Informations sur les éphémérides et données d'almanach. dispositions générales. Calcul de la position des corps célestes et théories des éphémérides Éphémérides et almanach leur objectif

Les satellites de navigation transmettent deux types de données : l'almanach et les éphémérides.

Almanach - Il s'agit d'un ensemble d'informations sur l'état actuel du système de navigation dans son ensemble, y compris les éphémérides perdues, utilisées pour rechercher des satellites visibles et sélectionner la constellation optimale contenant des informations. L'almanach contient les paramètres orbitaux de tous les satellites. Chaque satellite transmet un almanach pour tous les satellites. Les données de l'almanach ne sont pas très précises et sont valables plusieurs mois.

Données éphémérides contiennent des ajustements très précis des paramètres orbitaux et des horloges de chaque satellite, nécessaires pour déterminer avec précision les coordonnées. Chaque satellite de navigation transmet des données uniquement à partir de ses propres éphémérides.

Messages de navigation- Il s'agit de paquets de données transmis par le satellite contenant une éphéméride avec horodatage et un almanach.

Le signal transmis par les satellites de navigation peut être divisé en deux composants principaux : un signal de navigation (code télémétrique pseudo-aléatoire) et un message de navigation (contenant une grande quantité d'informations sur les paramètres des satellites de navigation). À son tour, le message de navigation contient des données éphémérides et un almanach (Fig. 3.24). Soulignons tout de suite que le code télémétrique est également transmis dans le cadre du message de navigation, ce qui ressortira clairement de la présentation ultérieure.

Informations opérationnelles

(Éphémérides)

Code pseudo-aléatoire de forme longue

Informations non opérationnelles

(Almanach)

Riz. 3.24.Structure du signal des satellites de navigation

On peut dire que le signal des satellites de navigation contient trois composantes principales :

• 1) code pseudo-aléatoire (télémètre) ;
• 2) almanach ;
• 3) données éphémérides.

Les récepteurs de navigation obtiennent des informations sur la localisation des satellites précisément à partir des données contenues dans les almanachs et les éphémérides des satellites. Expliquons la signification du terme « éphémérides » (grec ancien ?(ргш?р1? - par jour, quotidiennement). En astronomie, il s'agit d'un tableau des coordonnées célestes du Soleil, de la Lune, des planètes et d'autres objets astronomiques, calculé à intervalles réguliers, par exemple tous les jours à minuit.

Les éphémérides font également référence aux coordonnées des satellites artificiels de la Terre utilisés pour la navigation dans les systèmes NAVSTAR (GPS), GLONASS, Galileo, etc.. Les éphémérides sont des informations mises à jour sur l'orbite d'un satellite donné transmettant un signal, puisque l'orbite réelle du satellite peut diffère de celui calculé. Ce sont les données exactes sur la position actuelle des satellites qui permettent au récepteur de navigation de calculer la position exacte du satellite et, sur cette base, de calculer sa propre position. Les données d'éphémérides de la constellation de navigation GLONASS sont publiées sur le site Internet de l'Agence spatiale russe (Roscosmos). La composition des éphémérides du satellite GLONASS comprend notamment les paramètres orbitaux du satellite suivants :

• N.-É. - numéro de satellite ;
• date - date de base (UTC+3 h), HH.MM.YY ;
• QUE. - heure de passage du nœud ascendant (nombre de secondes à partir de 00 h 00 min 00 à partir de la date de base), s ;
• T a6 - période de circulation, s ;
• e - excentricité;
• / - inclinaison de l'orbite, ° ;
• BO - longitude géographique du nœud ascendant GLONASS, ° ;
• co - argument du périgée, ° ;
• 5/, - correction de l'échelle de temps de bord, s ;
• P,- numéro de fréquence des lettres ;
• À - taux de changement de la période draconienne. Période draconienne - l'intervalle de temps entre deux passages successifs d'un corps céleste à travers le même nœud orbital (ascendant ou descendant).

Le concept d'excentricité d'une ellipse orbitale est illustré sur la Fig. 3.25 :

• UN
• le demi-axe principal de l'ellipse orbitale - b _
• excentricité de l'ellipse orbitale : e =

Les données éphémérides font partie intégrante de l'almanach. Ayant reçu de l'almanach les paramètres approximatifs de base des orbites de tous les satellites, le navigateur reçoit de chaque satellite ses propres éphémérides. Sur la base de ces données exactes, le

Riz. 3.25.

paramètres orbitaux, c'est-à-dire données d'almanach. Les éphémérides sont une sorte de « superstructure » sur l'almanach, qui transforme les paramètres de base en paramètres spécifiques. Les données éphémérides contiennent des ajustements très précis des paramètres orbitaux et des horloges de chaque satellite, nécessaires à une détermination précise des coordonnées.

Contrairement à un almanach, chaque satellite transmet des données uniquement à partir de ses propres éphémérides et, avec leur aide, le récepteur de navigation peut déterminer l'emplacement des satellites avec une grande précision.

Les éphémérides, qui contiennent des données plus précises, deviennent assez rapidement obsolètes. Ces données ne sont valables que 30 minutes. Les satellites transmettent leurs éphémérides toutes les 30 s. Les mises à jour des éphémérides sont effectuées par les stations au sol. Si le récepteur a été éteint pendant plus de 30 minutes puis rallumé, il commence alors à rechercher des satellites sur la base de l'almanach qu'il connaît. Grâce à lui, il sélectionne des satellites pour lancer une recherche.

Lorsque le récepteur de navigation détecte le satellite, le processus de collecte de données éphémères commence. Lorsque les éphémérides de chaque satellite sont reçues, les données reçues du satellite sont considérées comme adaptées à la navigation.

Si l'alimentation du récepteur est coupée puis rallumée dans les 30 minutes, il « captera » les satellites très rapidement, puisqu'il ne sera plus nécessaire de collecter à nouveau des données éphémères. C'est un début "à chaud".

Si plus de 30 minutes se sont écoulées depuis l'arrêt, un démarrage « à chaud » sera effectué et le récepteur recommencera à collecter des données d'éphémérides.

Si le récepteur a été transporté (éteint) sur plusieurs centaines de kilomètres ou si l'horloge interne commence à afficher une heure inexacte, alors les données de l'almanach existant sont incorrectes. Dans ce cas, le navigateur doit télécharger un nouvel almanach et des éphémérides. Ce sera déjà un début « à froid ».

La fourniture d'éphémérides aux satellites est assurée par le segment sol du système, c'est-à-dire sur Terre, les paramètres de mouvement des satellites sont déterminés et les valeurs de ces paramètres sont prédites pour une période de temps prédéterminée. La mesure et la prédiction des paramètres de mouvement du satellite sont effectuées au centre balistique du système sur la base des résultats des mesures de trajectoire de la distance au satellite et de sa vitesse radiale. Les paramètres et leurs prévisions sont inclus dans le message de navigation transmis par le satellite avec la transmission du signal de navigation.

Dans le GPS, l'almanach, en combinaison avec d'autres champs de données, est transmis toutes les 12,5 minutes, dans le GLONASS - toutes les 2,5 minutes. Dans le tableau 3.3 montre deux paramètres temporels de l'almanach et des éphémérides GPS à des fins de comparaison. Évidemment, la période de mise à jour des données et le moment de leur pertinence pour l'almanach et les éphémérides sont sensiblement différents.

Tableau 3.3

Périodes de mise à jour des données orbitales des satellites de navigation

Que sont les éphémérides ?

Dans le célèbre dictionnaire des définitions de Webster, la définition suivante du terme éphéméride est donnée : Une éphéméride est un tableau de coordonnées d'un corps céleste donné à différents moments sur une certaine période. Les astronomes et les géomètres utilisent les éphémérides pour déterminer les positions des corps célestes, qui sont ensuite prises pour calculer les coordonnées des points à la surface de la Terre.

De manière générale, pour nous, les éphémérides GPS peuvent être comparées aux satellites GPS, et imaginées comme une constellation d’étoiles artificielles. Afin de calculer notre position par rapport aux satellites GPS, nous avons besoin de connaître leur position dans l’espace, c’est-à-dire leurs éphémérides. Il existe deux types d'éphémérides : transmises (à bord) et précises.

Éphémérides transmises (à bord)

Les éphémérides transmises (à bord), comme leur nom l'indique, sont transmises directement à partir des satellites GPS. Les éphémérides transmises contiennent des informations sur les éléments de l'orbite képlérienne, qui permettent au récepteur GPS de calculer les coordonnées géocentriques globales de chaque satellite, par rapport à la date géodésique originale WGS-84. Ces éléments képlériens consistent en des informations sur les coordonnées des satellites pour une certaine époque et les changements des paramètres orbitaux depuis la période de référence jusqu'au moment de l'observation (le taux calculé de changement des paramètres est accepté). Cinq stations de surveillance surveillent en permanence les positions prédites des orbites des satellites, générant un flux d'informations éphémérides. Ensuite, la station de contrôle principale Navstar transmet quotidiennement les éphémérides transmises aux satellites. La précision calculée des éphémérides transmises est d’environ 260 cm et d’environ 7 ns.

Éphémérides précises (produits finaux)

Les éphémérides précises comprennent les coordonnées géocentriques à l'échelle de la Terre de chaque satellite telles que définies dans le système de rapport à l'échelle de la Terre et incluent des corrections d'horloge. Les éphémérides sont calculées pour chaque satellite à intervalles de 15 minutes. Les éphémérides précises sont un produit de post-traitement. Les données sont collectées par des stations de suivi situées partout sur la Terre. Ces données sont ensuite transmises au Service GPS International (IGS), où les éphémérides exactes sont calculées. Les éphémérides précises deviennent disponibles environ 2 semaines après le moment de la collecte des données et ont une précision inférieure à 5 cm et 0,1 ns.

Les éphémérides exactes peuvent être téléchargées depuis le serveur de la NASA :
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

Éphémérides rapides (produits rapides)

Les éphémérides rapides sont calculées de la même manière que les éphémérides précises, mais le traitement utilise un ensemble de données plus petit. En règle générale, les orbites rapides sont « postées » aux services des agences internationales le lendemain. La précision des éphémérides rapides est de 5 cm et 0,2 ns.

Les éphémérides rapides peuvent être téléchargées depuis le serveur IGS :
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Éphémérides prédites ou ultrarapides (produits ultrarapides)

Les éphémérides ultrarapides sont transmises comme les éphémérides transmises, mais elles sont mises à jour deux fois par jour. On les appelle parfois éphémérides en temps réel. Cela peut s'expliquer par le fait qu'elles sont utilisées de la même manière que les éphémérides transmises, mais pour des applications en temps réel. La précision des éphémérides ultrarapides est d’environ 25 cm et d’environ 5 ns.

Les éphémérides ultrarapides peuvent être téléchargées depuis le serveur IGS :
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Avons-nous besoin d’éphémérides précises ?

Pour répondre à cette question, établissons une relation entre la précision des éphémérides et la précision de la solution vectorielle GPS. Supposons que nous parlons d'une ligne de base de 10 km de long. Nous traitons la ligne à l'aide des éphémérides transmises (précision 2,60 m). Dans ce cas, la précision attendue sera de (10 km /20 000 km) * 2,60 m = 1,3 mm. Si la longueur de la ligne de base est de 100 km, l'erreur passera à 13 mm. Ces chiffres permettent de conclure que sur des lignes de base courtes (jusqu'à 100 km) l'utilisation des éphémérides transmises est plus que suffisante.

En général, on peut dire qu'en raison du développement du système GPS, le besoin d'éphémérides précises a quelque peu diminué. Par exemple, il y a quelques années à peine, l'erreur dans les éphémérides transmises était de 20 m, alors que l'erreur de mesure sur 10 km aurait été de 1 cm.

Pourquoi utiliser des éphémérides précises ?

Tout d’abord, il faut garder à l’esprit que les valeurs d’erreur données précédemment sont valables pour les lignes ayant des solutions fixes. Or, sur des lignes de l'ordre de 50 km et plus, il est très difficile d'obtenir une solution fixe à l'aide des éphémérides transmises. L’utilisation d’éphémérides précises augmente considérablement les chances d’obtenir une solution fixe.

Deuxièmement, on sait depuis longtemps que la hauteur est déterminée avec moins de précision à l’aide du GPS que des coordonnées planifiées. Par conséquent, pour les travaux nécessitant une meilleure détermination de la hauteur, il est recommandé d’utiliser des éphémérides précises.

Troisièmement, nous devons nous rappeler que les éphémérides transmises ne sont que hypothèse sur l'endroit où devraient être les satellites. Parfois, des situations peuvent survenir lorsque les éphémérides transmises contiennent des erreurs qui ne peuvent qu'affecter la qualité de la solution de base. Un moyen de sortir de cette situation peut être l'utilisation d'éphémérides rapides, un jour après les observations.

Où puis-je trouver des éphémérides précises ?

Il existe de nombreuses sources où vous pouvez trouver gratuitement différents types d’éphémérides. A titre d’exemples, on peut citer le site Internet de l’International Geodynamic Survey (IGS) :
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

Quel est le format le plus courant pour des éphémérides précises ?

Les éphémérides précises sont disponibles dans deux formats standard : SP3(format ASCII) et E18(format binaire). La plupart des programmes professionnels de traitement des mesures GPS supportent directement l'un de ces deux formats (par exemple, ils supportent les deux types d'éphémérides précises, ndlr). Si nécessaire, vous pouvez utiliser un utilitaire pour traduire entre ces deux formats.

Et je voudrais apporter ma contribution à ce sujet. L’un des commentaires sur l’article mentionné ci-dessus aborde brièvement la conversation sur les théories des éphémérides, telles que DE et autres. Cependant, il existe de nombreuses théories de ce type et nous analyserons certaines des plus significatives à mon avis.

Ce que c'est?

Afin de calculer avec précision les positions des corps célestes, il est nécessaire de prendre en compte autant de facteurs perturbateurs que possible. Il n'existe pas de solution analytique pour un système de plus de deux (à l'exception des solutions particulières de Lagrange), donc les équations du mouvement des corps sont résolues numériquement, mais même en tenant compte de méthodes d'intégration numérique relativement nouvelles (telles que la méthode d'Everhart ), cette procédure est très coûteuse et s'il s'agit d'une solution suffisamment précise pour une petite période de temps, l'intégration sur des plages de temps globales est une tâche complexe et longue. Par conséquent, le problème a été résolu comme suit : trouver les positions des corps célestes par intégration et approximer ces positions avec une fonction, et en sortie obtenir les coefficients de cette fonction. C'est l'ensemble de ces coefficients que l'on appelle habituellement la théorie des éphémérides.

DE

Ce sont probablement les théories les plus populaires sur le mouvement des corps célestes. L'émergence de cette théorie est associée au développement de la technologie spatiale et à la nécessité de calculer avec précision les positions des planètes pour les missions des engins spatiaux. Il existe aujourd'hui une énorme liste de versions de cette théorie. Le plus populaire d'entre eux est le DE405. Vous pouvez lire cette théorie ici : http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Les cotes sont divisées en tranches horaires, c'est-à-dire pour une époque particulière - des coefficients séparés.
La formule de ces coefficients est le polynôme de Chebyshev. À propos, c'est le polynôme de Chebyshev qui est l'un des plus appropriés pour créer une théorie des éphémérides. Le principe de travailler avec de tels polynômes est décrit dans le livre d'O. Montebrouck - "L'astronomie sur un ordinateur personnel" (Rutracker.org)

Où l'obtenir ?

Tout cela se trouve sur le site FTP de la NASA. Au format texte ASCII : ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Cela vaut probablement la peine de commenter quelque chose ici. En allant par exemple dans ce dossier, nous verrons un fichier qui ressemble à ceci : ascp1600.403, il est facile de comprendre qu'il s'agit de coefficients pour l'ère 1600, et d'une version de la théorie DE403.
De tels fichiers comportent trois colonnes - chacune d'elles correspond à une coordonnée dans l'espace.
Cependant, en regardant la taille de ces fichiers, il devient clair que leur utilisation au travail n'est pas pratique. Il en existe donc des versions binaires : ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/

Comment s'inscrire?

Nous avons maintenant le binaire dont nous avons besoin, mais la question est : qu’en faire ? Heureusement, FTP propose des exemples de mise en œuvre de programmes dans différentes langues : ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Bien entendu, cette théorie n’est pas aussi populaire que la précédente, mais c’est celle que je peux recommander aux débutants. Cette théorie présente un inconvénient majeur : elle décrit uniquement les positions des planètes et du Soleil. Le type de formule dans cette théorie est une série trigonométrique.

Où l'obtenir ?

C'est aussi simple que de décortiquer des poires, il suffit d'aller sur le site Web et de sélectionner la langue et le format de données souhaités dans les paramètres.
C’est dans la facilité d’obtention que réside le principal avantage de ces éphémérides.
Une fois le code prêt, je pense que beaucoup d’entre nous peuvent déjà en faire quelque chose. Mais si vous avez encore besoin d'un peu d'aide, vous pouvez aller ici

GPE

On parle très peu de cette théorie des éphémérides. Il a été créé à l'Institut d'astronomie appliquée de l'Académie des sciences de Russie. Il existe 3 versions de cette théorie, respectivement EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.

Où l'obtenir ?

Les sources se trouvent sur le ftp IPA RAS : ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. Le nom du dossier correspond à la version de la théorie. Chaque théorie a un binaire correspondant et un fichier texte, tels qu'implémentés dans DE. Ici aussi, les fichiers texte pèsent beaucoup, il vaut donc la peine d'utiliser des binaires

Comment s'inscrire?

C’est cette théorie qui semble être l’une des plus difficiles à mettre en œuvre. Néanmoins, ses développeurs ont pris soin de nous et ont fourni plusieurs exemples dans différentes langues : ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
La théorie elle-même est construite sur les polynômes de Chebyshev, ils sont également assez bien décrits.

Notes sur l'exactitude

Il convient de noter que toutes les théories ne sont pas les plus précises. Le moins précis de tous ceux répertoriés ci-dessus est VSOP87. DE et EPM sont assez précis, il est à noter que ce dernier prend en compte les effets relativistes. Cependant, pour presque tous les problèmes appliqués que j'ai résolus jusqu'à présent, VSOP 87 a été utilisé, le fait est que bien que sa précision soit boiteuse, cela n'est néanmoins pas perceptible par rapport aux observations élémentaires (il peut y avoir des écarts de dixièmes, centièmes secondes d'arc).

Enfin

Je dirai un peu plus sur la théorie EPM. J'ai appris cette théorie lors d'une conversation personnelle, elle est connue dans des cercles assez restreints et peu d'utilisateurs l'utilisent, apparemment cela est en quelque sorte lié au désintérêt de l'institut à diffuser cette théorie dans de larges cercles, aucune autre explication ne me vient à l'esprit, car elle est tout à fait compétitive par rapport aux autres théories.

La précision de localisation du système de navigation est limitée en raison de l'influence de divers facteurs. Ils peuvent être divisés en deux groupes. Erreurs dans les calculs de localisation des satellites et influence de l'atmosphère (troposphère et ionosphère) sur la vitesse du signal radio.

Comme déjà mentionné, les satellites de navigation jouent le rôle de balises radio, transmettant des signaux de l'heure exacte et de leurs coordonnées. Il convient de noter que les satellites ne savent rien de leur emplacement. Leurs coordonnées sont déterminées par le secteur de contrôle et, par conséquent, les caractéristiques orbitales - les éphémérides - sont calculées. Ces éphémérides (un ensemble de coefficients numériques) sont téléchargées sur un satellite, qui les transmet avec le reste des informations de navigation. Un récepteur GPS reçoit un signal d'un satellite et calcule ses coordonnées à l'aide de l'ensemble résultant de coefficients orbitaux. Ces coefficients (éphémérides) sont mis à jour par la station leader plusieurs fois par jour selon les besoins. Néanmoins, les coordonnées calculées sont inexactes. L'emplacement du satellite est déterminé avec une erreur. Pourquoi?

Si la Terre avait la forme d’une sphère avec une densité uniforme en profondeur et qu’il n’y avait aucune autre influence sur le satellite, alors elle se déplacerait strictement le long de la même ellipse conformément à la première loi de Kepler. Mais la forme de la Terre diffère de celle d'une sphère, de plus, le Soleil et la Lune, ainsi que des facteurs non gravitationnels, agissent sur le satellite. Par conséquent, les paramètres de l’ellipse changent constamment. Cela conduit à des erreurs de calcul. Voici un tableau des différents impacts sur le satellite par ordre décroissant (A.L. Genike, G.G. Pobedinsky « Global satellite Systems… », 2004) :

Tableau 1. L'influence de diverses perturbations sur le mouvement d'un satellite de navigation

Le premier sur la liste est le champ central de la Terre. Grâce à lui, le satellite se déplace le long d'une ellipse avec une accélération de 0,565 m/s 2 . Il s'agit de l'accélération de la chute libre à une altitude de 20,2 mille km. La gravité est toujours une attraction, donc le champ gravitationnel n'a pas de première correction (dipôle). La deuxième harmonique zonale arrive immédiatement. Il introduit une perturbation 10 mille fois moindre : 5,3×10 – 5 m/s 2 . De ce fait, en 1 heure le satellite peut s'écarter de 300 mètres de la trajectoire calculée. Et en 3 heures - déjà 2 km, puisque l'erreur augmente de manière non linéaire.

L'influence gravitationnelle de la Lune est d'un ordre de grandeur moindre, celle du Soleil – même 2 fois moindre. Parmi les influences non gravitationnelles, le rayonnement solaire (vent solaire) vient en premier. Les anomalies gravitationnelles sont causées par la répartition inégale de la masse à l’intérieur de la Terre (voir photo ci-dessus). Elles dévient le satellite de 6 cm en une heure. Les marées lunaires et solaires contribuent également à la redistribution des masses à la surface de la Terre. Malgré leur relative petitesse, ils peuvent en deux jours dévier le satellite de 2 mètres de l'orbite calculée.

Le secteur de la gestion se concentre sur ces données, mais ne les utilise pas dans ses calculs. Toutes les éphémérides sont calculées uniquement sur la base d'observations. Lors du calcul du mouvement orbital, il est généralement admis que le satellite se déplace strictement le long d'une ellipse, comme s'il n'y avait pas de perturbations. Cette orbite est dite osculatrice. Après une courte période, les paramètres orbitaux changent et le satellite se déplace le long d'une ellipse différente. Et ainsi de suite. Ainsi, tout l'effet des perturbations se réduit uniquement à un changement continu des paramètres de l'ellipse osculatrice.

Grâce à de nombreuses observations du mouvement des satellites, la station leader sélectionne un modèle mathématique capable de calculer ce mouvement avec le moins d'erreurs. Les coefficients numériques (éphémérides) du modèle sont régulièrement mis à jour et téléchargés sur les satellites trois fois par jour. De plus, les éphémérides sont mises à jour toutes les heures.

Il est important de noter que le système de navigation évolue constamment. Les coordonnées des stations de référence sont en cours de clarification. En utilisant des stations de référence avec des coordonnées plus précises, il est possible de déterminer plus précisément les éphémérides du satellite, etc.

Cependant, les erreurs modernes dans la détermination des éphémérides des satellites conduisent à des erreurs dans le calcul de leurs coordonnées au niveau de 10 à 20 mètres. À première vue, cela semble beaucoup. Cela est vrai si vous déterminez les coordonnées de localisation de manière absolue (directe). Mais le système de navigation utilise une méthode différentielle (relative) pour déterminer la localisation (voir ici). Grâce à cette méthode, il est possible d'augmenter la précision de la détermination des coordonnées cent fois ou plus.

Cette précision est déjà suffisante même pour la plupart des travaux géodésiques. Mais, par exemple, pour étudier le mouvement de la croûte terrestre, une précision encore plus élevée est nécessaire. Dans ces cas, ce ne sont pas les éphémérides transmises sur le canal radio satellite qui sont utilisées, mais leurs valeurs considérablement affinées obtenues à la suite d'observations ultérieures. Les observations à long terme des orbites des satellites permettent de clarifier les valeurs des éphémérides dans le passé. Ces valeurs mises à jour sont accumulées dans une banque spéciale opérant aux États-Unis sous l'égide du National Geodetic Service (NGS).

GOST R 56410-2015

NORME NATIONALE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

Système mondial de navigation par satellite

MÉTHODES ET TECHNOLOGIES POUR RÉALISER DES TRAVAUX GÉODÉSIQUES

Exigences générales pour les centres d'éphémérides précis

Système mondial de navigation par satellite. Méthodes et technologies des travaux géodésiques. Exigences générales pour les centres d'éphémérides précis

OK 07.040

Date d'introduction 2016-01-01

Préface

1 DÉVELOPPÉ par la Société par actions « Centre scientifique et technique pour les technologies de navigation modernes « Internavigation » (JSC « STC « Internavigation »), l'Institution budgétaire de l'État fédéral d'enseignement professionnel supérieur « Université d'État de géodésie et de cartographie de Moscou » (MIIGAiK) et l'Institution budgétaire de l'État fédéral "Centre fédéral scientifique et technique pour la géodésie, la cartographie et l'infrastructure des données spatiales"

2 INTRODUIT par le Comité Technique de Normalisation TC 363 « Radio Navigation »

3 APPROUVÉ ET ENTRÉ EN VIGUEUR par Arrêté de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie du 28 mai 2015 N 456-st

4 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS


Les règles d'application de cette norme sont établies dans GOST R 1.0-2012 (article 8). Les informations sur les modifications apportées à cette norme sont publiées dans l'index d'information annuel (au 1er janvier de l'année en cours) « Normes nationales » et dans le texte officiel des modifications et amendements. - dans l'index d'information mensuel "Normes nationales". En cas de révision (remplacement) ou d'annulation de cette norme, l'avis correspondant sera publié dans le prochain numéro de l'index mensuel d'information « Normes nationales ». Les informations, avis et textes pertinents sont également affichés dans le système d'information du public. - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet (www.gost.ru)

1 domaine d'utilisation

1 domaine d'utilisation

Cette norme s'applique aux méthodes et technologies permettant d'effectuer des travaux géodésiques à l'aide de systèmes mondiaux de navigation par satellite et établit des exigences générales pour les centres d'éphémérides précis.

2 Références normatives

Cette norme utilise des références normatives aux normes suivantes :

GOST 22268-76 Géodésie. Termes et définitions

GOST R 52928-2010 Système mondial de navigation par satellite. Termes et définitions

GOST R 53864-2010 Système mondial de navigation par satellite. Réseaux de satellites géodésiques. Termes et définitions

Remarque - Lors de l'utilisation de cette norme, il est conseillé de vérifier la validité des normes de référence dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet ou à l'aide de l'index d'information annuel « Normes nationales » , publié à compter du 1er janvier de l'année en cours, et sur les numéros de l'index d'information mensuel « Normes nationales » pour l'année en cours. Si une norme de référence non datée est remplacée, il est recommandé d'utiliser la version actuelle de cette norme, en tenant compte de toute modification apportée à cette version. Si une norme de référence datée est remplacée, il est recommandé d'utiliser la version de cette norme avec l'année d'approbation (adoption) indiquée ci-dessus. Si, après l'approbation de la présente norme, une modification est apportée à la norme référencée à laquelle une référence datée est faite qui affecte la disposition mentionnée, il est recommandé que cette disposition soit appliquée sans tenir compte de cette modification. Si l'étalon de référence est annulé sans remplacement, il est alors recommandé d'appliquer la disposition dans laquelle une référence à celui-ci est donnée dans la partie qui n'affecte pas cette référence.

3 Termes, symboles et abréviations

3.1 Cette norme utilise des termes selon GOST 22268, GOST R 53864, GOST R 52928.

3.2 Les symboles et abréviations suivants sont utilisés dans cette norme :

VGS - réseau géodésique de haute précision de la Fédération de Russie ;

GLONASS - système mondial de navigation par satellite de la Fédération de Russie ;

GNSS - système mondial de navigation par satellite ;

SGS-1 - réseau géodésique par satellite de classe 1 ;

SKP - erreur quadratique moyenne ;

FAGS est le réseau astronomique et géodésique fondamental de la Fédération de Russie ;

CTE - centre d'éphémérides précises ;

Éphémérides finales - éphémérides finales calculées dans IGS ;

GPS - système mondial de navigation par satellite des États-Unis d'Amérique ;

IERS - Service international des systèmes de rotation et de référence de la Terre ;

IGS - service GNSS international ;

PPP - détermination de localisation de haute précision ;

Éphémérides rapides - éphémérides urgentes calculées dans IGS ;

RINEX est un format d'échange de fichiers de données de récepteurs de navigation par satellite, indépendant du type de récepteur ;

SP3 - format d'informations orbitales standard ;

Éphémérides ultra-rapides - éphémérides ultra-urgentes calculées en IGS.

4 Dispositions générales

4.1 Les éphémérides précises des satellites GNSS contiennent des informations sur l'emplacement du satellite en orbite, obtenues après des mesures de trajectoire et décrivant son mouvement réel.

4.2 Les éphémérides précises des satellites GNSS devraient fournir :

- la construction de réseaux géodésiques satellitaires d'État (FAGS, VGS, SGS-1), ainsi que la consolidation, la diffusion et la clarification des systèmes de coordonnées adoptés ;

- détermination de la position spatiale des objets dans les systèmes de coordonnées d'état avec une grande précision (plusieurs millimètres de SKP) lors de la résolution de problèmes géodésiques sur de longues distances (jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres) ;

- utilisation efficace de systèmes différentiels basés sur des déterminations de coordonnées relatives (différence) à des fins de navigation précise, lorsque l'erreur tolérée des déterminations de navigation en temps réel ne doit pas dépasser 1 m ou des valeurs encore inférieures ;

- mise en œuvre de méthodes modernes de détermination de coordonnées à partir d'observations de satellites GNSS utilisant la technologie RRR, permettant une localisation en temps réel avec SCP de 0,1 à 0,2 m.

4.3 La fourniture au consommateur d'éphémérides précises est assurée par les centres d'éphémérides précises.

Un diagramme approximatif d'un CTE typique est présenté à la figure 1.

Figure 1 - Schéma du centre des éphémérides précises

5 Conditions de nomination

5.1 Le Centre pour les éphémérides précises est conçu pour calculer et fournir au consommateur des éphémérides précises des satellites GLONASS GNSS, y compris des éphémérides rapidement mises à jour (ultra-urgentes), mises à jour (urgentes) et précises (finales), ainsi que l'accumulation et la fourniture de mesures satellitaires des points FAGS au format RINEX.

Lors de la détermination des éphémérides, des mesures de phase sont utilisées, effectuées par un équipement satellitaire géodésique à double fréquence aux points d'observation GNSS permanents (points FAGS).

5.2 Principales tâches du CTE :

- réception rapide des informations de mesure via les canaux de communication électroniques des points FAGS et des points d'observation internationaux GLONASS/GPS (y compris les points IGS) ;

- traitement et décodage des informations de mesure afin de contrôler la qualité des mesures entrantes, d'identifier les erreurs grossières et de convertir les fichiers de mesure dans un format commun nécessaire au calcul ultérieur des paramètres déterminés ;

- accumulation des résultats d'observation sous forme originale ou principalement traitée (conservation d'archives de données) ;

- analyse et traitement mathématique des fichiers de mesures quotidiennes de toutes les stations du réseau afin de calculer les paramètres orbitaux des satellites GNSS et les paramètres de rotation de la Terre avec une résolution de plusieurs heures à deux jours ;

- clarification des éphémérides aéroportées ;

- traitement conjoint des données reçues et calcul des éphémérides précises des satellites GLONASS ;

- l'enregistrement et la transmission de données avec des éphémérides précises aux consommateurs via des canaux de communication ;

- calcul des coordonnées et des vitesses de déplacement des points FAGS et IGS avec une résolution de (1-3) mois ;

- interaction d'informations avec les centres d'analyse internationaux faisant partie de l'IGS, de l'IERS, etc. pour l'échange de données à des fins de contrôle et d'éventuelle coopération pour déterminer les éphémérides GLONASS précises ;

- mener des activités scientifiques et analytiques, y compris le développement et la coordination de formats de présentation et de méthodes de traitement des informations satellitaires.

6 Exigences matérielles et logicielles

6.1 Le matériel du CTE comprend :

- un serveur aux performances suffisamment élevées, une grande quantité de RAM et de mémoire disque et des moyens d'accès aux réseaux externes via Internet ;

- des postes de travail automatisés de traitement de données basés sur des ordinateurs personnels, réunis par un réseau informatique local ;

- des moyens d'archivage et de stockage à long terme des données ;

- des moyens d'afficher les données de sortie et de préparer d'éventuelles newsletters pour les consommateurs ;

- des équipements de redondance qui assurent le fonctionnement ininterrompu de la centrale de chauffage.

6.2 Le logiciel et les mathématiques du CTE comprennent les composants suivants :

- des programmes de gestion de réseaux locaux qui garantissent un fonctionnement coordonné de toutes les installations DTE ;

- un ensemble de programmes de contrôle des équipements d'échange de données via des canaux externes ;

- programmes de maintenance de bases de données ;

- des programmes de traitement des résultats d'observation et de calcul des éphémérides satellites ;

- des logiciels de traitement mathématique des résultats d'observation et de calcul des paramètres de rotation de la Terre ;

- des programmes de préparation des données de sortie pour les consommateurs ;

- les programmes qui assurent le fonctionnement du site Internet du CTE.

7 Exigences de sortie

7.1 Les données de sortie du DTE comprennent les éphémérides des types de satellites GNSS suivants :

- rapidement mis à jour (analogue des éphémérides Ultra-Rapid) ;

- mis à jour (analogue des éphémérides rapides);

- précis (analogue des éphémérides finales).

7.2 Les éphémérides émises par le TsTE sont calculées sur la base de mesures effectuées aux points d'observation GNSS opérationnels en permanence du réseau mondial et aux points FAGS. La répartition des points d'observation sur le globe doit, si possible, être uniforme. Les points d'observation permanents (points FAGS) doivent avoir des coordonnées exactes dans le système de coordonnées géocentriques ; la valeur de l'erreur quadratique moyenne dans les positions relatives des points est d'environ (0,01-0,03) m.

7.3 Le délai de délivrance est :

- pour les éphémérides mises à jour rapidement (extrêmement urgentes) - de 3 à 9 heures ;

- pour les éphémérides mises à jour (urgentes) - de 17 à 41 heures ;

- pour les éphémérides exactes (finales) - de 12 à 18 jours.

7.4 Des éphémérides précises devraient permettre de déterminer les coordonnées des satellites GNSS avec une précision de l'ordre de (0,05-0,10) m.

7.5 Les résultats des calculs d'éphémérides sont présentés sous forme de fichiers au format SP3, acceptés dans les centres de données satellitaires internationaux et nationaux.

7.6 Les fichiers de mesure des points FAGS sont stockés dans une base de données et fournis au consommateur dans l'une des versions du format RINEX.

7.7 Les éphémérides calculées sont publiées sur le site Internet de TsTE, et sont également fournies au consommateur via l'adresse Internet ou sur demande.

Bibliographie

	Format standard d'informations orbitales étendues SP3-c (version 3)
	RINEX : Format d'échange de données indépendant du matériel (version 2.11)
	RINEX : Format d'échange de données indépendant du matériel (version 3.02)

CDU 629.783 : 006.354
Mots clés : système mondial de navigation par satellite, centre d'éphémérides précises, exigences générales, point permanent, réseau géodésique par satellite

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publication officielle

M. : Standartinform, 2015