СУПУТНИКОВА
|
|
Скачати 0.82 Mb.
|
|
Обробка навігаційних повідомлень GPS – спостережень для визначення геоцентричних координат супутника Мета роботи - засвоїти структуру ефемеридного альманаху з навігаційного GPS - повідомлення і засвоїти методику обробки цього повідомлення з метою визначення геоцентричних просторових прямокутних координат супутника. Завдання: на основі вихідних даних з ефемеридного повідомлення розрахувати геоцентричні координати супутника. Тривалість виконання завдання - два заняття. Основні теоретичні положення Навігаційне повідомлення – це інформація, яку супутники системи GPS надсилають споживачеві на його приймач. За своєю структурою повідомлення складається із двох частин: альманаху і ефемерид. Альманах надає користувачеві дані про супутники GPS, які використовуються при проектуванні спостережень. Ефемериди забезпечують користувача даними про такі параметри орбіти супутника: - t0 - епоха альманаху від початку GPS – тижня; - - корінь квадратний від значення великої півосі орбіти; -  - ексцентриситет орбіти;- М0 – середня аномалія; - ω0 – аргумент висоти перигею; - і – кут нахилу орбіти; - l0 – довгота висхідного вузла орбіти. Окрім цих даних, ефемериди дозволяють отримати дані, що характеризують у вигляді певних величин чи коефіцієнтів зміни тих чи інших параметрів за рахунок збурень. Це такі величини: - δі - відхилення від номінального кута нахилу орбіти в 55°; - і´ - швидкість зміни кута нахилу орбіти; - Ω´ - швидкість зміни положення висхідного вузла; - а0 - зсув шкали годинника GPS; - а1 - зсув частоти годинника GPS; - Δn - зміна параметрів середнього руху; - Сuc,Cus - коефіцієнти поправок збурень аргументу перигею (перицентра); - Crc,Crs - коефіцієнти поправок до зміни геоцентричної відстані; - Cic,Cis - коефіцієнти поправок до зміни кута нахилу орбіти. Всі ці дані подаються у секундах від початку поточного GPS -тижня і відносяться до моменту t0, що характеризує епоху створення ефемерид (альманаху). GPS - тижні відраховуються від поточної стандартної епохи J 2000, що відповідає даті - січень 1.5d 2000 і даті юліанського календаря J 2000=2451545.0 днів. Юліанська дата (JD) означає кількість середніх діб, які минули після епохи - січень 1.5d 4713 року до нашої ери, приймаючи, що кожне юліанське сторіччя складається із 36525 середніх діб. Виконання роботи Вихідні дані а) дані спостережень супутника PRN – 02; б) момент спостереження супутника t=526100 c+3n c. Щоб за даними таблиці 5 перейти до індивідуальних вихідних даних необхідно у відповідні табличні значення ввести поправки, враховуючи коефіцієнт n, що задається викладачем. Завдання За індивідуальними значеннями ефемеридних вихідних даних обчислити просторові геоцентричні прямокутні координати супутника. Таблиця 5 - Ефемеридний файл формату YUMA (Week 201 almanac for PRN- 02)
Алгоритм виконання завдання 1 Обчислюють середній рух супутника  , (59)де гравітаційна стала μ=3986005 108 м3/ с2. 2 Визначають різницю епохи спостереження ti супутника і епохи ефемеридного альманаху t0. Знаходимо: ΔT =( ti - t0 )[1+v+( ti – t0 )v´], (60) де v - похибка хронометра, а v´ - зміна похибки хронометра. Використовуючи формулу (60) необхідно знати, що тривалість GPS – тижня складає 604800 секунд. Якщо ti<t0, то до різниці ti-t0 необхідно додати 604800 секунд, а якщо ti>t0, то від 604800 секунд необхідно відняти різницю ti-t0 . 3 Розраховуємо середню аномалію М за формулою: M=M0+n ΔT. (61) В (61) М0 - значення середньої аномалії супутника, взяте з ефемеридних повідомлень. Якщо в навігаційному ефемеридному повідомленні задається величина зміни середнього руху Δn, то розрахунок середньої аномалії необхідно проводити за такою формулою: М=М0+(n+Δn)ΔТ. (62) 4 З рівняння Кеплєра  , (63)де е - ексцентриситет орбіти, методом ітерацій (необхідно виконати не менше трьох послідовних наближень), обчислюють ексцентричну аномалію Е. В першому наближенні, в правій частині формули (62), замість ексцентричної аномалії Е підставляють значення середньої аномалії М. 5 Знаходимо істинну аномалію супутника на момент його спостереження. Отримуємо:  , (64)6 Обчислюють радіус – вектор супутника  . (65)Якщо необхідно визначити точне значення радіуса – вектора супутника для збуреної орбіти, то застосовують відповідні коефіцієнти Crc і Crs з навігаційного повідомлення і відповідну формулу:  . (66)7 Розраховують аргумент широти u=ν+ω, (67) де ω - аргумент (висота) перицентра (перигею), що вибирається з ефемеридних повідомлень. При обробці GPS – спостережень для визначення координат пунктів опорної геодезичної мережі необхідно обчислювати точне значення аргументу перицентра з урахуванням збурень орбіти. Коефіцієнти, що враховують ці збурення Cuc і Cus, по- даються у навігаційному повідомленні. Тоді маємо:  . (68)В (68) ω0 - ефемеридне значення аргументу перицентра, а u - визначається з допомогою формули (67) методом послідовних наближень. 8 Визначають прямокутні координати супутника в декартовій системі прямокутних координат, що розміщена в площині орбіти супутника. В цій локальній системі координат вісь абсцис х´ співпадає з лінією вузлів орбіти і її додатній напрямок направлений в точку висхідного вузла орбіти. Вісь ординат у´ також розміщена в площині орбіти під прямим кутом до лінії вузлів. Для обчислення цих координат використовують формули:  , . (69)9 Обчислюють редуковану довготу висхідного вузла орбіти супутника за формулою  , (70)де Ω і ΔΩ - довгота висхідного вузла зміна цієї величини, що приведені в навігаційному повідомленні, а  - кутова швидкість обертання Землі, значення якої є таким:=7.292115146710-5 рад/с.10 Розраховують просторові прямокутні геоцентричні координати супутника, віднесені до еліпсоїда WGS 84 . Знаходимо:  (71)В (71) і - кут нахилу орбіти, значення якого виписують з ефемериди супутника. При точних обчисленнях координат необхідно враховувати збурення цього кута, що приводяться в навігаційному повідомленні у вигляді коефіцієнтів Сіс і Сіs. Враховуючи їх, знаходимо:  , (72)де і´ - швидкість зміни кута нахилу орбіти. Контрольні запитання 1 Закони Кеплєра руху штучних супутників Землі. 2 Де в площині орбіти супутника знаходиться Земля? 3 Які точки орбіти називаються точками перигею і апогею? 4 Який висновок можна зробити з другого закону Кеплєра щодо руху супутника по орбіті? 5 Який рух супутника називається збуреним ? 6 Які основні фактори впливають на збурення руху супутника? 7 Які параметри орбіти супутника, в основному,спотворюються при збуреному русі? 8 З яких частин складається навігаційне повідомлення супутника? 9 Дайте визначення істинній, середній і ексцентричній аномаліям. 10 Дайте визначення геоцентричній просторовій прямокутній системі координат WGS – 84. 11 Наведіть основні характеристики еліпсоїда WGS - 84. ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ 1 Баранов В.Н. и др. Космическая геодезия. – М.: Недра, 1986. – 407 с. 2 Краснорылов И.И., Плахов Ю.В. Основы космической геодезии. – М.: Недра, 1976. – 216 с. 3 Краснорылов И.И. Основы космической геодезии. – М.: Недра, 1991. – 155 с. 4 Гофманн-Веленгоф Б., Ліхтенеггер Г., Коллінз Д. Глобальна система визначення місцеположення (GPS): теорія і практика. – К.: Наукова думка, 1996. – 380 с. 5 http: // www. Navcen. Useg.gov/ ftp/GPS/ almanacs/ Yuma 6 Кравец Я.С. Космическая геодезия: методические указания. – Ивано-Франковск, 1989. – 40 с. 7 Островський А.Л., Морз О.І., Тарнавський В.Л. Геодезія: підручник. – Львів: НУ «Львівська політехніка», 2007. – 508 с. 8 Третяк К., Романишин І. До питання розрахунку точності навігаційних GPS-вимірів // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. – Львів: Ліга-Прес, 2004. – С. 149-157. |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua