5.Мировые спутниковые навигационные системы.

Спутниковые геодезические измерения выполняют с помощью аппаратуры, работающей по сигналам спутников навигационных систем GPS (Global Positioning System, США) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система, Россия). В Европейском союзе ведутся работы по созданию еще одной системы - GNSS-2 "GALILEO".

Спутниковая навигационная система включает подсистему космических аппаратов, подсистему контроля и управления и подсистему аппаратуры потребителей.

Подсистема космических аппаратов состоит из 24 искусственных спутников Земли, обращающихся вокруг Земли по орбитам, близким к круговым, на высоте около 20000 км. У спутников системы GPS период обращения равен половине звездных суток. В любом месте Земли на высоте более 15° над горизонтом одновременно видны от 4 до 8 спутников.

Каждый спутник оснащен измерителем времени - водородным стандартом частоты, генерирующим опорную частоту  с суточной нестабильностью.

Спутник излучает радиосигналы. Сигнал модулирован дальномерным кодом свободного доступа С/А (от англ. clear acquisition), точным кодом (от англ. precise) и навигационным сообщением. Вторая частота модулирована только кодом. Коды представляют собой непрерывно излучаемые, образуемые по определенным алгоритмам синхронизированные псевдослучайные последовательности значений нулей и единиц.

Навигационное сообщение представляет собой файл, включающий следующие данные: коэффициенты полинома для вычисления ошибки часов спутника, элементы орбиты для вычисления пространственных прямоугольных координат спутника, параметры для вычисления ионосферной поправки, приближенные элементы орбит всех спутников и др.

Подсистема контроля и управления состоит из главной контрольной станции, станций слежения, управляющих станций. Подсистема предназначена для управления, информационного обеспечения спутников и контроля правильности их функционирования.

Станции слежения, наблюдая за движением спутников, выполняют траекторные измерения, результаты которых сообщают на главную контрольную станцию.

На главной контрольной станции по данным, полученным со станций слежения, вычисляют прогнозируемые параметры орбит спутников и другие элементы, входящие в текст навигационного сообщения.

Управляющие станции загружают подготовленную информацию на спутники.

Подсистема аппаратуры потребителей – это множество средств, выполняющих прием информации со спутников, измерение параметров, связывающих положение аппаратуры пользователя с расположением спутников, и их обработку. В результате обработки получают координаты аппаратуры потребителя и, если требуется, и вектор скорости движения.

Аппаратура, входящая в состав геодезического спутникового приемника, имеет общую массу от 4 до 8 кг, рабочий диапазон температур от -20° до +60°, продолжительность непрерывной работы аккумулятора 6–8 часов. Измерения в геодезии выполняют комплектом, состоящим из двух и более геодезических спутниковых приемников. При этом с высокой точностью определяют разности координат приемников, то есть их положение относительно друг друга.

6.GPS приемник Hiper

фирмы «Топкон Позишионинг Системс», США

(Руководство пользователя)

Назначение

Аппаратура геодезическая спутниковая двухчастотная GPS/ГЛОНАСС приемник модели Hiper фирмы «Топкон Позишионинг Системс», США (далее по тексту: приемник) использует системы глобального определения местоположения американской Global Position System (GPS) и российской Глобальной Навигационной Спутниковой Системы (ГЛОНАСС) для целей геодезии и навигации.

Она предназначена для выполнения геодезических измерений в опорных и съемочных сетях, производства землеустроительных и геофизических работ, точных измерений в строительстве и горных разработках, в геодинамических исследованиях, деформометрии и других видах абсолютных и относительных определений положения объектов.

Приемник способен обрабатывать одновременно до 20-ти спутниковых сигналов в двух диапазонах частот: 1575.42 МГц (L1) и 1227.6 МГц (L2) для GPS (модификация hgd), либо 1575.42 МГц (L1) для GPS и 1602.56 - 1615.5 МГц (F1) для ГЛОНАСС (модификация GG). Приемник способен работать как по сигналам пониженной точности (ПТ), так и по сигналам высокой точности (ВТ) навигационной системы GPS (модификация GD), либо по сигналам пониженной точности обеих навигационных систем (модификация GG). Приемник обеспечивает определение координат и скорости в реальном масштабе времени фазового центра антенны, а также самого времени. Выбранная модификация приемника опционально не изменяется, так как каналы GPS и ГЛОНАСС работают на физически разных принципах поиска и захвата несущей частоты спутников.

В корпус приемника встроена GPS-антенна, два литиево-ионных аккумулятора и плата радиомодема (выбор типа модема опционален). Это позволило уменьшить количество связующих кабелей и сделать выполнение работ более надежно и комфортно.

С использованием выбранной навигационной системы GPS и/или ГЛОНАСС приемник обеспечивает следующие режимы измерений:

Режим абсолютного местоопределения (Stand Alone Positioning);

Режим относительного местоопределения пары приемников с использованием накопленных кодовых и фазовых измерений и последующей послесеансной (камеральной) обработки накопленных данных (Postprocessing);

Режим дифференциального местоопределения Подвижной станции с использованием Базовой станции и радиомодема в реальном времени при использовании кодовых измерений (Code Differential или RTK Code);

Режим дифференциального местоопределения Подвижной станции с использованием Базовой станции и радиомодема в реальном времени при использовании фазовых измерений (Real Time Kinematic или RTK Phase).

При относительных измерениях используются два приемника, установленных на конечных точках измеряемого базового вектора. (Вектор – прямое расстояние между измеряемыми пунктами). Относительное местоопределение Postprocessing реализуется для трех моделей движения приемника:

Режим Статика;

Режим Стой-иди (stop-and-go);

Режим Кинематика.

Оценка координат приемников производится по фазовым и кодовым измерениям с использованием выбранной навигационной системы GPS и/или ГЛОНАСС. Во время работы на пунктах приемники могут накапливать данные в собственной внутренней памяти или в памяти устройства управления. Наблюдения, накапливаемые во внутренней памяти, пересылаются на внешнее регистрирующее устройство (в частности, на устройство управления) через последовательный и/или параллельный порты ввода/вывода.

При дифференциальных измерениях один из приемников работает как Базовая станция (База), другой – как Подвижная (Ровер).

В дифференциальном режиме для передачи поправок используется радиопередающий модем на Базе и радиоприемный модем на Ровере. (Их часто называют радиомодемами, модемами или просто радио).

Для передачи/приема поправок применяется стандарт, позволяющий выполнять дифференциальные измерения в комплекте с приемниками иного типа, использующими тот же стандарт передачи/приема поправок.