Програмне забезпечення роботи з GPS-приймачами.

PRISM складається з системи модулів (програм), кожен з яких виконує

певне завдання. Список та короткий опис модулів наведено в таблиці 12.

Таблиця 12.

№ НайменуванняЦільове призначення

1 Transfer Перенесення файлів вимірювань з приймача в комп'ютер

2 Planning Планування спостережень

3 Process Обробка файлів вимірювань

4 Adjust Врівноваження

5 GPS/CADD Графічне представлення результатів робіт

6 Database Робота з даними обробки і вимірювань

7 Setup Встановлення та зміна параметрів програми

8 Tools Службові утиліти

Модулі повністю сумісні і дозволяють вільно перемикатися між собою

під управлінням оболонки PRISM.

Програма Transfer дозволяє вивантажити файли з приймача в комп'ютер

для подальшої обробки: бінарні файли з інформацією по фазовим вимірів,

бінарні ефемерідние файли, файли з інформацією про точку стояння. Transfer

може вивантажити з приймача поточний супутниковий альманах. Альманах

входить до складу супутникового повідомлення і включає в себе інформацію

про наближених орбітах всіх супутників.

Програма Planning дозволяє згдно даними супутникового альманаху

вибирати час спостережень для забезпечення нормальних умов спостережень за

кількістю супутників і значенням DOP з урахуванням наявних на пункті

перешкод. Вибір вікна спостережень виконується за наступними параметрами:

місце розташування пункту, дата і час вимірювань, кут відсічення супутників,

номери супутників, перешкоди на пункті. Дані можна записати в базу даних

модуля Database.

Планування сеансів спостережень є відповідальним елементом

супутникової технології. Основна мета планування спостережень - вибір

оптимального інтервалу часу виконання вимірювань (вікно спостережень) з

достатньою кількістю спостережуваних супутників, з гарним показником DOP і

з урахуванням впливу перешкод на станції спостережень.

Початок і закінчення сеансу спостережень визначається в залежності від

наступних факторів:

- кількість видимих супутників;

- наявність перешкод проходження супутникових сигналів на пунктах

спостережень;

- географічних координат пункту спостережень;

- дати спостережень;

- інтервалу робочого часу в місцевій шкалі часу.

Програма планування дозволяє вирішити такі завдання:

- на основі рекогносцировки змоделювати схему перешкод на пункті і

записати в базу даних;

- обчислити і показати графіки проходження супутників над заданим

пунктом із зазначенням номерів супутників;

- обчислити і показати графічно кількість видимих і доступних

супутників в заданий інтервал часу;

- обчислити і показати графік показника DOP, який дозволить вибрати

інтервали часу з низьким DOP.

Програма Process дозволяє визначити просторові вектори і робити

оцінку точності за внутрішньою збіжності. Process обробляє C/A-кодові

вимірювання, фазові вимірювання на L1 і P-кодові, фазові вимірювання на L2. У

Process можна вибирати режим обробки в залежності від методів вимірювань,

вводити дані про пункт стояння (висота антени, метеопараметров і т. п.),

обробляти дані в автоматичному або в ручному режимі.

Мета попередньої обробки у відносному методі супутникових вимірів -

обчислити просторовий вектор між одночасно працювали приймачами,

збільшення прямокутних просторових координат D X, D Y, D Z, похиле відстань

D і геодезичні координати B, L, H обумовленого пункту щодо початкового.

Обробка фазових вимірювань на частоті L1 виконуються в наступному

порядку:

1) За третій різницям виявляються втрати фазових циклів і в першому

наближенні визначаються координати обумовленого пункту спостережень.

2) По друге різницям визначаються фазові неоднозначності і більш точні

значення координат (плаваюче рішення неоднозначності).

3) Фазові неоднозначності округлюються до найближчих цілих, після

чого рішення повторюється. Невідомими є координати пунктів, на яких

неоднозначності не вирішиться до цілого в попередньому рішенні.

4) Остаточне рішення по другому різницям з фіксованими значеннями

неоднозначностей. Невідомими є тільки координати обумовленого пункту.

У якості вихідних даних при обробці служать:

- Координати початкового пункту (B, L, H).

- Висоти антен над центрами пунктів.

- Поточні координати супутників, поправки годин супутника і

параметри іоносферної затримки (із супутникових повідомлень).

- Виміряні фази несучої частоти для всіх спостережуваних супутників і

псевдовідстаней на момент спостережень.

У процесі попередньої обробки проводиться оцінка якості спостережень

за критерієм величини середньоквадратичне похибки (СКП) різницевого

рішення (RMS), параметру якості фіксованого рішення (Ratio).

Програма Adjust призначена для врівноваження мережі. Вона може

імпортувати вектори, обчислені в модулі Process, або що зберігаються в Database,

вводити координати вихідних пунктів, визначати станції як фіксовані чи то вільні,

надавати їм ваги, ставлячи похибка координат вихідних пунктів, виключати

пункти або вектора з зрівнювання; виконувати зрівняння в тривимірної системі

координат , виконувати оцінку якості вимірів за нев'язки в замкнутих фігурах.

Модуль Fillnet, що входить до Adjust, виробляє два варіанти

вирівнювання - вільне і невільне. При зрівнюванні вільної мережі проводиться

внутрішнє узгодження всіх векторів. При зрівнюванні невільною мережі, крім

звичайних завдань, додатково визначаються параметри трансформації (масштаб

мережі, кути розвороту і зсув центру). За результатами врівноваження

видається статистична інформація з оцінкою точності виконаного зрівнювання.

Програма GPS/CADD дозволяє представляти результати зрівнювання і

спостережень в графічній формі для аналізу і включення в остаточний звіт.

Програма Database дозволяє вводити інформацію про вектори і станцій з

різних джерел, включаючи пункти ГГС і результати окремих зрівнювання,

редагувати введені дані, запитувати точки за координатами або іншими ознаками,

графічно відображати вектори та інформацію про пункти, що сприяє оперативній

розробці проекту і відбраковування сторін мережі, вибирати вектори для створення

файлів зрівнювання, роздруковувати інформацію про пункти і вектори для

цілей рекогносцировки і для складання остаточного звіту. Треба подивитися

Вікно Setup дозволяє встановити параметри обладнання (комп'ютера).

Програма Tools дозволяє виконувати перетворення координат у систему координат

користувача, перетворення супутникових вимірів у формат RINEX і т. п. функції.

Елементи орбіти.

Для обчислення положення супутника в геоцентричної системі

використовуються шість кеплерових елементів орбіти. Три з них

характеризують положення орбіти в просторі, два - її розміри, один -

положення супутника на ній (рис. 5).

Орієнтація орбітальної площині характеризуються становищем щодо

екваторіальній площині XOY. Лінія перетину DU цих площин називається

лінією вузлів. Вузлами орбіти супутника є точки перетину орбіти з

екваторіальній площиною. Вузол U, відповідний руху супутника з південної

небесної півсфери в північну називають висхідним, а вузол D, відповідний руху

з північної небесної півсфери в південну - тих, що сходять.

Положення орбітальної площині щодо екваторіальній характеризується

двома орбітальними елементами - довготою висхідного кутаW і нахилом орбіти

i. Кут W відраховується в екваторіальній площині від напрямку на точку

весняного рівнодення (вісь OX) до лінії вузлів і змінюється в діапазоні від 0 до

360 º. Кут i визначається як кут між екваторіальній і орбітальної площинами і

змінюється в діапазоні від 0 до 180 º: -

при i = 0º - екваторіальна орбіта,

- при 0 < i < 90º - похила,

- при i = 90º полярна.

Орієнтація орбіти в орбітальної площині характеризується кутом

перигею (аргументом перицентра) w між напрямком на висхідний вузол U і

перигею П, відраховувати від U у напрямку рухуШСЗ.

Розміри орбіти задаються великої півосі a і ексцентриситетом e.

Кутове видалення υ супутника від перигею П в орбітальної площині,

відлічуваний за напрямком руху ШСЗ, називається справжньою аномалією (тобто

це кут між радіус-вектором супутника і напрямом на перигей). Вона характеризує

положення супутника на орбіті. Зазвичай замість справжньої аномалії в якості

шостого елементу орбіти використовується момент проходження супутника

через перигей τ, а також ексцентричної аномалію E і середню аномалію M.

Кеплерови елементи орбіти змінюються в часі і повинні бути відомі на

момент позиціонування.

Геодезичні ШСЗ.

Геодезичні супутники штучні супутники Землі, що запускаються як об'єкти спостереження для вирішення завдань супутниковій геодезії . Матеріалами для вирішення таких завдань служать виміряні в результаті спостережень напрями на той або інший супутник (позиційні спостереження) і відстані до нього. Геодезичні зв'язки між пунктами Землі, видаленими один от один до декількох тис. км. (наприклад при міжконтинентальній космічній тріангуляції) встановлюються шляхом позиційних фотографічних спостережень супутника рухомого на висоті 4—6 тис. км. одночасно з двох або більш за пункти. Для забезпечення таких спостережень супутниковими фотокамерами середніх розмірів запускаються надувні Р. с. — балони діаметром до 30—40 м-код з алюмінійованої пластмасової плівки. У динамічній супутниковій геодезії використовують масивніші супутники рух яких в меншій мірі залежить від неоднородностей атмосфери, а визначається в основному особливостями гравітаційного поля Землі; такі Р. с. запускають на висоти до 3 тис. км.

17 червня 1991 року, був виведений на орбіту геодезичний супутник ERS-1. Головним завданням супутників, сконструйованих за замовленням Європейського космічного агентства (ESA) і учасників консорціуму під керівництвом фірми Дорниер, дочірнього підприємства DASA (Deutsche Aeronautics and Space Administration) , повинні були стати спостереження за океанами й покритими льодом частинами суши, щоб представити кліматологам, океанографам і організаціям по охороні навколишнього середовища дані про ці малодосліджені регіони. Супутник був оснащений найсучаснішою мікрохвильовою апаратурою, завдяки якій він готовий до будь-якої погоди: “ока” його радіолокаційних приладів проникають крізь туман і хмари й дають ясне зображення поверхні Землі, через воду, через сушу, і через лід. Теоретично він повинен був представити ідеальну карту льодової обстановки. А пересування судна “Астролаб” повинне було перевірити ще раз її в суворих умовах полярного моря

Оскільки ERS-1 після трьох років виконання своєї місії він усе ще працездатний, учені мають шанс експлуатувати його разом з ERS-2 для загальних завдань, як тандем. І вони збираються одержувати нові відомості про топографію земної поверхні й надавати допомогу, наприклад, у попередженні про можливі землетруси

Супутник ERS-2 оснащений, крім того, вимірювальним приладом Global Ozone Monitoring Experiment Gome який ураховує обсяг і розподіл озону й інших газів в атмосфері Землі. За допомогою цього приладу можна спостерігати за небезпечною озоновою дірою й змінами, що відбуваються. Одночасно по даним ERS-2 можна відводити близьке до землі UV-B випромінювання