CC BY
85
УДК 528:629.783 Е.В. Михайлович СГГ А, Новосибирск
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «ОРБИТА-СГГА-2»
Ye.V. Mikhailovitch
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
TRAJECTORY MEASUREMENTS PROCESSING BY “ORBITA-SSGA-2” PROGRAM COMPLEX
The article describes the results of laser ranging processing КА «LAGEOS» and pseudorange radio measurement for KA (GPS component) by means of «ОРБИТА-СГГА-2 » programme complex.
Программный комплекс «ОРБИТА-СГГА-2» предназначен для обработки спутниковым динамическим методом результатов траекторных измерений (дальности) 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). Описание данного программного комплекса (ПК) было приведено в [1].
Ранее ПК «ОРБИТА-СГГА-2» использовался для обработки лазерных измерений КА «ЛАГЕОС», проведенных в рамках международной компании «МЕРИТ - 83-84 гг.». В настоящее время была предпринята попытка обработки результатов современных лазерных измерений.
Известно, что лазерные измерения дальностей КА «ЛАГЕОС» регулярно проводятся с нескольких десятков наземных пунктов (НП). Результаты данных измерений приводятся в [ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/slr/data/fr/]. Однако, возможность проведения лазерных измерений зависит от таких факторов, как время суток и метеоусловия. Поэтому нужно было выбрать такой временной интервал, чтобы результаты измерений, выполненных в этот промежуток, удовлетворяли определённым геометрическим условиям, необходимым для обеспечения «хорошей обусловленности» матрицы системы уравнений поправок [1]. Данным требованиям соответствовал промежуток времени с 1 по 15 августа 2006г. Для обработки был взят файл «сырых» измерений, затем из данного файла была сделана пятиминутная выборка. Полученный в результате файл содержал 407 измерений дальности, выполненных с пяти наземных пунктов. Длина мерного интервала составила 300 часов. Данные о наземных пунктах и количестве измерений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Номера НП 7090 7110 7501 7838 7124
Число измерений 258 63 65 21 11
При обработке измерений в состав оцениваемых параметров были включены координаты наземных станций и начальные условия движения КА «ЛАГЕОС». 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.
Была проведена оценка точности полученных результатов обработки по внутренней сходимости [1]. Среднее квадратическое значение остаточных невязок Д, полученное в результате обработки измерений для выбранной орбитальной дуги составило 4.1 м. На рис. 1 приведены некоторые графики остаточных невзвешенных невязок. На графиках по оси ОХ отложены номера измерений, по оси О У расположены значения остаточных невязок \ в сантиметрах. Измерения, для которых приведены остаточные невязки, произведены в течение одного прохождения КА над горизонтом данного НП и отстоят друг от друга на приблизительно равные интервалы времени.
Рис. 1. Остаточные невзвешенные невязки станций
Вид графиков остаточных невязок позволяет предположить наличие систематической погрешности, причина появления которой пока не установлена.
Так же был проведён численный эксперимент по обработке результатов радиотехнических измерений псевдодальности для одного КА, входящего в систему GPS.
Известно, что измеренная кодовая псевдодальность может быть описана следующей формулой [2]:
РА = рА + cdtA - cdf + ГА + ТА + dA + & + dmA + еА.
Здесь нижний индекс А относится к пункту наблюдений, а верхний индекс i - к спутнику, i = 1, 2, ..., s, где s - количество наблюдаемых спутников. В правой части формулы находятся: геометрическая дальность рА , сдвиги шкал часов dtA и dt1 (поправки часов), соответственно, для приёмника и для спутника, ионосферная IA и тропосферная ТА задержки, задержки сигналов в аппаратуре приёмника dA и спутника d1 , влияние многопутности dmA и случайная ошибка измерений еА . Скорость распространения радиоволн в вакууме обозначена через с.
В данном случае, программы, реализующие модели ионосферы, тропосферы, поправок часов, находятся в стадии разработки, поэтому влияние данных факторов не учитывалось. При расчёте орбиты КА использовался тот же набор возмущающих факторов, что и для лазерных измерений. Однако отсутствовала возможность корректного учета влияния прямого и отраженного солнечного излучения, поскольку не имелось данных о размерах КА.
Для обработки были взяты псевдодальности, измеренные по Р - коду на частоте L2. Измерения проводились с девяти наземных пунктов на временном интервале с 20.09.04 г. по 27.09.04 г.
[ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/]. Затем было сформировано семь 24часовых орбитальных дуг для КА, имеющего код PRN - 09. Данные о НП и количестве измерений для одной орбитальной дуги приведены в табл. 2.
Таблица 2
Название НП ARTU IRKT KSTU NRIL NUA1
Число измерений 31 20 11 29 35
Название НП NYAL POL2 SELE URUM
Число измерений 33 31 22 33
При обработке измерений в состав оцениваемых параметров были включены координаты НП и начальные условия движения КА. Была проведена оценка точности полученных результатов обработки по внутренней сходимости. Средние квадратические значения остаточных невязок Д полученные в результате обработки 24 - часовых орбитальных дуг составили 180-200 метров. На рис. 2 приведены некоторые графики остаточных невзвешенных невязок. На графиках по оси ОХ отложены номера измерений, по оси ОУ расположены значения остаточных невязок
в метрах. Измерения, для которых приведены остаточные невязки, произведены в течение одного прохождения КА над горизонтом данного НП и отстоят друг от друга на приблизительно равные интервалы времени.
300
200
100
0
-100
-200
-300
— НП ARTU
300
200
100
0
-100
-200
-300
-1 2 3 45 6 78
Рис. 2. Остаточные невзвешенные невязки станций
Вид графиков остаточных невязок позволяет предположить, что основными источниками погрешности являются тропосферная и ионосферная задержки.
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 «ГЕ0-Сибирь-2007» том 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, 2008
