К расчету координат навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS, страница 2

При написании программы вычисления координат и составляющих вектора скорости 1зго спутников системы ГЛОНАСС необходимо Учесть, что значение Тмдв(11р) может быть как больше гм так и меньше гм В случае Тмдв(гур) >го шаг интегрирования Ь должен быть больше О, в противном случае Ь < О. Следует так же учитывать, что в общем случае интервал интегриро- ВаНИЯ 1В РТМДВ( 'Геур ) НЕ КРатЕН ШаГУ Ь. ПОЭТОМУ На КажДОМ ШаГЕ ПЕРЕД осуществлением вычислений по формулам (1.56)-(1.58) необходимо определять, лежит лн очередное значение временного аргумента внугри интервала интегрирования.

Если временной аргумент лежит внутри этого интервала, то осуществляются вычисления по формулам (1.56)-(1.58). В противном случае„вычисляется уменьшенный шаг интегрирования, такой, что его добавление к предыдущему временному аргументу дает значение равное Тмдв(гур~ и затем осуществляются окончательные вычисления по формулам (1.56) — (1.58) с уменьшенным шагом интегрирования. 58 Глава 1. Основы теории ГНСС рад рап/с рап рал ге — аргумент пернгея орбиты спутника рад Размерность Наименование параметра рал Номер спутникаг безразм.

рап/с безразм, -! с ее — зксцентриситет орбиты спутника безразм 1.14. Вычисление координат спутников ОРЯ на момент предшествия Как было показано в разд. !.9, 1.10, лля определения координат навигационного приемника на момент измерений псевдозадержек Гнш необходимо знать координаты навигационных спутников на моменты предшествия гур моменту измерения (см. рис. 1.!4).

Эти координаты вычисляются в навигационном приемнике по эфемерндным данным, входящим в состав навигационного сообщения спутников. Эфемеридные данные ОРБ, необходимые для вычисления координат спутников, представлениы в табл. 1.2. Размерности, указанные в правом столбце таблицы„приведены к виду, необходимому для дальнейших вычислений. Таблица 1.2 Эфемеридные данные спутников ОРИ гог — показания часов системы ОР8 на узловой момент расчета координат спутника (см.

разд. !.7 н рис. !. ! 8) го- — показания часов системы ОР$ на узловой момент расче- та поправок к показаниям спутниковых часов (см. раза. 1.7) аге — сдвиг шкалы вРемени1ьго спУтника Т1(гас) относи- тельно шкалы времени системы ОРБ Торэ(гас ) в момент, когда показания часов системы СРБ равны значению го- аг, — коэфФициент прн линейном члене в полнномиальной. модели расхождения показаний часов 1-го спутника Тг(га; ) относительно показаний часов системы ОРБ Торэ(рос ) агз — коэффициент при квадратичном члене в полиномяальной модели РасхождениЯ показаний часов1-го спУтника т1(гас ) относительно показаний часов системы ОРБ Торэ(го„-) л4е — средняя аномалия спутника в момент, когда показания часов системы ОРБ равны значению гов 1 14.

Вычисление координат спутников СРБ на момент нредтествив 59 иГА — корень квадратный из большой полуоси орбиты спугиика Слс — амплитуда косинусной гармоники в поправке к радиус- вектору орбиты Слг — амплитуда синусной гармоники в поправке к радиус- вектору орбиты (е — угол наклонения плоскости орбиты к плоскости экватора 1ООТ вЂ” скорость изменения угла наклонения орбиты Сгс — амплитуда косинусной гармоники в поправке к углу наклоненияорбиты Сгз — амплитуда сннусной гармоники в поправке к углу на- клонения орбиты С~~ — амплитуда косннусной гармоники в поправке к аргу- менту широты Сиг — амплитуда синусной гармоники в поправке к аргументу широты йе — долгота восходящего узла орбиты спутника иа начало недели системы ОР8 ОМЕОА!зОТ вЂ” скорость изменения долготы восходящего узла орбиты спутника Вычисление координат спутников системы ОРЗ осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом !2].

1. Вычисление показаний Т1(г~ур) спутниковых часов на момент предшествия г„',: Т'(11р) = ~пиесе(Т„(г„,„)-П1(гю„)), (!.б5) где шобеовзое (х) — вычисление модуля х по основанию б04800 (количество секунд в неделе). Вычисление модуля необходимо потому, что счет времени в ОРБ сбрасывается в начале каждой недели по шкале ОР$; Т„(гам ) — показания часов навигационного приемника на момент измерения г„в секундах от начала недели ОРЯ; пу(1„,„)— мент 1 псевдозадержка в секундах, измеренная в приемнике в мо ) Формула (1.65) вытекает из ранее данного определения понятия псевдозадержки (1.22). Глава 1. Основы теории ГНСС 2. Шкалой эфемеридного времени в системе 0РБ является систеМ- ная шкала времени.

Поэтому для вычисления координат спугников ГЛОНАСС на момент предшествия гйр требуется вычислить показания Торэ(гетр) часов 0РБ на момент предшествия 11р. Эти вычисления осуществляются по формуле Т, '(г' )- Т1(г' ) АТ', (1.66) где АТ1 — поправка к показаниям часов/-го спутника: АТл = ага+ а1! 1(Торэ 1("р)-гас)+аГ»1(Тора(гйр)-гос) + АТЬ (1 67) здесь /»Т» — член коррекции релятивистских эффектов, вычисляемый по формуле Г»Та =Сев ГАв(пЕ» ыСео ГАз!пМ», (1.68) где С=-2(т'1»/с ) =-4,442807633 10 'ос/мчз; т=3,986005 10'лмз с ~— геоцентрическая гравитационная постоянная, принятая в геодезической системе координат %08-84, используемой в 0РБ; с = 299792458 м/с— водить не следует. 3. Вычисление приращения показаний часов системы 0РБ на интер- ВаЛЕ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ УЗЛОВЫМ МОМЕНТОМ гол ИМОМЕНтОМ ПРЕДШЕСтВИЯ: 1» Торо (гйр ) гое ' (1.69) 4.

Вычисление скорректированного среднего движения на момент предшествня 11„: /т ' л=ло+4л= з "лл (чГА) (1.70) где т=3,986005.1014мз с з — геоцентрическая гравитационная посто- янная в системе%08-84 (ч/т =1,996498184322 1О м~~~ с ~). корость света. При вычислении значения ЬТ1 по формуле (1.67) с Достаточной ДлЯ пРактики точностью значение Тс„с)тур) везДе, гДе в этом возникает необходимость, можно заменить на Т1!г/р). Однако далее, после вычисления значений /»Т' и Т,'1 гвгр), такую замену про- 1.14.

Вычисление координат снутников ОРБ на момент нредшествин б! 5. Вычисление средней аномалии на момент предшествия 11р. М»™о+" 1». (1.71) Е» „-ео(е(пЕ» д)-М» Е» „„= Е» „- 1 — восозЕ» „ (1.72) при и = 1, 2, 3, ... до тех пор, пока не выполнится условие Е» „„— Е» „~<10 о. В качестве начальногозначения Е», используется Е», -— М».

! 7. Вычисление истинной аномалии спутника на момент предшествия 1„',: (~~-е~ а~Е, О» =асап2 '! (созЕ» -ео) (1.73) где функция а4ап2(х,у) определяется следующим образом: агс»8 — 1 у > 0 !. У/ (х1 я+асс!8 — х>0, у<0 У (х) — я+агс18~ — 1 /х<О, у<0 У а1ап21х, у) = х х>0, У=О 2 'я х<0, У=О 2 неопределено х=О, У=О а' 8. Вычисление аргумента и поправленного аргумента широты спутника на момент предшествия 11р. Ф» =О„+в, (1.74) (1.75) (1» =ф,+Л(/„, 6.

Вычисление значения эксцентрической аномалии на момент предшествия гур путем решения нелинейного уравнения Кеплера Е» -ео з(п Е» = М» итерационным методом: 1 15. Структура навигационного сообигения снутннков ГЛОНАСС 63 62 Глава 1. Основы теории ГНСС где поправка АУ» вычисляется по формуле Ь(1» =Сассоз2Ф»+Сцгяп2Ф». 9. Вычисление поправленного радиус-вектора спутника на момент предшествия 11р. г» =А(1-еосозЕ»)+1зг», (1.76) где поправка г»,вычисляется по формуле Аг» -- Сяс сов 2Ф» + Сяв яп 2Ф».

10. Вычисление поправленного угла наклонения орбиты на момент предшествия гвур.' 1» —— 1о+М»+1РОТ 1», (1.77) где поправка Ь1» вычисляется по формуле Ж» — -Сюсоз2Ф»+Сгвяп2Ф„. 11. Вычисление поправленной долготы восходящего узла орбиты на момент предшествия 1„'р.' й» = йо+(ОМЕОАРОТ-озз) 1» оззгое где ы, =7,2921151467 10 прад/с — угловая скорость вращения Земли. 12. Вычисление координат 1-го спутника в гринвичской геоцентрической системе координат на момент предшествия 1,',р. Х» =г»(сох(1»созй»-япУ»япй»соз1»); У,„„= г» (соя(1» япй„+яппи» соя й» соз1» ); У» = г» з(пУ» з)п1». (1.79) 1.15. Структура навигационного сообщения спугииков ГЛОНАСС Навигационные сообщения спутников системы ГЛОНАСС [1, 3] или так называемая цифровая информация (ЦИ) необходима потребителям системы для навигационных определений и для планирования сеансов связи со спутниками.'По своему содержанию цифровая информация делится на оперативную и неоперативную части.

Оперативная информация относится к спутнику, из сигналов которого она выделяется, и содержит: ° оцифровку меток времени; ° сдвиг шкалы времени данного спутника относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС; ° относительное отличие несущей частоты спутника от номинапьного ее значения; ° зфемеридную информацию. Неоперативная информация содержит альманах системы, включающий в себя: ° данные о работоспособности всех спутников системы (альманах состояния); ° сдвиг шкалы времени каждого спутника относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС (альманах фаз); ° параметры орбит всех спутников системы (альманах орбит). Навигационные сообщения спутников системы ГЛОНАСС, передаваемые в диапазоне 1.1 на квадратуре несущего колебания, которая модулирована кодом ПТ, структурированы в виде суперкадров длительностью 2,5 мин.

Суперкадр состоит из 5 кадров длительностью 30 с и каждый кадр содержит 15 строк длительностью 2 с. Из этих 2 с последние 0,3 с занимает сигнал метки времени (МВ) в виде усеченной псевдослучайной последовательности. Остальная часть строки' длительностью 1,7 с содержит 85 символов цифровой информации, передаваемой с символьной частотой 50 Гц (20 мс). Символы цифровой информации вместе с КППСЧ участвуют в формировании модулирующих сигналов спутников (см. разд.!.4). В пределах каждого суперкадра передается полный объем неоперативной информации (альманах) для всех 24 спутников системы ГЛОНАСС. В пределах каждого кадра передается полный объем оперативной информации для данного спутника и часть неоперативной информации. Таким образом, за время одного суперкадра 2,5 мин полный объем оперативной информации повторяется 5 раз.

Структура суп еркапра, кадра и отдельной строки в системе ГЛОНАСС показаны на рис. 1.25. Нумерация позиций занимаемых символами в каждой строке навигационного сообщения осуществляется справа налево. Восемь первых символов (позиции 1 — 8) являются проверочными символами кода Хемминга (КХ), позволяющими производить проверку достоверности цередачи символов ЦИ в строке. Передача ЦИ осуществляется старшими разрядами вперед.