GPS의 기초: 측정 처리에 고정밀 천체력 사용. 천체의 위치 계산 및 천체력 이론 Glonass 천체력
1973년에 이 프로그램들은 하나로 통합되었고 미 공군이 시스템 개발을 주도하도록 임명되었습니다. 이것은 NAVSTAR(Navigation Satellite Timing and Ranging) 시스템인 Global Positioning System 구축 역사의 시작이었습니다. 1983년부터 민간인들이 정보에 접근하고 1991년 구소련 국가에 대한 GPS 장비 판매 제한이 해제된 후 잘 알려진 약어 GPS가 널리 퍼졌습니다.
이 시스템은 원래 전투 미사일의 고정밀 유도를 위해 사용되도록 계획되었으며 시스템의 항법 기능은 배경으로 이관되었습니다.
시스템의 첫 번째 위성은 1978년에 발사되었으며 대부분의 시스템 위성은 1980년대 중반에 궤도에 진입했습니다. 1994년에는 인공위성이 궤도에 진입하여 24개의 인공위성 시스템 구축이 완료되었습니다.
인공위성의 궤도 주기는 약 10년이다. 만료된 새틀라이트는 체계적으로 시스템에서 회수되어 폐기됩니다.
러시아에는 유사한 위성 항법 시스템 GLONASS (GLOBAL NAVIGATION Sputnik System)가 있는데 그 원리는 여러 측면에서 GPS와 유사하지만 좌표 결정의 정확도는 눈에 띄게 떨어집니다.
위성 무선 항법 시스템은 우주 기반 전천후 시스템입니다. 이를 통해 움직이는 물체의 현재 위치와 속도를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 시간 조정을 수행할 수 있습니다.
시스템에는 다음이 포함됩니다.
- 위성 별자리(우주 세그먼트);
- 추적 및 제어를 위한 지상국 네트워크(제어 세그먼트);
- GPS 수신기(소비자 장비).
GPS 시스템의 우주 세그먼트(궤도 별자리)에는 현재 24개의 위성이 포함되어 있습니다. 각 위성에는 일련 번호(PRN)가 있으며 총 32개의 번호가 예약되어 있습니다. 사용한 것을 교체하는 시스템. 한 위성의 공전 주기는 11시간 56.9분입니다. 각 위성의 무게는 약 835kg이고 선형 크기는 5m 이상입니다(배치된 태양열 패널 포함). 각 위성에는 10 9 (0.000000001) s의 정확도를 제공하는 원자 시계, 전산 코딩 장치 및 50W 전력의 송신기가 탑재되어 있습니다. 위성은 6개의 궤도면에 배치됩니다. 궤도의 높이는 약 20,200km이고 궤도의 경사각은 55도입니다(그림 1).
전송 장비는 L1 = 1575.42MHz 및 L2 = 1227.60MHz의 두 가지 주파수에서 정현파 신호를 방출합니다. 그 전에 신호는 의사 무작위 디지털 시퀀스로 변조됩니다(이 절차를 위상 편이 키잉이라고 함). 또한, 주파수 L1은 C/A 코드(자유 액세스 코드)와 P 코드(인증된 액세스 코드)의 두 가지 유형의 코드에 의해 변조되고 주파수 L2는 P 코드에 의해서만 변조됩니다. 또한 두 캐리어 주파수는 위성 궤도에 대한 데이터, 대기 매개변수에 대한 정보 및 시스템 시간 수정이 포함된 내비게이션 메시지로 추가로 인코딩됩니다. L1 주파수는 광범위한 민간 소비자를 대상으로 하는 반면 L2 주파수 신호는 주로 미군 및 연방 서비스에서 액세스합니다. P-코드를 사용하여 거리를 자율적으로 결정하는 정확도는 C/A-코드보다 약 10배 더 높습니다.
우주선 별자리의 위치에 대한 이러한 매개변수는 우연히 선택되지 않았습니다. 언제 어디서나 세계 어디에서나 최소 3개의 위성으로부터 신호를 수신할 수 있으며, 이는 좌표를 결정하는 데 필요한 조건입니다. 보다 정확한 포지셔닝을 위해서는 네 번째 위성의 신호가 필요합니다.
시스템의 지상 부분은 위성 모니터링을 위한 제어 및 측정 스테이션으로 표시됩니다. 그들은 Kwajalein, Ascension Island, Hawaii, Diego Garcia 및 Colorado Springs에 있습니다. 이 시스템에는 또한 3개의 지상파 안테나(Ascension Island, Diego Garcia 및 Kwajalein)가 있습니다. 관리는 콜로라도주 슈라이버 공군기지(콜로라도주 슈라이버 공군기지)에 위치한 중앙기지에서 이뤄진다.
수신기 - GPS 네비게이터 - 위성과 함께 작동합니다. GPS 네비게이터는 위성으로부터 다음 정보를 수신합니다. GPS 내비게이터에 이 데이터가 존재함으로써 발사 유형, 즉 초기화가 결정됩니다(처음에는 2D 내비게이션에 충분한 최소 3개의 위성에서 데이터를 얻는 프로세스의 시작을 의미합니다. ). 각 위성은 자신의 천체력만 전송하는 반면 연감은 각 위성에서 모든 위성에 대해 한 번에 전송됩니다. 수신기는 다른 모드에서 시작할 수 있습니다. "콜드 스타트"는 연감 및 천문력에 대한 정보가 매우 오래된 경우에 발생합니다. GPS 수신기가 먼 거리를 이동하거나 수신기의 시계가 꺼져 있으면 데이터가 손실될 수 있습니다. 일반적으로 "콜드 스타트"는 몇 분에서 45분 정도 걸립니다. "웜 스타트" - 연감은 보존되었지만 천체력은 이미 손실되었으며 수신기의 시계는 여전히 정확한 시간을 "알고" 있습니다. 이러한 시작은 수신 조건에 따라 30초에서 10-15분으로 더 적은 시간이 걸립니다. 이 경우 GPS 수신기는 천문력 데이터만 수신하면 됩니다. 마지막으로 가장 빠른 시작은 "hot"입니다. 몇 초에서 5분 정도 걸립니다. "핫 스타트"는 네비게이터에 연감과 천문력이 모두 있는 경우 수행할 수 있습니다.
따라서 대부분의 경우 스위치를 켜고 좌표를 발급하기 시작하는 시간은 장치의 감도뿐만 아니라 장치가 꺼진 시간에 따라 달라집니다. 수신기 모델은 위성 획득 속도에 덜 영향을 미칩니다.
소비자 장비의 작동은 일반화된 체계에서 이해할 수 있습니다(그림 2).
각 GPS 항법위성에서 전송되는 주요 메시지는 프레임으로 구성됩니다. 내비게이션 데이터 스트림은 50bps의 속도로 전송됩니다. 정보 기호 "0" 또는 "1"의 지속 시간은 20ms입니다. 프레임은 5개의 서브 프레임으로 구성되며, 네 번째 및 다섯 번째 서브 프레임은 각각 25페이지로 나뉩니다. 1에서 3까지의 서브프레임과 4번째 및 5번째 서브프레임의 각 페이지에는 300자가 포함되며, 이는 단어당 30자씩 10개의 단어로 나뉩니다.
표 1은 항법위성에서 전송되는 정보를 보여준다.
1 번 테이블.
표 2.
GPS 시간 0은 1980년 1월 5-6일 자정에 결정됩니다. 주는 GPS 시스템에서 가장 큰 시간 단위입니다. 1주일은 604,800초로 정의됩니다.
Ephemerides는 위성 이동의 정제된 매개변수입니다. 달력 데이터를 기반으로 GPS 수신기는 하늘을 "스캔"하고 위성으로부터 데이터를 수신하면 천체력을 수정합니다.
쌀. 삼.
GPS 네비게이터가 좌표를 결정하는 방법을 이해하려면 위성의 이동과 최종 사용자의 좌표 결정이 이루어지는 좌표계를 이해해야 합니다.
지구상의 관찰자는 중심이 관찰자의 위치와 일치하도록 평면에 투영된 천구를 상상할 수 있습니다.
GPS 네비게이터가 사용자에게 위성의 대략적인 위치를 보여주는 것은 바로 이 프로젝션입니다(그림 3).
그림에서 볼 수 있듯이(GPS 네비게이터의 스크린샷) 가시성 내에 9개의 위성이 있습니다(사진은 시뮬레이션 모드를 켠 상태에서 촬영한 것입니다. 상황). 실제로 구체의 투영에 보이는 위성은 8개 이하이며 최대 4개에서 6개까지 신호를 수신합니다. 위성 번호 위의 채워진 막대는 안정적인 신호 수신을 나타내며 막대의 높이를 통해 수신 품질을 평가할 수 있습니다. GPS 네비게이터가 위성으로부터 정보를 수신하기 시작하면 채워지지 않은 사각형이 해당 숫자 위에 나타납니다. 위성 궤도의 매개 변수가 정제되고 데이터가 수신되면 사용자의 좌표가 직접 계산됩니다.
위성 시스템 데이터와 위성 궤도 매개변수는 지구의 질량 중심을 기준으로 계산됩니다. 국내 GPS 네비게이터는 민간 항공 시스템에서 가장 많이 사용되는 단일 좌표계 인 WGS-84를 사용합니다.
WGS-84 전역 좌표계는 다음과 같이 정의됩니다.
원점 0은 지구의 질량 중심에 있습니다.
- 축 0X - 초기 WGS-84 자오선 평면과 적도 평면의 교차점;
- 축 0Z - 지구의 북극을 향합니다.
- 축 0Y - 시스템을 올바른 좌표계로 보완합니다.
WGS-84의 초기 자오선은 BIN(International Time Bureau)에서 정의한 본초 자오선과 일치합니다.
하나의 위성(1번)에서 신호가 존재하고, 우주에서 전자기 신호의 알려진 전파 속도(300,000km/s)와 신호가 위성에서 GPS 수신기에 도달하는 데 걸리는 시간이 주어지면, 신호 수신기 위치 지점의 기하학적 위치를 계산할 수 있게 되었습니다(위성에서 수신기까지의 거리와 동일한 반지름을 가진 구가 되며 그 중심에는 위성이 있습니다).
GPS 네비게이터가 두 번째 위성에서 신호를 수신하기 시작하면 첫 번째 경우와 유사하게 2번 위성 주위에 구가 만들어집니다. GPS 수신기는 한 번에 두 구에 위치해야 하므로 이제 두 구의 교차점을 만듭니다. 결과 원의 각 지점은 공간에서 수신기의 위치가 될 수 있습니다.
마지막으로 수신기가 3번 위성에서 신호를 받으면 또 다른 구가 만들어지고 원과 교차하면 두 점이 됩니다. 일반적으로 이러한 지점 중 하나는 다소 믿기지 않는 위치를 가지고 있으며 알고리즘을 계산하는 과정에서 폐기됩니다. 따라서 위도와 경도라는 결과를 얻습니다.
그러나 전자기파의 엄청난 전파 속도를 고려하면 천분의 일 초당 계산 오류로 인해 위성까지의 거리를 계산한 다음 구체를 구성하고 좌표를 결정할 때 심각한 오류가 발생할 수 있습니다. 따라서 우리는 하나의 중요한 뉘앙스에 도달했습니다. 좌표를 올바르게 결정하려면 네 번째 위성이 필요합니다.
세 개의 구체를 만든 후 수신기는 시간 지연으로 조작을 시작합니다. 각각의 새로운 수신기 시간 이동으로 새로운 구가 만들어지고 교차점이 삼각형으로 "흐려집니다". 즉, 구체가 교차하는 것을 멈추고 GPS 수신기의 위치는 특정 확률로 삼각형 영역의 모든 지점에 있을 수 있습니다. 그런 다음 세 구가 모두 한 지점에서 다시 교차할 때까지 시간 이동이 계속됩니다. 우리는 꽤 정확한 좌표를 얻습니다. 네비게이터가 "보는" 위성이 많을수록 포지셔닝 정확도가 높아져 시간을 더 정확하게 수정할 수 있습니다. 네 번째 위성이 있으면 소위 3D 내비게이션이 작동하기 시작하고 해발 고도, 표면 이동 속도 및 수직 이동 속도를 결정할 수 있습니다.
정확성에 대해 조금. 시스템이 생성될 때 소위 S/A 모드(Selective Availability - 제한된 액세스)가 특별히 도입되었습니다. 이 모드는 잠재적인 적이 GPS 포지셔닝에서 전술적 이점을 얻지 못하도록 설계되었습니다. 이 모드의 작동 원리는 위성과 수신기의 시계를 인위적으로 일치시키지 않는 것입니다. 따라서 여러 위성에서 신호를 잘 수신해도 정확도는 100m를 넘지 않았습니다. 그러나 2000년에 이 모드가 취소되었고 공식적으로 GPS 시스템이 좌표를 보다 정확하게 결정할 수 있게 되었습니다. 원칙적으로 20 ~ 30 미터의 정확도를 나타냅니다. 특수 후처리 알고리즘을 사용하면 정확도를 몇 밀리미터까지 높일 수 있지만 측지 시스템이 이를 수행할 수 있습니다. 이러한 시스템을 사용하려면 인증서와 허가가 필요하며 비용은 가정용 내비게이터 비용을 수십 배 초과합니다.
좌표를 결정하는 정확도는 측정 절차 중에 발생하는 오류의 영향을 크게 받습니다. 이러한 오류의 특성은 다릅니다.
- 부정확한 타이밍. 1미터 정도 오차가 발생합니다.
- 위성 궤도 계산 오류(천력력 정제). 그들은 1 미터 정도의 오류를 소개합니다.
- 전리층 신호 지연. 최대 10미터의 오류를 소개합니다.
- 고층 건물, 기타 물체의 다중경로 반사. 최대 2미터의 오류가 발생합니다.
- 위성의 기하학적 배열.
- 대류권 신호 지연.
문학
- 기술 과학 박사 Valery Viktorovich Konin의 강의. http://www.kvantn.com.ua/resource/All/lections/lect_cont.html /링크 끊김/
- http://www.datalogger.ru/gps/ 사이트의 정보 /링크 끊김/
- http://www.ixbt.com/mobile/gps.html 사이트의 정보
- 사이트 포럼 정보 http://www.gpsinfo.ru/ /링크 끊김/
- 사이트 정보
이 서비스는 관측 날짜를 알고 있는 정확한 천문력 파일을 선택할 수 있는 기회를 제공합니다. 날짜를 입력하고 "선택"을 클릭하십시오.
정확한 천체력의 목적은 정적 관찰을 보다 정확하게 처리하는 것입니다. 처리에 사용한다고 해서 고품질이 보장되는 것은 아니지만 작업이 어려운 조건(건물이 밀집한 도시, 나무 근처 등에서 가시성이 제한됨)에서 수행된 경우 고정 솔루션의 수를 늘릴 수 있습니다.
데이터는 국제 GNSS 서비스 및 NASA Space Geodesy Data Archive의 FTP 서버에 있는 공용 도메인에서 계산 및 저장됩니다.
최고의 최종 천체력은 12-18일의 지연으로 계산 및 게시됩니다. 실시간으로 (또는 몇 시간 지연) 소위. 초고속 및 신속한 제품. 그들의 정확도는 최종 정확도보다 나쁘지만 동시에 내비게이션보다 훨씬 낫습니다.
파일은 압축된 형식으로 저장되며 대부분의 아카이버에서 압축을 풉니다(예: 7zip).
공익사업
세계 좌표 변환기
이 사이트는 자발적인 기반이므로 입구에서 기부금을 요청합니다. ETRF89, WGS84, WGS84 Web Mercator 및 공개적으로 사용 가능한 것과 같이 서로 다른 국제 좌표계와 일부 주 좌표계(우크라이나에 대한 것이 아니라 공개 액세스를 위해 공개된 매개변수) 사이의 좌표를 변환해야 하는 경우에 주로 유용합니다. 상태 것.
지리 계산기 NDIGK
측지학, 지도 제작 및 지적에 관한 우크라이나 국영 서비스의 동일한 지리 계산기.
TrimbleRTX
Trimble의 후처리 서비스로, 그 결과는 다양한 구현의 ETRS 및 ITRF 형태로 제공됩니다. 허용 가능한 정확도를 위해서는 장기간의 관찰이 필요합니다. 그것은 국제 방송국과 일부 자체 관측소의 관측에 의존합니다. 무료이지만 등록이 필요합니다.
오스포스
호주 정부의 후처리 서비스 Geoscience Australia, 결과는 ITRF2014 형식입니다. 허용 가능한 정확도를 위해서는 장기간의 관찰이 필요합니다. 국제 방송국의 관찰을 기반으로 합니다. 등록하지 않고 무료입니다.
GNSS 측량 플래너
특정 기간 동안 GNSS 측정을 계획하는 도구를 사용하면 주어진 차단 각도에서 보이는 위성, 수평선 위의 위치를 미리 평가할 수 있습니다. 이러한 도구는 하늘이 잘 보이지 않는 장소(채석장, 도시)에서 최적의 촬영 시간을 계획하고 단일 시스템 수신기를 사용할 때 유용합니다.
내비게이션 위성은 연감과 천문력의 두 가지 유형의 데이터를 전송합니다.
연감 -이것은 보이는 위성을 검색하고 정보를 포함하는 최적의 별자리를 선택하는 데 사용되는 망가진 천체력을 포함하여 전체 내비게이션 시스템의 현재 상태에 대한 일련의 정보입니다. 연감에는 모든 위성의 궤도 매개변수가 포함되어 있습니다. 각 위성은 모든 위성에 대한 연감을 전송합니다. 연감 데이터는 그다지 정확하지 않으며 몇 개월 동안 유효합니다.
데이터 천체력정확한 위치 결정에 필요한 각 위성의 궤도 및 시계 매개변수에 대한 매우 정밀한 조정이 포함되어 있습니다. 각 항법 위성은 자체 천체력에서만 데이터를 전송합니다.
탐색 메시지타임스탬프와 연감이 포함된 천문력을 포함하는 위성이 전송하는 패킷 데이터입니다.
항법 위성에 의해 전송되는 신호는 항법 신호(의사 무작위 범위 코드)와 항법 메시지(항법 위성의 매개변수에 대한 많은 양의 정보 포함)의 두 가지 주요 구성 요소로 조건부로 나눌 수 있습니다. 차례로 내비게이션 메시지에는 천문력 데이터와 연감이 포함됩니다(그림 3.24). 레인징 코드는 내비게이션 메시지의 일부로도 전송된다는 점을 바로 강조합니다. 이는 다음 프레젠테이션에서 명확해집니다.
운영 정보
(천력)
Dalyumeric, 의사 난수 코드
비운영 정보
(달력)
쌀. 3.24.항법위성 신호 구조
항법 위성의 신호에는 세 가지 주요 구성 요소가 포함되어 있다고 말할 수 있습니다.
- 1) 의사-랜덤(레인지) 코드;
- 2) 연감;
- 3) 천문력 데이터.
내비게이션 수신기는 위성의 연감과 천체력에 포함된 데이터로부터 위성의 위치에 대한 정보를 수신합니다. "ephemeris"(고대 그리스어? (rshch? p1? - 하루, 매일)라는 용어의 의미를 설명하겠습니다. 천문학에서 이것은 태양, 달, 행성 및 기타 천체의 천체 좌표 표입니다. 예를 들어, 매일 자정에 일정한 간격으로.
또한 Ephemeris는 NAVSTAR(GPS), GLONASS, Galileo 등의 시스템에서 내비게이션에 사용되는 인공 지구 위성의 좌표이며, Ephemerides는 신호를 전송하는 특정 위성의 궤도에 대한 최신 정보입니다. 위성은 계산된 것과 다를 수 있습니다. 내비게이션 수신기가 위성의 정확한 위치를 계산하고 이를 기반으로 자체 위치를 계산할 수 있도록 하는 것은 위성의 현재 위치에 대한 정확한 데이터입니다. GLONASS 항법 별자리의 Ephemeris 데이터는 러시아 우주국(Roskosmos)의 웹사이트에 게시됩니다. GLONASS 위성 천체력의 구성에는 특히 다음과 같은 위성 궤도 매개변수가 포함됩니다.
- NS - 위성 번호;
- 날짜 - 기본 날짜(UTC+3 h), HH.MM.YY;
- 저것. -오름차순 노드 이동 시간(기준 날짜로부터 00시 00분 00초부터의 초 수), s;
- T a6 -순환 기간, s;
- 전자 -이심률;
- / - 궤도 기울기, °;
- 로-오름차순 GLONASS 노드의 지리적 경도, °;
- co - 근지점 인수, °;
- 5/, - 온보드 시간 척도 수정, s;
- 피,- 문자 빈도수;
- 에 -드라코니안 기간의 변화율. draconian 기간은 궤도의 동일한 (오름차순 또는 내림차순) 노드를 통해 천체의 연속적인 두 통과 사이의 시간 간격입니다.
궤도 타원의 이심률의 개념은 그림 1에 설명되어 있습니다. 3.25:
- ㅏ
- 궤도 타원의 주 반축 - 비 _
- 궤도 타원의 이심률: 이자형 =
Ephemeris 데이터는 연감의 필수적인 부분입니다. 연감에서 모든 위성 궤도의 주요 대략적인 매개 변수를 수신한 네비게이터는 각 위성에서 자체 천체력을 수신합니다. 이 정확한 데이터는 수정되었습니다.
쌀. 3.25.
궤도 매개변수, 즉 연감 데이터. Ephemeris는 주요 매개 변수를 특정 매개 변수로 바꾸는 연감에 대한 일종의 "추가 기능"입니다. 천체력 데이터에는 정확한 위치 결정에 필요한 각 위성의 궤도 및 시계 매개변수에 대한 매우 정밀한 조정이 포함되어 있습니다.
연감과 달리 각 위성은 자체 천문력 데이터만 전송하며 이들의 도움으로 내비게이션 수신기는 위성의 위치를 높은 정확도로 결정할 수 있습니다.
보다 정확한 데이터를 전달하는 Ephemeris는 다소 빠르게 구식이 됩니다. 이 데이터는 30분 동안만 유효합니다. 위성은 30초마다 천체력을 전송합니다. Ephemeris 업데이트는 지상국에서 수행합니다. 수신기를 30분 이상 껐다가 다시 켜면 알려진 달력을 기반으로 위성 검색을 시작합니다. 그것에 따르면 그는 검색을 시작하기 위해 위성을 선택합니다.
내비게이션 수신기가 위성을 고정하면 천체력 데이터 수집 프로세스가 진행됩니다. 각 위성의 천문력을 수신하면 위성으로부터 수신한 데이터는 항법에 적합하다고 판단된다.
수신기 전원을 껐다가 30분 이내에 다시 켜면 천문력 데이터를 다시 수집할 필요가 없기 때문에 매우 빠르게 위성을 "잡을" 것입니다. 이것은 뜨거운 시작입니다.
종료 후 30분 이상이 경과하면 웜 스타트가 수행되고 수신기는 천문력 데이터 수집을 다시 시작합니다.
수신기가 수백 킬로미터 동안 (꺼진 상태에서) 운송되었거나 내부 시계가 정확하지 않은 경우 사용 가능한 달력 데이터가 올바르지 않습니다. 이 경우 네비게이터는 새로운 연감과 천문력을 다운로드해야 합니다. 이것은 "콜드" 스타트가 될 것입니다.
천체력을 위성에 제공하면 시스템의 지상 세그먼트가 생성됩니다. 지구상에서 위성의 움직임 매개변수가 결정되고 이 매개변수의 값이 미리 결정된 기간 동안 예측됩니다. 위성의 움직임 매개변수의 측정 및 예측은 위성까지의 거리 및 방사 속도의 궤적 측정 결과를 기반으로 시스템의 탄도 중심에서 수행됩니다. 매개변수와 예보는 항법 신호 전송과 함께 위성이 전송하는 항법 메시지에 포함됩니다.
GPS에서 달력은 다른 데이터 필드와 결합하여 12.5분마다, GLONASS에서는 2.5분마다 전송됩니다. 테이블에서. 3.3 비교를 위해 달력과 GPS 천문력의 두 가지 시간 매개 변수가 제공됩니다. 데이터 업데이트 기간과 연감 및 천문력에 대한 관련성 조건이 크게 다르다는 것은 명백합니다.
표 3.3
항법위성 궤도 데이터 업데이트 기간
드미트리 로고진 부총리는 러시아가 6월 1일부터 11개 지상국의 운영을 중단할 것이라고 발표한 후 GPS그들의 영역에서 아마도 9월 1일부터 이 스테이션의 작업이 완전히 중단될 수 있다고 사무실 햄스터가 본격적으로 경고했습니다. 없이는 지금 어떻게 냉장고로가는 길을 찾을 수 있습니까? GPS? 그리고 차의 내비게이터가 어디로 가야할지 알려주지 않으면 그들은 일을 할 수 있습니까?
이 방송국이 필요한 이유를 이해하는 대신 문자 그대로 인터넷에 공황을 뿌리기 시작했습니다. 결국 GLONASS는 모든 전화기와 내비게이터에서 사용할 수 없습니다.
오늘은 기지국이 어떤 용도로 사용되는지에 대해 간단히 이야기하겠습니다. GPS그리고 그들 없이는 세상이 정말로 무너질 것인지.
먼저 그러한 폭풍이 시작된 이유를 알아 봅시다. 부총리의 성명과 추가 조치는 러시아 GLONASS 내비게이션 시스템을 위한 신호 수정 스테이션을 러시아 영토에 배치하는 것을 미국이 거부한 것에 대한 러시아 정부의 대칭적인 대응입니다. 그리고 러시아 GLONASS, American 등 모든 글로벌 내비게이션 시스템 GPS, 유럽인 갈릴레오,또는 중국어 나침반주로 군사용으로 만들어졌고(대략 말하자면 미사일을 더 정확하게 지시하기 위해) 다양한 민간 응용 프로그램은 부산물일 뿐입니다. 그리고 최근 정치 분야의 사건에 비추어 볼 때 우리 정부의 그러한 진술은 상당히 합리적입니다.
누구나 뉴스에서 초정밀 무기에 대한 비디오를 본 적이 있을 것입니다. 다음은 몇 가지 통계입니다. 사막의 폭풍 작전에서 미국인이 사용하는 군사 장비의 약 10%만이 이 시스템을 사용했습니다. GPS정확한 안내를 위해, 그리고 이미 코소보 분쟁에서 GPS동일한 목적으로 95%의 경우에 사용됩니다.
그렇다면 지상국은 무엇입니까?
지상국에 설치된 수신기 GPS시스템에 포함된 위성의 항법 신호를 수동적으로 추적합니다. 위성으로부터 정보를 수신한 후 정보가 전송되고 이후 주 제어 스테이션으로 처리됩니다. 이 데이터는 위성 천체력을 업데이트하는 데 사용됩니다.
Ephemeris는 특정 기간 동안 다른 기간에 주어진 천체의 좌표를 포함하는 테이블입니다. 천문학자와 측지학자는 천문력을 사용하여 천체의 위치를 결정한 다음 지구 표면의 점 좌표를 계산합니다.
우리를 위해 GPS천체력은 다음과 비교할 수 있습니다. GPS인공위성을 인공 별의 별자리로 제시합니다. 위성을 기준으로 우리의 위치를 계산하려면 GPS, 우리는 공간에서의 위치를 알아야 합니다. 즉, 천체력을 알아야 합니다. 천체력에는 전송(온보드) 및 정확의 두 가지 유형이 있습니다.
전송된 천문력
전송된 천문력은 GPS위성. 여기에는 GPS 수신기가 원래 WGS-84 측지 날짜(지구 위치 지정을 위한 3차원 좌표계)를 기준으로 각 위성의 전체 지구 중심 좌표를 계산할 수 있도록 하는 케플러 궤도의 요소에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 이 시스템에서 좌표는 지구의 질량 중심을 기준으로 합니다. 기준일은 질량 중심이 결정된 날짜입니다.). Keplerian 요소는 특정 에포크의 위성 좌표에 대한 정보와 보고 기간에서 관측 시점까지의 궤도 매개변수 변화로 구성됩니다(계산된 매개변수 변화율이 사용됨). 지상국은 위성 궤도의 예상 위치를 지속적으로 추적하여 천문력 정보 스트림을 형성합니다. 다음으로 주제어국은 전송된 천체력을 위성으로 전송한다. 전송된 천체력의 계산된 정확도는 약 2.5m 및 약 7ns입니다.
정확한 천체력
정확한 천문력은 글로벌 지구 참조 프레임에 정의된 각 위성의 글로벌 지구 중심 좌표로 구성되며 시계 보정을 포함합니다. Ephemerides는 특정 간격으로 각 위성에 대해 계산됩니다. 정확한 천체력은 후가공 제품입니다. 데이터는 지상국에서 수집한 후 국제 서비스로 전송합니다. GPS, 여기서 정확한 ephemerides가 계산되며 이미 약 5cm 및 0.1ns의 정확도가 있습니다.
지상국 끄기 GPS포지셔닝 정확도에만 영향을 미칠 수 있으며 이러한 정확도가 일상 업무에 필요한 경우는 거의 없습니다. 평범한 평신도는 스마트폰을 내비게이터로 사용할 때 이 정확도의 잠재적인 감소를 느끼지 않을 것이라고 생각합니다.
기지국이 꺼져 있다는 사실에도 불구하고 시스템을 사용하는 장치가 GPS그들은 좌표 결정을 중단하지만 잠재적으로 줄일 수만 있습니다. 이론적으로 다음 단계는 미국 정부가 신호 전송을 중단하기로 결정하는 것입니다. GPS러시아 연방 영토에서 (러시아 상공을 비행하면 미국 위성이 신호를 방송하지 않습니다). 물론 가능합니다. 그러나 지금까지는 이런 일이 일어나지 않았으며 내일이나 일주일 안에 일어날 것 같지 않습니다. 그리고 6개월 후에는 주머니에 있는 스마트폰이 더 이상 유행이 아니며 새로운 장치를 선택해야 합니다. 이때 GLONASS가 있는 장치를 살펴봐야 하며 가까운 장래에 그들의 선택은 증가하다.
오늘날 GLONASS가 제공하는 정확도는 GPS, 그러나이 격차는 국내 프로그램의 일부로 발사되는 새로운 러시아 위성마다 줄어들고 있습니다. 또한 소위 "콜드 스타트"에 조금 더 많은 시간이 소요됩니다. GLONASS 장치에서 발견되는 첫 번째 위성의 신호는 사용자의 관점에서 조금 더 오래 검색되며 실제로는 그렇지 않습니다. 무서운.
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그리고 저는 이 원인에 기여하고 싶습니다. 위 기사에 대한 댓글 중 하나에서 DE 및 기타와 같은 천문력 이론에 대한 대화가 간략하게 언급됩니다. 그러나 그러한 이론이 많이 있으며 제 생각에 가장 중요한 이론을 분석하겠습니다.
이게 뭐야?
천체의 위치를 정확하게 계산하기 위해서는 가능한 한 많은 방해 요인을 고려해야 합니다. 2개 이상의 시스템에 대한 분석적 솔루션이 없으므로(예외는 특정 라그랑주 솔루션) 신체의 운동 방정식은 수치적으로 해결되지만 상대적으로 새로운 수치 적분 방법(예: Everhart 방법)도 고려합니다. , 이 절차는 비용이 많이 들고 짧은 시간 동안 충분히 정확한 솔루션이 일반 PC의 성능 범위 내에 있는 경우 글로벌 시간 범위에 대한 통합은 복잡하고 시간이 많이 걸리는 작업입니다. 따라서 문제는 다음과 같이 해결되었습니다. 통합을 사용하여 천체의 위치를 찾고 일부 함수로 이러한 위치를 근사화하고 출력에서 이 함수에 대한 계수를 얻습니다. 일반적으로 천체력 이론이라고 불리는 것은 이러한 계수의 집합입니다.드
이것은 아마도 천체 운동에 관한 가장 대중적인 이론일 것입니다. 이 이론의 출현은 우주 기술의 발전과 AMS 임무를 위한 행성의 위치를 정확하게 계산할 필요성과 관련이 있습니다. 현재까지 이 이론에 대한 방대한 버전 목록이 있습니다. 가장 인기있는 것은 DE405입니다. 여기에서 이 이론에 대해 읽을 수 있습니다: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export계수는 시간 블록으로 나뉩니다. 별도의 시대 - 별도의 계수.
이러한 계수의 공식은 체비쇼프 다항식입니다. 그건 그렇고, 천체력 이론을 만드는 데 가장 적합한 것은 Chebyshev 다항식입니다. 이러한 다항식으로 작업하는 원리는 O. Montebruk의 저서인 "개인용 컴퓨터의 천문학"(Rutracker.org)에 설명되어 있습니다.
어디에서 얻을 수 있습니까?
이 모든 것은 NASA ftp 사이트에 있습니다. ASCII 텍스트 형식: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/여기에서 아마도 무언가에 대해 언급 할 가치가 있습니다. 예를 들어, 이 폴더로 이동하면 ascp1600.403과 같은 형식의 파일을 볼 수 있습니다. 이것이 1600년 시대의 계수이고 이론의 버전은 DE403이라는 것을 쉽게 이해할 수 있습니다.
이러한 파일에는 세 개의 열이 있습니다. 각 열은 공간의 좌표에 해당합니다.
그러나 이러한 파일의 크기를 보면 작업에 사용하는 것이 편리하지 않다는 것이 분명해집니다. 따라서 바이너리 버전이 있습니다: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/
신청 방법?
그래서 우리는 필요한 바이너리를 얻었지만 문제는 이것으로 무엇을 해야 하는가입니다. 다행스럽게도 ftp에는 다양한 언어로 구현된 프로그램의 예가 있습니다. ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/VSOP 87
물론이 이론은 이전 이론만큼 인기가 없지만 초보자에게 추천 할 수 있습니다. 이 이론의 주된 결점은 행성과 태양의 위치만을 설명한다는 것입니다. 이 이론의 공식 유형은 삼각함수의 급수입니다.어디에서 얻을 수 있습니까?
배를 포격하는 것만 큼 쉽습니다. 사이트로 이동하여 설정에서 원하는 언어와 데이터 형식을 선택하십시오.이 천체력의 주요 이점은 획득의 단순성에 있습니다.
코드가 준비되면 우리 중 많은 사람들이 이미 코드로 무언가를 할 수 있다고 생각합니다. 그러나 여전히 약간의 힌트가 필요한 경우 여기를 참조할 수 있습니다.
EPM
이 천체력 이론에 대한 언급은 거의 없습니다. 그것은 러시아 과학 아카데미의 응용 천문학 연구소에서 만들어졌습니다. 이 이론에는 각각 EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011의 세 가지 버전이 있습니다.어디에서 얻을 수 있습니까?
소스는 IAA RAS ftp에서 사용할 수 있습니다: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. 폴더의 이름은 이론의 버전에 해당합니다. 각 이론에는 DE에서 구현된 대로 해당 바이너리 및 텍스트 파일이 있습니다. 그리고 여기에서도 텍스트 파일의 무게가 상당히 많이 나가므로 바이너리를 사용해야 합니다.신청 방법?
구현하기 가장 어려운 이론 중 하나가 바로이 이론입니다. 그럼에도 불구하고 개발자는 우리를 돌보고 다양한 언어로 몇 가지 예를 제공했습니다: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/ .이론 자체는 Chebyshev 다항식을 기반으로 하며 매우 잘 설명되어 있습니다.
