Informații efemeride și date almanah. Dispoziții generale. Calculul poziției corpurilor cerești și teoriile efemeridelor Efemeride și almanah scopul lor

Sateliții de navigație transmit două tipuri de date - almanah și efemeride.

Almanah - acesta este un set de informații despre starea actuală a sistemului de navigație în ansamblu, inclusiv efemeride pierdute, utilizate pentru a căuta sateliți vizibili și pentru a selecta constelația optimă care conține informații. Almanahul conține parametrii orbitali ai tuturor sateliților. Fiecare satelit transmite un almanah pentru toți sateliții. Datele almanahului nu sunt foarte precise și sunt valabile câteva luni.

Date efemeride conțin ajustări foarte precise ale parametrilor orbitali și ale ceasurilor pentru fiecare satelit, care sunt necesare pentru a determina coordonatele cu precizie. Fiecare satelit de navigație transmite date doar din propria efemeridă.

Mesaje de navigare- Acestea sunt pachete de date transmise de satelit care conțin o efemeridă cu marcaje de timp și un almanah.

Semnalul transmis de sateliții de navigație poate fi împărțit în două componente principale: un semnal de navigație (cod telemetru pseudo-aleatoriu) și un mesaj de navigație (conținând o cantitate mare de informații despre parametrii sateliților de navigație). La rândul său, mesajul de navigație conține date efemeride și un almanah (Fig. 3.24). Să subliniem imediat că codul telemetrului este transmis și ca parte a mesajului de navigare, care va deveni clar din prezentarea ulterioară.

Informații operative

(Efemeride)

Cod lung, pseudo-aleatoriu

Informații neoperative

(Almanah)

Orez. 3.24.Structura semnalului de navigație prin satelit

Putem spune că semnalul de la sateliții de navigație conține trei componente principale:

• 1) cod pseudo-aleatoriu (telemetru);
• 2) almanah;
• 3) date efemeride.

Receptoarele de navigație obțin informații despre locația sateliților tocmai din datele conținute în almanahuri și efemeride de satelit. Să explicăm sensul termenului „efemeride” (greaca veche ?(ргш?р1? - pe zi, zilnic). În astronomie, acesta este un tabel de coordonate cerești ale Soarelui, Lunii, planetelor și altor obiecte astronomice, calculate la intervale regulate, de exemplu, la miezul nopții în fiecare zi.

Efemeride se referă, de asemenea, la coordonatele sateliților Pământeni artificiali utilizați pentru navigație în sistemele NAVSTAR (GPS), GLONASS, Galileo etc.. Efemeridele sunt informații actualizate despre orbita unui satelit dat care transmite un semnal, deoarece orbita reală a satelitului poate diferă de cea calculată. Datele exacte despre poziția actuală a sateliților sunt cele care permit receptorului de navigație să calculeze locația exactă a satelitului și, pe această bază, să calculeze propria locație. Datele efemeride din constelația de navigație GLONASS sunt publicate pe site-ul web al Agenției Spațiale Ruse (Roscosmos). Compoziția efemeridelor satelitului GLONASS include, în special, următorii parametri orbitali ai satelitului:

• NS - număr satelit;
• data - data de bază (UTC+3 h), HH.LL.YY;
• ACEA. - timpul de trecere a nodului ascendent (numărul de secunde de la 00 h 00 min 00 de la data de bază), s;
• T a6 - perioada de circulație, s;
• e - excentricitate;
• / - înclinarea orbitei, °;
• BO - longitudinea geografică a nodului ascendent GLONASS, °;
• co - argument perigeu, °;
• 5/, - corectare la scara de timp de bord, s;
• P,- numărul de frecvență al literei;
• AT - rata de schimbare a perioadei draconice. Perioada draconiană - intervalul de timp dintre două treceri succesive ale unui corp ceresc prin același nod orbital (crescător sau descendent).

Conceptul de excentricitate a unei elipse orbitale este ilustrat în Fig. 3.25:

• A
• semiaxa principală a elipsei orbitale - b _
• excentricitatea elipsei orbitale: e =

Datele efemeride sunt parte integrantă a almanahului. După ce a primit de la almanah parametrii de bază aproximativi ai orbitelor tuturor sateliților, navigatorul primește de la fiecare satelit propria efemeridă. Pe baza acestor date exacte,

Orez. 3.25.

parametrii orbitali, de ex. date almanahului. Efemeridele sunt un fel de „suprastructură” peste almanah, care transformă parametrii de bază în parametri specifici. Datele efemeride conțin ajustări foarte precise ale parametrilor orbitali și ale ceasurilor pentru fiecare satelit, care sunt necesare pentru determinarea precisă a coordonatelor.

Spre deosebire de un almanah, fiecare satelit transmite date doar din efemeridele sale, iar cu ajutorul lor, receptorul de navigație poate determina locația sateliților cu mare precizie.

Efemeridele, care transportă date mai precise, devin depășite destul de repede. Aceste date sunt valabile doar 30 de minute. Sateliții își transmit efemeridele la fiecare 30 de secunde. Actualizările efemeridelor sunt efectuate de stațiile terestre. Dacă receptorul a fost oprit mai mult de 30 de minute și apoi a fost pornit, atunci începe să caute sateliți pe baza almanahului cunoscut. Folosind-o, el selectează sateliți pentru a iniția o căutare.

Când receptorul de navigație detectează satelitul, începe procesul de colectare a datelor efemere. Atunci când efemeridele fiecărui satelit sunt recepționate, datele primite de la satelit sunt considerate adecvate pentru navigație.

Dacă receptorul este oprit și apoi pornit din nou în 30 de minute, acesta va „prinde” sateliții foarte repede, deoarece nu va mai fi nevoie să colectați din nou date efemere. Acesta este un început „fierbinte”.

Dacă au trecut mai mult de 30 de minute de la oprire, se va efectua o pornire „la cald” și receptorul va începe din nou să colecteze date efemere.

Dacă receptorul a fost transportat (închis) câteva sute de kilometri sau ceasul intern începe să arate ora inexactă, atunci datele din almanahul existent sunt incorecte. În acest caz, navigatorul trebuie să descarce un nou almanah și efemeride. Acesta va fi deja un început „la rece”.

Furnizarea sateliților cu efemeride este realizată de segmentul de sol al sistemului, adică. pe Pământ, parametrii de mișcare ai sateliților sunt determinați, iar valorile acestor parametri sunt prezise pentru o perioadă de timp predeterminată. Măsurarea și predicția parametrilor de mișcare ai satelitului sunt efectuate în centrul balistic al sistemului pe baza rezultatelor măsurătorilor de traiectorie a distanței până la satelit și a vitezei radiale a acestuia. Parametrii și prognoza acestora sunt incluși în mesajul de navigație transmis de satelit odată cu transmiterea semnalului de navigație.

În GPS, almanahul, în combinație cu alte câmpuri de date, este transmis la fiecare 12,5 minute, în GLONASS - la fiecare 2,5 minute. În tabel 3.3 prezintă doi parametri de timp ai almanahului și efemeridei GPS pentru comparație. Evident, perioada de actualizare a datelor și momentul relevanței acestora pentru almanah și efemeride sunt semnificativ diferite.

Tabelul 3.3

Perioade pentru actualizarea datelor de navigație pe orbita sateliților

Ce sunt efemeridele?

În celebrul Webster's Dictionary of Definitions, este dată următoarea definiție a termenului efemeridă: O efemeridă este un tabel de coordonate ale unui corp ceresc dat în diferite momente într-o anumită perioadă. Astronomii și topografii folosesc efemeridele pentru a determina pozițiile corpurilor cerești, care sunt ulterior luate pentru a calcula coordonatele punctelor de pe suprafața pământului.

În general, pentru noi, efemeridele GPS pot fi comparate cu sateliții GPS și imaginate ca o constelație de stele artificiale. Pentru a calcula locația noastră în raport cu sateliții GPS, trebuie să cunoaștem locația lor în spațiu, cu alte cuvinte efemeridele lor. Există două tipuri de efemeride: transmise (la bord) și precise.

Efemeride transmise (la bord).

Efemeridele transmise (la bord), după cum sugerează și numele lor, sunt transmise direct de la sateliții GPS. Efemeridele transmise conțin informații despre elementele orbitei Kepleriane, care permit receptorului GPS să calculeze coordonatele geocentrice globale ale fiecărui satelit, raportate la data geodezică WGS-84 inițială. Aceste elemente kepleriene constau în informații despre coordonatele sateliților pentru o anumită epocă și modificări ale parametrilor orbitali din perioada de raportare până în momentul observației (se acceptă rata calculată de modificare a parametrilor). Cinci stații de monitorizare monitorizează în mod constant pozițiile pre-prevăzute ale orbitelor sateliților, generând un flux de informații efemeride. În continuare, stația principală de control Navstar transmite zilnic sateliților efemeridele transmise. Precizia calculată a efemeridelor transmise este de ~260 cm și ~7 ns.

Efemeride precise (produse finale)

Efemeridele precise constă din coordonatele geocentrice la nivelul întregului Pământ ale fiecărui satelit, așa cum sunt definite în Sistemul de raportare la nivelul Pământului și include corecții ale ceasului. Efemeridele sunt calculate pentru fiecare satelit la intervale de 15 minute. Efemeridele precise sunt un produs de post-procesare. Datele sunt colectate de stațiile de urmărire situate pe tot Pământul. Aceste date sunt apoi transmise Serviciului GPS Internațional (IGS), unde este calculată efemerida exactă. Efemeridele precise devin disponibile la aproximativ 2 săptămâni după momentul colectării datelor și au o precizie mai mică de 5 cm și 0,1 ns.

Efemeridele exacte pot fi descărcate de pe serverul NASA:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

Efemeride rapide (produse rapide)

Efemeridele rapide sunt calculate în același mod ca efemeridele precise, dar procesarea utilizează un set de date mai mic. Orbitele rapide, de regulă, sunt „postate” la serviciile agențiilor internaționale a doua zi. Precizia efemeridelor rapide este de 5 cm și 0,2 ns.

Efemeridele rapide pot fi descărcate de pe serverul IGS:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Efemeride prezise sau ultrarapide (produse ultrarapide)

Efemeridele ultrarapide sunt transmise ca efemeridele transmise, dar sunt actualizate de două ori pe zi. Uneori sunt numite efemeride în timp real. Acest lucru se poate explica prin faptul că sunt folosite în același mod ca efemeridele transmise, dar pentru aplicații în timp real. Precizia efemeridelor ultrarapide este de ~25 cm și ~5 ns.

Efemeridele ultrarapide pot fi descărcate de pe serverul IGS:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Avem nevoie de efemeride precise?

Pentru a răspunde la această întrebare, să stabilim o relație între acuratețea efemeridei și acuratețea soluției vectoriale GPS. Să presupunem că vorbim despre o linie de bază de 10 km lungime. Procesăm linia folosind efemeridele transmise (precizie 2,60 m). În acest caz, precizia așteptată va fi (10 km /20000 km) * 2,60 m = 1,3 mm. Dacă lungimea liniei de bază este de 100 km, eroarea va crește la 13 mm. Aceste cifre ne permit să concluzionam că pe linii de bază scurte (până la 100 km) utilizarea efemeridelor transmise este mai mult decât suficientă.

În general, putem spune că, datorită dezvoltării sistemului GPS, nevoia de efemeride precise a scăzut oarecum. De exemplu, cu doar câțiva ani în urmă, eroarea în efemeridele transmise era de 20 m, în timp ce eroarea de măsurare pe o bază de 10 km ar fi fost de 1 cm.

De ce să folosiți efemeride precise?

În primul rând, este necesar să rețineți că valorile de eroare date mai devreme sunt valabile pentru liniile care au soluții fixe. Cu toate acestea, pe linii de ordinul a 50 km și mai sus, este foarte dificil să se obțină o soluție fixă ​​folosind efemeridele transmise. Utilizarea efemeridelor precise crește foarte mult șansele de a obține o soluție fixă.

În al doilea rând, se știe de mult timp că înălțimea este determinată mai puțin precis folosind GPS decât coordonatele planului. Prin urmare, pentru lucrări care necesită o mai bună determinare a înălțimii, se recomandă utilizarea efemeridelor precise.

În al treilea rând, trebuie să ne amintim că efemeridele transmise sunt numai presupunere despre unde ar trebui să fie sateliții. Uneori pot apărea situații când efemeridele transmise conține erori care nu pot decât să afecteze calitatea soluției de bază. O ieșire din această situație poate fi folosirea efemeridelor rapide, la o zi după ce se fac observațiile.

Unde pot găsi efemeride precise?

Există multe surse în care puteți găsi diferite tipuri de efemeride gratuit. Ca exemple, putem cita site-ul International Geodynamic Survey (IGS):
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

Care este cel mai comun format pentru efemeride precise?

Efemeridele precise sunt disponibile în două formate standard: SP3(format ASCII) și E18(format binar). Majoritatea programelor profesionale de procesare a măsurătorilor GPS acceptă direct unul dintre aceste două formate (de exemplu, acceptă ambele tipuri de efemeride precise, nota traducătorului). Dacă este necesar, puteți utiliza un utilitar pentru a traduce între aceste două formate.

Și aș dori să-mi aduc contribuția la această chestiune. Unul dintre comentariile la articolul menționat mai sus atinge pe scurt conversația despre teoriile efemeridelor, cum ar fi DE și altele. Cu toate acestea, există multe astfel de teorii și vom analiza unele dintre cele mai semnificative în opinia mea.

Ce este?

Pentru a calcula cu exactitate pozițiile corpurilor cerești, este necesar să se țină cont de cât mai mulți factori perturbatori. Nu există o soluție analitică pentru un sistem de mai mult de două (cu excepția soluțiilor particulare ale lui Lagrange), astfel încât ecuațiile de mișcare ale corpurilor sunt rezolvate numeric, dar chiar și ținând cont de metode relativ noi de integrare numerică (cum ar fi metoda Everhart ), această procedură este foarte costisitoare și este o soluție suficient de precisă pentru un computer mic. Prin urmare, problema a fost rezolvată astfel: găsiți pozițiile corpurilor cerești folosind integrarea și aproximați aceste poziții cu o anumită funcție, iar la ieșire obțineți coeficienții pentru această funcție. Mulțimea acestor coeficienți este de obicei numită teoria efemeridelor.

DE

Acestea sunt probabil cele mai populare teorii ale mișcării corpurilor cerești. Apariția acestei teorii este asociată cu dezvoltarea tehnologiei spațiale și cu necesitatea de a calcula cu precizie pozițiile planetelor pentru misiunile navelor spațiale. Astăzi există o listă uriașă de versiuni ale acestei teorii. Cel mai popular dintre ele este DE405. Puteți citi despre această teorie aici: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Cotele sunt împărțite în blocuri de timp, de ex. pentru o anumită epocă - coeficienți separați.
Formula acestor coeficienți este polinomul Chebyshev. Apropo, polinomul Chebyshev este unul dintre cele mai potrivite pentru crearea unei teorii a efemeridelor. Principiul lucrului cu astfel de polinoame este descris în cartea lui O. Montebrouck - „Astronomie pe un computer personal” (Rutracker.org)

De unde să-l iei?

Toate acestea sunt pe site-ul ftp al NASA. În format text ASCII: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Probabil că merită să comentezi ceva aici. Mergând, de exemplu, în acest folder, vom vedea un fișier care arată cam așa: ascp1600.403, este ușor de înțeles că aceștia sunt coeficienți pentru epoca 1600 și o versiune a teoriei DE403.
Astfel de fișiere au trei coloane - fiecare dintre ele corespunde unei coordonate în spațiu.
Cu toate acestea, privind dimensiunea acestor fișiere, devine clar că utilizarea lor în muncă nu este convenabilă. Prin urmare, există versiuni binare ale acestora: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/

Cum să aplici?

Acum avem binarul de care avem nevoie, dar întrebarea este: ce să facem cu el? Din fericire, ftp are exemple de implementare a programelor în diferite limbi: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Această teorie, desigur, nu este la fel de populară ca cea anterioară, totuși, aceasta este cea pe care o pot recomanda începătorilor. Există un dezavantaj principal al acestei teorii - descrie pozițiile doar ale planetelor și ale Soarelui. Tipul de formulă din această teorie este o serie trigonometrică.

De unde să-l iei?

Este la fel de ușor ca decojirea perelor, trebuie doar să accesați site-ul web și să selectați limba și formatul de date dorit în setări.
În ușurința obținerii constă principalul avantaj al acestei efemeride.
Având codul pregătit, cred că mulți dintre noi putem deja ceva cu el. Dar, dacă mai aveți nevoie de puțin ajutor, puteți merge aici

EPM

Există foarte puține mențiuni despre această teorie a efemeridelor. A fost creat la Institutul de Astronomie Aplicată al Academiei Ruse de Științe. Există 3 versiuni ale acestei teorii, respectiv EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.

De unde să-l iei?

Sursele se află pe ftp IPA RAS: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. Numele folderului corespunde versiunii teoriei. Fiecare teorie are un fișier binar și un fișier text corespunzător, așa cum este implementat în DE. Și aici, fișierele text cântăresc destul de mult, așa că merită să folosiți binare

Cum să aplici?

Această teorie pare a fi una dintre cele mai dificil de implementat. Cu toate acestea, dezvoltatorii săi au avut grijă de noi și au oferit câteva exemple în diferite limbi: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
Teoria în sine este construită pe polinoame Chebyshev, ele sunt, de asemenea, destul de bine descrise.

Note despre precizie

Este de remarcat faptul că nu toate teoriile sunt cele mai exacte. Cel mai puțin precis dintre toate cele enumerate mai sus este VSOP87. DE și EPM sunt destul de precise, este de remarcat faptul că acesta din urmă ia în considerare efectele relativiste. Cu toate acestea, pentru aproape toate problemele aplicate pe care le-am rezolvat până acum, s-a folosit VSOP 87, adevărul este că, deși acuratețea sa este slabă, totuși, acest lucru nu este vizibil în comparație cu observațiile elementare (pot exista abateri cu zecimi, sutimi). arcsecunde).

In cele din urma

Voi spune puțin în plus despre teoria EPM. Am aflat despre această teorie dintr-o conversație personală, este cunoscută în cercuri destul de înguste, și puțini utilizatori o folosesc, se pare că acest lucru este cumva legat de dezinteresul institutului de a disemina această teorie în cercuri largi, nicio altă explicație nu îmi vine în minte, deoarece este destul de competitiv în raport cu alte teorii.

Precizia locației sistemului de navigație este limitată din cauza influenței diferiților factori. Ele pot fi împărțite în două grupe. Erori în calculele locației satelitului și influența atmosferei (troposferei și ionosferei) asupra vitezei semnalului radio.

După cum sa menționat deja, sateliții de navigație joacă rolul de radiobalize, transmitând semnale ale orei exacte și coordonatele acestora. Este demn de remarcat faptul că sateliții nu știu nimic despre locația lor. Coordonatele lor sunt determinate de sectorul de control și, ca urmare, se calculează caracteristicile orbitale - efemeride. Aceste efemeride (un set de coeficienți numerici) sunt descărcate pe un satelit, care le transmite împreună cu restul informațiilor de navigație. Un receptor GPS primește un semnal de la un satelit și calculează coordonatele acestuia folosind setul rezultat de coeficienți orbitali. Acești coeficienți (efemeride) sunt actualizați de către stația principală de mai multe ori pe zi, dacă este necesar. Dar, cu toate acestea, coordonatele calculate sunt inexacte. Locația satelitului este determinată cu o eroare. De ce?

Dacă Pământul ar avea forma unei sfere cu o densitate uniformă în adâncime și nu ar exista alte influențe asupra satelitului, atunci s-ar deplasa strict de-a lungul aceleiași elipse în conformitate cu prima lege a lui Kepler. Dar forma Pământului diferă de cea a unei sfere, în plus, Soarele și Luna, precum și factorii negravitaționali, acționează asupra satelitului. Prin urmare, parametrii elipsei se schimbă constant. Acest lucru duce la erori în calcule. Iată un tabel cu diferite impacturi asupra satelitului în ordine descrescătoare (A.L. Genike, G.G. Pobedinsky „Global satellite systems...”, 2004):

tabelul 1. Influența diferitelor perturbații asupra mișcării unui satelit de navigație

Primul de pe listă este câmpul central al Pământului. Datorită acesteia, satelitul se deplasează de-a lungul unei elipse cu o accelerație de 0,565 m/s 2 . Aceasta este accelerația căderii libere la o altitudine de 20,2 mii km. Gravitația este întotdeauna atracție, deci câmpul gravitațional nu are o primă corecție (dipol). A doua armonică zonală vine imediat. Introduce o perturbare de 10 mii de ori mai mică: 5,3×10 – 5 m/s 2 . Drept urmare, în 1 oră satelitul se poate abate cu 300 de metri de la traiectoria calculată. Și în 3 ore - deja 2 km, deoarece eroarea crește neliniar.

Influența gravitațională a Lunii este cu un ordin de mărime mai mică, a Soarelui – chiar de 2 ori mai mică. Dintre influențele negravitaționale, radiația solară (vântul solar) este pe primul loc. Anomaliile gravitaționale sunt cauzate de distribuția neuniformă a masei în interiorul Pământului (vezi fotografia de mai sus). Acestea deviază satelitul cu 6 cm într-o oră. Mareele lunare și solare contribuie și ele la redistribuirea maselor pe suprafața Pământului. În ciuda dimensiunii lor relative, în două zile pot devia satelitul de pe orbita calculată cu 2 metri.

Sectorul de management se concentrează pe aceste date, dar nu le folosește în calculele sale. Toate efemeridele sunt calculate exclusiv pe baza observațiilor. Când se calculează mișcarea orbitală, este în general acceptat că satelitul se mișcă strict de-a lungul unei elipse, ca și când nu ar exista perturbări. Această orbită se numește osculatoare. După o perioadă scurtă de timp, parametrii orbitali se schimbă, iar satelitul se mișcă de-a lungul unei elipse diferite. Și așa mai departe. Astfel, întregul efect al perturbărilor se reduce doar la o schimbare continuă a parametrilor elipsei osculatoare.

Datorită numeroaselor observații ale mișcării sateliților, stația principală selectează un model matematic care este capabil să calculeze această mișcare cu cele mai puține erori. Coeficienții numerici ai modelului (efemeride) sunt actualizați regulat și încărcați pe sateliți de trei ori pe zi. În plus, efemeridele sunt actualizate la fiecare oră.

Este important de menționat că sistemul de navigație este în continuă evoluție. Se clarifică coordonatele stațiilor de referință. Folosind stații de referință cu coordonate mai precise, este posibil să se determine mai precis efemeridele satelitului și așa mai departe.

Cu toate acestea, erorile moderne în determinarea efemeridelor satelitului duc la erori în calcularea coordonatelor acestora la nivelul de 10-20 de metri. La prima vedere, asta pare mult. Acest lucru este adevărat dacă determinați coordonatele locației într-un mod absolut (direct). Dar sistemul de navigație folosește o metodă diferențială (relativă) de determinare a locației (vezi aici). Datorită acestei metode, este posibil să creșteți precizia determinării coordonatelor de o sută de ori sau mai mult.

Această precizie este deja suficientă chiar și pentru majoritatea lucrărilor geodezice. Dar, să zicem, pentru a studia mișcarea scoarței terestre, este necesară o precizie și mai mare. În aceste cazuri, nu efemeridele transmise prin canalul radio prin satelit sunt folosite, ci valorile lor semnificativ rafinate obținute ca urmare a observațiilor ulterioare. Observațiile pe termen lung ale orbitelor satelitului fac posibilă clarificarea valorilor efemeridelor în trecut. Aceste valori actualizate sunt acumulate într-o bancă specială care operează în SUA sub Serviciul Geodezic Național (NGS).

GOST R 56410-2015

STANDARDUL NAȚIONAL AL ​​FEDERATIEI RUSE

Sistem global de navigație prin satelit

METODE ȘI TEHNOLOGI DE REALIZARE A LUCRĂRILOR GEODEZICE

Cerințe generale pentru centre de efemeride precise

Sistem global de navigație prin satelit. Metode și tehnologii de lucrări geodezice. Cerințe generale pentru centre de efemeride precise

OK 07.040

Data introducerii 2016-01-01

Prefaţă

1 DEZVOLTAT de Societatea pe acțiuni „Centrul științific și tehnic pentru tehnologii moderne de navigație „Internavigație” (JSC „STC „Internavigație”), Instituția de Învățământ Profesional Superior al Bugetelor de Stat Federal „Universitatea de Stat de Geodezie și Cartografie din Moscova” (MIIGAiK) și Instituția federală a bugetului de stat „Centrul științific-tehnic federal pentru geodezie, cartografie și infrastructură de date spațiale”

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 363 „Radio Navigation”

3 APROBAT ȘI INTRAT ÎN VIGOARE prin Ordinul Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie din 28 mai 2015 N 456-st

4 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara


Regulile de aplicare a acestui standard sunt stabilite în GOST R 1.0-2012 (Secțiunea 8). Informațiile privind modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul de informații anual (de la 1 ianuarie a anului curent) „Standarde naționale” și în textul oficial al modificărilor și amendamentelor. - în indexul lunar de informare „Standarde naţionale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, avizul corespunzător va fi publicat în numărul următor al indexului lunar de informare „Standarde naționale”. Informațiile relevante, avizele și textele sunt postate și în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe internet (www.gost.ru)

1 domeniu de utilizare

1 domeniu de utilizare

Acest standard se aplică metodelor și tehnologiilor pentru efectuarea lucrărilor geodezice folosind sistemele globale de navigație prin satelit și stabilește cerințe generale pentru centrele de efemeride precise.

2 Referințe normative

Acest standard folosește referințe normative la următoarele standarde:

GOST 22268-76 Geodezie. Termeni și definiții

GOST R 52928-2010 Sistem global de navigație prin satelit. Termeni și definiții

GOST R 53864-2010 Sistem global de navigație prin satelit. Rețele de sateliti geodezici. Termeni și definiții

Notă - Când utilizați acest standard, este recomandabil să verificați valabilitatea standardelor de referință în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe Internet sau folosind indexul anual de informații „Standarde naționale” , care a fost publicată de la 1 ianuarie a anului curent, și pe problemele indexului lunar de informare „Standarde naționale” pentru anul în curs. Dacă se înlocuiește un standard de referință nedatat, se recomandă utilizarea versiunii curente a acelui standard, ținând cont de orice modificări aduse versiunii respective. Dacă se înlocuiește un standard de referință datat, se recomandă utilizarea versiunii acelui standard cu anul aprobării (adopției) indicat mai sus. Dacă, după aprobarea acestui standard, se face o modificare a standardului de referință la care se face o referire datată care afectează prevederea la care se face referire, se recomandă ca această prevedere să fie aplicată fără a ține cont de modificarea respectivă. Dacă standardul de referință este anulat fără înlocuire, atunci prevederea în care este dată o referire la acesta se recomandă să fie aplicată în partea care nu afectează această referință.

3 Termeni, simboluri și abrevieri

3.1 Acest standard utilizează termeni conform GOST 22268, GOST R 53864, GOST R 52928.

3.2 Următoarele simboluri și abrevieri sunt utilizate în acest standard:

VGS - rețeaua geodezică de înaltă precizie a Federației Ruse;

GLONASS - sistem global de navigație prin satelit al Federației Ruse;

GNSS - sistem global de navigație prin satelit;

SGS-1 - rețea geodezică prin satelit clasa 1;

SKP - eroare pătratică medie;

FAGS este rețeaua astronomică și geodezică fundamentală a Federației Ruse;

CTE - centru de efemeride precise;

Efemeride finale - efemeride finale calculate în IGS;

GPS - sistem global de navigație prin satelit al Statelor Unite ale Americii;

IERS - Serviciul Internațional de Rotație a Pământului și Sisteme de Referire;

IGS - serviciu GNSS internațional;

PPP - determinarea locației de înaltă precizie;

Efemeride rapide - efemeride urgente calculate în IGS;

RINEX este un format de schimb pentru fișierele de date ale receptoarelor de navigație prin satelit, independent de tipul de receptor;

SP3 - format standard de informații orbitale;

Efemeride ultra-rapide - efemeride ultra-urgente calculate în IGS.

4 Dispoziții generale

4.1 Efemeridele precise ale sateliților GNSS conțin informații despre locația satelitului pe orbită, obținute în urma măsurătorilor de traiectorie și care descriu mișcarea reală a acestuia.

4.2 Efemeridele precise ale sateliților GNSS ar trebui să ofere:

- construirea rețelelor geodezice de stat prin satelit (FAGS, VGS, SGS-1), precum și consolidarea, diseminarea și clarificarea sistemelor de coordonate adoptate;

- determinarea pozitiei spatiale a obiectelor in sistemele de coordonate de stat cu mare precizie (ctiva milimetri de SKP) la rezolvarea problemelor geodezice pe distante mari (pana la cateva mii de kilometri);

- utilizarea eficientă a sistemelor diferențiale bazate pe determinări de coordonate relative (diferențe) în scopul navigației precise, când eroarea admisibilă a determinărilor de navigație în timp real nu trebuie să depășească 1 m sau chiar valori mai mici;

- implementarea unor metode moderne de determinare a coordonatelor din observațiile sateliților GNSS folosind tehnologia RRR, permițând determinarea locației în timp real cu SCP de la 0,1 la 0,2 m.

4.3 Furnizarea consumatorului de efemeride precise se realizează de către centrele de efemeride precise.

O diagramă aproximativă a unui CTE tipic este prezentată în Figura 1.

Figura 1 - Diagrama centrului efemeridei precise

5 Cerințe de numire

5.1 Centrul pentru efemeride precise este conceput să calculeze și să ofere consumatorului efemeride precise ale sateliților GNSS GLONASS, inclusiv efemeride actualizate prompt (ultra-urgent), actualizate (urgent) și precise (finale), precum și acumularea și furnizarea de măsurători prin satelit ale punctelor FAGS în format RINEX.

La determinarea efemeridelor se folosesc măsurători de fază, efectuate de echipamente satelit geodezice cu frecvență dublă la punctele permanente de observare GNSS (puncte FAGS).

5.2 Principalele sarcini ale CTE:

- primirea promptă a informațiilor de măsurare prin canale de comunicații electronice de la punctele FAGS și punctele internaționale de observare GLONASS/GPS (inclusiv punctele IGS);

- prelucrarea si decodarea informatiilor de masurare in vederea controlului calitatii masuratorilor primite, identificarii erorilor grosolane si convertirii fisierelor de masuratori intr-un format comun necesar calculului ulterior al parametrilor determinati;

- acumularea rezultatelor observațiilor în formă originală sau prelucrată primar (menținerea unei arhive de date);

- analiza și prelucrarea matematică a fișierelor zilnice de măsurători de la toate stațiile din rețea în vederea calculării parametrilor orbitali ai sateliților GNSS și a parametrilor de rotație a Pământului cu o rezoluție de la câteva ore până la două zile;

- clarificarea efemeridelor din aer;

- prelucrarea în comun a datelor primite și calculul efemeridelor precise ale sateliților GLONASS;

- înregistrarea și livrarea datelor cu efemeride precise către consumatori prin canale de comunicare;

- calculul coordonatelor si vitezelor de deplasare ale punctelor FAGS si IGS cu rezolutie de (1-3) luni;

- interacțiunea informațională cu centrele internaționale de analiză care fac parte din IGS, IERS etc. pentru schimbul de date în scopul controlului și posibilei cooperări în determinarea exactă a efemeridelor GLONASS;

- desfasurarea activitatilor stiintifice si analitice, inclusiv dezvoltarea si coordonarea formatelor de prezentare si metodelor de prelucrare a informatiilor satelitare.

6 Cerințe hardware și software

6.1 Hardware-ul CTE include:

- un server cu performante suficient de ridicate, o cantitate mare de RAM si memorie pe disc si mijloace de acces la retele externe prin Internet;

- statii de lucru automate de prelucrare a datelor bazate pe calculatoare personale, unite printr-o retea locala de calculatoare;

- mijloace de arhivare și stocare pe termen lung a datelor;

- mijloace de afișare a datelor de ieșire și de pregătire a eventualelor buletine informative pentru consumatori;

- echipamente de redundanță care asigură funcționarea neîntreruptă a centralei termice.

6.2 Software-ul și matematica CTE include următoarele componente:

- programe de management al rețelei locale care asigură funcționarea coordonată a tuturor instalațiilor DTE;

- un set de programe pentru controlul echipamentelor de schimb de date prin canale externe;

- programe de intretinere a bazei de date;

- programe de prelucrare a rezultatelor observațiilor și de calcul al efemeridelor satelit;

- software pentru prelucrarea matematică a rezultatelor observațiilor și calculele parametrilor de rotație a Pământului;

- programe de pregătire a datelor de ieşire pentru consumatori;

- programe care asigură funcționarea site-ului CTE.

7 Cerințe de ieșire

7.1 Datele de ieșire ale DTE includ efemeride ale următoarelor tipuri de sateliți GNSS:

- actualizat prompt (analog al efemeridei Ultra-Rapid);

- actualizat (analog al efemeridei Rapid);

- precis (analog al efemeridei finale).

7.2 Efemeridele emise de TsTE sunt calculate pe baza măsurătorilor efectuate la punctele de observare GNSS care funcționează permanent ale rețelei globale și punctele FAGS. Distribuția punctelor de observare pe glob ar trebui, dacă este posibil, să fie uniformă. Punctele de observare permanente (punctele FAGS) trebuie să aibă coordonate exacte în sistemul de coordonate geocentric; valoarea rădăcină medie pătratică a erorii în pozițiile relative ale punctelor este de aproximativ (0,01-0,03) m.

7.3 Întârzierea în momentul emiterii este:

- pentru efemeride actualizate prompt (extrem de urgente) - de la 3 la 9 ore;

- pentru efemeride actualizate (urgente) - de la 17 la 41 de ore;

- pentru efemeride exacte (finale) - de la 12 la 18 zile.

7.4 Efemeridele precise ar trebui să asigure determinarea coordonatelor sateliților GNSS cu o precizie de ordinul (0,05-0,10) m.

7.5 Rezultatele calculelor efemeridelor sunt prezentate sub formă de fișiere în format SP3, acceptate în centrele de date satelitare internaționale și naționale.

7.6 Fișierele de măsurare pentru punctele FAGS sunt stocate într-o bază de date și furnizate consumatorului într-una dintre versiunile formatului RINEX.

7.7 Efemeridele calculate sunt postate pe site-ul web TsTE și sunt furnizate și consumatorului prin adresa de Internet sau la cerere.

Bibliografie

	Format standard de informații orbitale extinse SP3-c (versiunea 3)
	RINEX: format de schimb de date independent de hardware (versiunea 2.11)
	RINEX: format de schimb de date independent de hardware (versiunea 3.02)

UDC 629.783::006.354
Cuvinte cheie: sistem global de navigație prin satelit, centru de efemeride precise, cerințe generale, punct permanent, rețea geodezică prin satelit

Textul documentului electronic
pregătit de Kodeks JSC și verificat cu:
publicație oficială

M.: Standartinform, 2015