Предварительная обработка спутниковых траекторных измерений Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Геодезия

ГЕОДЕЗИЯ

УДК 528.2:629.78

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА СПУТНИКОВЫХ ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Елена Владимировна Михайлович

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры прикладной информатики СГГА, тел. (383)343-18-53, e-mail: [email protected]

Предлагается описание программы, осуществляющей подготовку исходной измерительной информации для обработки динамическим методом космической геодезии.

Ключевые слова: обработка траекторных наблюдений, преобразование форматов.

PREPROCESSING OF SATELLITE TRAJECTORY MEASUREMENTS

Yelena V. Mikhailovich

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph.D., Applied Information Science department SSGA, tel. (383)343-18-53, e-mail: [email protected]

The program for preparing initial measuring data to be processed by the dynamic method of satellite geodesy is described.

Key words: trajectory observation data processing, format transformation.

В настоящее время решение множества задач геодезии осуществляется с использованием современных спутниковых технологий. Развертывание спутниковых радионавигационных систем (СРНС) 2-го поколения - GPS и ГЛОНАСС -стимулировало применение различных методов космической геодезии для решения геодезических задач. Одним из таких методов является динамический метод космической геодезии. Данный метод позволяет по результатам траекторных спутниковых измерений определять: координаты наземных наблюдательных станций; параметры гравитационного поля Земли; параметры вращения Земли и другие геодезические и геодинамические параметры.

За период с 1978 г. по настоящее время в научно-исследовательской лаборатории космической геодезии (НИЛ КГ) ГОУ ВПО СГГА под руководством профессора Ю.В. Сурнина было создано несколько вариантов программных

3

Геодезия

комплексов (ПК) «ОРБИТА», реализующих динамический метод космической геодезии. Последние версии этих ПК получили названия «ОРБИТА-СГГА» [2] и «ОРБИТА-СГГА2» [1].

Программные комплексы «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» позволяют по результатам измерений лазерных топоцентрических дальностей и радиотехнических кодовых псевдодальностей определять различные геодезические и геодинамические параметры. Для того чтобы обработка измерительной информации данными ПК стала возможной, результаты измерений должны быть представлены в виде текстовых файлов в специальном формате «ОРБИТА», включающем информацию о номере станции, производившей измерения для данного КА, моменте времени измерения, значении топоцентрической дальности (кодовой псевдодальности), метеоданных.

Подготовка исходной измерительной информации для обработки динамическим методом космической геодезии является самостоятельной задачей. В данном случае весь интервал, на котором производились траекторные измерения, разбивается на небольшие (24-120h) подынтервалы времени, называемые орбитальными дугами. Такой подход связан с необходимостью ослабления ошибок, вызываемых погрешностями, возникающими вследствие неадекватности модели движения при построении орбиты спутника методами численного интегрирования.

В настоящее время разработаны и действуют несколько международных форматов для представления результатов спутниковых траекторных измерений.

Так, для лазерных измерений существуют два основных формата: ILRS и ILRS_NP [3, 4]. Для представления результатов радиотехнических измерений спутников СРНС GPS и ГЛОНАСС используется формат RINEX [5].

Таким образом, возникает задача преобразования результатов траекторных лазерных и радиотехнических измерений из форматов ILRS, ILRS-NP, RINEX в формат, используемый в программных комплексах «ОРБИТА-СГГА» и «ОР-БИТА-СГГА2».

Наряду с этим, возникает задача проведения предварительного анализа измерительной информации, поскольку для получения адекватных оценок геодезических параметров должны выполняться некоторые геометрические условия, обеспечивающие наблюдаемость оцениваемых параметров. К ним относится равномерное распределение измерений над «горизонтом» каждой наблюдательной станции и на всем «орбитальном кольце». Поэтому очень важно еще перед обработкой траекторной спутниковой информации динамическим методом исследовать ее на предмет соблюдения геометрических условий наблюдаемости. Для этого необходимо иметь некоторые графические представления распределения измерений, к которым относятся:

- графики распределения измерений над горизонтом каждой наблюдательной станции;

- графики распределения измерений на всем мерном интервале орбитальной дуги;

4

Геодезия

- графики распределения измерений на орбитальном кольце;

- графики средних квадратических ошибок измерений.

Наличие такой графической информации позволяет сделать вывод о распределении измерений на данной орбитальной дуге для каждой наблюдательной станции и при необходимости исключить из состава измерений те наблюдательные станции, измерения с которых заведомо не удовлетворяют условиям наблюдаемости.

Таким образом, процесс подготовки исходной измерительной информации для обработки динамическим методом космической геодезии с помощью ПК «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» можно разделить на следующие три этапа:

1) выбор и преобразование данных из файлов измерений, представленных в форматах ILRS, ILRS-NP, RINEX; формирование орбитальной дуги;

2) проведение предварительного анализа измерительной информации с каждой измерительной станции для данной орбитальной дуги;

3) исключение из состава измерений тех наблюдательных станций, измерения с которых заведомо не удовлетворяют условиям наблюдаемости.

Для решения поставленных задач была признана целесообразной разработка отдельного приложения.

Разработанная автором программа «Предварительная обработка спутниковых траекторных измерений» выполняет следующие функции:

1) ввод и преобразование исходных данных, необходимых для формирования орбитальной дуги.

К исходным данным относятся:

- признак состава измерений;

- дата и время начала мерного интервала;

- дата и время конца мерного интервала;

- дата, относительно 0h которой будут заданы моменты измерений;

- минимальный интервал времени между измерениями;

- предельное количество измерений на орбитальной дуге;

- данные о ИСЗ, для которого производились измерения;

2) ввод и преобразование измерительной информации, представленной в форматах ILRS, ILrS-NP, RINEX 2.0;

3) формирование файлов, содержащих измерительную информацию для ПК «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2»;

4) построение графиков для предварительного анализа измерительной информации по отдельной орбитальной дуге, включающих в себя:

- графики распределения измерений над горизонтом каждой станции (для измерений в формате ILRS);

- графики распределения измерений на мерном интервале (для измерений в форматах ILRS, ILRS-NP, RINEX 2.0);

- графики среднеквадратических ошибок измерений (для измерений в форматах ILRS, ILRS-NP);

5) создание «редуцированных» файлов измерений в формате «ОРБИТА».

5

Геодезия

В состав «редуцированных» файлов измерений включается измерительная информация только для тех наблюдательных пунктов, которые выбраны пользователем.

Программа «Предварительная обработка спутниковых траекторных измерений» написана на языке программирования С++.

В качестве инструмента реализации приложения использована система программирования C++ Builder, позволяющая создать простой и понятный интерфейс пользователя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Восстановление и испытание программного комплекса «ОРБИТА-СГГА-2» для решения задач космической геодезии динамическим методом / 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. Программный комплекс «ОРБИТА-СГГА» для решения задач космической геодезии динамическим методом / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Е.В. Михайлович, Н.К. Шендрик // Геодезия и картография. - 2008. - № 2. - С. 14-19.

3. Husson V. ILRS Fullrate Format (Version 3) [Electronic resourse]. - Англ. - Режим доступа: http://igscb.ipl.nasa.gov/slr/

4. Husson V. ILRS Normal Point Format [Electronic resourse]. - Англ. - Режим доступа: http://igscb.ipl.nasa.gov/slr/

5. Gurtner, W. RINEX - The receiver-independent exchange format. Version 3.0 [Electronic resourse] - Англ. - Режим доступа: http://igscb.ipl.nasa.gov

Получено 11.05.2011

© Е.В. Михайлович, 2011

6