Información de efemérides y datos de almanaque. provisiones generales. Cálculo de la posición de los cuerpos celestes y teorías de efemérides Efemérides y almanaque su finalidad.

Los satélites de navegación transmiten dos tipos de datos: almanaque y efemérides.

Almanaque - Se trata de un conjunto de información sobre el estado actual del sistema de navegación en su conjunto, incluidas las efemérides perdidas, que se utiliza para buscar satélites visibles y seleccionar la constelación óptima que contiene información. El almanaque contiene los parámetros orbitales de todos los satélites. Cada satélite transmite un almanaque para todos los satélites. Los datos del almanaque no son muy precisos y tienen una validez de varios meses.

Datos efemérides contienen ajustes muy precisos a los parámetros orbitales y relojes de cada satélite, lo cual es necesario para determinar con precisión las coordenadas. Cada satélite de navegación transmite datos únicamente de sus propias efemérides.

Mensajes de navegación- Se trata de datos en paquetes transmitidos por el satélite que contienen una efeméride con marcas de tiempo y un almanaque.

La señal transmitida por los satélites de navegación se puede dividir en dos componentes principales: una señal de navegación (código de telémetro pseudoaleatorio) y un mensaje de navegación (que contiene una gran cantidad de información sobre los parámetros de los satélites de navegación). A su vez, el mensaje de navegación contiene datos de efemérides y un almanaque (Fig. 3.24). Destaquemos de inmediato que el código del telémetro también se transmite como parte del mensaje de navegación, lo que quedará claro en la presentación posterior.

Información operativa

(Efemérides)

Código pseudoaleatorio de formato largo

Información no operativa

(Almanaque)

Arroz. 3.24.Estructura de la señal de navegación por satélite.

Podemos decir que la señal de los satélites de navegación contiene tres componentes principales:

• 1) código pseudoaleatorio (telémetro);
• 2) almanaque;
• 3) datos de efemérides.

Los receptores de navegación obtienen información sobre la ubicación de los satélites precisamente a partir de los datos contenidos en los almanaques y las efemérides de los satélites. Expliquemos el significado del término "efemérides" (¿griego antiguo? (ргш?р1? - por día, diariamente). En astronomía, esta es una tabla de coordenadas celestes del Sol, la Luna, los planetas y otros objetos astronómicos, calculada a intervalos regulares, por ejemplo, a medianoche todos los días.

Efemérides también se refiere a las coordenadas de los satélites terrestres artificiales utilizados para la navegación en los sistemas NAVSTAR (GPS), GLONASS, Galileo, etc.. Efemérides es información actualizada sobre la órbita de un determinado satélite que transmite una señal, ya que la órbita real del satélite puede difiere del calculado. Son los datos exactos sobre la posición actual de los satélites los que permiten al receptor de navegación calcular la ubicación exacta del satélite y, a partir de esta base, calcular su propia posición. Los datos de efemérides de la constelación de navegación GLONASS se publican en el sitio web de la Agencia Espacial Rusa (Roscosmos). La composición de las efemérides de los satélites GLONASS incluye, en particular, los siguientes parámetros orbitales de los satélites:

• NS - número de satélite;
• fecha - fecha base (UTC+3 h), HH.MM.AA;
• ESO. - tiempo de paso del nodo ascendente (número de segundos desde 00 h 00 min 00 desde la fecha base), s;
• ta6- período de circulación, s;
• mi- excentricidad;
• / - inclinación de la órbita, °;
• BO - longitud geográfica del nodo ascendente GLONASS, °;
• co - argumento del perigeo, °;
• 5/, - corrección de la escala de tiempo a bordo, s;
• PAG,- número de frecuencia de letras;
• EN - tasa de cambio del período draconiano. Período draconiano: el intervalo de tiempo entre dos pasos sucesivos de un cuerpo celeste a través del mismo nodo orbital (ascendente o descendente).

El concepto de excentricidad de una elipse orbital se ilustra en la figura. 3.25:

• A
• el semieje principal de la elipse orbital - b _
• excentricidad de la elipse orbital: mi =

Los datos de efemérides son una parte integral del almanaque. Habiendo recibido del almanaque los principales parámetros aproximados de las órbitas de todos los satélites, el navegante recibe de cada satélite sus propias efemérides. Con base en estos datos exactos, el

Arroz. 3.25.

parámetros orbitales, es decir datos del almanaque. Las efemérides son una especie de “superestructura” sobre el almanaque, que convierte los parámetros básicos en parámetros específicos. Los datos de efemérides contienen ajustes muy precisos a los parámetros orbitales y relojes de cada satélite, lo cual es necesario para una determinación precisa de las coordenadas.

A diferencia de un almanaque, cada satélite transmite datos únicamente de sus propias efemérides y, con su ayuda, el receptor de navegación puede determinar la ubicación de los satélites con gran precisión.

Las efemérides, que contienen datos más precisos, quedan obsoletas con bastante rapidez. Estos datos son válidos sólo durante 30 minutos. Los satélites transmiten sus efemérides cada 30 s. Las actualizaciones de efemérides las realizan estaciones terrestres. Si el receptor se apagó durante más de 30 minutos y luego se encendió, comienza a buscar satélites basándose en el almanaque que conoce. Usándolo, selecciona satélites para iniciar una búsqueda.

Cuando el receptor de navegación detecta el satélite, comienza el proceso de recopilación de datos efímeros. Cuando se reciben las efemérides de cada satélite, los datos recibidos del satélite se consideran aptos para la navegación.

Si se apaga la alimentación del receptor y se vuelve a encender dentro de 30 minutos, "captará" los satélites muy rápidamente, ya que no será necesario volver a recopilar datos efímeros. Este es un comienzo "caliente".

Si han pasado más de 30 minutos desde el apagado, se realizará un inicio "en caliente" y el receptor comenzará nuevamente a recopilar datos efímeros.

Si el receptor ha sido transportado (apagado) varios cientos de kilómetros o el reloj interno comienza a mostrar la hora incorrecta, entonces los datos del almanaque existente son incorrectos. En este caso, el navegador necesita descargar un nuevo almanaque y efemérides. Éste ya será un comienzo “en frío”.

El suministro de efemérides a los satélites se realiza mediante el segmento terrestre del sistema, es decir, en la Tierra, se determinan los parámetros de movimiento de los satélites y se predicen los valores de estos parámetros para un período de tiempo predeterminado. La medición y predicción de los parámetros de movimiento del satélite se llevan a cabo en el centro balístico del sistema basándose en los resultados de las mediciones de la trayectoria de la distancia al satélite y su velocidad radial. Los parámetros y su previsión se incluyen en el mensaje de navegación transmitido por el satélite junto con la transmisión de la señal de navegación.

En GPS, el almanaque, en combinación con otros campos de datos, se transmite cada 12,5 minutos, en GLONASS, cada 2,5 minutos. En mesa 3.3 muestra dos parámetros de tiempo del almanaque y las efemérides del GPS para comparar. Obviamente, el período de actualización de los datos y el momento de su relevancia para el almanaque y las efemérides son significativamente diferentes.

Tabla 3.3

Períodos de actualización de los datos de la órbita de los satélites de navegación

¿Qué son las efemérides?

En el famoso Diccionario de definiciones Webster, se da la siguiente definición del término efemérides: Una efeméride es una tabla de coordenadas de un cuerpo celeste dada en varios momentos durante un período determinado. Los astrónomos y topógrafos utilizan efemérides para determinar las posiciones de los cuerpos celestes, que posteriormente se utilizan para calcular las coordenadas de puntos de la superficie terrestre.

En general, para nosotros las efemérides del GPS pueden compararse con los satélites GPS e imaginarse como una constelación de estrellas artificiales. Para calcular nuestra ubicación respecto a los satélites GPS, necesitamos conocer su ubicación en el espacio, es decir, sus efemérides. Hay dos tipos de efemérides: transmitidas (a bordo) y precisas.

Efemérides transmitidas (a bordo)

Las efemérides transmitidas (a bordo), como su nombre indica, se transmiten directamente desde los satélites GPS. Las efemérides transmitidas contienen información sobre los elementos de la órbita kepleriana, que permiten al receptor GPS calcular las coordenadas geocéntricas globales de cada satélite, relativas a la fecha geodésica original WGS-84. Estos elementos keplerianos consisten en información sobre las coordenadas de los satélites para una determinada época y cambios en los parámetros orbitales desde el período del informe hasta el momento de la observación (se acepta la tasa calculada de cambio de parámetros). Cinco estaciones de monitoreo monitorean constantemente las posiciones predichas de las órbitas de los satélites, generando un flujo de información de efemérides. A continuación, la estación de control principal de Navstar transmite diariamente las efemérides transmitidas a los satélites. La precisión calculada de las efemérides transmitidas es de ~260 cm y ~7 ns.

Efemérides precisas (Productos finales)

Las efemérides precisas consisten en las coordenadas geocéntricas de cada satélite en toda la Tierra, tal como se define en el Sistema de informes terrestres, e incluyen correcciones de reloj. Las efemérides se calculan para cada satélite a intervalos de 15 minutos. Las efemérides precisas son un producto de posprocesamiento. Los datos se recopilan mediante estaciones de seguimiento ubicadas en toda la Tierra. Estos datos luego se transmiten al Servicio GPS Internacional (IGS), donde se calculan las efemérides exactas. Las efemérides precisas están disponibles aproximadamente 2 semanas después del momento de la recopilación de datos y tienen una precisión de menos de 5 cm y 0,1 ns.

Las efemérides exactas se pueden descargar desde el servidor de la NASA:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

Efemérides rápidas (Productos rápidos)

Las efemérides rápidas se calculan de la misma manera que las efemérides precisas, pero el procesamiento utiliza un conjunto de datos más pequeño. Las órbitas rápidas, por regla general, se "publican" en los servicios de las agencias internacionales al día siguiente. La precisión de las efemérides rápidas es de 5 cm y 0,2 ns.

Las efemérides rápidas se pueden descargar desde el servidor IGS:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Efemérides previstas o ultrarrápidas (productos ultrarrápidos)

Las efemérides ultrarrápidas se transmiten como las efemérides transmitidas, pero se actualizan dos veces al día. A veces se les llama efemérides en tiempo real. Esto se puede explicar por el hecho de que se utilizan de la misma forma que las efemérides transmitidas, pero para aplicaciones en tiempo real. La precisión de las efemérides ultrarrápidas es de ~25 cm y ~5 ns.

Las efemérides ultrarrápidas se pueden descargar desde el servidor IGS:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

¿Necesitamos efemérides precisas?

Para responder a esta pregunta, establezcamos una relación entre la precisión de las efemérides y la precisión de la solución vectorial GPS. Supongamos que estamos hablando de una línea de base de 10 km de longitud. Procesamos la línea utilizando las efemérides transmitidas (precisión 2,60 m). En este caso, la precisión esperada será (10 km /20000 km) * 2,60 m = 1,3 mm. Si la longitud de la línea de base es de 100 km, el error aumentará a 13 mm. Estas cifras nos permiten concluir que en líneas de base cortas (hasta 100 km) el uso de efemérides transmitidas es más que suficiente.

En general, podemos decir que gracias al desarrollo del sistema GPS, la necesidad de efemérides precisas ha disminuido algo. Por ejemplo, hace apenas unos años el error en las efemérides transmitidas era de 20 m, mientras que el error de medición a 10 km habría sido de 1 cm.

¿Por qué utilizar efemérides precisas?

Primero, es necesario tener en cuenta que los valores de error dados anteriormente son válidos para líneas que tienen soluciones fijas. Sin embargo, en líneas del orden de 50 km y superiores, es muy difícil obtener una solución fija utilizando las efemérides transmitidas. El uso de efemérides precisas aumenta en gran medida las posibilidades de obtener una solución fija.

En segundo lugar, se sabe desde hace mucho tiempo que la altura se determina con menos precisión mediante GPS que con las coordenadas del plano. Por lo tanto, para trabajos que requieran una mejor determinación de la altura, se recomienda utilizar efemérides precisas.

En tercer lugar, debemos recordar que las efemérides transmitidas son sólo suposición sobre dónde deberían estar los satélites. A veces pueden surgir situaciones en las que las efemérides transmitidas contengan errores que no pueden dejar de afectar la calidad de la solución base. Una salida a esta situación puede ser el uso de efemérides rápidas, un día después de realizadas las observaciones.

¿Dónde puedo encontrar efemérides precisas?

Hay muchas fuentes donde puedes encontrar diferentes tipos de efemérides de forma gratuita. Como ejemplos, podemos citar el sitio web del Servicio Geodinámico Internacional (IGS):
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

¿Cuál es el formato más común para efemérides precisas?

Las efemérides precisas están disponibles en dos formatos estándar: SP3(formato ASCII) y E18(formato binario). La mayoría de los programas profesionales de procesamiento de mediciones GPS admiten directamente uno de estos dos formatos (por ejemplo, admite ambos tipos de efemérides precisas, nota del traductor). Si es necesario, puede utilizar una utilidad para traducir entre estos dos formatos.

Y me gustaría hacer mi contribución a este asunto. Uno de los comentarios al artículo mencionado anteriormente aborda brevemente la conversación sobre las teorías de las efemérides, como DE y otras. Sin embargo, existen muchas teorías de este tipo y analizaremos algunas de las más significativas en mi opinión.

¿Lo que es?

Para calcular con precisión las posiciones de los cuerpos celestes, es necesario tener en cuenta tantos factores perturbadores como sea posible. No existe una solución analítica para un sistema de más de dos (a excepción de las soluciones particulares de Lagrange), por lo que las ecuaciones de movimiento de los cuerpos se resuelven numéricamente, pero incluso teniendo en cuenta métodos relativamente nuevos de integración numérica (como el método de Everhart). ), este procedimiento es muy costoso y si bien una solución lo suficientemente precisa para una pequeña computadora puede manejar el período de tiempo, la integración en rangos de tiempo globales es una tarea compleja y que requiere mucho tiempo. Por lo tanto, el problema se resolvió de la siguiente manera: encontrar las posiciones de los cuerpos celestes mediante integración y aproximar estas posiciones con alguna función, y en la salida obtener los coeficientes para esta función. Es el conjunto de estos coeficientes lo que se suele denominar teoría de las efemérides.

Delaware

Estas son probablemente las teorías más populares sobre el movimiento de los cuerpos celestes. El surgimiento de esta teoría está asociado con el desarrollo de la tecnología espacial y la necesidad de calcular con precisión las posiciones de los planetas para las misiones de naves espaciales. Hoy existe una lista enorme de versiones de esta teoría. El más popular de ellos es el DE405. Puedes leer sobre esta teoría aquí: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Las probabilidades se dividen en bloques de tiempo, es decir para una época particular: coeficientes separados.
La fórmula para estos coeficientes es el polinomio de Chebyshev. Por cierto, el polinomio de Chebyshev es uno de los más adecuados para crear una teoría de efemérides. El principio de trabajar con tales polinomios se describe en el libro de O. Montebrouck - "Astronomía en una computadora personal" (Rutracker.org)

¿Dónde conseguirlo?

Todo esto está en el sitio ftp de la NASA. En formato de texto ASCII: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Probablemente valga la pena comentar algo aquí. Al ir, por ejemplo, a esta carpeta, veremos un archivo que se parece a este: ascp1600.403, es fácil entender que estos son coeficientes para la era de 1600 y una versión de la teoría DE403.
Estos archivos tienen tres columnas; cada una de ellas corresponde a una coordenada en el espacio.
Sin embargo, al observar el tamaño de estos archivos, queda claro que no es conveniente utilizarlos en el trabajo. Por lo tanto, existen versiones binarias de ellos: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/

¿Cómo aplicar?

Ahora tenemos el binario que necesitamos, pero la pregunta es: ¿qué hacer con él? Afortunadamente, ftp tiene ejemplos de implementación de programas en diferentes idiomas: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Esta teoría, por supuesto, no es tan popular como la anterior, sin embargo, esta es la que puedo recomendar para principiantes. Esta teoría tiene un principal inconveniente: describe únicamente las posiciones de los planetas y el Sol. El tipo de fórmula en esta teoría es una serie trigonométrica.

¿Dónde conseguirlo?

Es tan fácil como pelar peras, simplemente vaya al sitio web y seleccione el idioma deseado y el formato de datos en la configuración.
Es en la facilidad de obtención donde reside la principal ventaja de esta efeméride.
Teniendo el código listo, creo que muchos ya podemos hacer algo con él. Pero, si aún necesitas un poco de ayuda, puedes ir aquí.

EPM

Hay muy poca mención de esta teoría de las efemérides. Fue creado en el Instituto de Astronomía Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia. Existen 3 versiones de esta teoría, respectivamente EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.

¿Dónde conseguirlo?

Las fuentes se encuentran en el ftp IPA RAS: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. El nombre de la carpeta corresponde a la versión de la teoría. Cada teoría tiene un binario correspondiente y un archivo de texto, tal como se implementa en DE. Aquí también los archivos de texto pesan bastante, por lo que merece la pena utilizar binarios

¿Cómo aplicar?

Es esta teoría la que parece ser una de las más difíciles de implementar. Sin embargo, sus desarrolladores se ocuparon de nosotros y nos proporcionaron varios ejemplos en diferentes idiomas: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
La teoría en sí se basa en los polinomios de Chebyshev y también están bastante bien descritos.

Notas sobre la precisión

Vale la pena señalar que no todas las teorías son las más precisas. El menos preciso de todos los enumerados anteriormente es VSOP87. DE y EPM son bastante precisos; cabe señalar que este último tiene en cuenta los efectos relativistas. Sin embargo, para casi todos los problemas aplicados que he resuelto hasta ahora se utilizó VSOP 87, lo cierto es que aunque su precisión es escasa, esto no se nota en comparación con observaciones elementales (puede haber desviaciones de décimas, centésimas segundos de arco).

Finalmente

Diré un poco más sobre la teoría EPM. Me enteré de esta teoría a través de una conversación personal, se conoce en círculos bastante estrechos y pocos usuarios la usan, aparentemente esto está relacionado de alguna manera con el desinterés del instituto en difundir esta teoría en círculos amplios, no se me ocurre ninguna otra explicación, porque Es bastante competitivo en relación con otras teorías.

La precisión de la ubicación del sistema de navegación está limitada debido a la influencia de varios factores. Se pueden dividir en dos grupos. Errores en los cálculos de ubicación de los satélites y la influencia de la atmósfera (troposfera e ionosfera) en la velocidad de la señal de radio.

Como ya se mencionó, los satélites de navegación desempeñan el papel de radiobalizas, transmitiendo señales de la hora exacta y sus coordenadas. Vale la pena señalar que los satélites no saben nada sobre su ubicación. Sus coordenadas están determinadas por el sector de control y, como resultado, se calculan las características orbitales (efemérides). Estas efemérides (un conjunto de coeficientes numéricos) se descargan a un satélite, que las transmite junto con el resto de información de navegación. Un receptor GPS recibe una señal de un satélite y calcula sus coordenadas utilizando el conjunto resultante de coeficientes orbitales. Estos coeficientes (efemérides) son actualizados por la estación líder varias veces al día según sea necesario. Sin embargo, las coordenadas calculadas son inexactas. La ubicación del satélite se determina con un error. ¿Por qué?

Si la Tierra tuviera la forma de una esfera con una densidad uniforme en profundidad y no hubiera otras influencias sobre el satélite, entonces se movería estrictamente a lo largo de la misma elipse de acuerdo con la Primera Ley de Kepler. Pero la forma de la Tierra difiere de la de una esfera, además, el Sol y la Luna, así como factores no gravitacionales, actúan sobre el satélite. Por tanto, los parámetros de la elipse cambian constantemente. Esto conduce a errores en los cálculos. A continuación se muestra una tabla de varios impactos sobre el satélite en orden descendente (A.L. Genike, G.G. Pobedinsky "Global Satellite Systems ...", 2004):

tabla 1. La influencia de diversas perturbaciones en el movimiento de un satélite de navegación.

El primero en la lista es el campo central de la Tierra. Gracias a ello, el satélite se mueve a lo largo de una elipse con una aceleración de 0,565 m/s 2 . Esta es la aceleración de la caída libre a una altitud de 20,2 mil km. La gravedad siempre es atracción, por lo que el campo gravitacional no tiene una primera corrección (dipolo). El segundo armónico zonal llega inmediatamente. Introduce una perturbación 10 mil veces menor: 5,3×10 – 5 m/s 2 . Como resultado, en 1 hora el satélite puede desviarse 300 metros de la trayectoria calculada. Y después de 3 horas, ya 2 km, ya que el error aumenta de forma no lineal.

La influencia gravitacional de la Luna es un orden de magnitud menor, la del Sol, incluso 2 veces menor. De las influencias no gravitacionales, la primera es la radiación solar (viento solar). Las anomalías de la gravedad son causadas por la distribución desigual de la masa dentro de la Tierra (ver foto arriba). Desvían el satélite 6 cm en una hora. Las mareas lunares y solares también contribuyen a la redistribución de masas en la superficie terrestre. A pesar de su tamaño relativamente pequeño, en dos días pueden desviar el satélite 2 metros de la órbita calculada.

El sector de la gestión se centra en estos datos, pero no los utiliza en sus cálculos. Todas las efemérides se calculan únicamente en base a observaciones. Al calcular el movimiento orbital, generalmente se acepta que el satélite se mueve estrictamente a lo largo de una elipse, como si no hubiera perturbaciones. Esta órbita se llama osculante. Después de un corto período de tiempo, los parámetros orbitales cambian y el satélite se mueve a lo largo de una elipse diferente. Etcétera. Por tanto, todo el efecto de las perturbaciones se reduce únicamente a un cambio continuo en los parámetros de la elipse osculadora.

Gracias a numerosas observaciones del movimiento de los satélites, la estación líder selecciona un modelo matemático que es capaz de calcular este movimiento con el menor error. Los coeficientes numéricos (efemérides) del modelo se actualizan periódicamente y se cargan en los satélites tres veces al día. Además, las efemérides se actualizan cada hora.

Es importante señalar que el sistema de navegación está en constante evolución. Se están aclarando las coordenadas de las estaciones de referencia. Utilizando estaciones de referencia con coordenadas más precisas, es posible determinar con mayor precisión las efemérides del satélite, etc.

Sin embargo, los errores modernos al determinar las efemérides de los satélites conducen a errores al calcular sus coordenadas a un nivel de 10 a 20 metros. A primera vista esto parece mucho. Esto es cierto si determina las coordenadas de ubicación de forma absoluta (directa). Pero el sistema de navegación utiliza un método diferencial (relativo) para determinar la ubicación (ver aquí). Gracias a este método, es posible aumentar la precisión de la determinación de coordenadas cien veces o más.

Esta precisión ya es suficiente incluso para la mayoría de los trabajos geodésicos. Pero, digamos, para estudiar el movimiento de la corteza terrestre se requiere una precisión aún mayor. En estos casos, no se utilizan las efemérides transmitidas por el canal de radio satelital, sino sus valores significativamente refinados obtenidos como resultado de observaciones posteriores. Las observaciones a largo plazo de las órbitas de los satélites permiten aclarar los valores de efemérides del pasado. Estos valores actualizados se acumulan en un banco especial que opera en EE. UU. bajo el Servicio Geodésico Nacional (NGS).

GOST R 56410-2015

NORMA NACIONAL DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA

Sistema mundial de navegación por satélite

MÉTODOS Y TECNOLOGÍAS PARA REALIZAR TRABAJOS GEODÉSICOS

Requisitos generales para centros de efemérides precisos

Sistema mundial de navegación por satélite. Métodos y tecnologías de trabajos geodésicos. Requisitos generales para centros de efemérides precisos

OK 07.040

Fecha de introducción 2016-01-01

Prefacio

1 DESARROLLADO por la Sociedad Anónima "Centro Científico y Técnico para Tecnologías Modernas de Navegación "Internavigation" (JSC "STC "Internavigation"), la Institución Presupuestaria del Estado Federal de Educación Profesional Superior "Universidad Estatal de Geodesia y Cartografía de Moscú" (MIIGAiK) y la Institución Presupuestaria del Estado Federal "Centro federal científico-técnico de geodesia, cartografía e infraestructura de datos espaciales"

2 PRESENTADO por el Comité Técnico de Normalización TC 363 “Radio Navegación”

3 APROBADO Y ENTRADO EN VIGOR por Orden de la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología de 28 de mayo de 2015 N 456-st

4 PRESENTADO POR PRIMERA VEZ


Las reglas para la aplicación de esta norma se establecen en GOST R 1.0-2012 (Sección 8). La información sobre los cambios a esta norma se publica en el índice de información anual (a partir del 1 de enero del año en curso) "Normas Nacionales" y el texto oficial de cambios y enmiendas. - en el índice de información mensual "Normas Nacionales". En caso de revisión (sustitución) o cancelación de esta norma, el aviso correspondiente se publicará en la próxima edición del índice informativo mensual "Normas Nacionales". La información, avisos y textos relevantes también se publican en el sistema de información pública. - en el sitio web oficial de la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología en Internet (www.gost.ru)

1 área de uso

1 área de uso

Esta norma se aplica a métodos y tecnologías para realizar trabajos geodésicos utilizando sistemas globales de navegación por satélite y establece requisitos generales para centros de efemérides precisos.

2 Referencias normativas

Esta norma utiliza referencias normativas a las siguientes normas:

GOST 22268-76 Geodesia. Términos y definiciones

GOST R 52928-2010 Sistema global de navegación por satélite. Términos y definiciones

GOST R 53864-2010 Sistema global de navegación por satélite. Redes de satélites geodésicos. Términos y definiciones

Nota: al utilizar esta norma, es recomendable verificar la validez de las normas de referencia en el sistema de información pública: en el sitio web oficial de la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología en Internet o utilizando el índice de información anual "Normas Nacionales". , que fue publicado a partir del 1 de enero del año en curso, y sobre los números del índice de información mensual "Normas Nacionales" del año en curso. Si se reemplaza una norma de referencia sin fecha, se recomienda utilizar la versión actual de esa norma, teniendo en cuenta cualquier cambio realizado en esa versión. Si se reemplaza una norma de referencia fechada, se recomienda utilizar la versión de esa norma con el año de aprobación (adopción) indicado anteriormente. Si, después de la aprobación de esta norma, se realiza un cambio a la norma referenciada a la cual se hace una referencia fechada que afecte la disposición mencionada, se recomienda que esa disposición se aplique sin tener en cuenta ese cambio. Si la norma de referencia se cancela sin reemplazo, se recomienda aplicar la disposición en la que se hace referencia a ella en la parte que no afecta esta referencia.

3 Términos, símbolos y abreviaturas

3.1 Esta norma utiliza términos según GOST 22268, GOST R 53864, GOST R 52928.

3.2 En esta norma se utilizan los siguientes símbolos y abreviaturas:

VGS: red geodésica de alta precisión de la Federación de Rusia;

GLONASS: sistema global de navegación por satélite de la Federación de Rusia;

GNSS: sistema global de navegación por satélite;

SGS-1 - red geodésica satelital de clase 1;

SKP: error cuadrático medio;

FAGS es la red astronómica y geodésica fundamental de la Federación de Rusia;

CTE - centro de efemérides precisas;

Efemérides finales - Efemérides finales calculadas en IGS;

GPS: sistema global de navegación por satélite de los Estados Unidos de América;

IERS - Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra;

IGS - servicio GNSS internacional;

PPP: determinación de ubicación de alta precisión;

Efemérides rápidas: efemérides urgentes calculadas en IGS;

RINEX es un formato de intercambio de archivos de datos de receptores de navegación por satélite, independientemente del tipo de receptor;

SP3: formato de información orbital estándar;

Efemérides ultrarrápidas: efemérides ultraurgentes calculadas en IGS.

4 Disposiciones generales

4.1 Las efemérides precisas de los satélites GNSS contienen información sobre la ubicación del satélite en órbita, obtenida después de mediciones de trayectoria y que describen su movimiento real.

4.2 Las efemérides precisas de los satélites GNSS deberían proporcionar:

- construcción de redes geodésicas de satélites estatales (FAGS, VGS, SGS-1), así como consolidación, difusión y aclaración de los sistemas de coordenadas adoptados;

- determinación de la posición espacial de objetos en sistemas de coordenadas estatales con alta precisión (varios milímetros de SKP) al resolver problemas geodésicos a largas distancias (hasta varios miles de kilómetros);

- uso efectivo de sistemas diferenciales basados ​​en determinaciones de coordenadas relativas (diferencias) con el fin de una navegación precisa, cuando el error permitido de las determinaciones de navegación en tiempo real no debe exceder 1 mo valores incluso menores;

- implementación de métodos modernos para determinar coordenadas a partir de observaciones de satélites GNSS utilizando tecnología RRR, que permiten la determinación de la ubicación en tiempo real con SCP de 0,1 a 0,2 m.

4.3 La provisión de efemérides precisas al consumidor se realiza a través de los centros de efemérides precisas.

En la Figura 1 se muestra un diagrama aproximado de un CTE típico.

Figura 1 - Diagrama del centro de efemérides precisas

5 Requisitos para la cita

5.1 El Centro de Efemérides Precisas está diseñado para calcular y proporcionar al consumidor efemérides precisas de los satélites GLONASS GNSS, incluidas efemérides actualizadas (ultraurgentes), actualizadas (urgentes) y precisas (finales), así como la acumulación y provisión de Mediciones satelitales de puntos FAGS en formato RINEX.

Al determinar las efemérides se utilizan mediciones de fase, realizadas mediante equipos satelitales geodésicos de doble frecuencia en puntos permanentes de observación GNSS (puntos FAGS).

5.2 Principales tareas del CTE:

- recepción rápida de información sobre mediciones a través de canales de comunicación electrónica desde los puntos FAGS y los puntos de observación internacionales GLONASS/GPS (incluidos los puntos IGS);

- procesamiento y decodificación de información de medición para controlar la calidad de las mediciones entrantes, identificar errores graves y convertir archivos de medición al formato común necesario para el cálculo posterior de los parámetros determinados;

- acumulación de resultados de observación en forma original o procesada primariamente (manteniendo un archivo de datos);

- análisis y procesamiento matemático de archivos de mediciones diarias de todas las estaciones de la red para calcular los parámetros orbitales de los satélites GNSS y los parámetros de rotación de la Tierra con una resolución de varias horas a dos días;

- aclaración de efemérides en el aire;

- procesamiento conjunto de datos recibidos y cálculo de efemérides precisas de los satélites GLONASS;

- registro y entrega de datos con efemérides precisas a los consumidores a través de canales de comunicación;

- cálculo de coordenadas y velocidades de movimiento de puntos FAGS e IGS con una resolución de (1-3) meses;

- interacción de información con centros de análisis internacionales que forman parte de IGS, IERS, etc. para el intercambio de datos con fines de control y posible cooperación para determinar las efemérides GLONASS precisas;

- realizar actividades científicas y analíticas, incluido el desarrollo y coordinación de formatos y métodos de presentación para procesar información satelital.

6 Requisitos de hardware y software

6.1 El hardware del CTE incluye:

- un servidor con un rendimiento suficientemente alto, una gran cantidad de RAM y memoria de disco y medios de acceso a redes externas a través de Internet;

- estaciones de trabajo automatizadas para el procesamiento de datos basadas en computadoras personales, unidas por una red informática local;

- medios de archivo y almacenamiento de datos a largo plazo;

- medios para visualizar los datos de salida y preparar posibles boletines para los consumidores;

- equipos de redundancia que garantizan el funcionamiento ininterrumpido de la planta de calefacción central.

6.2 El software y matemáticas del CTE incluye los siguientes componentes:

- programas de gestión de redes de área local que garanticen el funcionamiento coordinado de todas las instalaciones DTE;

- un conjunto de programas para controlar equipos de intercambio de datos a través de canales externos;

- programas de mantenimiento de bases de datos;

- programas para procesar resultados de observaciones y calcular efemérides de satélites;

- software para el procesamiento matemático de los resultados de las observaciones y el cálculo de los parámetros de rotación de la Tierra;

- programas para preparar datos de salida para los consumidores;

- programas que aseguran el funcionamiento del sitio web del CTE.

7 Requisitos de salida

7.1 Los datos de salida del DTE incluyen efemérides de los siguientes tipos de satélites GNSS:

- actualizado rápidamente (análogo de efemérides ultrarrápidas);

- actualizado (análogo de efemérides rápidas);

- preciso (análogo de efemérides finales).

7.2 Las efemérides emitidas por el TsTE se calculan con base en las mediciones realizadas en los puntos de observación GNSS de la red global en funcionamiento permanente y en los puntos FAGS. La distribución de los puntos de observación en todo el mundo debería ser, en la medida de lo posible, uniforme. Los puntos de observación permanentes (puntos FAGS) deben tener coordenadas exactas en el sistema de coordenadas geocéntricas; el valor del error cuadrático medio en las posiciones relativas de los puntos es de aproximadamente (0,01-0,03) m.

7.3 El retraso en el tiempo de emisión es:

- para efemérides actualizadas con prontitud (extremadamente urgentes): de 3 a 9 horas;

- para efemérides actualizadas (urgentes): de 17 a 41 horas;

- para efemérides exactas (finales) - de 12 a 18 días.

7.4 Las efemérides precisas deberían permitir la determinación de las coordenadas de los satélites GNSS con una precisión del orden de (0,05-0,10) m.

7.5 Los resultados de los cálculos de efemérides se presentan en forma de archivos en formato SP3, aceptados en los centros de datos satelitales nacionales e internacionales.

7.6 Los archivos de medición de los puntos FAGS se almacenan en una base de datos y se proporcionan al consumidor en una de las versiones del formato RINEX.

7.7 Las efemérides calculadas se publican en el sitio web de TsTE y también se proporcionan al consumidor a través de la dirección de Internet o previa solicitud.

Bibliografía

	Formato estándar de información orbital extendida SP3-c (versión 3)
	RINEX: formato de intercambio de datos independiente del hardware (versión 2.11)
	RINEX: formato de intercambio de datos independiente del hardware (versión 3.02)

UDC 629.783::006.354
Palabras clave: sistema global de navegación por satélite, centro de efemérides precisas, requisitos generales, punto permanente, red geodésica satelital

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M.: Informe estándar, 2015