1
SATELITARNE TECHNIKI POMIAROWE SŁUŻĄCE DO WYZNACZANIA
POZYCJI PINKTÓW
W niniejszym rozdziale zajmiemy się wyznaczeniem punktów z wykorzystaniem satelitarnych technik
pomiarowych pomijając szczegółowy opis techniki, które przeszły do historii, a więc pomiarów
fotograficznych i pomiarów dopplerowskich satelitów systemu TRANSIT, zatrzymując się jedynie na
zasadzie wykorzystania tych pomiarów.
Obserwacje fotograficzne – prowadzone były w latach sześćdziesiątych i początku siedemdziesiątych
dwudziestego wieku. Polegały one na wykonywaniu zdjęć fotograficznych satelitów na tle gwiazd, co
pozwalało wyznaczyć topocentryczny kierunek do satelity w niebieskim układzie odniesienia.
Obserwowanymi obiektami były satelity z których szczególne znaczenie miały satelity:
ECHO-1 (1960-1968) , d = 30 km, h = 1600 km, jasność –1
ECHO-2 (1964-1969) , d = 40 km, h = 1200 km, jasność –1,5
PAGEOS (1966-1972) , d = 30 km, h = 2500-5600 km, jasność +1,6
Satelity fotografowane były specjalnymi kamerami o ogniskowej do 750 mm, co pozwalało uzyskać
dokładność wyznaczanego kierunku do ±0”2. Wyższe dokładności nie mogły być osiągnięte ze
względu na wpływ atmosfery. Dokładność wyznaczanej pozycji punktów ta metodą była rzedu
+1,5÷2,5 m.
Obserwacje dopplerowskie satelitów systemu TRANSIT.
W 1964 roku siły zbrojne USA uruchomiły nawigacyjny system satelitarny NNSS (US Navy
Navigation Satellite System) znany również pod nazwą TRANSIT. System ten został w 1967 roku
udostępniony również użytkownikom cywilnym. Satelity systemu TRANSIT poruszały się po orbitach
prawie biegunowych ( i 90 ) wysokości satelitów nad powierzchnią Ziemi wynosiła około 1100 km.
Satelity wyposażone były w generator kwarcowy o częstotliwości 5 MHz, odbiornik, komputer
pokładowy pozwalający gromadzić dane uzyskiwane ze stacji kontroli oraz nadajnik wysyłający
sygnał na dwóch częstotliwościach około 150 MHz i 400 MHz. Informacje niezbędne do opracowania
obserwacji dla celów nawigacyjnych poprzez modulację fazy nakładano na obu częstotliwościach.
Informacje te w tym o poprawkach zegara, elementach orbity i sygnał czasu co dwie minuty
stanowiący również znacznik czasu początku i końca ( T j , Tk ) całkowania efektu Dopplera.
Scałkowany efekt Dopplera ma postać:
N jk f g f r dT
Tk
(10.1)
Tj
gdzie:
N jk – scałkowany efekt Dopplera,
fg – częstotliwość generatora odbiornika,
fr – częstotliwość generatora satelity.
Równanie obserwacyjne w tej metodzie ma postać:
N jk
1
f
xk xi 2 yk yi 2 zk zi 2 2
g
x
xi y j yi z j zi
2
j
2
1
2 2
f g f s tk t j
(10.2)
gdzie:
f g f s – poszukiwana różnica częstotliwości odbiornika i satelity
xi, yi, zi – wyznaczane współrzędne punktura powierzchni Ziemi
xj, xk, yj, yk, zj, zk – współrzędne w momencie rozpoczęcia i zakończenia całkowania
System pozwalał na wyznaczanie pozycji z pojedynczego satelity (których było około 6 na, w miarę
możliwości równomiernie rozłożonych orbitach) z
(…)
…
(10.8)
Lub też w postaci równania poprawek w metodzie pośredniczącej:
vi d dx, dy, dzi ctGPS c ct ion obl obs
gdzie:
(10.9)
dρ(dx,dy,dz)i - różniczka zupełna pseudoodległości,
dx,dy,dz – poprawki do przybliżonych wartości poszukiwanych współrzędnych stacji,
Δttrop- opóźnienie troposferyczne (wpływ refrakcji troposferycznej),
Δtion- opóźnienie jonosferyczne (wpływ refrakcji…
… następujące oznaczenia:
S t – faza fali nośnej i zrekonstruowanej o częstotliwości f S
R t – faza fali porównawczej fali nośnej wygenerowanej
przez odbiornik o częstotliwości f R
t – epoka czasu GPS
t p – czas przejścia sygnału rozchodzącego się z prędkością c pomiędzy odległym o nadajnikiem
satelity a odbiornikiem GPS wzór fazy ma postać
S t f S t t p 0S f S t f S
R t f…
…
– długość fali
T – okres.
Po uruchomieniu odbiornika GPS w epoce t 0 zostaje zmierzona różnica faz fal, nieznana pozostaje
początkowa liczba cykli N nazywana nieoznaczonością fazy.
Dudnienie faz w epoce t można zapisać w postaci:
S
S
R t R t N
t
0
gdzie
S t
R t
0
oznacza zmierzony ułamek różnicy faz w epoce t powiększony o liczbę całkowitych
S
cykli zliczanych w różnicy faz od początkowej…
… GALILEO osiągną pełną sprawność operacyjną w drugiej
dekadzie dwudziestego pierwszego wieku. W niniejszym skrypcie zajmiemy się jedynie ogólnym
przedstawieniem systemu GPS bardziej szczegółowe informacje zostaną przedstawione w zajęciach z
przedmiotu „pomiary GPS w geodezji i nawigacji”.
Skonstruowany na zlecenie amerykańskiego Ministerstwa Obrony (Department of Defence) jako
wojskowy system nawigacyjny…
… – wystrzelony w 2001 r. średnia wysokość 830 km,
Envisat – wystrzelony w 2002 r. średnia wysokość 800 km,
Jason-2 – wystrzelony w 2008 r. średnia wysokość 1336 km (rys.83),
Podstawowe równanie altimerii satelitarnej:
N = | r - R | - H – Δh
Rys. 17 Zasada altimetrii satelitarnej
gdzie:
N - wysokość geoidy nad elipsoidą,
r - promień wodzący satelity (wektor),
R - promień wodzący punktu na powierzchni Ziemi…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)