CC BY
11
УДК 528:629.783 Е.В. Михайлович СГГА, Новосибирск
ОБРАБОТКА GPS ИЗМЕРЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «ОРБИТА-СГГА-2»
Ye.V. Mikhailovich SSGA, Novosibirsk
GPS MEASUREMENTS PROCESSING, USING PROGRAM COMPLEX «ОРБИТА-СГГА-2»
The results of measurements processing are presented concerning coded pseudoranges for nine GPS satellites using the program complex «ОРБИТА СГГА-2».
Программный комплекс «ОРБИТА-СГГА-2» предназначен для обработки спутниковым динамическим методом результатов траекторных измерений (дальности, псевдодальности) с целью оценивания параметров расширенного вектора состояния, включающего: параметры модели движения; коэффициенты разложения геопотенциала в ряд по шаровым функциям; координаты наземных измерительных пунктов (НП); параметры вращения Земли (ПВЗ). Основные характеристики программного комплекса (ПК) были приведены в [1].
В данном случае программный комплекс был использован для обработки кодовых псевдодальностей, измеренных для девяти GPS-спутников. Измерения проводились с четырнадцати наземных пунктов в период времени с 20.09.2004 г. по 10.10.2004 г. Данные о наземных пунктах, выполнявших измерения, приведены в табл. 1
Таблица 1
Номер НП Название НП Координаты наземных пунктов (WGS-84)
Xfa) YH Zfa)
0001 ARTU 1843956.970 3016202.970 5291261.684
0002 IRKJ 968328.625 3794426.250 5018167.500
0003 IRKT 968332.161 3794425.441 5018167.797
0004 KSTU 174281.625 3571334.656 5264196.524
0005 MDVJ 2845458.250 2160955.800 5265992.500
0006 NRIL 64537.293 2253782.854 5946363.481
0007 NYA1 1202439.000 252640.000 6237758.000
0008 NYAL 1202431.000 252627.000 6237771.000
0009 POL2 1239971.451 4530790.088 4302578.795
0010 SELE 1046816.355 4540297.004 4342927.348
0011 TROM 2102940.000 721569.000 5958192.000
0012 URUM 193031.285 4606855.947 4393315.734
0013 NOVJ 452288.732 3635913.820 5203399.244
0014 NVSK 433597.373 3655487.741 5191186.331
Расчёт траектории движения КА осуществлялся с учётом следующих возмущающих факторов:
- Влияние притяжения Луны, Солнца, восьми планет солнечной системы;
- Несферичность геопотенциала (до гармоник 16-го порядка);
- Влияние прямого и отражённого солнечного излучения;
- Влияние инфракрасного излучения Земли;
- Действие лунно-солнечных приливов для КА и НИП;
- Прецессия и нутация оси вращения Земли;
- Полярное движение и неравномерность вращения Земли.
Известно, что среда распространения радиосигнала существенно влияет на получаемые результаты измерений. Так, измеренную кодовую псевдодапьность можно описать следующей формулой [2]:
Здесь нижний индекс А относится к пункту наблюдений, а верхний индекс { - к спутнику, { = 1, 2, ..., б, где б - количество наблюдаемых спутников. В правой части формулы находятся: геометрическая дальность р'А, сдвиги шкал часов и (поправки часов), соответственно, для приёмника и для спутника, ионосферная 1А и тропосферная ТА задержки, задержки сигналов в аппаратуре приёмника ёА и спутника ё1 , влияние многопутности ёшА и случайная ошибка измерений еА . Скорость распространения радиоволн в
вакууме обозначена через с.
В данном случае, при обработке измерений, учет факторов влияющих на измеренную псевдодальность осуществлялся следующим образом: поправки часов (скд-Л1) были включены в число оцениваемых параметров; для исключения влияния ионосферы использовались измерения псевдодальности , выполненные на частотах Ц и. Ь2. Псевдодальность свободная от влияния
ионосферы была вычислена по формуле: {2 {2
Р* =---РТ1 ----РТ9 = 2.546Р., - 1.546Р. .
_ п 2 \ Ь1 ,„2 _ п 2 \ Ь2 Ы Ь2
Здесь Ры и РЬ2 - измеренные псевдодальности соответственно на Ц и Ь2, = 1575 ,42МГц и = 1227 ,60МГц - соответствующие частоты несущих. Для учета влияния тропосферной задержки использовалась модель Саастмойнена, описываемая следующими формулами [2]:
АР = Та-та(Е) + Т^-тЛЕ),
где Ар - поправка в наклонную дальность; Т^ и Т - соответственно
сухая и влажная зенитные задержки, определяемые следующим образом: IV, = 0.002277 (1 + 0.026 соз2ф + 0.00028 Н)-Р0,
Т = 0.002277 (-+ 0.05) • ef
^w T
- 0
где Ф - широта; Н - высота антенны над уровнем моря(км); Т0 -температура (в кельвинах); Р0 - полное давление и е0 - парциальное давление паров воды (в миллибарах); шй(Б) и шж(Б) - соответственно тропосферные функции отображения для сухой и влажной задержек.
тДЕ) =-' ^„о—;т«(Е) 1
. , ч 0.00143 ' wV у . , ч 0.00035 '
sin(E) +--sin(E) +-
tgE + 0.0445 tgE + 0.017
где E - угол возвышения спутника над горизонтом.
При обработке измерений мерный интервал для каждого из девяти GPS -спутников был разбит на 24-часовые орбитальные дуги. Таким образом, было обработано порядка 10 - 21 орбитальных дуг для каждого космического аппарата. В состав оцениваемых параметров были включены координаты наземных пунктов, начальные условия движения КА, поправка часов. По результатам обработки была проведена оценка точности по внутренней сходимости. В табл. 2 приведены значения оценки дисперсии невзвешенных остаточных невязок ц , вычисленных при обработке орбитальных дуг различных GPS-спутников.
Таблица 2
Номер КА (PRN) Длина мерного интервала(час) Количество орбитальных дуг Количество наблюдавших наземных станций Среднее значение Ц (метр)
01 360 15 13 4.28
03 480 20 13 9.80
07 480 20 14 3.20
08 504 21 14 1.30
09 480 20 13 5.60
10 240 10 14 3.41
14 480 20 13 1.95
15 360 15 14 9.55
23 240 10 12 2.62
Таким образом, значения р. находятся в пределах от 1,3 до 9,8 метров, что в целом соответствует погрешности кодовых псевдодальностей. Видно, что значения ц существенно отличаются для различных КА GPS. Следует отметить, что при обработке измерений не было известно точных данных о размерах и массе каждого GPS-спутника. Возможно, это и оказало влияние на полученные результаты.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Восстановление и испытание программного комплекса «ОРБИТА-СГГА-2» для решения задач космической геодезии динамическим методом [Текст] / Ю.В. Сурнин, В.А.
Ащеулов, Е.В. Михайлович, Н.К. Шендрик // III Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2007». Т. 1, ч. 2. - Новосибирск: СГГА, 2007. - С. 52-58.
2. King R.W. Surveying with Global Positioning System(GPS) [Text] / R.W. King, E.G. Masters, C. Rizos, a. Stolz, J. Collins// Bonn Ferd. Dummler Verlog. 1987. - 128 p. - Англ.
© Е.В. Михайлович, 2009
