Будова та технічні характеристики одночастотного приймача GPS ProMark-2

Багатоцільовий Приймач

Супутниковий приймач ProMark2™ фірми Ashtech® дозволяє виконувати координатні GPS-вимірювання для геодезичних і навігаційних цілей.

ProMark 2 поєднує в собі якості геодезичного приймача ( в режимі постобробки) та приймача, який застосовується для цілей рекогносцировки або автономної навігації (з використанням сигналів диференційних поправок геостаціонарних супутникових систем WAAS і EGNOS). ProMark 2 - чудовий інструмент для виконання геодезичних робіт одним оператором.

Технічні характеристики ProMark 2

Параметр і Специфікація

Підтримувані режими GPS-зйомки

Статичний, Stop-and-go, кінематичний

Точність зйомки (СКП) - статичний

Планова: 0.005 м + 1 мм/км

Висотна: 0.010 м + 2 мм/км

Точність зйомки (СКП) – Stop-and-go

Планова: 0.012 м + 2.5 мм/км

Висотна: 0.015 м + 2.5 мм/км

Точність навігації (СКП)

<3 м із зовнішньою антеною (з WAAS)

5 м із внутрішньою антеною (з WAAS, EGNOS)

Розбивка точок зйомки – статичний режим (довжина вектора)

До 20 км

Понад 20 км можливо тільки протягом періодів низької іоносферної активності

Розбивка крапок зйомки – Stop-and-go (довжина вектора)

До 10 км

Час спостережень - статичний

Звичайно - 20 – 60 хв., в залежності від довжини вектора

Час спостережень – Stop-and-go

Звичайно -15 сек.

Час ініціалізації – Stop-and-go

15 сек. на відомих пунктах

5 хв. швидкої ініціалізації

Канали супутників GPS

10

Супутникові канали WAAS/EGNOS

2

Маска по висоті узвишшя GPS-супутника

10º

Інтервал запису

1 – 999 сек.

Робочий діапазон температури

Від –10 до +60º C

Тип акумуляторів електричного живлення

2 АА, Нікель Метал Гідридні чи Літієві

Час експлуатації акумуляторів

Внутрішні (2 АА):

До 8 год. з, Нікель Метал Гідридні, при 20ºС

До 13 год., Літієві при 20ºС

Зовнішні + внутрішні (6 АА):

До 24 год., Нікель Метал Гідридні, при 20ºС

До 39 год. , Літієві при 20ºС

Об’єм пам'яті для збереження даних

8 Мб 72 год. зйомки даних

100 файлів даних

Запис понад 14 годин при 10 супутниках і при інтервалі запису 2 сек.

Увага: При температурі нижче -10ºС, екран ProMark2 зрештою стане менш чітким. Не дивлячись на не чіткий екран, приймач усе ще працює нормально, збираючи даної зйомки. Тривале використання при температурах нижче - 20º С може привести до ушкодження екрана ProMark2.

До складу комплексу ProMark2 входять таки компоненти:

Власне GPS-приймач ProMark2. Одержує і зберігає неопрацьовані дані з GPS-супутника по кожному пункті. Дані з кожного ProMark2 пізніше обробляються з метою визначення відносного місцерозташування знімальних пунктів.

Зовнішня GPS-антена, необхідна для геодезичної зйомки. Тоді як для цілей навігації досить вмонтованої антени, для одержання якісних даних точної геодезичної зйомки необхідна зовнішня антена.

Зовнішній антенний кабель підключає приймач ProMark2 до зовнішньої антени. Маленький штекер кабелю підключається до ProMark2 через задню частину приймача. Великий штекер підключається до зовнішньої антени.

Вертикальний подовжувач антени забезпечує можливість підключення антенного кабелю, коли антена встановлена на штативі. Його довжина складає 3 дюйми (7,62 см).

Польовий утримувач приймача виконує ряд функцій. По-перше, він є засобом установки GPS-приймача ProMark2 на штативі. По-друге, він забезпечує підключення зовнішньої антени до приймача ProMark2. Нарешті, на ньому розташований кронштейн для підключення зовнішнього джерела живлення до приймача ProMark2.

Вимірювальна стрічка використовується для виміру висоти між GPS-антеною і точкою зйомки. Кінець стрічки фіксується на корпусі антени. Рулетка опускається до земної поверхні в точці стояння приладу, після чого з поверхні стрічці зчитується висота антени.

Польова сумка використовується для транспортування компонентів комплексу ProMark2.

Офісний утримувач приймача з вбудованим кабелем передачі даних є приладом для підключення приймача ProMark2 до офісного комп'ютера з метою передачі зібраних у ході GPS-спостережень даних. Коли ProMark2 установлюється в утримувач, кабель передачі даних автоматично підключається до приймача через контакти на задній частині його корпусу.

Панель швидкої ініціалізації використовується для знімання в режимі stop-and-go та в кінематичному режимі. При її використанні час ініціалізації на відомій точці може бути скорочений до 5 хвилин.

Програма постобробки даних GPS-спостережень Ashtech Solutions містить інструменти для планування GPS-вимірів, передачі та обробки супутникових даних GPS з кожного приймача ProMark2 з метою одержання відносних координат усіх точок зйомки.

Види орбіт ШСЗ.

Рівняння еліптичної орбіти супутника Землі в полярній системі координат визначається формулою

У разі еліптичної орбіти точкою перигея називають точку орбіти, відповідну найменшому значенню радіус-вектора r = rп, точкою апогею - крапку, відповідну найбільшому значенню r = ra (мал. 3.2).

Земля знаходиться в одному з фокусів еліпса. Вхідні у формулу (3.1) величини зв'язані співвідношеннями:

Відстань між фокусами і центром еліпса складає ає, тобто пропорційно ексцентриситету. Висота супутника над поверхнею Землі

Орбіта геостационарного ІСЗ - це кругова (ексцентриситет е = 0), екваторіальна (нахил i = 0°), синхронна орбіта з періодом звернення 24 ч, з рухом супутника в східному напрямі.

Орбіту ГСО ще в 1945 р. розрахував і запропонував використовувати для супутників зв'язку англійський інженер Артур Кларк, відомий згодом як письменник-фантаст. У Англії і багатьох інших країнах геостационарную орбіту називають «Пояс Кларка» (мал. 3.3).

Орбіта має форму кола, лежачого в площині земного екватора з висотою над поверхнею Землі 35 786 км. Напрям обертання ІСЗ співпадає з напрямом добового обертання Землі. Тому для земного спостерігача супутник здається нерухомим в певній точці небесної півсфери.

Геостационарная орбіта унікальна тим, що ні при якому іншому поєднанні параметрів не можна добитися нерухомості вільно рухомого ІСЗ щодо земного спостерігача. Необхідно відзначити деякі достоїнства геостационарних ІСЗ.

Всесвітній час

Середня сонячне час за гринвіцьким меридіаном називається всесвітнім

часом UT (Universal Time). Цей час містить рік, місяць, число, годину, хвилину

і секунду. Перші три величини відраховуються за загальноприйнятим

(григоріанським) календарем, інші - за місцевим середнього часу на Грінвічському

меридіані. Ця система відліку введена в 1928 р. III Генеральної асамблеї

Міжнародного астрономічного союзу. Всесвітній час вимірюється годинним

кутом "середнього Сонця", збільшеним на 12 годин, щодо нринвіцького

меридіана.

Так як рух полюсів Землі спричиняє зміну положення меридіанів, то за

ступенем обліку збурюючих факторів розрізняють наступні системи

всесвітнього часу:

UT0 - всесвітній час, що отримується в результаті поточних астрономічних

вимірювань відносно не уточненого поправками Гринвіцького меридіана;

UT1 - всесвітній час Гринвіцького меридіана, розрахований з урахуванням

руху полюсів. Воно є основою для вимірювання часу в повсякденному житті;

UT2 - відрізняється від UT1 сезонними виправленнями;

UT1R - відрізняється від UT2 виправленнями на припливи.

Через нерівномірність добового обертання Землі зоряні і сонячні добу

незначно змінюються. Для точних розрахунків введено рівномірно поточний

час - ефемерідное (передвичесленням) час ЕТ, де одиниця міри часу

(ефемерідная секунда), розраховується як 1 / 86 400 частка середньої тривалості

часу 1 січня 1900

Планування GPS-спостережень

Застосування відносного методу для визначення координат дозволяє

вимірювати вектори між пунктами в міліметровому діапазоні точності.

Відповідно до цього ставляться вимоги до точності вихідної планово-висотної

основи. Для розвитку ГСС і спеціальних мереж як вихідну основи

використовуються пункти з середньою квадратичне похибкою взаємного

положення не більше 5 мм + 2 ´ 10-7 Dмм для кожної планової координати і

7мм + 3 ´ 10-7 Dмм для геодезичних висот. Цим вимогам задовольняє СГС-1,

яка буде створена в майбутньому. До побудови СГС-1 допускається

икорвистовувати як вихідної основи пункти існуючої АГС.

На об'єктах площею до 100 км2 кількість пунктів вихідної планової

мережі повинно бути не менше трьох. Вихідні пункти повинні бути рівномірно

розподілені по межі об'єкта. Відстань між ними має бути не більше 60 км.

Максимальне видалення від кордону об'єкта не повинна перевищувати 40 км.

Додаткові (надлишкові) вихідні пункти можуть розташовуватися усередині

об'єкта робіт. При більшій площі об'єкта число пунктів вихідної планової

мережі пропорційно збільшується.

У мережах витягнутої форми вихідні пункти повинні розташовуватися

на початку, середині і наприкінці мережі. Відстань між ними має бути не

більше 60 км.

У результаті супутникових вимірів визначаються геодезичні висоти

пунктів. Для переходу від геодезичних висот до нормальних необхідно знати

висоту квазігеоіда (геоїд) над еліпсоїдом, яка не є постійною величиною через

хвилеподібно поверхні геоїд. Висоти геоїда над еліпсоїдом можна отримати

безпосередньо на об'єкті робіт шляхом виконання супутникових вимірів на

реперах існуючої висотної мережі (будь-якого класу) або спеціальної прив'язки

пунктів створюваної мережі до неї.

На об'єктах площею до 100 км2 кількість реперів вихідної висотної

мережі повинно бути не менше чотирьох, рівномірно розподілених по межі

об'єкта і всередині об'єкта. При більшій площі об'єктів пропорційно

збільшується кількість реперів вихідної висотної мережі.

У гірських районах, де дуже виражені варіації хвиль геоїд, кількість

реперів вихідної висотної мережі має бути збільшено в 1,5-2 рази.

На об'єктах, які мають витягнуту форму, відстань між реперами вихідної

висотної мережі повинно бути не більше 5 км, якщо ширина об'єкта не

перевищує 5 км. При більшій ширині необхідно мати додаткові репери

нівелювання, розташовані по обидва боки об'єкта.

9.-39. Всесвітній час.

Всесвітній час, універсальне час, UT ( англ. Universal Time ) - Шкала часу, заснована на обертанні Землі. Всесвітній час є сучасною заміною середнього часу за Гринвічем (GMT), яке зараз іноді некоректно використовується як синонім для всесвітнього координованого часу (UTC). Всесвітній час введено 1 січня 1925. [1] Фактично термін "всесвітній час" є багатозначним, тому що існує кілька версій всесвітнього часу, головними з яких є UT1 і UTC (див. нижче). Всі версії всесвітнього часу засновані на обертанні Землі щодо далеких небесних об'єктів ( зірок і квазарів), використовуючи коефіцієнт масштабування та інші підстроювання для того, щоб бути ближче до сонячного часу.

Версії всесвітнього часу

Існують наступні версії всесвітнього часу:

UT0 - універсальний час, обумовлений за допомогою спостережень добового руху зірок або позагалактичних радіоджерел, а також Місяця і штучних супутників Землі. Для UT0 не застосовується корекція для компенсації зсуву географічного полюса Землі від миттєвої осі обертання Землі. Цей зсув, зване рухом полюсів, призводить до зміщення положення кожної точки на Землі на кілька метрів, тому різні спостерігачі будуть отримувати різні значення UT0 в той же самий момент часу. Таким чином час UT0, строго кажучи, не є всесвітнім. Також UT0 не є рівномірним через нерівномірність обертання Землі.

UT1 - основна версія всесвітнього часу. Хоча концептуально це середній сонячний час на довготі 0 , але вимірювання середнього Сонця важкоздійсненним, тому UT1 обчислюється пропорційно розі обертання Землі щодо квазарів, а точніше щодо міжнародної небесної системи координат (ICRS). Щодо ICRS опредеяют також кут обертання Землі (ERA), який є сучасною заміною грінвічським середньому зоряного часу (GMST). Кут обертання Землі можна отримати з UT1 за формулою:

E R A = 2π (+0,7790572732640 + 1,00273781191135448 T u) [Радий],

де T u = J D U T 1 - 2451545,0 , А J D U T 1 - Час UT1 в юліанських днями [2].

Також як і UT0 всесвітній час UT1 є нерівномірним внаслідок нерівномірності обертання Землі.

UT1R - згладжена версією UT1, в якій фільтруються періодичні збурення в обертанні Землі через припливів. UT1R включає в себе 62 згладжуючих члена з періодами від 5,6 днів до 18,6 років [3].

UT2 - згладжена версією UT1, в якій фільтруються періодичні сезонні збурення в обертанні Землі. UT2 представляє в основному історичний інтерес, так як рідко де-небудь використовується. UT2 визначається наступною формулою:

U T 2 = U T 1 + 0,022 sin (2π t) - 0,012 cos (2π t) - 0,006 sin (4π t) + 0,007 cos (4π t) [С],

де t - час у вигляді частини від бесселева року [4].

UT2R - згладжена версією UT1, в якій фільтруються як періодичні сезонні збурення (як в UT2), так і обурення через припливів (як в UT1R). UT2R є самою рівномірної версією універсального часу - її нерівномірність пов'язана з непередбачуваними змінами швидкості обертання Землі внаслідок руху повітря в атмосфері, тектоніки плит і руху речовини в мантії Землі.

UTC (всесвітній координований час) - атомна шкала часу, апроксимуюча UT1. Це міжнародний стандарт, на якому базується громадянське час. В UTC як одиниці часу використовується секунда СІ, таким чином UTC йде синхронно з міжнародним атомним часом (TAI). Зазвичай в дні UTC 86400 секунд СІ, проте для підтримки розбіжності UTC і UT1 не більше ніж 0,9 с при необхідності 30 червня або 31 грудня додається (або, теоретично, віднімається) додаткова секунда координації. До теперішнього часу (січень 2009 року) всі секунди координації були позитивними. У випадках, коли точність більше 1 с не потрібно UTC можна використовувати як апроксимацію UT1. Таким чином шкала часу UTC на відміну від інших версій всесвітнього часу є рівномірною, але зате не є безперервною. Різниця між UT1 і UTC, що позначається як DUT1 (DUT1 = UT1-UTC), постійно відстежується і щотижня публікується на сайті IERS в Бюлетені А (Bulletin - A).