Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
17
Применительно к спутниковой геодезии двусторонние методы также находят применение. В частности, на их основе работают лазерные спутниковые дальномерныс системы.
Примерами таких систем являются лазерные системы SRS и WLRS. Приемо-передатчики, работающие в оптическом диапазоне, устанавливаются в таких системах на специально оборудованных наземных пунктах. Отражающим объектом при этом является спутник.
Другим примером могут служить спутниковые альтиметры (например, GEOSAX ERS-I и др.), характерная особенность которых заключается втом, что измерительная аппаратура располагается на спутнике, в качестве отражающей поверхности используется земная поверхность (и, в частности, поверхность морей :* океанов).
Основной измеряемой величиной в упомянутых системах является время, затрачиваемое информационным сигналом на прохождение удвоенного расстояния между земной поверхностью и спутником. Если скорость распространения такого сигнала известна, то без учета релятивистских эффектов интересующее нас расстояние р может быть подсчитано по следующей простой формуле:
,-{«г. 0.1)
где и — 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); г — регистрируемое время прохождения сигналом удвоенного расстояния между земной поверхностью и спутником.
Положительным моментом данного метода является тот факт, что интересующее нас время излучения и приема информационного сигнала осуществляется по одним и тем же часам, в результате чего не возникает проблемы синхронизации часов, если в измерительном процессе участвуют различные часы, а кроме того смещения показаний таких часов относительно эталонного времени не играют существенной роли, поскольку при образовании разности /яр - tBep такие смещения исключаются.
Нарядусдвусгоронними методами измерения расстояния вспут-никовых методах определения местоположения находят применение также и односторонние методы дальномерных измерений. Целесообразность использования последних в глобальных спутниковых системах определения местоположения была отмечена во введении.
Основная особенность односторонних методов измерения расстояний между спутником и наземным пунктом состоит втом, что передающее устройство размещается на спутнике, а приемник — на на-
земном пункте. При этом информационный сигнал проходит измеряемое расстояние только в одном направлении, а именно, от спутника до приемника. В основе рассматриваемого метода лежит весьма простая функциональная блок-схема (рис. 1.1).
Непосредственно из приведенной на рис. 1.1 схемы следует, что информационный сигнал проходит искомое расстояние р только в одном направлении. Если при этом моменты излучения и приема данного сигнала зафиксированы точно синхронизированными часами, которые расположены на спутнике и на наземном пункте и которые реализуются на базе соответствующих высокостабильных опорных генераторов, то интересующее нас расстояние может быть определено по формуле, аналогичной формуле (1.1):
P = VT. (1.2)
Множитель 1 /2 в данной формуле отсутствует из-за одностороннего прохождения сигналом определяемого расстояния.
Поскольку электромагнитные излучения за одну наносекунду (1 не = 1•IQ'9 с) проходят расстояние около 30 см, то для обеспечения характерного для геодезии сантиметрового уровня точности необходимо синхронизировать ход часов на спутнике и в приемнике с погрешностью не хуже нескольких сотых долей наносекунды. Современный технический уровень не позволяет создать часы с отмеченной выше длительной стабильностью их показаний, причем в достаточно миниатюрном исполнении.
р _
Передатчике вьтсокостаб ильны и опорным 1ч:нсрапи|ШК]
"Z-
Прксминк
Измерительное устройство
T
Меетны Cl
ВЫС OKOCJaDHJ]LIIb[U
опорный генератор
Пункт Л (спутник}
Пункт S (ііазсмнзч сіаліінч)
Рис. 1.1. Упрощенная функциональная схема дальномера, работающего на одностороннем принципе
Если учесть несинхронность работы опорных генераторов, входящих в состав передатчика и приемника и составляющих основу для создания устройств, с помощью которых отсчитывается время на спут-
19
нике и на наземной станции, то формула (1.2), используемая для вычисления измеряемого расстояния, нуждается в уточнении. С этой целью обозначим уход показаний часов, входящих в состав передаю шей аппаратуры на спутнике, относительно эталонного времени через бгпер, а соответствующий уход показаний часов приемника через An . Регистрируемое при этом время распространения электромагнитного излучения между спутником и приемником может быть описано следующим соотношением:
Т.* =<', +Й^ЫГ.,,,. + = Г,„„ +ft, (I J)
где T11311 - регистрируемое время прохождения сигнала по часам перс-датчика и приемника; tnep и I141 — моменты времени излучения и приема информанионного сигнала по показаниям эталонных часов; тиім = іпр -
- tntp — истинное время прохождения расстояния сигналом; Sr = Ыяр -
- 5nfp — поправка, обусловленная несинхронностью хода часов па спутнике и на наземном пункте.
