- 28.35 كيلو بايت

أساسيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): استخدام التقويم الفلكي عالي الدقة في معالجة القياس.

ما هي التقويم الفلكي؟

في قاموس تعريفات ويبستر الشهير، يتم تقديم التعريف التالي لمصطلح التقويم الفلكي: "التقويم الفلكي هو جدول إحداثيات جرم سماوي يُعطى في فترات زمنية مختلفة لفترة معينة. يستخدم علماء الفلك والمساحون التقويم الفلكي لتحديد مواقع الأجرام السماوية، والتي يتم أخذها لاحقًا لحساب إحداثيات النقاط على سطح الأرض.

بشكل عام، بالنسبة لنا، يمكن مقارنة التقويم الفلكي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بالأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع (GPS)، وتخيله على أنه كوكبة من النجوم الاصطناعية. من أجل حساب موقعنا بالنسبة إلى الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، نحتاج إلى معرفة موقعها في الفضاء، وبعبارة أخرى التقويم الفلكي الخاص بها. هناك نوعان من التقويم الفلكي: منقول (على متن الطائرة) ودقيق.

التقويم الفلكي المنقولة (على متن الطائرة).

يتم نقل التقويم الفلكي (على متن الطائرة)، كما يوحي اسمها، مباشرة من الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تحتوي التقويمات الفلكية المرسلة على معلومات حول العناصر المدارية الكبلرية التي تسمح لمستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بحساب إحداثيات مركز الأرض العالمية لكل قمر صناعي، نسبة إلى التاريخ الجيوديسي الأصلي لـ WGS-84. تتكون هذه العناصر الكبلرية من معلومات حول إحداثيات الأقمار الصناعية لفترة معينة والتغيرات في المعلمات المدارية من فترة التقرير إلى لحظة الرصد (يتم قبول المعدل المحسوب لتغيير المعلمات). تقوم خمس محطات مراقبة باستمرار بمراقبة المواقع المتوقعة مسبقًا لمدارات الأقمار الصناعية، مما يولد دفقًا من المعلومات الفلكية. بعد ذلك، تقوم محطة التحكم الرئيسية Navstar بنقل التقويم الفلكي المرسل إلى الأقمار الصناعية يوميًا. الدقة المحسوبة للتقويمات المرسلة هي ~ 260 سم و ~ 7 نانوثانية.

التقويم الفلكي الدقيق (المنتجات النهائية)

يتكون التقويم الفلكي الدقيق من إحداثيات مركز الأرض على مستوى الأرض لكل قمر صناعي على النحو المحدد في نظام الإبلاغ على مستوى الأرض ويتضمن تصحيحات على مدار الساعة. يتم حساب التقويم الفلكي لكل قمر صناعي على فترات 15 دقيقة. التقويم الفلكي الدقيق هو منتج ما بعد المعالجة. يتم جمع البيانات عن طريق محطات التتبع الموجودة في جميع أنحاء الأرض. يتم بعد ذلك نقل هذه البيانات إلى خدمة GPS الدولية (IGS)، حيث يتم حساب التقويم الفلكي الدقيق. يصبح التقويم الفلكي الدقيق متاحًا بعد أسبوعين تقريبًا من وقت جمع البيانات وبدقة أقل من 5 سم و0.1 نانو ثانية.

يمكن تنزيل التقويم الفلكي الدقيق من خادم ناسا:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

التقويم الفلكي السريع (المنتجات السريعة)

يتم حساب التقويم الفلكي السريع بنفس طريقة حساب التقويم الفلكي الدقيق، ولكن المعالجة تستخدم مجموعة بيانات أصغر. كقاعدة عامة، يتم "إرسال" المدارات السريعة إلى خدمات الوكالات الدولية في اليوم التالي. دقة التقويم الفلكي السريع هي 5 سم و0.2 نانوثانية.

يمكن تنزيل التقويم الفلكي السريع من خادم IGS:

التقويم الفلكي المتوقع أو فائق السرعة (منتجات فائقة السرعة)

يتم إرسال التقويمات الفلكية فائقة السرعة مثل التقويمات الفلكية المرسلة، ولكن يتم تحديثها مرتين يوميًا. ويطلق عليها أحيانًا اسم التقويم الفلكي في الوقت الفعلي. ويمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة أنها تستخدم بنفس طريقة استخدام التقويم الفلكي المرسل، ولكن للتطبيقات في الوقت الفعلي. دقة التقويم الفلكي فائق السرعة هي ~ 25 سم و ~ 5 نانوثانية.

يمكن تنزيل التقويم الفلكي فائق السرعة من خادم IGS:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

هل نحتاج إلى تقويمات زمنية دقيقة؟

للإجابة على هذا السؤال، دعونا نقيم علاقة بين دقة التقويم الفلكي ودقة حل متجه GPS. لنفترض أننا نتحدث عن خط أساس يبلغ طوله 10 كيلومترات. نقوم بمعالجة الخط باستخدام التقويم الفلكي المرسل (دقة 2.60 م). وفي هذه الحالة ستكون الدقة المتوقعة (10 كم / 20000 كم) * 2.60 م = 1.3 ملم. وإذا كان طول خط الأساس 100 كيلومتر فإن الخطأ سيزيد إلى 13 ملم. تتيح لنا هذه الأرقام أن نستنتج أنه على خطوط الأساس القصيرة (حتى 100 كيلومتر)، يكون استخدام التقويمات المرسلة أكثر من كافٍ.

بشكل عام، يمكننا القول أنه بسبب تطور نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، انخفضت الحاجة إلى التقويم الفلكي الدقيق إلى حد ما. على سبيل المثال، قبل بضع سنوات فقط، كان الخطأ في التقويم الفلكي المرسل 20 مترًا، في حين كان خطأ القياس على أساس 10 كيلومترات يبلغ 1 سم.

لماذا نستخدم التقويم الفلكي الدقيق؟

أولاً، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن قيم الخطأ المذكورة سابقاً صالحة للخطوط التي لها حلول ثابتة. ومع ذلك، على الخطوط التي يبلغ طولها 50 كم وما فوق، من الصعب جدًا الحصول على حل ثابت باستخدام التقويم الفلكي المرسل. يؤدي استخدام التقويم الفلكي الدقيق إلى زيادة فرص الحصول على حل ثابت بشكل كبير.

ثانيا، من المعروف منذ فترة طويلة أن الارتفاع يتم تحديده بدقة أقل باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مقارنة بإحداثيات الخطة. لذلك، بالنسبة للعمل الذي يتطلب تحديدًا أفضل للارتفاع، يوصى باستخدام التقويم الفلكي الدقيق.

ثالثًا، يجب أن نتذكر أن التقويم الفلكي المرسل ليس سوى افتراض للمكان الذي يجب أن تكون فيه الأقمار الصناعية. في بعض الأحيان قد تنشأ مواقف عندما تحتوي التقويمات الفلكية المرسلة على أخطاء لا يمكن إلا أن تؤثر على جودة الحل الأساسي. يمكن أن يكون هناك طريقة للخروج من هذا الموقف باستخدام التقويم الفلكي السريع، بعد يوم واحد من إجراء الملاحظات.

أين يمكنني العثور على التقويم الفلكي الدقيق؟

هناك العديد من المصادر حيث يمكنك العثور على أنواع مختلفة من التقويم الفلكي مجانًا. ومن الأمثلة على ذلك الموقع الإلكتروني للهيئة الدولية للمسح الجيوديناميكي (IGS):
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

ما هو التنسيق الأكثر شيوعًا للتقويم الفلكي الدقيق؟

التقويم الفلكي الدقيق متاح في اثنين التنسيقات القياسية: SP3 (تنسيق ASCII) وE18 (تنسيق ثنائي). معظم برامج معالجة قياس GPS الاحترافية تدعم بشكل مباشر أحد هذين التنسيقين (على سبيل المثال، يدعم Trimble Geomatics Office كلا النوعين من التقويم الفلكي الدقيق، ملاحظة المترجم). إذا لزم الأمر، يمكنك استخدام أداة مساعدة للترجمة بين هذين التنسيقين.

كيف يتم تشكيل أسماء الملفات الفلكية الدقيقة؟

إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تستخدم فيها التقويم الفلكي الدقيق، فقد تبدو أسماء الملفات معقدة وتفتقر إلى البنية المنطقية. ومع ذلك، في الواقع، كل شيء تبين أنه ليس معقدا للغاية. أسماء ملفات التقويم الفلكي الدقيقة هي zzznnnnx.aaa، حيث

zzz – اسم المنظمة (NGS، IGS، وما إلى ذلك)
nnnn – الرقم التسلسلي لأسبوع GPS (على سبيل المثال 0475)
x – يوم من أيام الأسبوع (الأحد=0، السبت=6)
aaa – نوع الملف (على سبيل المثال، sp3، e18)

أنظمة تحديد المواقع العالمية

1. طرق القياس، المتغيرات المقاسة

وضع الكود هو الوضع المدمج في النظام في الأصل. تحتوي إشارة كل قمر صناعي على التقويم الفلكي الخاص بها - وهي بيانات حول موقع القمر الصناعي، والتي تسمح لك بحساب إحداثيات القمر الصناعي في نظام إحداثيات الأرض. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي إشارة الكود على طابع زمني يتم إرساله كل ست ثوانٍ. يتم التوقيع عليه في اللحظة التي يغادر فيها الطابع الزمني القمر الصناعي، والذي تحدده ساعة القمر الصناعي. يلتقط جهاز الاستقبال إشارة القمر الصناعي، ويحدد القمر الصناعي من خلال رمز الإشارة الخاص به، ويقرأ الطابع الزمني ويحدد الوقت الذي تنتقل فيه الإشارة من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال. يتيح لك ذلك حساب النطاق من جهاز الاستقبال إلى القمر الصناعي. سيكون كل شيء على هذا النحو تمامًا إذا كانت ساعات جهاز الاستقبال والقمر الصناعي متزامنة. في الواقع، هناك فرق غير الصفر بين قراءاتهم في نفس اللحظة الزمنية - التصحيح النسبي للساعة. يتم تضمينه في نتيجة تحديد النطاق. لذلك في في هذه الحالةالنطاق يسمى النطاق الزائف. يقولون أنه في وضع التنقل بالكود، تكون القيمة المقاسة هي الكود الزائف. ويتم تحديد تصحيح ميقاتية المستقبل بالنسبة إلى ميقاتية القمر الصناعي وقت الرصدات بكمية غير معروفة من معالجة نتائج هذه الرصدات.

وبالتالي، لا يوجد لكل نقطة ثلاثة مجاهيل - ثلاثة إحداثيات للنقطة - ولكن أربعة مجاهيل: ثلاثة إحداثيات وتصحيح ساعة المستقبل. لذلك، لتحديد الموقع على الفور، من الضروري أن تصل الإشارات من أربعة أقمار صناعية على الأقل للنظام في وقت واحد إلى هوائي الاستقبال. توفر كوكبة الأقمار الصناعية للنظام هذا المطلب.

وضع المرحلة هو وضع للقياسات الجيوديسية عالية الدقة. أنها تنطوي على جهازي الاستقبال على الأقل في وقت واحد. في هذا الوضع، يتم الحصول على إحداثيات المتجه الأساسي، أي الفرق في إحداثيات النقاط التي تم تركيب هوائيات استقبال الأقمار الصناعية عليها. يتراوح الخطأ في تحديد المتجه الأساسي من عدة ملليمترات إلى عدة سنتيمترات. يتم إجراء القياسات على تردد الموجة الحاملة لإشارة القمر الصناعي، ويتم تحريرها من الكود عن طريق إجراء التربيع. الكمية المقاسة هي فرق الطور اللحظي بين إشارة القمر الصناعي وإشارة مولد المستقبل. ومن المناسب هنا الحديث عن مصطلحي التعريفات المطلقة والنسبية. وفقًا للمصطلحات الراسخة إلى حد ما، تعني التعريفات المطلقة تحديد إحداثيات نقطة ما، أي العمل في وضع التنقل بالكود. التعريفات النسبية تعني تحديد موقع نقطة واحدة بالنسبة إلى أخرى - نقطة بداية صلبة. هذا هو نظام مرحلة الفرق للقياسات الجيوديسية. يمكن أيضًا تسمية التعريفات النسبية بوضع رمز التنقل التفاضلي، عندما يتم تحديد الموقع ومتجه السرعة الخاص بشركة الاتصالات المتنقلة بالنسبة إلى المحطة التفاضلية.

يعتبر وضع دوبلر، أو بالأحرى وضع دوبلر المتكامل، ثانويًا بالنسبة للمرحلة الأولى. يتناسب تردد الدوبلر مع معدل تغير الطور، لذلك يتم الحصول على تردد الدوبلر بالتزامن مع قياس الطور، دون أي تكاليف إضافية. وعلى الرغم من الوضع "المجاني"، إلا أن هذا الوضع يوفر معلومات غنية حول موقع النقطة. تجدر الإشارة إلى أن أنظمة الملاحة الراديوية عبر الأقمار الصناعية الأولى كانت حصريًا دوبلر.

وكما ذكرنا، ترتبط أنماط المراقبة ببعضها البعض بشكل لا ينفصم. يهتم المساح أكثر بنظام الطور عالي الدقة، لكنه يحصل على الإحداثيات التقريبية للنقاط اللازمة للتعديل من الكود وقياسات دوبلر. كما أن التنقل حول كائن ما والعثور على نقاط البداية يجعل من السهل جدًا استخدام وضع التنقل بالكود. بعد ذلك، دعونا نلقي نظرة على القيم المقاسة بمزيد من التفصيل.

1.1. رمز النطاقات الزائفة

يُصدر كل قمر صناعي في النظام تذبذبات حاملة يبلغ طولها الموجي حوالي 20 سنتيمترًا، ويتم التحكم فيها على مراحل بواسطة تسلسلات برمجية. تم وصف بنية الإشارة بمزيد من التفصيل في القسم 3. وسنقول هنا أن جميع الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تعمل على نفس ترددات الموجة الحاملة، ولكن كل قمر صناعي له رمز فردي خاص به. يقوم جهاز استقبال الأقمار الصناعية بإنشاء نسخ من رمز كل قمر صناعي ويحدد الأقمار الصناعية بدقة من خلال شكل الرمز. مباشرة بعد تشغيل جهاز الاستقبال، يبدأ في التقاط إشارات الأقمار الصناعية. بمعنى آخر، يقوم جهاز الاستقبال بإجراء معالجة الارتباط لإشارة القمر الصناعي ونسخ الرموز التي يولدها هذا جهاز الاستقبال، ويبحث من خلال هذه النسخ. وإذا اختلفت دالة الارتباط عن الصفر، فهذا يعني أنه تم التعرف على القمر الصناعي والتقاط إشارته.

بعد التقاط الإشارة من القمر الصناعي الأول، يبدأ جهاز الاستقبال في تنزيل معلومات الكود الموجودة في رسالة الملاحة عبر القمر الصناعي. على وجه الخصوص، يتم تنزيل التقويم. تمت مناقشة هذا بمزيد من التفصيل في القسم 3.2. في بعض الأحيان، يقرر المتلقي بشكل مستقل التبديل إلى تنزيل المعلومات من قمر صناعي آخر، أكثر "ملاءمة"، في رأيه، والذي يقع عادةً بالقرب من ذروة نقطة المراقبة. ينعكس الإجراء بأكمله على الشاشة، ويمكن للمشغل مراقبته، ولكن لا يمكنه التدخل. وبعد الحصول على إشارات من عدد كاف من الأقمار الصناعية، يبدأ جهاز الاستقبال في تحديد إحداثيات الملاحة لهوائيه من النطاقات الزائفة للشفرة المقاسة. لتحديد إحداثيات الهوائيات الثلاثة، من الضروري العمل مع أربعة أقمار صناعية. تم تحديد هذا الوضع ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) - ثلاثي الأبعاد. توفر أجهزة استقبال الملاحة القدرة على العمل في الوضع ثنائي الأبعاد ثنائي الأبعاد. ويقوم جهاز الاستقبال، رغم أنه تمكن من التقاط إشارة ثلاثة أقمار صناعية فقط، بتحديد الإحداثيات المخططة للنقطة. بعد الحصول على الإشارة من القمر الصناعي الرابع، يتحول جهاز الاستقبال إلى الوضع ثلاثي الأبعاد.

يتم تحديد النطاقات الزائفة للشفرة من خلال معالجة الارتباط لإشارة شفرة القمر الصناعي ونسخة من هذه الإشارة التي يولدها جهاز الاستقبال. إشارات الكود C/A وP-code للقمر الصناعي تكون مصحوبة بطوابع زمنية يتم إنشاؤها بواسطة تردد القمر الصناعي ومعيار الوقت - ساعة القمر الصناعي. وبالمثل، تكون إشارات كود المستقبِل مصحوبة بطوابع زمنية تولدها ساعة المستقبِل. أثناء معالجة الارتباط، يتم البحث عن معامل الارتباط الأقصى لإشارتين. ونتيجة لذلك، يتم الحصول على التأخير الزمني النسبي للإشارتين باعتباره الفاصل الزمني بين الطوابع الزمنية التي تحمل نفس الاسم. هذه الفترة الزمنية، التي تم تصحيحها لتأخير الإشارة في الغلاف الجوي ولتأثير عدد من العوامل وضربها في سرعة الإشارة، تعطي المدى الزائف. يتم حسابه باستخدام الصيغة الخاصة بحالة مرور إشارة واحدة عبر مسافة. والفرق هو أن النتيجة مشوهة بسبب تصحيح ساعة المستقبل بالنسبة لساعة القمر الصناعي. من الناحية المادية، يتم قياس النطاقات الزائفة للشفرة من خلال تطبيق طريقة قياس تعتمد على الوقت مع تعديل الكود لإشارة تمر عبر المسافة مرة واحدة. وبمعرفة إحداثيات الأقمار الصناعية وقت الرصد من الرسالة الملاحية واستخدام قيم المدى الزائف المقاسة، يحدد المستقبل إحداثيات الهوائي. المهمة مشابهة للتقاطع المكاني الخطي. والفرق هو أنه بالإضافة إلى إحداثيات الهوائي، يتم استقبال تصحيح ساعة المستقبل. يتميز خطأ القياس بـ URA (دقة نطاق المستخدم) - دقة قياسات النطاق (لكل قمر صناعي) لمستخدم معين. ويعتمد الخطأ في تحديد الإحداثيات وتصحيح الساعة أيضًا على هندسة الرصدات. يتم عرض كل هذه المعلومات أيضًا على الشاشة. تم وصف العامل الهندسي في القسم 1.4.

وصف موجز

في قاموس تعريفات ويبستر الشهير، تم تقديم التعريف التالي لمصطلح التقويم الفلكي: "التقويم الفلكي هو جدول إحداثيات جرم سماوي يُعطى في أوقات مختلفة خلال فترة معينة. يستخدم علماء الفلك والمساحون التقويم الفلكي لتحديد مواقع الأجرام السماوية الأجسام، والتي يتم أخذها لاحقًا لحساب إحداثيات النقاط على سطح الأرض. بشكل عام، بالنسبة لنا، يمكن مقارنة التقويم الفلكي لنظام تحديد المواقع (GPS) مع الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع (GPS)، وتخيلها ككوكبة من النجوم الاصطناعية.

بعد تصريح نائب رئيس الوزراء ديمتري روجوزين بأن روسيا ستعلق تشغيل 11 محطة أرضية اعتبارا من 1 يونيو نظام تحديد المواقععلى أراضيهم، وربما، اعتبارًا من 1 سبتمبر، يمكن إيقاف عمل هذه المحطات تمامًا، وكان الهامستر المكتبي قلقًا للغاية. الآن كيف سيجدون طريقهم إلى الثلاجة بدونها نظام تحديد المواقع؟ وهل سيتمكنون من الذهاب إلى العمل إذا لم يخبرك الملاح في السيارة إلى أين تتجه؟

وبدلاً من فهم سبب الحاجة إلى هذه المحطات على الإطلاق، بدأوا في بث الذعر على الإنترنت. بعد كل شيء، ليس كل الهواتف والملاحين لديهم GLONASS.

سأتحدث اليوم بإيجاز عن الغرض من استخدام المحطات الأساسية نظام تحديد المواقعوما إذا كان العالم سينهار حقًا بدونهم.

أولاً، دعونا نتعرف على سبب بدء هذه الضجة. تعتبر تصريحات نائب رئيس الوزراء والإجراءات الأخرى بمثابة رد متماثل من الحكومة الروسية على رفض الولايات المتحدة وضع محطات تصحيح الإشارة لنظام الملاحة الروسي GLONASS على أراضيها. وأي نظام ملاحي عالمي، سواء كان روسيًا أو أمريكيًا نظام تحديد المواقعالأوروبية جاليليو،أو الصينية بوصلةتم إنشاؤها في المقام الأول للاستخدام العسكري (تقريبًا، لتوجيه الصواريخ بشكل أكثر دقة)، والتطبيقات المدنية المختلفة هي مجرد منتج ثانوي. وفي ضوء الأحداث الأخيرة على الساحة السياسية، فإن مثل هذه التصريحات الصادرة عن حكومتنا معقولة تماما.

ربما شاهد الجميع مقاطع فيديو في الأخبار حول أسلحة فائقة الدقة. فيما يلي بعض الإحصائيات: في عملية عاصفة الصحراء، تم استخدام هذا النظام في حوالي 10٪ فقط من المعدات العسكرية التي يستخدمها الأمريكيون نظام تحديد المواقعللحصول على توجيهات دقيقة، وفي الصراع في كوسوفو بالفعل، نظام تحديد المواقعتم استخدامه في 95٪ من الحالات لنفس الأغراض.

إذن ما هي المحطات الأرضية؟

يتم تركيب أجهزة الاستقبال في المحطات الأرضية نظام تحديد المواقعللتتبع السلبي لإشارات الملاحة عبر الأقمار الصناعية المضمنة في النظام. بعد استقبالها من القمر الصناعي، يتم إرسال المعلومات، حيث تتم معالجتها لاحقًا في محطة التحكم الرئيسية. يتم استخدام هذه البيانات لتحديث التقويم الفلكي للأقمار الصناعية.

التقويم الفلكي هو جدول يحتوي على إحداثيات جرم سماوي، معطاة في أوقات مختلفة خلال فترة معينة. يستخدم علماء الفلك والمساحون التقويم الفلكي لتحديد مواقع الأجرام السماوية، والتي يتم أخذها لاحقًا لحساب إحداثيات النقاط على سطح الأرض.

بالنسبة لنا نظام تحديد المواقعيمكن مقارنة التقويم الفلكي بـ نظام تحديد المواقعالأقمار الصناعية، وتخيلها ككوكبة من النجوم الاصطناعية. لحساب موقعنا بالنسبة للأقمار الصناعية نظام تحديد المواقع، نحن بحاجة إلى معرفة مواقعهم في الفضاء، وبعبارة أخرى، نحن بحاجة إلى معرفة التقويم الفلكي الخاص بهم. هناك نوعان من التقويم الفلكي: منقول (على متن الطائرة) ودقيق.

التقويم الفلكي المنقولة

التقويم الفلكي المنقول يأتي من نظام تحديد المواقعالأقمار الصناعية. وهي تحتوي على معلومات حول العناصر المدارية الكبلرية التي تسمح لمستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بحساب إحداثيات مركز الأرض العالمية لكل قمر صناعي، مقارنة بالتاريخ الجيوديسي WGS-84 الأصلي (هذا نظام إحداثيات ثلاثي الأبعاد لتحديد المواقع على الأرض. في هذا النظام يتم تحديد الإحداثيات بالنسبة لمركز كتلة الأرض. التاريخ المرجعي هو التاريخ الذي تم فيه تحديد مركز الكتلة). تتكون عناصر كبلر من معلومات حول إحداثيات الأقمار الصناعية لفترة معينة والتغيرات في المعلمات المدارية من فترة التقرير إلى لحظة الرصد (يتم قبول المعدل المحسوب لتغيير المعلمات). تراقب المحطات الأرضية باستمرار المواقع المتوقعة لمدارات الأقمار الصناعية، مما يولد دفقًا من المعلومات الفلكية. بعد ذلك، تقوم محطة التحكم الرئيسية بنقل التقويم الفلكي المرسل إلى الأقمار الصناعية. تبلغ الدقة المحسوبة للتقويمات المرسلة حوالي 2.5 متر وحوالي 7 نانوثانية.

التقويم الفلكي الدقيق

يتكون التقويم الفلكي الدقيق من إحداثيات مركز الأرض على مستوى الأرض لكل قمر صناعي على النحو المحدد في نظام الإبلاغ على مستوى الأرض ويتضمن تصحيحات على مدار الساعة. يتم حساب التقويم الفلكي لكل قمر صناعي في فترة زمنية معينة. التقويم الفلكي الدقيق هو منتج ما بعد المعالجة. يتم جمع البيانات عن طريق المحطات الأرضية ومن ثم نقلها إلى الخدمة الدولية نظام تحديد المواقع، حيث يتم حساب التقويمات الدقيقة، والتي تبلغ دقتها بالفعل حوالي 5 سم و0.1 نانوثانية.

تعطيل المحطات الأرضية نظام تحديد المواقعيمكن أن يؤثر فقط على دقة تحديد المواقع، ومن غير المرجح أن تكون هذه الدقة مطلوبة في مهامنا اليومية. أعتقد أن الشخص العادي لن يشعر بالانخفاض المحتمل في هذه الدقة عند استخدام الهاتف الذكي كملاح.

على الرغم من أن حقيقة إيقاف تشغيل المحطات الأساسية لن تؤدي إلى حقيقة أن الأجهزة تستخدم النظام نظام تحديد المواقعلن تحدد الإحداثيات بعد الآن، ولكن من المحتمل أن تقللها فقط، ومن الناحية النظرية، قد تكون الخطوة الإضافية هي اتخاذ حكومة الولايات المتحدة قرارًا بالتوقف عن إرسال الإشارة نظام تحديد المواقععلى أراضي الاتحاد الروسي (الأقمار الصناعية الأمريكية التي تحلق فوق روسيا لن تبث الإشارة). بالطبع هذا ممكن. لكن هذا لم يحدث بعد، ومن غير المرجح أن يحدث غدا أو بعد أسبوع. وفي غضون ستة أشهر، لن يعد الهاتف الذكي الموجود في جيبك عصريًا وستحتاج إلى اختيار أداة جديدة، ثم ستحتاج إلى إلقاء نظرة فاحصة على الأجهزة التي تحتوي على GLONASS وأعتقد أن اختيارهم سيكون كذلك في المستقبل القريب زيادة فقط.

الدقة التي يوفرها GLONASS اليوم أقل إلى حد ما من تلك التي توفرها نظام تحديد المواقعلكن هذه الفجوة تضيق مع إطلاق كل قمر صناعي روسي جديد كجزء من البرنامج المحلي. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق ما يسمى "البداية الباردة" وقتًا أطول قليلاً - يتم البحث عن الإشارة الصادرة من القمر الصناعي الأول الموجود في أجهزة GLONASS لفترة أطول قليلاً من وجهة نظر المستخدم، وفي الواقع، هذا ليس كذلك مخيف جدا.

كيف تقيم هذا المنشور؟

القمر الصناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عبارة عن منصة تحمل مجموعة من المعدات التي توفر الطاقة للقمر الصناعي والقدرة على ضبط المدار والتشغيل. يتم توفير الطاقة عن طريق الألواح الشمسية والبطاريات. يتم تعديل المدار باستخدام محركات منخفضة الطاقة.

شرط أداءتعني القدرة على أداء الوظائف المخصصة للقمر الصناعي. يحتوي القمر الصناعي على هوائي وجهاز استقبال لاستقبال الإشارات من محطات وضع المعلومات.

هناك ثلاث فئات معروفة من الأقمار الصناعية: Block I وBlock II وBlock IIR. وتم إطلاق الأقمار الصناعية بلوك 1، التي يبلغ وزن كل منها 845 كيلوغراما، في الفترة من 1978 إلى 1985 من قاعدة جوية في كاليفورنيا.

تم استخدام صاروخ أطلس إف وكان العمر المتوقع للقمر الصناعي المتضمن في التصميم 4.5 سنة. عملت بعض الأقمار الصناعية لفترة أطول بثلاث مرات تقريبًا. وكانت زاوية ميل المستوى المداري إلى المستوى الاستوائي للأقمار الصناعية من هذه الفئة 63 درجة. الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها لاحقًا لها 55 درجة. كانت الأقمار الصناعية من هذه الفئة، إلى حد ما، تجريبية، على الرغم من أنها تؤدي الوظائف الموكلة إليها بالكامل. تهدف السلسلة التالية من أقمار Block II إلى إنشاء كوكبة تشغيلية. تم إطلاق أول قمر صناعي من طراز Block II، والذي تبلغ تكلفته حوالي 50 مليون دولار ويزن أكثر من طن ونصف، في 4 فبراير 1989 من قبل مركز كينيدي للفضاء من قاعدة كينيدي الجوية.كيب كانافيرال

. فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية. لقد استخدموا مركبة الإطلاق Delta II.

كان العمر التصميمي لقمر صناعي من هذه الفئة هو 6 سنوات، على الرغم من أن بعض الأقمار الصناعية يمكن أن تعمل لمدة 10 سنوات، حيث أن توريد المواد الاستهلاكية، وخاصة الوقود، كان كافياً لهذه المرة.

ويرتبط الفرق بين الكتلة الأولى والكتلة الثانية بالأمن القومي الأمريكي. كانت إشارة القمر الصناعي Block I متاحة بالكامل للمستخدم المدني، في حين حدت بعض إشارات Block II من هذا التوفر. الأقمار الصناعية من فئة Block IIR، والتي حلت محل الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها حاليًا، تتمتع بعمر تصميمي يصل إلى 10 سنوات. يشير الحرف "R" إلى التعديل أو الاستبدال. توجد على متن الطائرة أجهزة ليزر هيدروجينية لتحل محل معايير تردد الروبيديوم والسيزيوم المثبتة على الفئات السابقة من الأقمار الصناعية.يعني أنه يتم استخدام جميع الوسائل المتاحة لتحقيق أعلى دقة. تم تجهيز محطة القيادة والتحكم الرئيسية، وكذلك كل قمر صناعي، بأدق معايير السيزيوم والهيدروجين للتردد والوقت المتاحة حاليًا.

تردد التذبذب القياسي هو 10.23 ميجا هرتز. يتم الحصول على جميع تذبذبات وإشارات الأقمار الصناعية من هذا التردد عن طريق التحويل المتماسك: ضرب وقسمة تردد المذبذب المرجعي - التردد ومعيار الوقت. يتم الحصول على تذبذبين لتردد الموجة الحاملة عن طريق ضرب تردد المذبذب المرجعي بعامل مناسب. يتم الحصول على تذبذب L1 = 1575.42 ميجا هرتز عن طريق الضرب في 154. يتم الحصول على تذبذب L2 = 1227.60 ميجا هرتز عن طريق الضرب في 120. وتستخدم القياسات على ترددين حاملين لتنفيذ طريقة التشتت مع مراعاة تأثير الأيونوسفير وتسهيل الإجراء لحل غموض قياسات المرحلة.

يتم تعديل تذبذبات الموجة الحاملة بواسطة إشارات الكود: كود C/A ورمز P. وفي هذه الحالة، يتم تشكيل تذبذبات الموجة الحاملة بواسطة الكود P؛

ويتم تعديل تذبذبات تردد الموجة الحاملة الأولى فقط بواسطة الكود C/A. تردد ساعة الكود P يساوي تردد تذبذب المذبذب المرجعي. يتم الحصول على تردد الساعة لرمز C/A بتقسيم تردد تذبذب المذبذب المرجعي على عشرة. تم وصف الرموز في القسم 3.3. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تعديل الموجات الحاملة بواسطة رسالة الملاحة الساتلية. 3.2. رسالة الملاحة، التقويم الفلكي رسالة الملاحةويسمى أيضا رسالة القمر الصناعيأو رسالة الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

. في المصطلحات الإنجليزية، هذا هو تدليك الملاحة. حتى أن هناك رسالة معلومات الاسم، على الرغم من أن أي رسالة، بحكم التعريف، لا يمكن إلا أن تحتوي على معلومات. أدناه، للإيجاز، سوف نستخدم هذا المصطلح

رسالة

تحتوي المجموعة الأولى على معلمات الميقاتية الساتلية ومعاملات النموذج الأيونوسفيري.

معلمات الساعة هي تصحيح وتقدم ساعة القمر الصناعي بالنسبة إلى GPST. يتم استخدام المعلومات حول معلمات نموذج الغلاف الأيوني فقط عند العمل مع أجهزة الاستقبال أحادية التردد. إذا كان هناك جهاز استقبال مزدوج التردد، يتم استخدام طريقة التشتت.

تحتوي الكتلتان الثانية والثالثة على التقويم الفلكي للقمر الصناعي الذي يبث هذه الرسالة. تسمى هذه التقويمات الفلكية البث الفلكي. ويتم الحصول عليها من خلال عمليات رصد الأقمار الصناعية من خمس محطات تتبع.مراقبة الأقمار الصناعية عن طريق محطات التتبع والمعالجة الأولية للنتائج ونقلها إليها

المحطة الرئيسية

الإدارة والتحكم ومعالجة النتائج هناك ونقلها إلى محطة وضع المعلومات ووضعها نفسه يستغرق وقتًا. وبالتالي، فإن التقويم الفلكي للبث المخزن في ذاكرة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن الطائرة والذي يتم بثه في وقت بثه قد أصبح قديمًا بالفعل. ولذلك فإن التقويم الفلكي الإذاعي هو نتيجة التنبؤ والاستقراء. لنفس السبب، يتم تخزين التقويمات في ذاكرة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن الأقمار الصناعية كلما كان ذلك ممكنا - كل ساعة تقريبا.الكتلة الرابعة مخصصة لنقل معلومات الخدمة. ولا يملك المستلمون المدنيون القدرة على تسجيل هذه المعلومات. الإطار الخامس يحتوي علىتقويم الأقمار الصناعية ومعلومات حالة النظام. التقويم عبارة عن تقويم فلكي تقريبي لأقمار النظام الصناعية وبيانات عن صحة كل قمر صناعي.كل

يبث القمر الصناعي معلومات عن كوكبة الأقمار الصناعية كل 12.5 دقيقة. الحصول على تقويم قبل بدء الملاحظات واستخدام هذه البيانات في المرحلة تخطيطتحتاج إلى وضع جهاز الاستقبال في أي مكان مفتوح، وإبقائه قيد التشغيل هناك لمدة 15-20 دقيقة، وإيقاف تشغيله ونقل البيانات إلى كمبيوتر المكتب. أثناء عملية المراقبة، يتم الحصول على تقويم جديد دون قضاء أي وقت إضافي على الإطلاق.

التقويم الفلكي للقمر الصناعي عبارة عن مجموعة كاملة من البيانات حول مدار القمر الصناعي وموقع القمر الصناعي في المدار. يهتم مستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بإحداثيات مركز الأرض للقمر الصناعي في نظام WGS84 في لحظة مغادرة الإشارة لهذا القمر الصناعي. تقوم أجهزة المستخدم بحساب إحداثيات القمر الصناعي باستخدام البيانات الموجودة في ملف التقويم الفلكي. يتم تصنيف معلومات التقويم الفلكي على أنها. مرجع (المرجع، الأولي) لحظة. دعونا نتذكر أن معلمات التقويم الفلكي تتأرجح وتشير إلى اللحظة المرجعية.فيما يلي ملخص للمعلومات الواردة في التقويم الفلكي للبث.

	هو الجذر التربيعي للمحور شبه الرئيسي للقطع الناقص المداري. وهو الجذر التربيعي للمحور شبه الرئيسي الذي يتم تضمينه في صيغة حساب الإحداثيات المدارية للقمر الصناعي من التقويمات الفلكية الخاصة به؛ بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المعلومات حول الجذر التربيعي لشبه المحور مساحة أقل في الرسالة مقارنة بالمعلومات حول المحور.
ه	- الانحراف المداري
دبليو	- الصعود الصحيح للعقدة الصاعدة لمدار القمر الصناعي
دبليو	- معدل التغير في الصعود الأيمن للعقدة الصاعدة لمدار القمر الصناعي
أنا	- زاوية ميل المستوى المداري إلى المستوى الاستوائي
أنا`	- سرعة تغير زاوية الميل
شهر	- متوسط ​​الشذوذ في اللحظة المرجعية
الاسم المميز	- انحراف متوسط ​​قيمة الحركة عن القيمة المحسوبة مسبقًا
C uc و C لنا	- اتساع حدود جيب التمام والجيبية في صيغة تصحيح وسيطة خط العرض
C RC و C rs	- سعة حدود جيب التمام والجيبية في صيغة تصحيح نصف القطر المداري
C جيم و C هو	- اتساع حدود جيب التمام والجيبية في صيغة تصحيح زاوية الميل المداري. تأخذ صيغ اضطرابات العناصر المتأرجحة في الاعتبار فقط تأثير ضغط الأرض على حركة القمر الصناعي

3.3. حساب الإحداثيات المدارية من التقويم الفلكي

دعونا نفكر في كيفية استخدام التقويم الفلكي للأقمار الصناعية لحساب إحداثياته ​​المستطيلة X س و ص س في نظام الإحداثيات الاستوائية في وقت الرصد. الصيغ (1) هي المرحلة النهائية لحل المشكلة.

X o = r cos u، Y o = r sin u. (1) وهذا يدل على أن المشكلة تقتصر على تحديد نصف القطر المداري وقت الرصدص حجة الأقمار الصناعية وخط العرضش. لحظة المراقبةر يتم الحصول عليها من تسجيل لحظة الوصول إلى جهاز الاستقبال للطابع الزمني. قيمة أحد الثوابت الجيوديسية الأساسية م - نتاج ثابت الجاذبية وكتلة الأرض. في WGS84 م = 3.986008 · 10 14 م/ثانية 2. ينقسم إجراء حساب الإحداثيات المدارية إلى أربع مراحل. في المرحلة الأولى، يتم حساب الشذوذ الحقيقي V. إجراء الحساب هو كما يلي. حساب الفاصل الزمني در، الماضية من عصر المرجعية المرجعيةل حتى اللحظةالملاحظات:

د ر=ر-س.

احسب القيمة التقريبية لمتوسط ​​الحركة ن س = ( م/أ- 3 )- 1/2. احسب القيمة المكررة لمتوسط ​​الحركة ن=ن س + الاسم المميز.حساب متوسط ​​الشذوذ م=م س +ن د.ت.باستخدام معادلة كبلر م = إيسينE،حساب الشذوذ غريب الأطوار ه.وأخيرا في هذه المرحلة يتم حساب الشذوذ الحقيقي الخامس،باستخدام الصيغ: cosV=(cosE-e)/(1-ecosE)و sinV=(1-e - 2 جيبE) - (1/2)/(1-ECOSE).وفي المرحلة الثانية، يتم حساب قيمة وسيطة خط العرضش. إجراء الحساب هو كما يلي. احسب القيمة التقريبية لوسيطة خط العرضيو س =V+ ث.احسب تصحيح القيمة التقريبية لحجة خط العرض لتأثير ضغط الأرض على مدار القمر الصناعي باستخدام الصيغة: د U=C uc cos2U o + C لنا sin2U o. أذكر أن المعاملاتمع الواردة في التقويمات. معنى مؤشرات هذه المعاملات هو كما يلي. ويعني الفهرس U أنه يتم حساب وسيطة خط العرض U. ويعني المؤشران C وS أنهما يمثلان حدي جيب التمام والجيب، على التوالي. وعلاوة على ذلك، تم الاحتفاظ بنظام الفهرسة هذا. وأخيرا، في هذه المرحلة، يتم حساب القيمة المكررة لوسيطة خط العرضش=ش س + د يو.في المرحلة الثالثة، يتم حساب نصف القطرص حول ربتات الأقمار الصناعية. إجراء الحساب على النحو التالي. احسب القيمة التقريبية لنصف القطر المداري باستخدام الصيغة: r o =a(1-ECOSE). احسب تصحيح نصف القطر المداري لضغط الأرض: د r=C rc cos2U o + C rs sin2U o. معنى المشتركين هو نفسه كما في المرحلة السابقة. وأخيرًا، في هذه المرحلة، يتم حساب القيمة المكررة لنصف القطر المداري:ص = ص + دكتور.قد تحتوي إحداثيات القمر الصناعي التي تم الحصول عليها من البث الفلكي على خطأ يبلغ حوالي 100 متر. أسباب هذه الدقة المنخفضة هي كما يلي. أولاً، إن التقويم الفلكي الإذاعي هو بطبيعته نتيجة للتنبؤ بالمدار، أي أنه عبارة عن تقويم فلكي استقرائي.

ثانيًا، عند حسابها، يأخذون في الاعتبار عاملًا واحدًا فقط، وإن كان الأكثر أهمية، الذي يزعج مدار القمر الصناعي - وهو تأثير ضغط الأرض.

يؤدي عدم مراعاة العوامل الأخرى إلى انخفاض الدقة أثناء أي استقراء طويل. وثالثًا، بالنسبة لمستخدم غير مصرح به، يتم خشونة التقويم الفلكي عمدًا.

وفقا للخصائص الإحصائية، فإن الرموز عشوائية، وبالتالي فهي تشكل إشارة ذات نطاق عريض. طول التماسك لهذه الإشارة صغير، لذلك أثناء معالجة الارتباط، يتم الحصول على الحد الأقصى الضيق والمفرد لوظيفة الارتباط. وهذا بدوره يجعل من الممكن قياس التأخير الزمني في وضع الكود بشكل لا لبس فيه وبدقة عالية. إن أجهزة الاستقبال والتسجيل، التي لا "تعرف" قوانين تكوين الكود، ستنظر إلى إشارة القمر الصناعي على أنها ضوضاء عشوائية. في الواقع، تتشكل القوانين بشكل طبيعي، على الرغم من أن نوع القانون معقد. ولهذا السبب يتم استدعاء إشارة القمر الصناعي الضوضاء الزائفة,والرموز هي عشوائية زائفة.

هناك نوعان من رموز القياس. كود البث الذي يمكن الوصول إليه بسهولة، ويمكن اكتشافه بسهولة - كود C/A - كود الاكتساب الخشن. رمز P دقيق - رمز دقيق. يحتوي القمر الصناعي على رمز C/A فردي يتكرر كل مللي ثانية.يتعرف جهاز الاستقبال على إشارة القمر الصناعي ويلتقطها على التردد L1 سهل، حيث يتم تعديل هذا التردد بواسطة كود C/A. يكون الوضع أكثر تعقيدًا عند التقاط إشارة القمر الصناعي على التردد

ويتميز القمر الصناعي في هذا العصر برمز P، يتكرر كل أسبوعين. في الوقت نفسه، فإن رمز P بأكمله ككل متأصل في النظام. مدة الرمز P للنظام هي 266.4 يومًا. بمعنى آخر، يتم تقسيم رمز P الطويل بالكامل للنظام إلى أجزاء أسبوعية وفواصل زمنية.

يتم تخصيص كل جزء في عصر معين لقمر صناعي محدد. في البداية، كان بإمكان المستخدمين المصرح لهم فقط، وخاصة الجيش الأمريكي، الوصول إلى الرمز P. الآن أصبحت أجهزة جميع المستخدمين تقريبًا قادرة على الوصول إلى الرمز P. هذا الوصول معقد بسبب حقيقة أن إشارة P-code تخضع لتشفير إضافي (تشفير) باستخدام ما يسمى بالرمز Y. وكما هو مذكور في الأدبيات، فقد تم ذلك من أجل منع إمكانية تعطيل النظام من خلال التدخل الخارجي. يُطلق على وضع التشغيل هذا اسم Anti-Spoofing (AS) - وهو أسلوب لمواجهة التأثير غير المصرح به. يتعلق الأمر باستخدام رمز Y. وفي المقابل، فإن التشفير Y هو تبادل المقاطع الأسبوعية من الكود P بين الأقمار الصناعية في تسلسل معروف فقط للموظفين الذين يديرون النظام. إذا كان هذا التسلسل غير معروف للمستخدم، أي أن جهاز الاستقبال الخاص به لا يحتوي على الشريحة المقابلة، فلا توجد طريقة لالتقاط إشارة P-code عند تردد الموجة الحاملة الثانية ويمكن لجهاز استقبال مزدوج التردد باهظ الثمن وعالي الدقة تعمل فقط كتردد واحد. ومع ذلك، فقد تغلبت الشركات المصنعة للمعدات على هذه الصعوبات بطريقة أو بأخرى، على سبيل المثال، من خلال دفع ثمن القدرة على تركيب الرقائق المناسبة في أجهزة الاستقبال. ولذلك، يبدو أن الترميز Y لم يعد ضروريًا.

تسمى الملاحظات في كود C/A خدمة تحديد المواقع القياسية (SPS). يتم تحديد إحداثيات التنقل في هذا الوضع بخطأ يتراوح بين 100 و200 متر. تسمى الملاحظات في الرمز P خدمة تحديد المواقع الدقيقة (PPS) - وهي خدمة لتحديد الموقع الدقيق. يتم تحديد إحداثيات التنقل في هذا الوضع بخطأ يتراوح بين 10 إلى 20 مترًا.

توفر هذه الخدمة الفرصة لاختيار ملفات التقويم الفلكي الدقيق مع معرفة تاريخ الملاحظات. فقط أدخل التاريخ وانقر على "تحديد".

يتم حساب البيانات وتخزينها بشكل علني على خوادم FTP التابعة لخدمة GNSS الدولية وأرشيف بيانات الجيوديسيا الفضائية التابع لناسا.

يتم حساب أفضل التقويم الفلكي النهائي ونشره بتأخير قدره 12-18 يومًا. في الوقت الحقيقي (أو مع تأخير لعدة ساعات) ما يسمى. منتجات فائقة السرعة وسريعة. دقتها أسوأ من الدقة النهائية، ولكنها في نفس الوقت أفضل بكثير من دقة الملاحة.

يتم تخزين الملفات في شكل حزم ويمكن فكها بواسطة معظم أدوات الأرشيف، على سبيل المثال 7zip

المرافق

محول الإحداثيات العالمية

الموقع يقوم على مبادئ تطوعية، لذلك عند الدخول يسأل عن التبرعات لصالحه. سيكون مفيدًا بشكل أساسي إذا كنت بحاجة إلى تحويل الإحداثيات بين أنظمة الإحداثيات الدولية المختلفة، وبعض أنظمة الإحداثيات الحكومية (التي تكون معلماتها مفتوحة للوصول العام، وليس المتعلقة بأوكرانيا)، على سبيل المثال ETRF89، وWGS84، وWGS84 Web Mercator والحالة المتاحة للجمهور تلك.

الحاسبة الجغرافية NDIGK

نفس الآلة الحاسبة الجغرافية للخدمة المدنية الأوكرانية في قضايا الجيوديسيا ورسم الخرائط والسجل العقاري.

تريمبلRTX

خدمة للمعالجة اللاحقة من Trimble، ويتم إنتاج النتيجة في شكل ETRS وITRF لتطبيقات مختلفة. مطلوب متابعة طويلة الأجل للحصول على دقة مقبولة. بناء على مشاهدات المحطات الدولية وبعض محطاتنا. مجانا، ولكن مع التسجيل

أوسبوس

تقوم خدمة ما بعد المعالجة التابعة لـ Geoscience Australia من الحكومة الأسترالية بإصدار النتيجة في شكل ITRF2014. مطلوب متابعة طويلة الأجل للحصول على دقة مقبولة. يعتمد على الملاحظات من المحطات الدولية. مجاني، لا يتطلب التسجيل.

مخططو مسح GNSS

تسمح لك أدوات تخطيط قياسات GNSS لفترة معينة بتقدير الأقمار الصناعية المرئية مسبقًا عند زاوية قطع معينة وموقعها فوق الأفقي. ستكون هذه الأدوات مفيدة عند التخطيط لوقت التصوير الأمثل في الأماكن ذات رؤية السماء الضعيفة (المقالع والمدن) وعند استخدام أجهزة الاستقبال ذات النظام الواحد.

تنقل أقمار الملاحة نوعين من البيانات - التقويم والتقويم الفلكي.

التقويم -هذه مجموعة من المعلومات حول الحالة الحالية لنظام الملاحة ككل، بما في ذلك التقويم الفلكي المفقود، المستخدم للبحث عن الأقمار الصناعية المرئية واختيار الكوكبة المثالية التي تحتوي على المعلومات. يحتوي التقويم على المعلمات المدارية لجميع الأقمار الصناعية. يرسل كل قمر صناعي تقويمًا لجميع الأقمار الصناعية. بيانات التقويم ليست دقيقة للغاية وهي صالحة لعدة أشهر.

بيانات التقويم الفلكيتحتوي على تعديلات دقيقة للغاية للمعلمات المدارية والساعات لكل قمر صناعي، وهو أمر مطلوب لتحديد الإحداثيات بدقة. ينقل كل قمر صناعي للملاحة البيانات فقط من التقويم الفلكي الخاص به.

رسائل الملاحة- هذه عبارة عن حزمة بيانات مرسلة عبر القمر الصناعي تحتوي على تقويم فلكي مع طوابع زمنية وتقويم.

يمكن تقسيم الإشارة المرسلة بواسطة أقمار الملاحة إلى مكونين رئيسيين: إشارة ملاحية (رمز محدد المدى العشوائي الزائف) ورسالة ملاحية (تحتوي على كمية كبيرة من المعلومات حول معلمات أقمار الملاحة). وفي المقابل، تحتوي رسالة الملاحة على بيانات التقويم الفلكي والتقويم (الشكل 3.24). نؤكد على الفور أن رمز جهاز تحديد المدى يتم إرساله أيضًا كجزء من رسالة التنقل، والتي ستصبح واضحة من العرض التقديمي الإضافي.

المعلومات التشغيلية

(التقويمات)

رمز طويل الشكل وعشوائي زائف

معلومات غير عملية

(تقويم)

أرز. 3.24.هيكل إشارة الأقمار الصناعية للملاحة

ويمكننا القول أن الإشارة الصادرة من أقمار الملاحة الصناعية تحتوي على ثلاثة مكونات رئيسية:

• 1) رمز عشوائي زائف (جهاز تحديد المدى)؛
• 2) التقويم.
• 3) بيانات التقويم الفلكي.

تحصل أجهزة استقبال الملاحة على معلومات حول موقع الأقمار الصناعية بدقة من البيانات الموجودة في التقاويم والتقويم الفلكي للأقمار الصناعية. دعونا نشرح معنى مصطلح "التقويم الفلكي" (اليونانية القديمة ?(Ргš?р1? - يوميًا، يوميًا). في علم الفلك، هذا جدول للإحداثيات السماوية للشمس والقمر والكواكب والأجرام الفلكية الأخرى، محسوبة على فترات منتظمة، على سبيل المثال، في منتصف الليل كل يوم.

يشير التقويم الفلكي أيضًا إلى إحداثيات الأقمار الصناعية الأرضية المستخدمة للملاحة في أنظمة NAVSTAR (GPS) وGLONASS وGalileo وما إلى ذلك. التقويم الفلكي هو معلومات محدثة حول مدار قمر صناعي معين ينقل إشارة، نظرًا لأن المدار الحقيقي للقمر الصناعي قد يكون كذلك تختلف عن المحسوبة. إن البيانات الدقيقة حول الموقع الحالي للأقمار الصناعية هي التي تسمح لمستقبل الملاحة بحساب الموقع الدقيق للقمر الصناعي، وعلى هذا الأساس، حساب موقعه الخاص. يتم نشر بيانات التقويم الفلكي من كوكبة الملاحة GLONASS على الموقع الإلكتروني لوكالة الفضاء الروسية (Roscosmos). يتضمن تكوين التقويم الفلكي الساتلي GLONASS، على وجه الخصوص، المعلمات المدارية الساتلية التالية:

• NS - رقم القمر الصناعي؛
• التاريخ - التاريخ الأساسي (UTC+3 ساعات)، HH.MM.YY؛
• الذي - التي. -وقت مرور العقدة الصاعدة (عدد الثواني من 00 ح 00 دقيقة 00 من التاريخ الأساسي)، ق؛
• تي أ6 -فترة التداول، ق؛
• ه -الانحراف.
• / - ميل المدار، °؛
• بو -خط الطول الجغرافي للعقدة الصاعدة لـ GLONASS، °؛
• حجة الحضيض المشترك، °؛
• 5/، - تصحيح المقياس الزمني الموجود على متن السفينة، s؛
• ص،- رقم تردد الرسالة؛
• في -معدل التغير في الفترة الصارمة. الفترة الصارمة - الفاصل الزمني بين مرورين متتاليين لجرم سماوي عبر نفس العقدة المدارية (الصاعدة أو الهابطة).

تم توضيح مفهوم الانحراف المركزي للقطع الناقص المداري في الشكل. 3.25:

• أ
• شبه المحور الرئيسي للقطع الناقص المداري - ب _
• الانحراف المركزي للقطع الناقص المداري: ه =

تعد بيانات التقويم الفلكي جزءًا لا يتجزأ من التقويم. بعد أن تلقى من التقويم المعلمات التقريبية الأساسية لمدارات جميع الأقمار الصناعية، يتلقى الملاح من كل قمر صناعي التقويم الفلكي الخاص به. وبناءً على هذه البيانات الدقيقة، فإن

أرز. 3.25.

المعلمات المدارية، أي بيانات التقويم. التقويم الفلكي هو نوع من "البنية الفوقية" فوق التقويم، والذي يحول المعلمات الأساسية إلى معلمات محددة. تحتوي بيانات التقويم الفلكي على تعديلات دقيقة للغاية على المعلمات المدارية والساعات لكل قمر صناعي، وهو أمر مطلوب لتحديد الإحداثيات بدقة.

على عكس التقويم، ينقل كل قمر صناعي البيانات فقط من التقويم الفلكي الخاص به، وبمساعدتها، يمكن لجهاز الاستقبال الملاحي تحديد موقع الأقمار الصناعية بدقة عالية.

التقويم الفلكي، الذي يحمل بيانات أكثر دقة، يصبح قديمًا بسرعة كبيرة. هذه البيانات صالحة لمدة 30 دقيقة فقط. ترسل الأقمار الصناعية تقويماتها الفلكية كل 30 ثانية. يتم إجراء تحديثات التقويم الفلكي بواسطة المحطات الأرضية. إذا تم إيقاف تشغيل جهاز الاستقبال لأكثر من 30 دقيقة ثم تم تشغيله، فإنه يبدأ بالبحث عن الأقمار الصناعية بناءً على التقويم المعروف لديه. باستخدامه، يختار الأقمار الصناعية لبدء البحث.

عندما يكتشف جهاز استقبال الملاحة القمر الصناعي، تبدأ عملية جمع البيانات المؤقتة. عند استقبال التقويم الفلكي لكل قمر صناعي، تعتبر البيانات الواردة من القمر الصناعي مناسبة للملاحة.

إذا تم إيقاف تشغيل جهاز الاستقبال ثم تشغيله مرة أخرى خلال 30 دقيقة، فسوف "يلتقط" الأقمار الصناعية بسرعة كبيرة، حيث لن تكون هناك حاجة لجمع بيانات سريعة الزوال مرة أخرى. هذه بداية "ساخنة".

إذا مرت أكثر من 30 دقيقة منذ إيقاف التشغيل، فسيتم إجراء بداية "دافئة" وسيبدأ جهاز الاستقبال مرة أخرى في جمع البيانات المؤقتة.

إذا تم نقل جهاز الاستقبال (إيقاف تشغيله) عدة مئات من الكيلومترات أو بدأت الساعة الداخلية في إظهار وقت غير دقيق، فإن البيانات الموجودة في التقويم الحالي غير صحيحة. في هذه الحالة، يحتاج الملاح إلى تنزيل تقويم وتقويم فلكي جديد. ستكون هذه بالفعل بداية "باردة".

يتم تزويد الأقمار الصناعية بالتقويم الفلكي من خلال الجزء الأرضي من النظام، أي. على الأرض، يتم تحديد معلمات حركة الأقمار الصناعية والتنبؤ بقيم هذه المعلمات لفترة زمنية محددة مسبقًا. يتم إجراء القياس والتنبؤ بمعلمات حركة القمر الصناعي في المركز الباليستي للنظام بناءً على نتائج قياسات المسار للمسافة إلى القمر الصناعي وسرعته الشعاعية. يتم تضمين المعلمات وتوقعاتها في الرسالة الملاحية المرسلة بواسطة القمر الصناعي مع إرسال الإشارة الملاحية.

في GPS، يتم إرسال التقويم، بالاشتراك مع حقول البيانات الأخرى، كل 12.5 دقيقة، في GLONASS - كل 2.5 دقيقة. في الجدول 3.3 يعرض معلمتين زمنيتين للتقويم والتقويم الفلكي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للمقارنة. من الواضح أن فترة تحديث البيانات وتوقيت ملاءمتها للتقويم والتقويم الفلكي تختلف اختلافًا كبيرًا.

الجدول 3.3

فترات تحديث بيانات مدار الملاحة الفضائية