 |  | ||||||||||
 УДК Методы спутниковых дальномерных измерений
Рассматриваются некоторые теоретические аспекты дальномерных измерений для спутникового позиционирования Для измерения длин линий на местности наземными свето- и радиодальномерами широкое распространение получил двухсторонний метод измерения расстояний. Используемые при измерениях сигналы проходят искомое расстояние дважды (в прямом и обратном направлении).
где v- скорость распространения информационного сигнала (применительно к спутниковым измерениям эту скорость очень часто отождествляют со скоростью света в вакууме, а влияние атмосферы учитывают посредством введения соответствующей поправки); t - регистрируемое время прохождения сигналом удвоенного расстояния между земной поверхностью и спутником. При регистрации времени излучения и приема сигналов существенной проблемой является синхронизация часов на спутнике и наземных пунктах.
В этом случае информационный сигнал проходит измеряемое расстояние только в одном направлении, а именно, от спутника до приемника. Сигналы представляют собой последовательность посылок единичного и нулевого уровня, что в конечном виде формирует сигнал прямоугольной формы. В процессе выполнения измерений на спутнике формируется кодированный сигнал, а на приемной аппаратуре потребителя формируется опорный кодированный сигнал отклика. Применительно к геодезическому использованию спутниковых систем наибольший интерес представляют фазовые методы, основанные на применении в качестве информационных сигналов несущих гармонических колебаний дециметрового диапазона радиоволн. Фазовые методы используют в качестве информационных сигналов несущие гармонические колебания дециметрового диапазона радиоволн:
где А - амплитуда колебаний, ωt -угловая частота. При выполнении фазовых измерений определяемой величиной является фаза принимаемых от спутника несущих колебаний, которая сравнивается с фазой соответствующих колебаний, генерируемых в приемнике. Текущая фаза несущих колебаний, поступающих от спутника на вход приемника потребителя, зависит от частоты несущих колебаний, возбуждаемых в спутниковой аппаратуре, и за время прохождения информационным сигналом искомого расстояния происходит N полных периодов изменения начальной фазы сигнала φ. Для нахождения величины N (этот процесс называют разрешением неоднозначности) в наземных фазовых дальномерных системах используют измерения на нескольких масштабных различных частотах или метод плавного изменения масштабной частоты. В спутниковых системах расстояния между установленными на земной поверхности приемниками и наблюдаемыми спутниками непрерывно изменяются, в результате чего изменяется и определяемая величина N. Наиболее эффективным способом разрешения неоднозначности оказались дифференциальные методы, базирующиеся на определении разности снимаемых отсчетов, а не их абсолютных значений (рис.2). В дифференциальных методах образуют разности измерений, соответствующих нахождению наблюдаемого спутника в двух различных (достаточно близких) точках на орбите. Это существенно облегчает решение проблемы разрешения неоднозначности при выполнении фазовых измерений, так как в данном случае при образовании разности удается исключить в начальной точке наблюдений величину N , соответствующую полному количеству целых длин волн, укладывающихся в измеряемом расстоянии между спутником и приемником.
Принцип дальномерных измерений, базирующийся на использовании кодированных сигналов, сочетает в себе отдельные характерные особенности, свойственные как импульсному, так и фазовому принципу определения дальностей, однако существенно уступает по точности фазовому. При его применении удается избежать необходимости разрешения неоднозначности, т. е. по данному показателю кодовый метод подобен импульсному методу. В то же время при анализе особенностей определения моментов совпадения опорного и принимаемого сигнала часто вводят понятие смещения по фазе одного кодированного сигнала относительно другого, что характерно для фазовых методов измерения расстояний. Наряду с перечисленными выше кодовыми и фазовыми принципами измерения расстояний между спутником и приемником в современных спутниковых системах позиционирования типа GPS находят также вспомогательные методы, базирующиеся на эффекте Доплера. В случае применения фазовых принципов измерения расстояния реализация упомянутого доплеровского метода не нуждается в привлечении специализированных аппаратных средств, так как данный метод представляет собой одну из разновидностей фазового метода. Некоторые свойственные доплеровскому методу особенности связаны с методами обработки получаемых результатов. При реализации спутниковых систем позиционирования на основе использования односторонних методов измерения расстояний спутниковая радиодальномерная система распадается на две основные составные части: устанавливаемое на спутнике передающее устройство и находящийся в распоряжении наземного потребителя приемно-вычислительный комплекс. Для поддержания постоянной работоспособности такой спутниковой системы без ухудшения основных ее технических показателей возникает необходимость в использовании служебной подсистемы управления и контроля. Поэтому современные спутниковые системы GPS включают в себя основные части, получившие название секторов:
Для повышения надежности и стабильности работы на GPS спутниках устанавливают несколько одновременно работающих опорных генераторов (часы). Гражданские пользователи GPS подразделяются на две основные подгруппы. Первая из них ориентирована на использование GPS в навигации, а вторая - на геодезическое использование, в частности на вопросы оперативного географического местоопределения объектов, что находит широкое применение в кадастровых работах. Библиографический список
| |||||||||||
 |  |
