направления исследования были проведены вычислительные эксперименты, результаты которых проиллюстрированы на графиках №№1- 10.
В главе IV «Определение координат потребителя по СРНС ГЛОНАСС/GPS» приведён алгоритм вычисления прямоугольных координат НИСЗ GPS по кеплеровым элементам орбиты на моменты измерения навигационно-геодезическим приёмником псевдодальностей до НИСЗ.
Приведены алгоритмы определения координат потребителя по СРНС второго поколения rJIOHA.CC/GPS абсолютного метода и дифференциального метода с коррекцией координат. Все приведённые алгоритмы необходимы для целостного представления картины проведённого исследования учёными и инженерами отрасли СЦБ и являются обязательными для понимания принципа построения устройств контроля проследования поездом участков пути в полном составе, использующих в качестве датчиков положения аппаратуру потребителя СРНС rjIOHA.CC/GPS. Произведена модификация дифференциального метода определения координат потребителя по СРНС rJIOHA.CC/GPS с коррекцией координат с учётом специфики применения в устройствах МАЛС. Разработаны алгоритмы определения координат потребителя с субсантиметровой точностью относительно опорных навигационно-геодезических приёмников по СРНС ГЛОНАССЛЗР8 методом относительных фазовых определений с учётом специфики проведения измерений на железной дороге. Дано подробное описание методики проведения измерительных экспериментов с фотографиями №№1-2, проведённых в целях определения реальной точности существующих и разработанных методов определения координат потребителя по СРНС ГЛОНАССАЗР8 Г Л ОНАСС/ОР 8, произведённых в жёстких условиях эксплуатации российских железных дорог 18 декабря 2001 года с 9Ь 30ш по 11й 58т иТС на участке ст. Внуково - ст. Аэропорт - ст. Внуково Московско- Киевской дистанции сигнализации и связи. Показана пошаговая последовательность обработки результатов измерительных экспериментов,
24
Глава I.
Сетевые спутниковые радионавигационные системы (СРНС) второго поколения ГЛОНАССЖР 8.
1.1.Общие исторические сведения.
Техника навигационных определений положения потребителя по сигналам искусственных спутников земли (ИСЗ) стала отрабатываться с момента запуска первого ИСЗ в истории человечества с 4 октября 1957 года. Фундаментальное значение для радиоопределений имела работа группы советских учёных под руководством академика В. А. Котельникова [22], опубликованная в 1958 году, которая экспериментально подтвердила возможность определения параметров движения ИСЗ по результатам измерений доплеровского сдвига частоты сигнала, передаваемого с ИСЗ, в точке приёма с известными координатами. Обратная задача была очевидной: по измерениям того же доплеровского сдвига при известных координатах ИСЗ найти координаты пункта наблюдения.
В начале 60-х годов началась разработка в СССР и США низкоорбитальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) первого поколения «Цикада» и «Транзит». В 1976 г. на вооружение Советской Армии была принята навигационно-связная система "Циклон-Б" в составе шести космических аппаратов "Парус", обращающихся на околополярных орбитах высотой 1000 км. Через три года была сдана в эксплуатацию спутниковая радионавигационная система (СРНС) "Цикада" в составе четырех КА на орбитах того же класса, что и у КА "Парус". И если первая система использовалась исключительно в интересах МО СССР, то вторая предназначалась главным образом для навигации гражданских морских судов. Оснащение спутниковой навигационной аппаратурой судов торгового флота оказалось очень выгодной, поскольку благодаря повышению точности судовождения удавалось настолько сэкономить время плавания и топливо, что бортовая аппаратура потребителя окупала себя после первого же года эксплуатации. С 1989 года введена в эксплуатацию гражданская навигационная система первого поколения «Надежда», входящая в программу С08РА8/8АЛ8АТ по обнаружению терпящих бедствие [47].
Характерной чертой первого поколения СРНС является применение от 4 до 6 навигационных ИСЗ, расположенных на низких круговых орбитах порядка 1000 км, с наклонением порядка 83°, с равномерным распределением плоскостей орбит вдоль экватора и использованием для навигационных определений сигнала одного ИСЗ, оказавшегося в зоне радиовидимости наблюдателя, время навигационного сеанса порядка 10-16 минут, периодичность 1.5-2 часа. В ходе испытаний этих и предшествовавшей им системы "Циклон" было установлено [22], что точность местопределения зависит от точности оценки скорости объекта, например: при погрешности измерения скорости потребителя АУ = 0.5 м/с погрешность местоопределения составляет 500 м, а неподвижного объекта порядка 50 м. В сеансе навигации определяются только горизонтальные координаты подвижного объекта без определения высоты местоположения объекта. Выяснилось, что основной вклад в погрешность навигационных определений вносят погрешности передаваемых спутникам собственных эфемерид, которые рассчитываются и закладываются на борт КА средствами наземного комплекса управления (НКУ). С целью повышения точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников была отработана специальная схема проведения измерений параметров орбит средствами НКУ, разработаны более точные методики прогнозирования. Для выявления локальных особенностей гравитационного поля Земли, оказывающих воздействие на выбранные орбиты навигационных КА (НКА), на такие же орбиты были запущены специальные геодезические спутники "Космос-842" и "Космос-911". Комплекс принятых мер позволил уточнить координаты измерительных средств и вычислить параметры согласующей модели гравитационного поля, предназначенной специально для определения и прогнозирования параметров движения НКА. В результате точность передаваемых в составе навигационного сигнала собственных эфемерид была повышена практически на порядок, так что их погрешность на интервале суточного прогноза не превышала 70...80 м. Как следствие, погрешность определения движущимися морскими судами своего местоположения уменьшилась до 80... 100 м [22].
Однако очевидно, что СРНС первого поколения обладают, по крайней мере, двумя серьёзными недостатками: малой точностью определения координат и большим интервалом времени между обсервациями.
Несоответствие СРНС первого поколения требованиям высокоточного непрерывного навигационного обеспечения потребовало разработку нового, второго поколения СРНС. При обосновании и разработке структуры СРНС второго поколения основное внимание было уделено принципам построения таких систем, которые обеспечивали бы для любых потребителей (как движущихся, так и неподвижных относительно поверхности Земли) повышенную точность местоопределения, непрерывность навигационной работы и практически мгновенную выдачу определяемых параметров. В СССР такая СРНС получила название ГЛОНАСС - глобальная навигационная спутниковая система «Ураган», а в США GPS — глобальная система позиционирования "Navstar". Технические предложения по системе ГЛОНАСС в составе КА 11Ф654 «Ураган» были разработаны в красноярском НПО прикладной механики (НПО ПМ) в начале 1976 г [2]. В 1977-78 гг. в НПО ПМ проводилось эскизное проектирование системы, материалы которого были одобрены в сентябре 1978 г. межведомственной комиссией под председательством генерал-майора И. В. Мещерякова. Тактико-техническое задание (ТТЗ) на систему ГЛОНАСС было согласовано с главнокомандующими всех видов Вооруженых Сил и министерствами: Минобщемашем, Минрадиопромом, Минавиапромом, Миноборонпромом, Минморфлотом, Минрыбхозом, Минсудпромом и Министерством гражданской авиации. В ноябре 1978 г. ТТЗ было утверждено Министром обороны СССР.
29 августа 1979 г. по ГЛОНАСС вышло новое Постановление ЦК и СМ, где были установлены следующие сроки выполнения работ по системе:
- начало летных испытаний и создание системы из 4-6 КА "Ураган" для проверки основных принципов и технических характеристик -1981 год;
- создание системы из 10-12 КА "Ураган" (в двух орбитальных рабочих плоскостях) и сдача ее на вооружение в составе и с тактико-техническими характеристиками по согласованию между Минобороны, Минобщемашем и Минрадиопромом - 1984 год;
- дооснащение системы до 24 КА - 1987 год.
Основными разработчиками системы в Постановлении были определены:
- НПО ПМ Минобщемаша - по системе в целом;
- ПО "Радиоприбор" (ныне РНИИ КП) Минобщемаша - по наземному комплексу управления, бортовому радиотехническому комплексу, аппаратуре потребителей;
- ЛНРТИ (ныне РИРВ) Минрадиопрома - по навигационно-временному комплексу.
В июле 1981 г этот порядок и сроки еще раз уточнили. В новом Постановлении ЦК и СМ сроком начала развертывания системы был назван 1982 г.
Летные испытания системы ГЛОНАСС были начаты 12 октября 1982 г. запуском первого КА 11Ф654 "Ураган" №1л и двух габаритно-весовых макетов 11Ф654ГВМ (7.8 метров высотой и 7.2 метров в поперечнике с учётом солнечных батарей, каждая весом 1.260 кг, масса спутника без солнечных батарей 1411 - 1415 кг) ракетой «Протон». Затем в последующих шести запусках на орбиту выводились по два штатных КА и одному ГВМ. С
восьмого запуска в рамках развертывания системы ГЛОНАСС (16 сентября 1986 г.) на орбиту были выведены сразу три штатных КА. Дважды (10 января и 31 мая 1989 г.) вместе с двумя КА "Ураган" на орбиту
тг а 1-гтл а Рисунок 1. ПКА
выводились пассивные геодезические КА ПКА "Эталон 1"
"Эталон" (Рис. 1), используемые для уточнения параметров гравитационного поля и его влияния на орбиты КА "Ураган".
Для отработки навигационной аппаратуры были изготовлены базовые комплекты по шесть штук каждого наименования для ВВС, ВМФ, СВ, МГА, ММФ и РВСН. Всего для летных испытаний было выделено 22 космических аппарата (9-10 запусков). После запуска 4 апреля 1991 г. в составе ГЛОНАСС оказалось одновременно 12 работоспособных К А.
24 сентября 1993 г. первая очередь системы ГЛОНАСС была принята на
/
вооружение. С этого момента стали проводиться запуски КА в третью орбитальную плоскость. 14 декабря 1995 г. после 27-го запуска "Протона-К" с "Ураганами" развертывание штатной конфигурации системы ГЛОНАСС было завершено.

В настоящий момент система поддерживается в минимальной конфигурации 8-12 НИСЗ до момента разработки и запуска долгоживущих НИСЗ, время жизни которых гарантированно выше 7 лет.?
В 1998 году Российское правительство передало СРНС ГЛОНАСС из подчинения Министерства обороны в подчинение Российского космического агентства.
1.2. Описание СРНС второго поколения [5, 6, 7, 8,16,23].
Характерными особенностями СРНС второго поколения является применение средневысотных ИСЗ и использование для навигационных определений сигналов нескольких одновременно находящихся в зоне радиовидимости НИСЗ. Несомненными достоинствами СРНС второго поколения являются: неограниченная дальность действия в приземном слое пространства, высокая точность определения координат и составляющих скоростей во всей пространственной рабочей области, однозначность навигационных определений, выдаваемых в единой для всех потребителей системе координат, независимость точности от времени суток, сезонов года и гидрометеоусловий, высокая помехоустойчивость, неограниченность числа обслуживаемых подвижных объектов, возможность при одном и том же радионавигационном поле применять приёмоизмерительную аппаратуру различных классов точности и оперативности с различным составом определяемых параметров.
СРНС второго поколения [7] позволяют проводить локальную высокоточную навигацию подвижных объектов на основе дифференциальных и относительных фазовых методов навигации с применением стационарных наземных корректирующих (опорных) станций, высокоточную взаимную геодезическую привязку удалённых наземных стационарных объектов, взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удалённых наземных стационарных объектах, оперативную автономную навигацию низкоорбитальных космических объектов, определение ориентации объекта на основе радиоинтерферометрических измерений на объекте с помощью навигационных радиосигналов, принимаемых разнесёнными антеннами.
В состав системы входит: подсистема космических аппаратов, подсистема контроля и управления, координатная система , а также аппаратура потребителей {Здесь и далее будет описана СРНС ГЛОНАСС, а сведения по СРНС NAVSTAR (GPS) будут даны только там, где они необходимы, и для сравнения тактико-технических характеристик (ТТХ) двух СРНС второго поколения, так как принцыпы построения двух СРНС в общих чертах идентичны.)
1.2.1. Подсистема космических аппаратов.
Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС [6] состоит из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, радиусом круговых орбит 25.510 километров, с наклонением 64,8° и периодом обращения 8/17 звездных суток или 11 часов 16 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, сами плоскости сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°. Орбитальным плоскостям присвоены номера 1, 2, и 3. НИСЗ ГЛОНАСС делает "точно" 17
оборотов вокруг Земли за восемь звездных суток. После восьми звездных суток спутник, таким образом, для наблюдателя вновь появится на том же самом месте. Возрастание порядкового номера орбитальной плоскости производится в направлении вращения Земли. Навигационным спутникам из первой орбитальной плоскости присвоены системные номера от 1 до 8, из второй орбитальной плоскости - от 9 до 16, а из третьей орбитальной плоскости - от 17 до 24. Системные номера НКА в орбитальных плоскостях возрастают в направлении против движения НКА.
Табл. 1.Системные характеристики СРНС.
Параметр, способ ГЛОНАСС GPS
Число НИСЗ (резерв) 24(3) 24(3)
Число орбитальных плоскостей 3 6
Число НИСЗ в орбитальной 8 4
плоскости.
Тип орбит Круговая(Е - Круговая
0+0,01). (резонансная
Высота орбит, км 19100 20145
Наклонение орбит, град 64,8±0,3 55 (63)
Драконический период 11ч 15 мин 44 с 11ч 56,9 мин
Способ разделения сигналов НС Частотный Кодовый
Несущие частоты 1602,5625...1615, 1575,42
навигационных радиосигналов, МГц: 5 1246,4375.„1256,5 1227,6
Период повторения ПСП 1 МС 1 мс (С/А-
(дальномерного кода или его код) 7 дн (Р-код)
сегмента).

Продолжение Табл. 1.
Параметр, способ ГЛОНАСС вР8
Тактовая частота ПСП, МГц 0,511 1,023 (С/А-код) 10,23 (Р.У-код)
Скорость передачи цифровой информации (соответственно СИ- и Б- код), бит/с. 50 50
Длительность суперкадра, (мин) 2,5 12,5
Число кадров в суперкадре 5 25
Число строк в кадре 15 5
Система отсчетов времени итс(зи) иТС(ШШ)
Система отсчета пространственных координат. ПЗ-90 \VGC-84
Тип эфемерид Геоцентрические координаты и их производные (скорости и ускорения). Модифицир ованные кеплеровы элементы.
Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Созвездие из 24 спутников гарантирует, что, по


Системные
Рисунок 2. Геометрия НИСЗ ГЛОНАСС.
Земли.
точке
характеристики СРНС ГЛОНАСС и СРНС NAVSTAR (GPS) представлены в таблице 1
Геометрия созвездия НИСЗ (ГЛОНАСС)
крайней мере, пять спутников будут видны одновременно с вероятностью 99 процентов в
любой
[6].
представлена на рис.2. В зоне радиовидимости потребителя в любой момент может находится
от 4 до 11 ИСЗ.
На борту НИСЗ находятся [6]: бортовой навигационный передатчик (БНП); хронизатор (БХ); управляющий комплекс (УК); системы ориентации и стабилизации (СО), коррекции, электропитания; терморегулирования; бортовые средства заправки и обеспечения среды; элементы конструкции и кабельная сеть. Все спутники ГЛОНАСС оборудованы уголковыми
отражателями для лазерных измерений (внешний вид НИСЗ ГЛОНАСС

Все спутники передают
представлен на рисунке 3) [47].
навигационные сигналы на двух
основных частотах на Землю для
учёта ионосферной [5] рефракции.

В системе NAVSTAR (GPS) используется кодовое разделение каналов, и поэтому все космические аппараты излучают сигналы одной и той же несущей частоты. В ГЛОНАСС применяется частотное разделение, и, как следствие, космические аппараты излучают на разных несущих частотах; для уменьшения занимаемого частотного диапазона спутники ГЛОНАСС, находящиеся в одной орбитальной плоскости, но по разные стороны Земли и одновременно не видимые, могут работать на одних и тех же литерных частотах [5]. Навигационный радиосигнал, передаваемый каждым НКА системы ГЛОНАСС на собственной несущей частоте в поддиапазонах L1 (1602.5625 ...1615.5 МГц) и L2 (1246.4375...1256.5 МГц), является многокомпонентным фазоманипулированным сигналом. Фазовая манипуляция несущей осуществляется на к радиан с максимальной погрешностью не более ± 0,2 радиана [5].
Для каждого КА отношение частот в диапазонах L1 и L2 составляет 9:7 [5]. При работе НИСЗ "Ураган" (НИСЗ ГЛОНАСС) были отмечены помехи, создаваемые ими при проведении наземных радиоастрономических наблюдений в полосе частот 1610.6...1613.8 МГц. Кроме того, полоса частот 1610.6...1626.5 МГц распределена на первичной основе спутниковой службе распределения и службе мобильной космической связи при работе в направлении "Земля-борт", а полоса частот 1613.8...1626.5 МГц распределена службе мобильной космической связи в направлении "борт-Земля" на вторичной основе. В .связи с этим, начиная с сентября 1993 г, проводится поэтапное смещение и сокращение занимаемого системой диапазона частот [6]. При этом принцип частотного разделения навигационных радиосигналов сохраняется, но общее число частот будет сокращено до двенадцати. Чтобы исключить возможность возникновения помех внутри системы ГЛОНАСС, в модернизированной системе навигационные радиосигналы, излучаемые на одной и той же частоте, будут формироваться спутниками, находящимися в противоположных точках орбиты.
Навигационный сигнал диапазона Ы содержит код дальности, метки бортовой шкалы времени и навигационные данные (эфемериды, поправки времени, частоты и фазы бортового стандарта частоты). Код дальности на частоте Ы (С/А - код) предназначен для гражданских потребителей - код стандартной навигационной точности. Навигационный сигнал диапазона Ь2 содержит только код дальности (Р - код) и предназначен для исключения влияния ионосферной рефракции радиоволн на точность измерений навигационных параметров потребителями [5,6,7].
Для получения более подробной информации по тактико-техническим характеристикам НИСЗ ГЛОНАСС следует обратиться к [5].
1.2.2. Подсистема контроля и управления [6].
Подсистема контроля и управления (наземный сегмент - рис.4) состоит из Центра управления системой (ЦУС) ГЛОНАСС, центрального синхронизатора (ЦС) на основе водородного атомного стандарта, контрольных станций (КС), системы контроля фаз (СКФ), кванто-оптических станций (КОС), аппаратуры контроля поля (АКП) и выполняет следующие функции:


¦ КС ЦУС - Центр упр явления системой
А КОС АКП-Аппаратура контроля поля
б Командная станция слежения (КСС) СКФ - Система контроля фаз
ЦС - Центр альвлй ешхр онизагор
1. проведение траекторных измерений для определения и
прогнозирования и непрерывного уточнения параметров орбит всех спутников;
2. временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех спутников с системной шкалой времени ГЛОНАСС, синхронизация спутниковой шкалы времени с временной шкалой центрального синхронизатора и службы единого времени путем фазирования и коррекции бортовых шкал времени спутников;
3. формирование массива служебной информации (навигационных сообщений), содержащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к бортовой шкале времени каждого спутника и другие данные, необходимые для формирования навигационных кадров;
4. передача (закладка) массива служебной информации в память ЭВМ каждого спутника и контроль за его прохождением;
5. контроль по телеметрическим каналам за работой бортовых систем спутников и диагностика их состояния;
6. контроль информации в навигационных сообщениях спутника, прием сигнала вызова ПКУ;
7. управление полетом спутников и работой их бортовых систем путем выдачи на спутники временных программ и команд управления; контроль прохождения этих данных; контроль характеристик навигационного поля;
8. определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала спутника по отношению к фазе сигнала центрального синхронизатора;
9. планирование работы всех технических средств ПКУ, автоматизированная обработка и передача данных между элементами ПКУ.
В атоматизированном режиме решаются практически все основные задачи управления НС и контроля навигационного ноля.
С использованием специального математического обеспечения в сетях ЭВМ решаются следующие задачи:
1. планирование работы ПКУ с НС и формирование программы работы для средств ЦУС и других элементов;
2. расчет баллистической информации для планирования и управления НС, командно - программной информации;
3. обработка телеметрической информации;
4. контроль навигационного поля; обработка траекторных измерений и прогнозирование пространственного положения НС и
расхождение их шкал времени с временной шкалой системы.
1.2.4,Координатные системы [5].
Движение НИСЗ происходит по законам небесной механики под действием инерции и гравитационных полей небесных тел и различных возмущающих факторов (солнечный ветер, магнитные поля и другие). Для описания такого движения используется геоцентрическая система координат OXYZ, связанная с Землёй. Геоцентрическая система координат СРНС ГЛОНАСС - параметры Земли 1990 года - П390, а СРНС NAVSTAR (GPS) всемирная геодезическая система 84го года - WGS84. Передаваемые каждым НКА системы ГЛОНАСС в составе оперативной информации эфемериды описывают положение фазового центра передающей антенны данного НИСЗ в геоцентрической системе координат ПЗ-90, определяемой следующим образом:
НАЧАЛО КООРДИНАТ расположено в центре масс Земли;
ОСЬ Z направлена на Условный полюс Земли, как определено в рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS);
ОСЬ X направлена в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана, определенного Международным бюро времени (BIH);
ОСЬ Y дополняет геоцентрическую прямоугольную систему координат до правой.
Геодезические координаты точки в системе координат ПЗ-90 относятся к эллипсоиду, значения большой полуоси и полярного сжатия которого даны в таблице 3.2 [6]. Геоцентрическая система координат \УХ}8-84 задаётся аналогичным образом. Различия между двумя системами координат обусловленны различиями в фундоментальных геодезических константах и параметрах общеземных эллипсоидов. Геодезическая широта В точки М определяется как угол между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Геодезическая долгота Ь точки М определяется как угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку М. Положительное направление счета долгот - от нулевого меридиана к востоку.
Геодезическая высота Н определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки М.
Фундаментальные геодезические константы и основные параметры общеземных эллипсоидов, принятые в системе координат ПЗ-90 и \УХ}8-84, приведены в таблице 2.
Все НКА ГЛОНАСС оснащены цезиевыми стандартами частоты,
1
суточная нестабильность которых составляет 5*10" . Точность взаимной синхронизации бортовых шкал времени спутников составляет 20 не (среднеквадратическое значение).
Основой для формирования шкалы системного времени ГЛОНАСС является водородный стандарт частоты Центрального синхронизатора системы, суточная нестабильность которого составляет 5*10"14 . Расхождение?
эллипсоида ПЗ 90 и 84.
между шкалой системного времени ГЛОНАСС и шкалой Госэталона Координированного Всемирного Времени иТС(8и) не должна превышать 1 мс.
Табл. 2. Геодезические константы и параметры общеземного
Угловая скорость вращения Земли 7,292115х105 радиан/с 7,2921151467х 10~5 радиан/с
Геоцентрическая константа гравитационного поля Земли с учетом атмосферы 398600,44x109
м3/с2 398600,5х109 м3/с2
Геоцентрическая константа гравитационного поля атмосферы Земли (/Ма) 0.35х109 м3/с2 0.45 х109 м3/с2
Скорость света 299792458 м/с 299792458 м/с
Большая полуось эллипсоида 6378136.0 м 6378137.0 м
Коэффициент сжатия эллипсоида 1/298,257839 303 1/298,257
Гравитационное ускорение на экваторе Земли 978032,8 мгал
?
Продолжение Табл. 2.
Поправка к гравитационному ускорению на уровне моря, обусловленная влиянием атмосферы Земли -0,9 мгал —
Вторая зональная гармоника геопотенциала ( 1082625,7x10"9 108263 0x10"9
Четвертая зональная гармоника геопотенциала
и!) (- 2370,9x109) —
Нормальный потенциал на поверхности общеземного эллипсоида
т 6263686 1,074M2/S2 —
Погрешность привязки шкалы системного времени TJIOHACC к шкале UTC(SU) не должна превышать 1 мкс.

1.2.5. Шкалы времени ГЛОНАСС и GPS [5, 6, 8].
Шкалы времени каждого НИСЗ ГЛОНАСС периодически сверяются со шкалой времени ЦС. Поправки к шкале времени каждого НИСЗ относительно
шкалы времени ЦС вычисляются в ПКУ ГЛОНАСС и дважды в сутки закладываются на борт каждого НИСЗ.
Погрешность сверки шкалы времени НИСЗ со шкалой времени ЦС не превышает 10 не на момент проведения измерений.
Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы Координированного всемирного времени иТС + 3 часа. Коррекция шкалы 11ТС на величину ±1с проводится Международным Бюро Времени (В1Н/В1РМ) по рекомендации Международной службы вращения Земли (1ЕЯ8). Госстандарт осуществляет метрологический мониторинг меток времени навигационных сигналов ГЛОНАСС. Коррекция шкалы ИТС производится, как правило, с периодичностью 1 раз в год (в полтора года) в конце одного из кварталов: в 00 часов 00 минут 00 секунд полночь с 31 декабря на 1 января (или с 31 марта на 1 апреля, с 30 июня на 1 июля, с 30 сентября на 1 октября) и осуществляется одновременно всеми пользователями, воспроизводящими йли использующими шкалу ИТС. Для обеспечения целостности навигационного сообщения ГЛОНАСС в момент проведения секундной коррекции на НИСЗ ГЛОНАСС- М происходит уведомление о предстоящей секундной коррекции, её величине и знаке в навигационном сообщении. Это уведомление передаётся за 8 недель до коррекции [8].
Для вычисления эфемерид НИСЗ ГЛОНАСС на момент измерений навигационных параметров используются следующие соотношения для определения времени в шкале иТС(811) [5]:
гитс(5и)+ 03 час 00 мин = 1 + тс + тп ( - уп 0ь) - %), (1.1)
где:
I - время излучения сигнала по бортовой шкале времени;
^ - порядковый номер временного интервала внутри текущих суток по шкале системного времени ГЛОНАСС, к середине которого относится передаваемая в кадре оперативная информация (эфемеридное время);
Уп 0ь) - относительное отклонение прогнозируемого значения несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала п-го спутника от номинального значения на момент времени ^
,, (+ /п(?ь)~ /нп
УпЧь)- 7 .(1-2)
У нп
где
Г п(1;ъ) - прогнозируемое значение несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала п-го спутника с учетом гравитационного и релятивистского эффектов на момент времени
- номинальное значение несущей частоты навигационного радиосигнала п-го спутника;
т-п(^ь) - сдвиг шкалы времени п-го спутника гп относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС 1с, равный смещению по фазе излучаемого навигационного радиосигнала п-го спутника относительно системного опорного сигнала на момент времени 1;ь, выраженный в единицах времени
тп(П) = 1с(и-1п(1ь);(1.3)
тс - поправка к шкале времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU). Поправка тс дана на начало суток с номером NA;
Na - календарный номер суток внутри четырехлетнего периода, начиная с високосного года, к которым относятся поправка тс и данные альманаха системы (альманах орбит и альманах фаз).
Шкалы времени GPS [35] основаны на атомном стандарте частоты, и радиопередача времени от спутника непрерывна (модуль -1 неделя) без секундных скачков UTC. Тем не менее, GPS время поддерживается в пределах 1 микро секунды UTC (USNO) (модуль -1) и параметры исправления передаются в навигационном сообщении GPS сигнала...
**************************************************************


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.