Применение спутниковых методов определения координат. 
Технология спутниковых методов

Спутниковые радионавигационные системы позволяют определять координаты путём приёма сигналов по измеренному доплеровскому сдвигу частоты сигнала, измеряемого с искусственного спутника земли, параметры которого известны. В настоящее время для этих целей используют системы GPS и ГЛОНАСС.

При работе с GРS-системой координаты определяются в геоцентрической системе, начало её совпадает с центром масс земли. В процессе определений получают значение трёх координат Х, Y, Z. Для их определения должны быть известны координаты спутников и расстояние от точки стояния до спутника. Минимальное необходимое количество спутников для определения координат точки-4. Определяемым параметром при расчёте координат точки является время распространения магнитной волны от спутника до точки. Его измеряют фазовым методом, основанном на доплеровском эффекте.

Эффект Доплера — изменение длины волны, наблюдаемое при движении источника волн, относительно их приёмника. При приближении источника к приёмнику длина волны уменьшается, при удалении — возрастает.

В результате получают разности длин волн и фаз, что даёт возможность измерить расстояние между спутником и точкой и затем вычислить координаты точки.

Методы определения координат с испытанием ИС3 (искусственные спутники земли) называется Спутниковым позиционированием.

Работу можно выполнять в любую погоду днем и ночью. Современные аппаратуры позволяют определить координаты объектов на земле с сантиметровой и даже миллиметровой точностью.

В спутниковых технологиях применяют односторонние методы дальномерных измерений: передающие устройство находится на спутнике, а приемное на земле.

Принцип работы состоит в том что приемники GPS сигналов находятся на земле, а сами спутники используются в качестве исходных пунктов. Для определения координат пункта на земле решается пространственная обратная линейная засечка.

По трем измеренным дальностям получают координаты X, Y, Z.

В связи с расхождением шкал времени спутника и приемника необходимо одновременно наблюдать 4 ИСЗ. В системе GPS спутники размещены на шести орбитах по 4 спутника на каждой. Высоты орбит порядка 20 000 км. Такое количество и расположение спутников обеспечивают видимость в любой точке земли одновременно не имеет 4х спутников. В системе ГЛОНАСС планируется использование 3 орбит.

Спутниковые системы состоят из 3-х секторов:

• 1. Космический включает спутники.
• 2. Контроля и управления — этот комплекс наземных средств, обеспечивает непрерывное наблюдение спутников в целях уточнения их орбит, прогноза движения на определенном интервале времени в виде эфемерид, заложенных в память спутника. Составная часть этого сектора — космическая геодезическая сеть равномерно расположенных на земле пунктов.
• 3. Пользователя.

Состоит из приемника и вычислительного блока. Измерение в геодезических целях выполняется фазовым методом, позволяющим получать не координаты, а их приращения в точках, где установлены приемники. Эти измерения называются относительными. Существуют два способа измерения:

• 1. Кодовый — когда измеряют время распространения сигнала. Его используют только в приемниках, размещенных на определяемом пункте. Этот способ называется автономным. Если измерения одновременно выполняются двумя приемниками то способ называется дифференциальным. При этом способе один приемник ставят на пункте с известными координатами, другой на определяемом, для повышения точности.
• 2. Фазовый — его применяют при определении координат геодезических пунктов. В этом случае измеряют не время распространения сигнала, а сдвиг фаз колебаний несущей частоты излучаемой спутником за этот промежуток времени.

Так как спутник движется, то изменяется длина волны, наблюдаемая при его движении.

Этот метод основан на эффекте Доплера.

Существует несколько геодезических режимов, делящихся на 2 группы:

• 1. статический (не подвижный)
• 2. кинематический (движущийся)

В обоих случаях один приемник находится на исходном пункте, а второй на определяемом. В статике оба приемника в момент измерений не подвижны. В кинематике один приемник перемещается непрерывно или с остановкой. Наблюдение на обоих пунктах проводится одноименно с целью приема сигнала на них с одноименных спутников. Приемник автоматически тестируется, отыскивает и захватывает все доступные спутники, производит измерения, открывает файл и заносит в него всю информацию, затем второй приемник переносится на другую определяемую точку.

Кинематический метод имеет несколько способов. В отличие от статики второй приемник после 10 — 15 минут измерений последовательно перемещается по определяемым точкам. Не позднее, чем через 1 час второй приемник должен быть размещен в начальной точке. Этот способ называется «стой — иди» .

Пространственное положение НИСЗ характеризует его «бортовые эфемериды», включающие в себя пространственные прямоугольные координаты НИСЗ (в системе координат WGS-84 для GPS и в системе ПЗ-90 для ГЛОНАСС) на определённый момент времени. Бортовые эфемериды вырабатываются в результате обработки измерений, выполняемых сегментом контроля и управления.