CC BY
9<Тешетневс^ие чтения. 2016
4. Popugaev M. A., Kochura S. G. Requirements and test procedure of the electrical power system at the stage of manufacturing and preparation of the spacecraft for launch. Tomsk, 2011/JSC "SPC "pole". Electronic and Electromechanical devices and systems: collection of scientific works.
5. Pat. 2384838 EN. Test method of chips of cascade photoconverters based on compounds Al-Ga-In-As-P and device for its implementation / Appl. 23.12.2008; Publ. 20.03.2010.Patent RU
© Воронцова E. О., Алисеенко Ю. В., Ильин A. H., 2016
УДК 621.396
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР НА БАЗЕ ПУНКТА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ ГСВЧ ФГУП «СНИИМ»
A. C. Толстиков*, А. С. Томилов, А. А. Карауш, E. А. Ханыкова
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» Российская Федерация, 630004, г. Новосибирск, просп. Димитрова, 4 E-mail: *[email protected]
Центр создается для целей мониторинга эфемеридно-временной информации и обеспечения информацией о состоянии орбитальных группировок ГЛОНАСС и GPS потребителей Сибири, а также метрологического и информационного обеспечения региональных систем дифференциальной коррекции.
Ключевые слова: фазовые траекторные измерения, эфемеридно-временное обеспечение, навигационные параметры КА, бортовая шкала времени, параметры вращения Земли, синхронизация пространственно-разнесенных часов.
INFORMATION ANALYSYS CENTER BASED ON THE STATION OF METROLOGICAL CONTROL AT FSUE «SNIIM» TIME AND FREQUENCY SERVICE
A. S. Tolstikov*, A. S. Tomilov, A. A. Karaush, E. A. Khanykova
Federal State Unitary Enterprise «Siberian State Scientific Research Institute of Metrology» 4, Dimitrov Av., Novosibirsk, 630004, Russian Federation E-mail: *[email protected]
The Center performs GLONASS and GPS satellites clock drift and ephemeris data monitoring, it provides constellations status data for users in Siberian Federal District and provides metrological and informational support for regional augmentation systems.
Keywords: phase trajectory measurements, ephemeris and clock drift data, satellites navigational parameters, satellites clock time scale, the Earth orientation parameters, remote clock synchronization.
В ФГУП «СНИИМ» создается информационно-аналитический центр на базе пункта метрологического контроля ГСВЧ для целей:
- мониторинга бортовой эфемеридно-временной информации орбитальных группировок ГЛОНАСС и GPS по данным беззапросных траекторных измерений в метрологических пунктах ГСВЧ и другим данным;
- обеспечения потребителей Сибирского федерального округа информацией о состоянии орбитальных группировок ГНСС ГЛОНАСС и GPS;
- метрологического и информационного обеспечения региональных систем дифференциальной коррекции.
Центр представляет собой организационную структуру и аппаратно-программный комплекс, включающий государственный вторичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы вре-
мени ВЭТ 1-19, в состав которого входят различные программно-аппаратные комплексы синхронизации и приема навигационных сигналов ГНСС, средства вычислительной техники и пакеты СПО и другая необходимая аппаратура.
В настоящее время для реализации информационно-аналитического центра разработано следующее специальное программное обеспечение:
1. Программный комплекс для восстановления текущих навигационных параметров КА по данным беззапросных фазовых измерений.
Высокая точность оценивания достигнута за счет: - использования в качестве исходных данных для расчетов беззапросных фазовых измерений с сети станций отечественной системы СДКМ (для ГЛОНАСС) и станций IGS (для GPS) [1];
Системы управления, космическая навигация и связь
- привлечения метода инструментальных переменных при формировании системы нормальных алгебраических уравнений [2];
- расчет прогнозов в режиме UltraRapid.
На рис. 1 представлены результаты восстановления текущих навигационных параметров КА (координат x, y, z) систем GPS и ГЛОНАСС по данным траек-торных измерений.
Рис. 2 иллюстрирует среднесуточную погрешность значений параметров орбит КА GPS и ГЛОНАСС.
2. Программный комплекс для восстановления текущих моментов бортовых шкал времени орбитальных группировок навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS.
Высокая точность оценивания достигнута за счет:
- использования в качестве исходных данных для расчетов оценок беззапросных фазовых измерений, выполняемых в пунктах метрологического контроля ГСВЧ РФ, оснащенных эталонными комплексами единиц времени, частоты и национальной шкалы времени [3];
- применения математических моделей нестабильности бортовых стандартов частоты, учитывающих, помимо собственной нестабильности, влияние факторов релятивистской и гравитационной природы [4];
- использование технологии Precise Point Positioning (PPP);
- оценивание погрешностей представления текущих моментов бортовых шкал времени с помощью бортовых частотно-временных поправок [3];
- расчет прогнозных значений поправок к бортовым шкалам времени в режиме UltraRapid.
В качестве иллюстрации приведены результаты оценивания погрешностей уходов действительных
GPS
о
5
Время суток, с
Рис. 1. Абсолютное отклонение орбит КА GPS и
шкал времени по орбитальной группировке системы ГЛОНАСС (рис. 3). Фазовые измерения проводились 20 мая 2015 г. и получены в метрологических пунктах Государственной службы времени и частоты в городах Новосибирска, Москве и Иркутске.
3. Программный комплекс для сравнения шкал времени пространственно разнесенных высокостабильных часов и для сравнения частот генераторов этих часов.
Проводились экспериментальные исследования по оцениванию изменений частоты с помощью водородного стандарта типа Ч1-1006. Перемещая этот стандарт на разные уровни гравитационного поля Земли и выполняя синхронные фазовые траекторные измерения по навигационным спутникам GPS, удалось получить оценку влияния этих уровней на частоту стандарта [5]. Илюстрации графиков трендов приведены в статье [5].
Трендовая составляющая к изменению моментов шкал времени, полученная МНК, характеризует значения частот стандарта Ч1-1006 в пункатах нахождения стандарта.
В п. Шебалино ход шкалы времени составил 1,75 нс на интервале времени 63 900 секунд, что соответствует частоте 2,736 • 10-14. На перевале Семи-нский ход шкалы времени стандарта составил 2,55 нс на интервале времени 23 790 секунд, что соответствует частоте стандарта 10,71 • 10-14. Таким образом, изменение частоты стандарта Ч1-1006, связанное с его перемещением от п. Шебалино на перевал Се-минский, измеренное в системе вторичного эталона ВЭТ 1-19, составило 7,964 • 10-14. Это основной результат эксперимента.
ГЛОНАСС
5
Время суток, с х1°4
от эталонных орбит на суточном интервале времени
Рис. 2. Среднесуточная погрешность параметров орбит КА R - по радиус-вектору, А - вдоль орбиты, N - по бинормали к орбите
Тешетневс^ие чтения. 2016
Рис. 3. Диаграммы математического ожидания и СКО оценок погрешностей компенсации уходов бортовых часов с помощью частотно-временных поправок
4. Программный комплекс PVZ для расчета прогнозов параметров вращения Земли.
Также одной из задач, решаемых на базе пункта ГСВЧ, является проведение регулярных определений параметров вращения Земли (ПВЗ) посредством спутниковых средств измерений.
Прогнозы, рассчитанные на период в 90 дней с помощью СПО PVZ, разработанного в ФГУП «СНИИМ», представляются в ГМЦ ГСВЧ РФ и в международную службу вращения Земли (МСВЗ) и участвуют в международном проекте МСВЗ Earth Orientation Parameters Combination of Prediction Pilot Project (http://maia.usno.navy.mil/eopcppp/results.html). Результаты сравнения прогнозов ПВЗ участников проекта EOPCPPP показали, что рассчитанные по СПО PVZ прогнозы обладают высоким уровнем точности и достоверности.
Библиографические ссылки
1. Blewitt G. Carrier Phase Ambiguity Resolution for the Global Positioning System Applied to Geodetic Baselines up to 2000 km // Journal of Geophysical Research. 1989. Vol. 94, № 8. P. 10187-10203.
2. Карауш А. А., Толстиков А. С. Использование метода инструментальных переменных в задаче оценивания текущих навигационных параметров КА // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 1. С. 44-48.
3. Ханыкова E. А., Толстиков А. С. К задаче контроля частотно-временных параметров навигационного поля ГЛОНАСС // Известия Томск. гос. политехн. ун-та. 2015. № 5. С. 114-120.
4. Kouba J. Improved relativistic transformations in GPS // GPS Solutions. 2004. Vol. 8. P. 170-180.
5. Tolstikov A. S. Chronometric Measurement of Orthometric Height Differences by Means of Atomic Clocks / A. S. Tolstikov, S. M. Kopeikin, A. A. Karaush, E. A. Khanykova et al. // Gravitation and Cosmology. 2016. Vol. 22, № 3. p. 234-244.
References
1. Blewitt G. Carrier Phase Ambiguity Resolution for the Global Positioning System Applied to Geodetic Baselines up to 2000 km // Journal of Geophysical Research. 1989. Vol. 94, № 8. P. 10187-10203.
2. Karaush A. A., Tolstikov A. C. Ispol'zovanie metoda instrumental'nih peremennih v zadache ocenivaniya tekuschih navigacionnih parametrov [Using instrumental variables method in problems of estimating current navigation parameters of GNSS satellites] // Uspehi sovremennoi radioelectronki. 2015. Vol. 1. P. 44-48.
3. Khanykova E. A., Tolstikov A. C. K zadache kontrolya chastotno-vremennih parametrov navigacionnogo polya [On the Problem Of Time-Frequency Parameters Control Of GLONASS Navigation Field] // Izvestiya Tomskogo politexnicheskogo universiteta. 2015. Vol. 5. P. 114-120.
4. Kouba J. Improved relativistic transformations in GPS // GPS Solutions. 2004. Vol. 8. p.170-180.
5. Tolstikov A. S. Chronometric Measurement of Orthometric Height Differences by Means of Atomic Clocks / A. S. Tolstikov, S. M. Kopeikin, A. A. Karaush, E. A. Khanykova et al. // Gravitation and Cosmology. 2016. Vol. 22, 3. P. 234-244.
© Tohcthkob A. C., Tomhhob A. C., Kapaym A. A., XaHbiKOBa E. A., 2016
