ev > Proqramlar > GPS Əsasları: Ölçmə Emalında Yüksək Dəqiqlikli Efemerlərdən istifadə. Göy cisimlərinin vəziyyətinin hesablanması və efemer nəzəriyyələri Qlonass efemeri


GPS Əsasları: Ölçmə Emalında Yüksək Dəqiqlikli Efemerlərdən istifadə. Göy cisimlərinin vəziyyətinin hesablanması və efemer nəzəriyyələri Qlonass efemeri




1973-cü ildə bu proqramlar birləşdi və sistemin inkişafına rəhbərlik etmək üçün ABŞ Hərbi Hava Qüvvələri təyin edildi. Bu, NAVSTAR (Naviqasiya Peykinin Zamanlaması və Aralığı) sisteminin - qlobal yerləşdirmə sisteminin (Global Positioning System) qurulması tarixinin başlanğıcı idi. 1983-cü ildən mülki şəxslər onun məlumatlarına çıxış əldə etdikdən və 1991-ci ildə GPS avadanlığının keçmiş SSRİ ölkələrinə satışına qoyulan məhdudiyyətlər aradan qaldırıldıqdan sonra məşhur GPS abbreviaturası geniş yayılmışdır.

Əvvəlcə sistemin döyüş raketlərinin yüksək dəqiqliklə idarə olunmasına xidmət edəcəyi planlaşdırılırdı və sistemin naviqasiya funksiyaları arxa plana keçdi.

Sistemin ilk peyki 1978-ci ildə buraxılıb, sistemin peyklərinin əsas hissəsi isə 80-ci illərin ortalarında orbitə çıxarılıb. 1994-cü ildə orbitə bir peyk çıxarıldı və bu, 24 peykdən ibarət sistemin qurulmasını başa çatdırmağa imkan verdi.

Peykin orbitdə qalma müddəti təxminən 10 ildir. İstismar müddətini başa vurmuş peyklər sistemli şəkildə sistemdən çıxarılır və utilizasiya edilir.

Rusiyada oxşar peyk naviqasiya sistemi GLONASS (Qlobal Naviqasiya Peyk Sistemi) mövcuddur ki, onun iş prinsipi bir çox cəhətdən GPS-ə bənzəyir, lakin dəqiqliyi nəzərəçarpacaq dərəcədə azdır.

Peyk radio naviqasiya sistemləri bütün hava şəraitinə uyğun kosmos əsaslı sistemlərdir. Onlar hərəkət edən obyektlərin cari yerlərini və onların sürətini müəyyən etməyə, həmçinin dəqiq vaxt koordinasiyasını həyata keçirməyə imkan verir.

Sistemə daxildir:

  • peyk bürcü (kosmos seqmenti);
  • yerüstü izləmə və idarəetmə stansiyaları şəbəkəsi (nəzarət seqmenti);
  • GPS qəbulediciləri (istehlak avadanlığı).

GPS sisteminin kosmik seqmenti (orbital bürc) hazırda 24 peykdən ibarətdir. Hər bir peykin seriya nömrəsi (PRN) var və cəmi 32 nömrə qorunub saxlanılıb, 27 dekabr 2005-ci il tarixinə orbitdə 29 işləyən peyk var idi, onlardan 5-i ya istismar müddətini başa vurmuşdu, ya da orbitə daxil olmaq üçün hazırlanır. xərclənənləri əvəz etmək üçün sistem. Bir peykin orbital dövrü 11 ​​saat 56,9 dəqiqədir. Hər bir peykin çəkisi təxminən 835 kq, xətti ölçüsü 5 m-dən çoxdur (yerləşdirilmiş günəş panelləri ilə). Hər bir peykin göyərtəsində 10 9 (0,000000001) s dəqiqliyi təmin edən atom saatı, hesablama kodlaşdırma cihazı və 50 Vt ötürücü var. Peyklər 6 orbital müstəvidə yerləşir. Orbital hündürlüyü təqribən 20.200 km, orbital meyl bucağı 55 dərəcədir (şək. 1).

Ötürücü avadanlıq iki tezlikdə sinusoidal siqnallar verir: L1 = 1575,42 MHz və L2 = 1227,60 MHz. Bundan əvvəl siqnallar psevdo-təsadüfi rəqəmsal ardıcıllıqla modulyasiya edilir (bu prosedura faza keçid açarı deyilir). Bundan əlavə, L1 tezliyi iki növ kodla modullaşdırılır: C/A kodu (pulsuz giriş kodu) və P kodu (səlahiyyətli giriş kodu), L2 tezliyi isə yalnız P kodu ilə modulyasiya olunur. Bundan əlavə, hər iki daşıyıcı tezlik əlavə olaraq peyk orbitləri haqqında məlumatları, atmosfer parametrləri haqqında məlumatı və sistem vaxtının düzəlişlərini ehtiva edən naviqasiya mesajı ilə kodlanır. L1 tezliyi geniş mülki istehlakçılar üçün nəzərdə tutulub, L2 tezlik siqnallarına çıxış isə əsasən ABŞ hərbi və federal xidmətləri tərəfindən əldə edilir. P kodundan istifadə edərək avtonom məsafənin təyin edilməsinin dəqiqliyi C/A kodundan istifadə ediləndən təxminən bir qədər yüksəkdir.

Kosmik gəmilər qrupunun yeri üçün bu parametrlər təsadüfən seçilməyib. İstənilən vaxtda, dünyanın istənilən nöqtəsində siz ən azı 3 peykdən siqnal qəbul edə bilərsiniz ki, bu da koordinatların müəyyən edilməsi üçün zəruri şərtdir. Yeri daha dəqiq müəyyən etmək üçün dördüncü peykdən siqnal lazımdır.

Sistemin yer seqmenti peyklərin monitorinqi üçün nəzarət-ölçü stansiyaları ilə təmsil olunur. Onlar Kwajalein, Ascension Island, Havay, Diego Garcia və Colorado Springs-də yerləşir. Sistem həmçinin üç yerüstü antenanı (Ascension Island, Diego Garcia və Kwajalein) idarə edir. Nəzarət Kolorado ştatının Schriever Hava Qüvvələri bazasında yerləşən mərkəzi stansiyada həyata keçirilir.

Qəbuledici qurğular - GPS naviqatorları - peyklərlə birlikdə işləyirlər. GPS naviqatoru peyklərdən aşağıdakı məlumatları alır: “psevdo-təsadüfi kod” (PRN - psevdo-təsadüfi kod), “efemeris” (efimeris) və “almanach”. GPS naviqatorlarında bu məlumatların mövcudluğuna əsasən, başlanğıc növü və ya başqa sözlə, inisializasiya müəyyən edilir (başlanğıc dedikdə, ən azı 3 peykdən məlumatların qəbulu prosesinin başlanğıcını nəzərdə tuturuq ki, bu da 2D naviqasiya üçün kifayətdir). . Hər bir peyk yalnız öz efemerini ötürür, almanax isə hər bir peyk tərəfindən bir anda bütün peyklər haqqında ötürülür. Qəbuledici müxtəlif rejimlərdə başlaya bilər. "Soyuq başlanğıc" almanax və efemeris haqqında məlumat çox köhnəldikdə baş verir. GPS qəbuledicisi uzaq məsafələrə aparılarsa və ya qəbuledicinin saatı itərsə, məlumat itə bilər. Bir qayda olaraq, "soyuq başlanğıc" bir neçə dəqiqədən 45 dəqiqəyə qədər çəkir. "İsti başlanğıc" - almanax qorunub saxlanılıb, lakin efemer artıq itirilib və qəbuledici saat hələ də dəqiq vaxtı "bilir". Bu başlanğıc qəbul şəraitindən asılı olaraq 30 saniyədən 10-15 dəqiqəyə qədər daha az vaxt tələb edir. Bu halda, GPS qəbuledicisi yalnız efemer məlumatları qəbul etməlidir. Və nəhayət, ən sürətli başlanğıc “isti”dir. Bir neçə saniyədən 5 dəqiqəyə qədər çəkir. Naviqatorda həm almanax, həm də efemer olduqda "isti başlanğıc" həyata keçirilə bilər.

Beləliklə, əksər hallarda, işə salınma və koordinatların verilməsinin başlaması arasındakı vaxt cihazın nə qədər əvvəl söndürülməsindən, həmçinin cihazın həssaslığından asılıdır; Qəbuledici modeli daha az dərəcədə peyk əldə etmə sürətinə təsir göstərir.

İstehlakçı avadanlıqlarının işləməsi ümumiləşdirilmiş diaqramdan başa düşülə bilər (şəkil 2).

Hər bir GPS naviqasiya peykindən ötürülən əsas mesaj çərçivə şəklində formalaşır. Naviqasiya məlumat axını 50 bit/s sürətlə ötürülür. “0” və ya “1” informasiya simvolunun müddəti 20 ms-dir. Çərçivə hər biri 25 səhifəyə bölünmüş dördüncü və beşinci alt çərçivə ilə beş alt çərçivədən ibarətdir. Birdən üçə qədər alt çərçivələr, eləcə də dördüncü və beşinci alt kadrların hər səhifəsi 300 simvoldan ibarətdir ki, bu da hər söz üçün 30 simvoldan ibarət 10 sözə bölünür.

Cədvəl 1 naviqasiya peykindən ötürülən məlumatları göstərir.

Cədvəl 1.

Cədvəl 2.

GPS sıfır vaxtı 1980-ci il yanvarın 5-dən yanvarın 6-na keçən gecə yarısı müəyyən edilmişdir. Bir həftə GPS sistemində ən böyük vaxt vahididir. Bir həftə 604,800 s olaraq təyin olunur.

Efemeridlər peyk hərəkətinin incə parametrlərini təmsil edir. Almanax məlumatlarına əsasən, GPS qəbuledicisi səmanı “skan edir” və peykdən məlumat aldıqdan sonra onun efemerini dəqiqləşdirir.

düyü. 3.

GPS naviqatorunun koordinatları necə təyin etdiyini başa düşmək üçün peyklərin hərəkət etdiyi koordinat sistemi haqqında təsəvvürünüz olmalıdır və son istifadəçilərin koordinatlarını təyin etməlisiniz.

Yerdəki müşahidəçi səma sferasının təyyarəyə proyeksiya edildiyini təsəvvür edə bilər ki, mərkəz müşahidəçinin yeri ilə üst-üstə düşsün.

Məhz bu proyeksiyada GPS naviqatorunun istifadəçisinə peyklərin təxmini yeri göstərilir (şək. 3).

Şəkildən göründüyü kimi (GPS naviqatorunun ekran görüntüsü), görünürlük daxilində doqquz peyk var (şəkil simulyasiya rejimi işə salındıqda, yəni naviqator peyklərdən siqnal almadıqda, lakin simulyasiya etdikdə çəkilmişdir. mümkün vəziyyətlər). Əslində, sferanın proyeksiyasında səkkizdən çox peyk görünmür və siqnallar maksimum dörddən altıya qədər qəbul edilir. Peyk nömrəsinin üstündəki doldurulmuş çubuq sabit siqnal qəbulunu göstərir və çubuğun hündürlüyü qəbulun keyfiyyətini qiymətləndirməyə imkan verir. GPS naviqatoru peykdən məlumat almağa başlayanda onun nömrəsinin üstündə açıq düzbucaqlı görünür. Peykin orbital parametrləri dəqiqləşdirildikdə və məlumat alındıqda rənglənir, bunun əsasında istifadəçinin koordinatları birbaşa hesablanır.

Peyk sistemlərindən alınan məlumatlar və peyk orbitlərinin parametrləri Yerin kütlə mərkəzinə nisbətən hesablanır. Məişət GPS naviqatorları mülki aviasiya sistemlərində ən populyar olan WGS-84 vahid koordinat sistemindən istifadə edir.

WGS–84 qlobal koordinat sistemi aşağıdakı kimi müəyyən edilmişdir.

0 koordinatlarının mənşəyi Yerin kütləsinin mərkəzində yerləşir;

  • 0X oxu orijinal WGS–84 meridianının müstəvisi ilə ekvator müstəvisinin kəsişməsidir;
  • 0Z oxu - Yerin Şimal Qütbünə yönəldilmişdir;
  • ox 0У - sistemi düzgün koordinat sisteminə tamamlayır.

WGS-84 istinad meridianı Beynəlxalq Saat Bürosu (BIN) tərəfindən müəyyən edilmiş əsas meridianla üst-üstə düşür.

Bir peykdən gələn siqnalın mövcudluğunu (No1), elektromaqnit siqnalının kosmosda məlum yayılma sürətini (300.000 km/s) və siqnalın peykdən GPS qəbuledicisinə çatması üçün lazım olan vaxtı nəzərə alsaq, o, siqnal qəbuledici nöqtələrinin həndəsi yerini hesablamaq mümkün oldu (onlar peykdən peykin yerləşdiyi mərkəzə qədər olan məsafəyə bərabər radiuslu kürə şəklində görünəcəklər).

GPS naviqatoru ikinci peykdən siqnal almağa başlayırsa, birinci halda olduğu kimi, 2 nömrəli peykin ətrafında bir kürə qurulur. GPS qəbuledicisi eyni anda hər iki sferada yerləşməlidir, biz indi iki sferanın kəsişməsini qururuq. Yaranan dairənin hər bir nöqtəsi kosmosda qəbuledicinin yeri ola bilər.

Nəhayət, qəbuledici 3 nömrəli peykdən siqnal götürdükdə, dairə ilə kəsişdikdə başqa bir sfera qurulur, o, bizə iki nöqtə verir; Bu nöqtələrdən biri, bir qayda olaraq, olduqca ağlasığmaz bir yerə malikdir və alqoritmin hesablanması zamanı o, atılır. Beləliklə, nəticə əldə edirik: enlik və uzunluq.

Amma elektromaqnit dalğasının nəhəng yayılma sürətini nəzərə alsaq, saniyənin mində biri hesablamalarındakı səhv peykə qədər olan məsafənin hesablanmasında, sonra isə kürələrin qurulmasında və koordinatların müəyyən edilməsində kifayət qədər ciddi səhvlərə səbəb ola bilər. Beləliklə, bir vacib nüansa gəldik - koordinatları düzgün müəyyən etmək üçün dördüncü peyk lazımdır.

Üç kürə qurduqdan sonra qəbuledici vaxt gecikməsi ilə manipulyasiya etməyə başlayır. Qəbuledicinin hər yeni vaxt dəyişikliyi ilə yeni kürələr qurulur, onların kəsişmə nöqtəsi üçbucağa "qarışır". Yəni kürələrin kəsişməsi dayanır və GPS qəbuledicisinin yeri müəyyən ehtimalla üçbucaq sahəsinin istənilən nöqtəsində ola bilər. Sonra hər üç sfera yenidən bir nöqtədə kəsişənə qədər vaxt keçidləri davam edir. Biz kifayət qədər dəqiq koordinatlar əldə edirik. Naviqator nə qədər çox peyk “görürsə”, yerləşdirmə dəqiqliyinin artması ilə vaxtı bir o qədər dəqiq tənzimləyə bilərik. Dördüncü peykin olması ilə 3D naviqasiya adlanan cihaz işə başlayır və biz dəniz səviyyəsindən yüksəkliyi, səthdə hərəkət sürətini və şaquli hərəkət sürətini təyin edə bilirik.

Bir az dəqiqlik haqqında. Sistemi yaratarkən, ona xüsusi olaraq S/A rejimi (Seçimli mövcudluq - məhdud giriş) daxil edilmişdir. Bu rejim potensial düşmənin GPS yerləşdirmədə taktiki üstünlük əldə etməsinin qarşısını almaq üçün nəzərdə tutulub. Bu rejimin iş prinsipi peykin və qəbuledicinin saatlarını süni şəkildə uyğunlaşdırmaqdan ibarətdir. Buna görə də, bir neçə peykdən gələn siqnalların yaxşı qəbulu ilə belə, dəqiqlik 100 metrdən çox deyildi. Lakin 2000-ci ildə bu rejim ləğv edildi və rəsmi olaraq GPS sistemi koordinatları daha dəqiq müəyyən etməyə imkan yaratmağa başladı. Bir qayda olaraq, 20...30 metr dəqiqlik göstərilir. Xüsusi post-emal alqoritmlərindən istifadə etsəniz, dəqiqlik bir neçə millimetrə qədər artırıla bilər, lakin geodeziya sistemləri bunu edə bilər. Bu cür sistemlərlə işləmək üçün sertifikat və icazə lazımdır və onların dəyəri məişət naviqatorlarının dəyərini onlarla dəfə üstələyir.

Koordinatın təyin edilməsinin düzgünlüyünə ölçmə proseduru zamanı baş verən səhvlər əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Bu səhvlərin təbiəti fərqlidir.

  1. Qeyri-dəqiq vaxt. Təxminən 1 metrlik xəta təqdim edir.
  2. Peyk orbitlərinin hesablanmasında səhvlər (efemerlərin dəqiqləşdirilməsi). Təxminən 1 metr xəta təqdim edirlər.
  3. İonosfer siqnal gecikmələri. 10 metrə qədər bir səhv təqdim edirlər.
  4. Hündür binalardan və digər obyektlərdən çox yollu əks. 2 metrə qədər bir səhv təqdim edir.
  5. Peyklərin həndəsi yeri.
  6. Troposferik siqnal gecikmələri.

Ədəbiyyat

  1. Texnika elmləri doktoru Valeri Viktoroviç Koninin mühazirələri. http://www.kvantn.com.ua/resourse/All/lections/lect_cont.html /link itdi/
  2. http://www.datalogger.ru/gps/ saytından məlumat /link itdi/
  3. http://www.ixbt.com/mobile/gps.html saytından məlumat
  4. http://www.gpsinfo.ru/ saytının forumunda məlumat /link itdi/
  5. Saytdan məlumat

Bu xidmət müşahidələrin tarixini bilməklə dəqiq efemerlərin fayllarını seçmək imkanı verir. Sadəcə tarixi daxil edin və "Seç" düyməsini basın.

Dəqiq efemerin məqsədi statik müşahidələrin daha dəqiq işlənməsidir. Onların emalda istifadəsi yüksək keyfiyyətə zəmanət vermir, lakin iş çətin şəraitdə (sıx binaları olan şəhərdə, ağacların yaxınlığında və s. Məhdud görünmə) həyata keçirildiyi təqdirdə sabit həllərin sayını artıra bilər.

Məlumatlar Beynəlxalq GNSS Xidmətinin FTP serverlərində və NASA Kosmik Geodeziya Məlumat Arxivində hesablanır və açıq şəkildə saxlanılır.

Ən yaxşı yekun efemerlər 12-18 gün gecikmə ilə hesablanır və dərc olunur. Real vaxtda (və ya bir neçə saat gecikmə ilə) sözdə. ultra sürətli və sürətli məhsullar. Onların dəqiqliyi sonunculardan daha pisdir, lakin eyni zamanda naviqasiya dəqiqliyindən əhəmiyyətli dərəcədə yaxşıdır.

Fayllar qablaşdırılmış formada saxlanılır və əksər arxivçilər tərəfindən açıla bilər, məsələn, 7zip


Kommunal xidmətlər

Dünya koordinat çeviricisi

Sayt könüllülük əsasında qurulub, ona görə də daxil olduqdan sonra onun xeyrinə ianələr haqqında soruşur. Bu, əsasən, müxtəlif beynəlxalq koordinat sistemləri və bəzi dövlət sistemləri (parametrləri Ukrayna haqqında deyil, ictimai giriş üçün açıqdır), məsələn, ETRF89, WGS84, WGS84 Web Mercator və açıq dövlət arasında koordinatları çevirmək lazım olduqda faydalı olacaq. olanlar.

Geokalkulyator NDIGK

Geodeziya, kartoqrafiya və kadastr məsələləri üzrə Ukrayna dövlət xidmətinin eyni geokalkulyatoru.

TrimbleRTX

Trimble-dən sonrakı emal üçün xidmət, nəticə müxtəlif tətbiqlərin ETRS və ITRF şəklində istehsal olunur. Qəbul edilən dəqiqlik üçün uzunmüddətli təqib tələb olunur. Beynəlxalq stansiyaların və bizim bəzi stansiyaların müşahidələrinə əsaslanır. Pulsuz, lakin qeydiyyatla

AusPOS

Avstraliya hökumətinin Geoscience Australia post-processing xidməti, nəticəni ITRF2014 şəklində istehsal edir. Qəbul edilən dəqiqlik üçün uzunmüddətli təqib tələb olunur. Beynəlxalq stansiyaların müşahidələrinə əsaslanır. Pulsuz, qeydiyyat tələb olunmur.

GNSS Sorğu Planlayıcıları

Müəyyən bir dövr üçün GNSS ölçmələrini planlaşdırmaq üçün alətlər müəyyən bir kəsmə bucağında görünən peykləri və onların üfüqidən yuxarıdakı mövqeyini əvvəlcədən qiymətləndirməyə imkan verir. Bu alətlər səmanın zəif göründüyü yerlərdə (karxanalar, şəhərlər) optimal çəkiliş vaxtını planlaşdırarkən və tək sistemli qəbuledicilərdən istifadə edərkən faydalı olacaq.

Naviqasiya peykləri iki növ məlumat ötürür - almanak və efemer.

almanax - bu, görünən peykləri axtarmaq və məlumatları ehtiva edən optimal bürc seçmək üçün istifadə olunan itirilmiş efemerlər də daxil olmaqla, bütövlükdə naviqasiya sisteminin cari vəziyyəti haqqında məlumat toplusudur. Almanax bütün peyklərin orbital parametrlərini ehtiva edir. Hər bir peyk bütün peyklər üçün almanax ötürür. Almanax məlumatları çox dəqiq deyil və bir neçə ay ərzində etibarlıdır.

Data efemer koordinatları dəqiq müəyyən etmək üçün tələb olunan hər bir peyk üçün orbital parametrlərə və saatlara çox dəqiq düzəlişlər daxildir. Hər bir naviqasiya peyki məlumatı yalnız öz efemerindən ötürür.

Naviqasiya mesajları- Bu, zaman möhürləri və almanax olan efemerdən ibarət peyk tərəfindən ötürülən paket məlumatdır.

Naviqasiya peykləri tərəfindən ötürülən siqnal iki əsas komponentə bölünə bilər: naviqasiya siqnalı (psevdo-təsadüfi məsafəölçən kodu) və naviqasiya mesajı (naviqasiya peyklərinin parametrləri haqqında çoxlu məlumat ehtiva edən). Öz növbəsində naviqasiya mesajı efemer məlumatları və almanaxdan ibarətdir (şək. 3.24). Dərhal vurğulayaq ki, məsafəölçən kodu da naviqasiya mesajının bir hissəsi kimi ötürülür və bu, sonrakı təqdimatdan aydın olacaq.

Operativ məlumat

(Efemeridlər)

Uzun formalı, psevdo-təsadüfi kod

Qeyri-operativ məlumat

(Almanax)

düyü. 3.24.Naviqasiya peyk siqnal quruluşu

Deyə bilərik ki, naviqasiya peyklərindən gələn siqnal üç əsas komponentdən ibarətdir:

  • 1) psevdo-təsadüfi (aralıq ölçən) kod;
  • 2) almanax;
  • 3) efemer məlumatları.

Naviqasiya qəbulediciləri peyklərin yeri haqqında məlumatı almanaxlarda və peyk efemerlərində olan məlumatlardan dəqiq alırlar. Gəlin “efemeris” (qədim yunanca ?(ргш?р1? - gündə, gündəlik) mənasını izah edək. Astronomiyada bu, Günəşin, Ayın, planetlərin və digər astronomik obyektlərin hesablanmış göy koordinatlarının cədvəlidir. müntəzəm fasilələrlə, məsələn, hər gün gecə yarısı.

Ephemeris həmçinin NAVSTAR (GPS), QLONASS, Galileo və s. sistemlərdə naviqasiya üçün istifadə edilən süni Yer peyklərinin koordinatlarına aiddir. hesablanandan fərqlənir. Naviqasiya qəbuledicisinə peykin dəqiq yerini hesablamağa və bunun əsasında öz yerini hesablamağa imkan verən peyklərin cari vəziyyəti haqqında dəqiq məlumatlardır. QLONASS naviqasiya bürcünün Efemeris məlumatları Rusiya Kosmik Agentliyinin (Roskosmos) saytında dərc olunub. QLONASS peyk efemerinin tərkibinə, xüsusən də aşağıdakı peyk orbital parametrləri daxildir:

  • NS - peyk nömrəsi;
  • tarix - əsas tarix (UTC+3 h), HH.AA.YY;
  • BU. - yüksələn düyünün keçmə vaxtı (əsas tarixdən 00 h 00 min 00-dan saniyələrin sayı), s;
  • T a6 - dövriyyə müddəti, s;
  • e - ekssentriklik;
  • / - orbitin meyli, °;
  • BO - QLONASS yüksələn qovşağının coğrafi uzunluğu, °;
  • co - perigee arqumenti, °;
  • 5/, - bort vaxtı şkalasına düzəliş, s;
  • P,- hərf tezliyinin nömrəsi;
  • AT - drakon dövrünün dəyişmə sürəti. Drakon dövrü - bir göy cisminin eyni (yuxarı və ya enən) orbital düyündən iki ardıcıl keçidi arasındakı vaxt intervalı.

Orbital ellipsin ekssentrikliyi anlayışı Şəkil 1-də təsvir edilmişdir. 3.25:

  • A
  • orbital ellipsin əsas yarımoxu - b _
  • orbital ellipsin ekssentrikliyi: e =

Efemeris məlumatları almanaxın ayrılmaz hissəsidir. Almanaxdan bütün peyklərin orbitlərinin əsas təxmini parametrlərini aldıqdan sonra naviqator hər bir peykdən öz efemerini alır. Bu dəqiq məlumatlara əsasən,

düyü. 3.25.

orbital parametrlər, yəni. almanax məlumatları. Ephemeris, əsas parametrləri xüsusi parametrlərə çevirən almanax üzərində bir növ "üst quruluşdur". Efemer məlumatlarında koordinatların dəqiq müəyyən edilməsi üçün tələb olunan hər bir peyk üçün orbital parametrlərə və saatlara çox dəqiq düzəlişlər daxildir.

Almanaxdan fərqli olaraq, hər bir peyk məlumatı yalnız öz efemerindən ötürür və onların köməyi ilə naviqasiya qəbuledicisi yüksək dəqiqliklə peyklərin yerini müəyyən edə bilir.

Daha dəqiq məlumat daşıyan Efemerlər olduqca tez köhnəlir. Bu məlumat yalnız 30 dəqiqə etibarlıdır. Peyklər hər 30 saniyədən bir efemerlərini ötürürlər. Efemeris yeniləmələri yer stansiyaları tərəfindən həyata keçirilir. Qəbuledici 30 dəqiqədən çox söndürülübsə və sonra işə salınıbsa, o zaman ona məlum olan almanax əsasında peykləri axtarmağa başlayır. Bundan istifadə edərək, axtarışa başlamaq üçün peykləri seçir.

Naviqasiya qəbuledicisi peyki aşkar etdikdə, efemer məlumatların toplanması prosesi başlayır. Hər bir peykin efemeri qəbul edildikdə, peykdən alınan məlumatlar naviqasiya üçün uyğun hesab olunur.

Qəbuledicinin enerjisi söndürülsə və 30 dəqiqə ərzində yenidən işə salınarsa, o, peykləri çox tez “tutacaq”, çünki yenidən efemer məlumatları toplamağa ehtiyac qalmayacaq. Bu "isti" başlanğıcdır.

Bağlanmadan 30 dəqiqədən çox vaxt keçibsə, "isti" başlanğıc həyata keçiriləcək və qəbuledici yenidən efemer məlumatları toplamağa başlayacaq.

Qəbuledici bir neçə yüz kilometr daşınıbsa (söndürülübsə) və ya daxili saat qeyri-dəqiq vaxtı göstərməyə başlayırsa, mövcud almanaxdakı məlumatlar səhvdir. Bu halda naviqatora yeni almanax və efemeri yükləmək lazımdır. Bu, artıq "soyuq" başlanğıc olacaq.

Peyklərin efemerlərlə təmin edilməsi sistemin yer seqmenti tərəfindən həyata keçirilir, yəni. Yer kürəsində peyklərin hərəkət parametrləri müəyyən edilir və bu parametrlərin qiymətləri əvvəlcədən müəyyən edilmiş müddət üçün proqnozlaşdırılır. Peykin hərəkət parametrlərinin ölçülməsi və proqnozlaşdırılması sistemin ballistik mərkəzində peykə qədər olan məsafənin və onun radial sürətinin trayektoriya ölçülərinin nəticələrinə əsasən həyata keçirilir. Parametrlər və onların proqnozu naviqasiya siqnalının ötürülməsi ilə birlikdə peyk tərəfindən ötürülən naviqasiya mesajına daxil edilir.

GPS-də almanax digər məlumat sahələri ilə birlikdə hər 12,5 dəqiqədən bir, GLONASS-da hər 2,5 dəqiqədən bir ötürülür. Cədvəldə 3.3 müqayisə üçün almanaxın və GPS efemerinin iki vaxt parametrlərini göstərir. Aydındır ki, məlumatların yenilənməsi dövrü və onların almanax və efemerlər üçün aktuallıq müddəti əhəmiyyətli dərəcədə fərqlidir.

Cədvəl 3.3

Naviqasiya peykinin orbit məlumatlarının yenilənməsi dövrləri

Baş nazirin müavini Dmitri Roqozinin Rusiyanın iyunun 1-dən etibarən 11 yerüstü stansiyanın fəaliyyətini dayandıracağı barədə bəyanatından sonra GPS onların ərazisində və ola bilsin ki, sentyabrın 1-dən etibarən bu stansiyaların işi tamamilə dayandırıla bilər, ofis hamsterləri ciddi şəkildə təşvişə düşdü. İndi onsuz soyuducuya necə yol tapacaqlar GPS? Avtomobildəki naviqator hara dönəcəyinizi deməsə, onlar işə gedə biləcəklərmi?

Bu stansiyaların ümumiyyətlə niyə lazım olduğunu başa düşmək əvəzinə, İnternetdə sözün əsl mənasında çaxnaşma yaratmağa başladılar. Axı, bütün telefonlarda və naviqatorlarda QLONASS yoxdur.

Bu gün baza stansiyalarının nə üçün istifadə edildiyi haqqında qısaca danışacağam GPS, və onlarsız dünya həqiqətən dağılacaqmı.

Əvvəlcə bu qarışıqlığın niyə başladığını anlayaq. Baş nazirin müavininin bəyanatları və sonrakı hərəkətləri Rusiya hökumətinin ABŞ-ın öz ərazisində Rusiyanın QLONASS naviqasiya sistemi üçün siqnal korreksiyası stansiyalarını yerləşdirməkdən imtina etməsinə simmetrik cavabıdır. İstənilən qlobal naviqasiya sistemi, istər Rusiya QLONASS, istər Amerika GPS, Avropa QALILEO, və ya Çin KOMPAS ilk növbədə hərbi istifadə üçün yaradılmışdır (kobud desək, raketləri daha dəqiq idarə etmək üçün) və müxtəlif mülki tətbiqlər sadəcə əlavə məhsuldur. Və siyasi arenada baş verən son hadisələr fonunda hökumətimizin belə bəyanatları kifayət qədər əsaslıdır.

Hər kəs yəqin ki, xəbərlərdə ultra dəqiq silahlarla bağlı videoları görüb. Bəzi statistik məlumatları təqdim edirik: “Səhrada tufan” əməliyyatında amerikalıların istifadə etdiyi hərbi texnikanın yalnız 10%-i sistemdən istifadə edib. GPS dəqiq rəhbərlik üçün və artıq Kosovo münaqişəsində, GPS 95% hallarda eyni məqsədlər üçün istifadə edilmişdir.

Bəs yer stansiyaları nə üçündür?

Yerüstü stansiyalarda qəbuledicilər quraşdırılır GPS sistemə daxil olan peyklərdən gələn naviqasiya siqnallarının passiv izlənilməsi üçün. Peykdən alındıqdan sonra məlumat ötürülür, burada sonradan əsas idarəetmə stansiyasında emal olunur. Bu məlumatlar peyk efemerini yeniləmək üçün istifadə olunur.

Efemer, müəyyən bir müddət ərzində müxtəlif vaxtlarda verilmiş bir göy cisminin koordinatlarını ehtiva edən bir cədvəldir. Astronomlar və tədqiqatçılar səma cisimlərinin mövqelərini təyin etmək üçün efemerlərdən istifadə edirlər, sonralar Yer səthindəki nöqtələrin koordinatlarını hesablamaq üçün götürülürlər.

Bizim üçün GPS efemerlərlə müqayisə etmək olar GPS peyklər və onları süni ulduzlar bürcü kimi təsəvvür edin. Yerimizi peyklərə nisbətən hesablamaq üçün GPS, biz onların kosmosdakı yerini bilməliyik, başqa sözlə desək, efemerlərini bilməliyik. İki növ efemer var: ötürülən (bortda) və dəqiq.

Köçürülən efemeris

Köçürülən efemerlərdən gəlir GPS peyklər. Onlar GPS qəbuledicisinə orijinal WGS-84 geodeziya tarixinə nisbətən hər bir peykin qlobal geosentrik koordinatlarını hesablamağa imkan verən Kepler orbital elementləri haqqında məlumatları ehtiva edir (bu, Yerdə yerləşdirmə üçün üçölçülü koordinat sistemidir. Bu sistemdə koordinatları Yerin kütlə mərkəzinə nisbətən müəyyən edilir. İstinad tarixi kütlə mərkəzinin müəyyən edildiyi tarixdir). Kepler elementləri müəyyən dövr üçün peyklərin koordinatları və hesabat dövründən müşahidə anına qədər orbital parametrlərin dəyişməsi haqqında məlumatlardan ibarətdir (parametrlərin hesablanmış dəyişmə sürəti qəbul edilir). Yerüstü stansiyalar peyk orbitlərinin əvvəlcədən proqnozlaşdırılan mövqelərini daim izləyir, efemeris məlumat axını yaradır. Sonra, əsas idarəetmə stansiyası ötürülən efemerləri peyklərə ötürür. Köçürülən efemeridlərin hesablanmış dəqiqliyi təxminən 2,5 m və təxminən 7 ns-dir.

Dəqiq efemerlər

Dəqiq efemerlər Yer miqyasında Hesabat Sistemində müəyyən edilmiş hər bir peykin Yer miqyasında geosentrik koordinatlarından ibarətdir və saat düzəlişlərini ehtiva edir. Efemerlər müəyyən intervalda hər bir peyk üçün hesablanır. Dəqiq efemeris emaldan sonrakı məhsuldur. Məlumatlar yerüstü stansiyalar tərəfindən toplanır və sonra Beynəlxalq Xidmətə ötürülür GPS, burada artıq təxminən 5 sm və 0,1 ns dəqiqliyə malik olan dəqiq efemeridlərin hesablanması baş verir.

Yer stansiyalarının söndürülməsi GPS yalnız yerləşdirmənin düzgünlüyünə təsir edə bilər və çətin ki, gündəlik işlərimiz üçün belə dəqiqliyə ehtiyac var. Orta adam, məncə, smartfonu naviqator kimi istifadə edərkən bu dəqiqliyin potensial azalmasını hiss etməyəcək.

Baxmayaraq ki, baza stansiyalarının söndürülməsi faktı qurğuların sistemdən istifadə etməsinə səbəb olmayacaq GPS artıq koordinatları müəyyən etməyəcək, ancaq onları potensial olaraq azaldacaq, nəzəri olaraq ABŞ hökumətinin siqnalın ötürülməsini dayandırması qərarı ola bilər; GPS Rusiya Federasiyasının ərazisində (Sadəcə Rusiya üzərində uçan Amerika peykləri siqnalı yayımlamayacaq). Əlbəttə, mümkündür. Amma bu hələ baş verməyib və sabah və ya bir həftədən sonra baş verməyəcək. Altı aydan sonra cibinizdə olan smartfon artıq dəbdə olmayacaq və siz yeni qadcet seçməli olacaqsınız. Onda siz QLONASS-a sahib olan cihazlara daha yaxından nəzər salmalı olacaqsınız və düşünürəm ki, yaxın gələcəkdə onların seçimi olacaq. yalnız artır.

GLONASS-ın bu gün təmin etdiyi dəqiqlik ondan bir qədər aşağıdır GPS, lakin yerli proqram çərçivəsində orbitə buraxılan hər yeni Rusiya peyki ilə bu boşluq daralır. Bundan əlavə, sözdə "soyuq başlanğıc" üçün bir az daha çox vaxt tələb olunur - GLONASS cihazlarında tapılan ilk peykdən gələn siqnal istifadəçi nöqteyi-nəzərindən bir az daha uzun müddət axtarılır və əslində bu deyil. çox qorxulu.

Bu nəşri necə qiymətləndirirsiniz?

Mən də bu məsələyə öz töhfəmi vermək istərdim. Yuxarıda qeyd olunan məqaləyə verilən şərhlərdən biri DE və başqaları kimi efemer nəzəriyyələri haqqında söhbətə qısaca toxunur. Bununla belə, bu cür nəzəriyyələr çoxdur və məncə, ən əhəmiyyətlilərindən bəzilərini təhlil edəcəyik.

Bu nədir?
Səma cisimlərinin mövqelərini dəqiq hesablamaq üçün mümkün qədər çox narahatedici amilləri nəzərə almaq lazımdır. İkidən çox sistem üçün (Laqranjın xüsusi həlləri istisna olmaqla) analitik həll yoxdur, buna görə də cisimlərin hərəkət tənlikləri ədədi, lakin hətta nisbətən yeni ədədi inteqrasiya üsulları (məsələn, Everhart metodu) nəzərə alınmaqla həll edilir. ), bu prosedur çox bahadır və kiçik bir kompüter üçün kifayət qədər dəqiq həll olarsa, orta kompüter vaxt periyodunu idarə edə bilsə də, qlobal zaman diapazonlarında inteqrasiya mürəkkəb və vaxt aparan bir işdir. Buna görə də məsələ belə həll olundu: inteqrasiyadan istifadə edərək səma cisimlərinin mövqelərini tapın və bu mövqeləri hansısa funksiya ilə yaxınlaşdırın və nəticədə bu funksiya üçün əmsalları alın. Adətən efemer nəzəriyyəsi adlanan bu əmsalların çoxluğudur.

DE

Bunlar yəqin ki, göy cisimlərinin hərəkəti ilə bağlı ən məşhur nəzəriyyələrdir. Bu nəzəriyyənin yaranması kosmik texnologiyanın inkişafı və kosmik gəmilərin missiyaları üçün planetlərin mövqelərinin dəqiq hesablanması ehtiyacı ilə bağlıdır. Bu gün bu nəzəriyyənin versiyalarının böyük bir siyahısı var. Onlardan ən populyarı DE405-dir. Bu nəzəriyyə haqqında burada oxuya bilərsiniz: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Bahislər vaxt bloklarına bölünür, yəni. müəyyən bir dövr üçün - ayrı əmsallar.
Bu əmsalların düsturu Çebışev çoxhədlidir. Yeri gəlmişkən, efemer nəzəriyyəsi yaratmaq üçün ən uyğun olan Çebışev polinomudur. Bu cür çoxhədlilərlə işləmə prinsipi O. Montebrukun “Fərdi kompüterdə astronomiya” kitabında təsvir edilmişdir (Rutracker.org)
Hardan almaq olar?
Bütün bunlar NASA-nın ftp saytındadır. ASCII mətn formatında: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Yəqin ki, burada nəyisə şərh etməyə dəyər. Məsələn, bu qovluğa getməklə, belə bir fayl görəcəyik: ascp1600.403, bunların 1600 dövrü üçün əmsallar və DE403 nəzəriyyəsinin bir versiyası olduğunu başa düşmək asandır.
Belə faylların üç sütunu var - onların hər biri məkanda bir koordinata uyğundur.
Lakin bu faylların ölçüsünə baxanda məlum olur ki, onlardan işdə istifadə etmək əlverişli deyil. Buna görə də, onların ikili versiyaları var: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/
Necə müraciət etməli?
İndi bizə lazım olan binar var, amma sual budur: onunla nə etmək lazımdır? Xoşbəxtlikdən, ftp-də proqramın müxtəlif dillərdə həyata keçirilməsi nümunələri var: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Bu nəzəriyyə, əlbəttə ki, əvvəlki kimi populyar deyil, lakin yeni başlayanlar üçün tövsiyə edə biləcəyim budur. Bu nəzəriyyənin əsas çatışmazlığı var - o, yalnız planetlərin və Günəşin mövqelərini təsvir edir. Bu nəzəriyyədəki formulun növü triqonometrik sıradır.
Hardan almaq olar?
Bu, armud atmaq qədər asandır, sadəcə veb saytına daxil olun və parametrlərdə istədiyiniz dili və məlumat formatını seçin.
Bu efemerin əsas üstünlüyü əldə etmək asanlığındadır.
Kod hazır olduqda, düşünürəm ki, bir çoxumuz onunla artıq nəsə edə bilərik. Ancaq hələ də bu barədə bir az köməyə ehtiyacınız varsa, buraya gedə bilərsiniz

EPM

Bu efemer nəzəriyyəsindən çox az bəhs edilir. Rusiya Elmlər Akademiyasının Tətbiqi Astronomiya İnstitutunda yaradılmışdır. Bu nəzəriyyənin 3 versiyası var, müvafiq olaraq EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.
Hardan almaq olar?
Mənbələr IPA RAS ftp-də yerləşir: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. Qovluq adı nəzəriyyənin versiyasına uyğundur. Hər bir nəzəriyyə DE-də tətbiq olunduğu kimi müvafiq ikili və mətn faylına malikdir. Burada da mətn faylları kifayət qədər ağırdır, buna görə ikili fayllardan istifadə etməyə dəyər
Necə müraciət etməli?
Məhz bu nəzəriyyə həyata keçirilməsi ən çətin olanlardan biri kimi görünür. Buna baxmayaraq, onun tərtibatçıları bizə qayğı göstərdilər və müxtəlif dillərdə bir neçə nümunə təqdim etdilər: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
Nəzəriyyənin özü Çebışev çoxhədliləri üzərində qurulmuşdur, onlar da kifayət qədər yaxşı təsvir edilmişdir.

Dəqiqliyə dair qeydlər

Qeyd etmək lazımdır ki, bütün nəzəriyyələr ən dəqiq deyil. Yuxarıda sadalananların hamısından ən az dəqiqi VSOP87-dir. DE və EPM kifayət qədər dəqiqdir, qeyd etmək lazımdır ki, sonuncu relativistik effektləri nəzərə alır. Bununla belə, indiyə qədər həll etdiyim demək olar ki, bütün tətbiq olunan problemlər üçün VSOP 87 istifadə edilmişdir, fakt budur ki, onun dəqiqliyi axsaq olsa da, elementar müşahidələrlə müqayisədə bu nəzərə çarpmır (onluq, yüzdə bir sapma ola bilər) qövs saniyə).

Nəhayət

EPM nəzəriyyəsi haqqında bir az əlavə deyəcəyəm. Bu nəzəriyyə haqqında şəxsi söhbətimdən öyrəndim, o, kifayət qədər dar çevrələrdə tanınır və ondan istifadə edənlər azdır, görünür, bu, institutun bu nəzəriyyəni geniş dairələrdə yaymaqda maraqlı olmaması ilə bağlıdır, başqa izahat ağlıma gəlmir, çünki digər nəzəriyyələrlə müqayisədə olduqca rəqabətlidir.