Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
Ф„»/Д, (114)
где Oi — уход часов относительно эталонного (т с. синхронного для спутника и приемника) времени на момент выполнения измерений.
В данной интерпретации начальный фазовый сдвиг может превышать величину соответствующую одному периоду. Исходя из этого, упомянутое смещение при спутниковых измерениях рассматривают совместно с величиной /V, которую также трактуют как смещение текущей фазы поступающих от спутника колебаний на вход приемника. С учетом этих замечаний отмеченная текущая фаза может быть записана в следующей аналитической форме:
V^t') = f V-т) + /**,. (М5)
где Ф„ерІЇ) - текущая фаза поступающих от спутника несущих колебаний на вход приемника;/- номинальное значение несущей частоты; x=R/v - время прохождения несущими колебаниями искомого расстояния; Stwp — уход показаний часов установленного на спутнике передатчика, обусловленный нестабильностью его работы, на момент выполнения измерений.
Соответственно для текущей фазы возбуждаемых в приемнике опорных колебаний будем иметь
Разность фаз Ф, на основе которой вычисляется интересующее нас расстояние до спутника, определяется при этом соотношением: * = Ф'^О - Ф., (О —Jr*0-17)
Знак »-» перед первым членом н правой части данного уравнения обусловлен тем, что в спутниковых системах в качестве стартовых сигналов при цифровых фазовых измерениях чаше всего используют сигналы, поступающие от спутника и имеющие из-за запаздывания отрицательный фазовый сдвиг, а в качестве стоповых - сигналы, формируемые местным опорным генератором. Применительно к такому выбору формула (1.12) принимает вид:
Ф = Лг -дф. (1.18)
На основе комбинации соотношений (I.I7) и (1.18) представляется возможным получить следующую формулу:
ДФ -- /г + (V + /Sr, (1-19)
25
гле ДФ — измеряемое значение разности фаз;/ — номинальное значение масштабной (несушей) частоты; N - целое число периодов изменения фазы за время прохождения радиосигналом расстояния от спутника до приемника; Дт= StHtp - Sl яр - поправка, обусловленная несин-
хронностью хода часов на спутнике и в приемнике.
С учетом того, что г — й/и. уравнение, связывающее значение измеряемой разности фаз ДФ с величиной определяемого расстояния R, может быть представлено в следующем виде:
и
Данная формула является основополагающей для односторонних спутниковых дальномерных систем, в которых реализуется фазовый метод определения длин искомых линий.
Наряду с перечисленными выше кодовыми и фазовыми принципами измерения расстояний между спутником и приемником в современных спутниковых системах позиционирования типа GPS находят также применение вспомогательные методы, базирующиеся на эффекте Доплера. Следует при этом заметить, что 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 до-плеровскому методу особенности связаны с методами обработки получаемых результатов. Этот круг вопросов будет рассмотрен в разделе 2 при анализе различных методов вычислений.
1.4. Общие принципы построения глобальных спутниковых систем позиционирования
Приведенная в предыдущих разделах информация свидетельствует о целесообразности построения спутниковых систем позиционирования на основе использования односторонних методов измерения расстояний. При реализации такого метода спутниковая радиодально-мерная система распадается на две основные составные части: устанавливаемое на спутнике передающее устройство и находящийся в распоряжении наземного потребителя прием но-вычислительный комплекс. Вместе с тем для поддержания постоянной работоспособности такой спутниковой системы без ухудшения основных ее технических показателей возникает необходимость в использовании служебной подсистемы управления и контроля. С учетом вышеизложеиного современные спутниковые системы позиционирования включают в себя три основные составные части (рис. 1.2), получившие название секторов:
26
1) космический сектор;
2) сектор управления и контроля;
3) сектор потребителя.
Сектор потребителя
Прием спугни КС UUX СИГНАЛОВ
Рис. 1.2. Схема взаимодействия трех основных секторов глобальных систсч нолшиопирования
Космический сектор включает н себя набор входящих в систему позиционирования спутников. Такой набор часто называют «созвездием*. Установленная на спутниках аппаратура, выполняющая роль передающей части одностороннего радиодальномерного комплекса, осуществляет передачу на Землю как радиосигналов, на основе которых измеряется расстояние между спутником и наземным пунктом наблюдения, так и навигационного сообщения, в котором содержится информация об эфемеридах спутников, о поправках к показаниям его часов, о так называемом альманахе, несущем в себе усеченную информацию о всех входящих в «созвездие» спутниках, а также некоторую другую служебную информацию.
27
Сектор управления и контроля состоит из центральной (ведущей) станции и нескольких разнесенных на большие расстояния станций слежения, причем некоторые из них выполняют роль и загружающих станиий. Основная цель этого сектора состоит в осуществлении контроля за работоспособностью спутников, систематическом уточнении эфемерид каждого спутника и параметров принятой модели атмосферы, корректировке показаний часов, установленных на каждом спутнике, периодическом обновлении содержания навигационного сообщения и организации передачи такого сообщения с помощью загружающих станций па каждый из обслуживаемых спутников.
