Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Ч.1. Основы функционирования подсистем/ Под ред. В. Н. Харисова. — М.: Изд-во ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1997. 1.3. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС// Интерфейсный контрольный документ. Редакция 5.0. — Москва, 2002. 1.4. Сетевые спутниковые радионавигационные системы/ Под ред. В. С. Шебшаевича. — М.: Радио и связь, 1993. 1.5. Волков Н. М, Иванов Н. Е., Салищев В. А., Тюбалин В. В. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС// Успехи современной радиоэлектроники, 1997, № 1, с. 31 — 46. 1.6. Ярлыков МС. Статистическая теория радионавигации. — М.: Радио и связь, 1985. 1.7.
Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/ Под ред. В.А. Болдина, А.И. Перова, В.Н. Харисова. — М.: ИПРЖР, 1999. 1.8. Российский радионавигационный план// НТЦ «Интернавигация». — М., 1994. 1.9. Федеральный радионавигационный план США// МТ и МО США, 1999. 1.10. Материалы особого совещания по связи/производству полетов 27.3— 7.4.95// ИКАО, 1995.
1.11. АП %еайег Орегайопз Рапе1 (Ач!/ОР)// 15 МееГ!п8, МопГгеа1, 1САО, 26.9.— ! 2.10.1994. 1.12. КеПу В.,/, Вач!з 1. КеЧшгег1 Ь(ач!даГюп РегКоппапсе (К1ЧР) Гог Рге-с!яоп АрргоасЬ апс$1 апйп8 ччйЬ ОЬ!88 Арр1!саг!оп// Хач!8айоп (()8А), 1994, по. 1, рр. 1 — 30. 1.13. В/отеппо~ег Н., Меуег-Н/!Бега ./. Ача!1аЬ!1!Гу апг! Асспгасу Рог!пд РгесЬюп Арргоасйез апг1 Апгогпаг!с 1.апг!!пуз// 5-й 1пгегп.
Соп(. оп Р!Йегепг!а! Баге!1!ге Ь(ач!8аг!оп 8узгегпз, 81. РегегзЪпгд, 1996, АсЫ., Рарег ' 43. 23 Глава 2 Глава 2 ВРЕМЯ. ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ Определение координат потребителя в СРНС тесно связано с понятием времени, т.к. основано на измерении времени распространения радиосигнала между двумя пространственно разнесенными точками (НС и потребитель). В современной физике все явления и события описываются в пространстве- времени, которое имеет три пространственных и одно временное измерения.
Существуют различные динамические модели пространства-времени. Наиболее простая модель базируется на принципах классической механики и законах Ньютона [2.1]. Такая модель пространства-времени лежит и в основе теории спутниковой радионавигации. Согласно первому закону Ньютона изолированная материальная точка движется по прямой линии с неизменной скоростью. Другим словами, за равные интервалы Л~ временного измерения материальная точка перемещается на одинаковые отрезки пространственного измерения (прямой линии). Таким образом, одни и те же события (перемещения на одинаковые отрезки прямой линии) происходят через равные временные интервалы. Для описания такой ситуации можно ввести понятие «идеального, равномерно текущего времени», а для его обозначения использовать символ ~.
Момент наступления какого либо события А будем обозначать как г Каждое событие, происходящее в пространстве-времени, может быть идентифицировано его описанием, как, например, зто сделано выше. Однако удобнее, рассматривая событие как точку в пространстве-времени, приписать ему числовой код, который должен однозначно характеризовать положение точки в четырехмерном пространстве-времени. Такой числовой код принято называть пространственно-временной координатой, которая задается в некоторой четырехмерной координатной системе. Описание пространственных координат и координатных систем будет приведено в гл.
3. В данной главе рассматривается временная координата и различные временные координатные системы, которые исторически принято называть шкалами времени. Подчеркнем, что шкала времени водится для обеспечения возможности определения количественного значения времени, под которым будем понимать число, определенное для каждого момента времени. Такое число будем называть временем по шкале или просто временем, если изложение ведется для одной шкалы времени. Для обозначения текушего времени для шкалы «Ь» будем использовать ~~; для обозначения момента наступления какого либо события А для рассматри- 24 Время.
Шкалы времени ваемой шкалы будем использовать гА~; количественное значение времени для момента наступления события А на шкале «Ь» будем обозначать Ть р„~ . ( ы Для задания шкалы времени может использоваться любой периодически повторяющийся процесс: вращение Земли, движение Земли вокруг солнца, излучение атомов при их переходе между разными энергетическими уровнями, гармонический сигнал электрического генератора и др. Сформировав ту или шкалу времени для нее необходимо определить (задать) единицу меры времени, которая далее используется далее для количественного определения времени на шкале.
Используемые на практике единицы мер времени описаны в п. 2.1, 2.2. В технике, наряду с понятием «шкала времени» с соответствующим определением количественного значения времени на этой шкале, часто используется понятие часы. Наиболее полно определение часов дано в [2.21: «...количественное значение времени всегда осуществляется с помощью часов, под которыми понимается совокупность средств и действий, направленных на определение количественного значения времени на основе наблюдения за фазой некоторого периодического процесса».
Для определения количественного значения времени используется понятие показаний часов. Данные определения часов и показаний часов практически эквивалентны приведенным выше определениям шкалы времени и времени на шкале. Однако во многих литературных источниках термин «часы» используется в более узком смысле.
В настоящей книге, как правило, будет использоваться понятие шкалы времени с заданной на ней системой количественного определения времени, включающей единицу измерения времени. В п. 2.1, 2.2 приведена краткая характеристика наиболее широко используемых шкал времени [2.1, 2.3 — 2.41 и используемых в них единиц времени. 2.1. Астрономические шкалы и единицы времени Исторически возникшая в астрономии икала всемирного времени задается вращением Земли вокруг своей оси. При этом единицей времени являются сутки — интервал времени, за который Земля делает один полный оборот вокруг своей оси относительно какой-либо фиксированной точки отсчета на небесной сфере для наблюдателя, расположенного на одном и том же меридиане. Сутки делятся на 86400 равных интервалов, а длительность единичного интервала называют секундой.
В зависимости от выбранной точки отсчета (точка весеннего равноденствия, центр видимого диска Солнца, «среднего Солнца» и т. д.) сутки отличаются по длительности и имеют разное название. Звездные сутки Т, (звездный период обращения Земли) отсчитываются между двумя последовательными верхними положениями (кульминациями) точки весеннего равноденствия. Интервал времени от момента верхней кульминации этой точки, выра- 25 Глава 2 женный в долях Т,, называют звездным временем.
Обычно время, измеренное на данном меридиане, называется местным временем данного меридиана, т. е. в рассматриваемом случае местным звездным временем меридиана. Местное звездное время э измеряется часовым углом г точки весеннего равноденствия у (точки Весны или точки Овна) относительно местного небесного меридиана А (рис. 2.1). На рисунке показан вид северного полушария небесной сферы сверху, где Р~ — Северный полюс.
Часовой угол аналогичен географической долготе, отсчитывается от небесного меридиана наблюдателя по часовой стрелке и измеряется в часовой мере — часах, минутах, секундах. Рис. 2.1. Определение местного звездного времен Звездное время можно выразить в угловых значениях. Поскольку за 1 ч Земля поворачивается на 15', местному звездному времени, например, 5 = 2 ч 3 мин 1 с соответствует угол, равный 30 45'15". Для точных расчетов следует учитывать также, что ось вращения Земли совершает медленное периодическое колебательное движение, состоящее из нреиессии (движение по конусу) и нутаиий (небольшие колебания) оси.
Из-за прецессии и нутаций точка Весны перемещается. Если учитывается только прецессионное движение, то получаются среднее (равномерное) звездное время и средние звездные сутки. Если же учитывается и нутация, то получается истинное звездное время. Местное звездное время, измеренное на Гринвичском меридиане, называется обычно гринвичским звездным временем 5, . Истинные солнечные сутки Т„отсчитывают по нижним кульминациям центра видимого диска Солнца («истинного Солнца»).
Из-за неравномерности движения Земли по орбите и непараллельности осей ее суточного и годичного вращения Т„непостоянно, поэтому в повседневной жизни за основную единицу времени принимают средние солнечные сутки Т,„, которые отсчитываются Время.
Шкалы времени по нижним кульминациям «среднего Солнц໠— гипотетической точки, рассчитанной в предположении ее равномерного движения по орбите. «Среднее Солнце» совершает один полный оборот по небесному экватору за то же время, как и настоящее Солнце по эклиптике, и проходит точку весеннего равноденствия одновременно с Солнцем.
Интервал времени от момента нижней кульминации «среднего Солнца», выраженный в долях Т, называется средним солнечным временем или средним временем. Местное среднее время измеряется часовым углом «среднего Солнца» относительно местного меридиана, увеличенным на 12 ч.
Значение Т соответствует среднему значению Т„ за год. Подсчитано, что 24 ч звездного времени равны примерно 23 ч 56 мин 4,091 с среднего времени, т. е. Т, = 86 164,091 с среднего времени. Из-за неравномерности суточного вращения Земли звездные и солнечные сутки незначительно изменяются. Для точных расчетов введено равномерно текущее время — эфемеридное (предвычисленное) время ЕТ. Это — равномерно текущее время ньютоновой механики. Шкала эфемеридного времени задается орбитальным движением тел Солнечной системы. Основная единица измерения эфемеридного времени — тропический год в фундаментальную эпоху 1900, январь О, 12 ч, то есть промежуток времени между последовательными прохождениями центра истинного Солнца через среднюю точку весеннего равноденствия в эпоху 1900, январь О, 12 ч.
Эфемеридная секунда равна 1/31556925.9747 части тропического года для начальной эпохи. Эфемеридные сутки содержат 86 400 эфемеридных секунд. 2.2. Атомные шкалы и единицы времени С появлением молекулярных и атомных стандартов частоты возникла принципиально новая, не зависящая от вращения Земли и движения тел Солнечной системы, физическая шкала времени — атомная. Определяемое по атомной шкале время, называют атомным временем АТ (А/от/с Пте). В 1967 году Международный комитет мер и весов постановил принять за единицу измерения времени в Международной системе единиц (СИ) атомную секунду, равную интервалу времени, в течение которого совершается 9192631770 колебаний, соответствующих резонансной частоте энергетического перехода между уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия— 133 при отсутствии внешних воздействий ~2.5].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
