Кодовый способ измерения времени

СПУТНИКОВЫЙ Способ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК

(геодезическое внедрение спутниковых навигационных систем)

Механизм работы и устройство спутниковой

Радионавигационной системы

Для определения 3-х пространственных координат точки М по трем начальным пт А, В, С необходимо измерить три расстояния D1, D2, D3 . Таковой метод определения положения точек именуется пространственной линейной зарубкой(рис. 6.1). Если пункты А, В, С вынесены Кодовый способ измерения времени в космос и размещены на ИСЗ, то метод определения положения точки М по расстояниям до спутников именуется спутниковой зарубкой, а система, реализующая такую зарубку, именуется спут-
Рис. 6.1никовой радионавигационной системой
(СРНС)
, т. е. расстояния определяют при помощи радиосигналов. Другое заглавие таких систем – позиционные.

Спутниковый способ – это принципно новенькая разработка выполнения геодезических работ Кодовый способ измерения времени, кардинально изменившая подход к построению, закреплению и длительному сохранению геодезических опорных сетей, а в почти всех случаях и к самой геодезической съемке.

В текущее время происходит насыщенное внедрение спутниковых систем в различные сферы деятельности, в том числе и на жд транспорте. В продвинутых странах (США, Германия, Италия и др Кодовый способ измерения времени.) приняты муниципальные программки оснащения спутниковыми приемниками каждого локомотива для непрерывного контроля (мониторинга) фактического положения поездов и скорости их движения, сотворения новейшей системы сигнализации и связи в дополнение к системам автоблокировки. Это дает возможность кардинально решить делему безопасности движения.

Спутниковая система позволяет определять положение в хоть какое время в любом Кодовый способ измерения времени месте в всякую погоду с высочайшей точностью.

В 80-х годах ХХ века в США была сотворена СРНС NAVSTAR GPS (глобальная позиционная система). В 1993 году она была развернута вполне и предоставлена в бесплатное использование всем странам мира. Приблизительно в то же время в Рф сотворена СРНС ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая Кодовый способ измерения времени система). В 1995 году она была открыта для штатского внедрения (но скоро закончила существование и была восстановлена только к концу 2011 г.).

Обе СРНС приблизительно схожи и содержат в себе три неотклонимых блока:

- наземный блок управления и контроля;

- галлактический блок - созвездие навигационных спутников (НС);

- блок юзеров – приёмники сигналов навигационных спутников.

Блок управления и Кодовый способ измерения времени контроля – это командно-измерительный комплекс. Он делает наблюдение за движением НС, управляет режимами работы аппаратуры и параметрами передаваемых спутниками сигналов, смотрит за стабильностью бортовой шкалы времени. Командно-измерительный комплекс состоит из ведущей контрольной станции, координатно-вычислительного центра (КВЦ), станций траекторных измерений и управления (СТИ), наземного водородного образца времени Кодовый способ измерения времени и частоты с относительной непостоянностью 10–14, обеспечивающего синхронизацию всех процессов в системе.

Временами при просвете НС над СТИ делается наблюдение за спутником. Результаты измерений обрабатываются в КВЦ, определяются и прогнозируются координаты спутника на орбите (эфемериды), которые потом передаются в память бортовой ЭВМ спутника, а оттуда в виде кадра служебной инфы – потребителю Кодовый способ измерения времени.

Состав галлактического блока: ГЛОНАСС GPS

Число НС в системе 24 24

Число орбит 3 (через 120°) 6 (через 60°)

Число НС на орбите 8 (через 45°) 4 (через 90°)

Тип орбиты радиальная радиальная

Высота орбиты, км 19100 20145

Наклон орбиты к экватору 64,8° 55°

Период воззвания 11 ч 15 мин 44 с 11 ч 56,9 мин

Система координат ПЗ-90 WGS-84

Количество и размещение НС в созвездии обеспечивает в хоть какой Кодовый способ измерения времени точке Земли в хоть какое время радиовидимость более 4 спутников.

На каждом спутнике находятся по два атомных эталона частоты и времени, генератор эталона частоты и времени, генератор опорной частоты с дневной непостоянностью 10–13, радиопередатчик с модулятором несущих частот, приемник для связи с комплексом управления, бортовая ЭВМ, солнечные батареи, система ориентации и Кодовый способ измерения времени корректировки орбиты.

Спутники безпрерывно источают радиосигналы на частотах L1 и L2. Все спутники системы GPS источают сигналы схожей частоты:

в спектре L1 – 1575,4 МГц, чему соответствует длина волны 19 см,

в спектре L2 – 1227,6 МГц, чему соответствует длина волны 24 см.

В системе ГЛОНАСС каждый спутник испускает сигнал собственной частоты:

в спектре L1 – 1602...1615 МГц Кодовый способ измерения времени,

в спектре L2 – 1246...1256 МГц,

длины волн имеют приблизительно то же значение.

Несущие частоты модулированы сигналом, который несет последующие сообщения:

· характеристики орбиты спутника, дозволяющие вычислить на хоть какой момент его геоцентрические координаты Xi , Yi , Zi ;

· поправку времени;

· данные для вычисления ионосферной поправки в результаты изме- рений.

Не считая этого Кодовый способ измерения времени, радиосигнал несет дальномерные коды (метки времени), дозволяющие определять расстояния.

Приёмник спутниковых сигналов – выбирает нужные для измерений спутники, обеспечивающие зарубку лучшей геометрической формы, воспринимает и обрабатывает информацию со спутников при помощи встроенного программного обеспечения. В итоге определяются координаты точки установки приемника и скорость его движения на поверхности Земли, в воздухе либо околоземном галлактическом Кодовый способ измерения времени пространстве.

В текущее время создано огромное количество разных приёмников для различных целей. Отдельный класс составляют геодезические спутниковые приёмники – приборы для высокоточного (единицы мм) определения координат.

Спутниковый приёмник включает два блока: антенну и приёмовычислитель. Приёмовычислитель содержит кварцевый эталон частоты с непостоянностью 10–7; генерирует вточности такие же несущие частоты, дальномерные коды (метки Кодовый способ измерения времени времени), как и спутник; хранит принятую информацию; сбрасывает скопленные данные в компьютер для предстоящей обработки.

Приёмники сигналов системы GPS выпускаются всеми ведущими приборостроительными фирмами мира. В ближайшее время забугорные компании выпускают приемники сигналов обеих систем – GPS и ГЛОНАСС. В практике геодезических работ Рф до сего времени употребляются только приемники забугорного Кодовый способ измерения времени производства.

Наибольшее число спутников над горизонтом – 12. Сигнал каждого спутника принимается отдельным каналом. Соответственно наибольшее число каналов – 12. Приемник может принимать сигналы лишь на частоте L1 (одночастотный) либо на обеих частотах – L1 и L2 (двухчастотный). Если приемник работает со спутниками обеих систем – GPS и ГЛОНАСС на обеих частотах, то это может Кодовый способ измерения времени быть 24-канальный двухчастотный приемник.

База спутникового способа определения положения – измерение расстояний меж спутниками и приемником.

Определение координат места установки спутникового приемника сводится к решению системы уравнений, в каких определяемые неведомые выражены через измеренные расстояния.

Расстояние D определяют по времени t, за которое радиосигнал проходит от спутника до приемника

D = V× t Кодовый способ измерения времени . (6.1)

Скорость распространения радиоволн определяется по формуле:

V = c/n , (6.2)

где с – скорость радиоволн в вакууме (299 792 458 м/с),

n – показатель преломления среды, в какой распространяются
радиоволны.

Скорость электрических колебаний в вакууме известна с точностью, достаточной для обеспечения всех измерений.

Для измерения времени при радиодальномерных измерениях употребляют два метода Кодовый способ измерения времени – кодовый (абсолютный) и фазовый.

Кодовый метод измерения времени

Сначала определим, какие отрезки времени приходится определять и с какой точностью.

Расстояние 20 000 км от спутника до приемника радиоволна проходит приблизительно за 0,07 с. Составим таблицу временных интервалов и соответственных им расстояний:

1с ® 300 000 км 10–3 с ® 300 км 10–6 с ® 300 м

10–9 с ® 0,3 м 10–12 с® 0,3 мм

Наземная служба времени обеспечивает точность Кодовый способ измерения времени 10–14– 10–15, эталон частоты спутников 10–13 – 10–14 , а кварцевый эталон приемника 10–6 – 10–8.

Цифровая информация, передаваемая со спутника, позволяет установить момент излучения метки времени по шкале времени спутника (метки подобны сигналам четкого времени, передаваемым по радио). Метки времени следуют через 6 с для GPS и через 2 с для ГЛОНАСС, т.е. образуют шкалы времени с ценой деления 6 и Кодовый способ измерения времени 2 секунды. В границах 1-го деления шкалы укладывается соответственно 6000 и 2000 периодов дальномерного кода, т.е. продолжительность периода дальномерного кода равна 1 миллисекунде. Каждый период кода разделён на чипсы (это элементы, принимающие значения +1 и –1, либо, что всё равно, +1 и 0). Число чипсов для GPS 1023 и 511 для ГЛОНАСС. Тогда длина чипса составит 300 м для Кодовый способ измерения времени GPS и 600 м для ГЛОНАСС. Таким макаром, при счёте по целым единицам кода (чипсам) точность измерения расстояний очень мала. Для более четкого измерения нужна фаза дальномерного кода. Хоть какой цифровой фазометр работает с точностью приблизительно 1%. Тогда точность измерения расстояний по кодам будет соответственно 3 и 6 метров. Покажем всё произнесенное Кодовый способ измерения времени таблицей:

GPS Глонасс

Стоимость деления шкалы времени, с 6 2

Число периодов кода в одном делении 6000 2000

Продолжительность 1-го периода кода, с 0,001 0,001

Длина 1-го периода, км 300 300

Число чипсов в одном периоде кода 1023 511

Длина чипса, м 300 600

Точность фазометра 0,01 чипса, м 3 6

Задачка определения времени сводится к измерению задержки сигнала спутника в приемнике. Для Кодовый способ измерения времени этого приемник производит вточности такой же опорный сигнал с дальномерными кодами, как и спутник, точно в одно и то же время. Решение задачки производится в три шага:

· захват сигнала спутника подходящим каналом приемника;

· выбор одноименных периодов кода и установление соответствия их в сигнале спутника и опорном сигнале приемника;

· измерение временной задержки t Кодовый способ измерения времени (рис. 6.5).

1 2 3 4

периоды кодов спутника ^ ^ ^ ^

1 2 3

периоды кодов приемника ^ ^ ^

t t

Рис. 6.5

Момент приёма кода определяется по шкале времени приёмника. Для измерения временной задержки t с достаточной точностью нужно иметь в приемнике атомный эталон частоты (часы) того же уровня, как на спутнике. Но это экономически невыгодно, т. к. атомные часы очень Кодовый способ измерения времени дороги. Используя кварцевый эталон с непостоянностью 10–7...10–8 , нельзя прямо измерить расстояние с точностью лучше 30...3 м, а достигнуть абсолютной синхронизации часов с различным ходом принципно нереально. Потому измеряемый отрезок времени t будет состоять из 2-ух частей:

t = t ист + Dt , (6.3)

где t ист – настоящая величина отрезка времени, за который радиосигнал Кодовый способ измерения времени проходит расстояние от спутника до приемника;

Dt – поправка часов приемника относительно часов спутника.

Т. к. сама величина t малозначительна, то поправку Dt для всех n сразу измеряемых расстояний до n спутников можно считать схожей.

Подставив (6.3) в (6.1), получим расстояние до i-го спутника:

Di = Diист + DD . (6.4)

Измеряемые расстояния Di в спутниковых определениях Кодовый способ измерения времени принято именовать псевдодальностями, а сам рассматриваемый способ решения задачки время от времени именуют псевдодальномерным (определения связистов, а не геодезистов).

В пространственной системе координат расстояние Di определяется по формуле

, (6.5)

где X i, Yi , Zi – координаты спутника,

X, Y, Z – координаты приемника.

При определении положения точки линейной зарубкой по трем спутникам получим Кодовый способ измерения времени три измеренных полосы и четыре неведомых: X, Y, Z, Dt .

Для нахождения 4-ого неведомого нужно 4-ое измерение, т.е. сразу необходимо следить более 4 спутников.

Для оценки точности и получения надежного решения в геодезии принято делать лишниие измерения, т.е. нужно сразу следить 5 и поболее спутников.

По условиям Кодовый способ измерения времени прохождения радиосигнала в нижних слоях атмосферы обычно не употребляют спутники, находящиеся на высотах ниже 10° над горизонтом. Таких спутников может быть до 5. С учетом произнесенного нужное число спутников в созвездии – 18. Повышение числа спутников в созвездии до 24-х дает возможность следить сразу 5...8 спутников и выбирать из измерений те, которые обеспечивают самую большую точность определения Кодовый способ измерения времени местоположения.


kogda-nalogoviki-mogut-otkazat-ip-v-patente.html
kogda-ne-dopuskaetsya-uvolnenie-rabotnika-po-iniciative-administracii-.html
kogda-ne-vidish-sveta-problesk.html