Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Это время называется Всемирным ШКнп егла1 7)те), или гринвичским средним солнечным. Очевидно, что системы отсчета, где в качестве эталона единицы времени принят период вращения Земли, адекватны задачам астрономии, а также для описания процессов, происходящих на Земле в учение длительных исторических периодов. Применение этих систем для высокоточных измерений кратковременных процессов сопряжено с целым рядом трудностей. Поэтому после создания атомшлх стандартов частоты (времени) в научно-технических измерениях и Расчетах перешли к неастрономическому базису мер времени.
В 1967 г. на ХП Генеральной конференции по мерам и весам бьша принята единица времени, не зависящая от вращения Земли— «атомная» секунда. «Атомная» секунда — интервал времени, в те"сине которого происходит 9 192 631 770 колебаний, соответствующих Резонансной частоте энергетического перехода между уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 "Ри отсутствии внешних воздейсгвий. В настоящее время атомная е"у"да принята за единицу времени в международной системе СИ м~~~~ Ранее применявшейся эфемеридной секунды.
Прибор, форм"Руклций эталонную шкалу времени, получил название атомно- 53 го (иезиевого) стандарта частоты. И!капа международного атомного времени ТА1 формируется путем осреднения показаний нескольких атомных эталонов. 5З.2. Системы отсчета (школы) времени, используемые в ГОСС Наиболее часто используется система отсчета времени, получившая названия Всемирного координированного времени (!3нггегза! Соопйпагед Г(те — (ЛС). Эта система базируется на «атомной» секунде и именно ее сигналы передаются по радио, в составе телевизионных сигналов, в сетях Интернет. Шкала времени 13ТС периодически корректируется на 1 с таким образом, чтобы ее рассогласование со шкалой 13Т не превышало 0,9 с.
Коррекцию шкалы 13ТС на величину Н с, при которой происходит так называемый «секундный скачою> (!еар зесопд), производит международное бюро времени по рекомендациям Международной службы вращения Земли. Коррекция 13ТС, как правило, производится один раз в год в полночь с 31 декабря на 1 января, или с 31 марта на 1 апреля, илн с 30 июня на 1 нюня„или с 30 сентября на 1 октября. Используемые в ГНСС атомные стандарты частоты также синхроннзируются 13ТС.
Наиболее точным элементом систем единого времени ГНСС ГЛОНАСС является Наземный центральный синхронизатор, базирующийся на водородном стандарте частоты, суточная нестабильность которого не превышает 5.10 м с. Контролируемое расхазкдение между шкалой системного времени ГЛОНАСС и Государственным эталоном 13ТС (Я3) не превышает 1 мс, а погрешность привязки — не более 1 мкс. Кроме того, из-за особенностей функционирования наземного комплекса управления между шкалами ГЛОНАСС и 13ТС (Я3) существует постоянный сдвиг, равный 3 ч 00 мин.
До настоящего времени навигациош~ые сообщения НКА ГЛОНАСС не содержали информации о коррекции системной шкалы; о ней заблаговременно сообщалось в специальных бюллетенях. В НКА ГЛОНАСС-М предусмотрена передача информации о факте, величине н знаке секундной коррекции. Коррекция системной шкалы ГЛОНАСС осуществляется путем совмещения метки времени в кадре навигационного сообщения с меткой времени 13ТС (Б(3). Поскольку эфемеридная информация, передаваемая с НКА, относится к определенному интервалу времени, программное обеспечение навигационного приемника должно учитывать факт и время коррекции, т.
е. дпя эфемерид, переданных до момента коррекции, использовать старые значения 13ТБ, а для эфемерид, переданных после 54 ко(эре „екции, — скорректированное время. Алгоритм обработки эфемеридн идной информации в моменты секундных скачков описан в инерфеисяом кОнтрольном документе 1 ЛОНАСС (141. Кроме коррекции БШВ НКА на целое число секунд, проведимои при сдвигах СШВ, коррекция БШВ проводится в случаях, коге накопленная погрешность относительно системной превышает допустимое значение.
Эта коррекция, позволяющая совместить „,калы с точностью до десятков наносекунд, проводится периодически. В интервалах между коррекциями НКУ на основании советствующей математической модели рассчитывается прогноз ухода БШВ. Поправки, полученные в результате такого прогноза, во время сеансов связи закладываются в бортовой компьютер НКА, а затем передаются потребителю в составе эфемеридной информации.
Шкала времени ОРБ также привязана к шкале времени 1)ТС. Начало отсчета времени установлено в полночь с 5 на б января 1980 г. Самой крупной единицей времени ОРИ является неделя, которая, как определено, состоит из 604 800 с. Поскольку ШВ ОРИ является непрерывной, а ШВ 11ТС периодически корректируется, отсчет времени в ОРБ отличается от ПТС на целое число секунд. В результате между ними существует некоторое постоянно растущее расхождение, в настоящее время составляющее 14 с. Передаваемые с НКА навигационные данные содержат следующую информацию о расхождениях шкал времени: ' накопленное расхождение в целых секундах между ОРЯ и ()ТС; данные для вычисления текущих поправок к БШВ НКА.
Погрешность алгоритмической привязки шкалы времени ОРБ к ПТС не превышает 90 нс (СКО). В настоящее время ведутся переговоры о взаимной «привязке» ШВ ГЛОНАСС и ОРИ. 5.3.3. Системы координат, применяемые в ГНСС Движение НКА происходит под действием сил инерции и гравитационного поля Земли. Соответственно, его движение описывается в системе координат, центр которой совпадает с центром масс Земли, т.
е. геоцентрической системе (ГЦСК). Классической системой координш, в которой описывается траекторное движение ение НКА, являе я инерииальная геоцен рическая система коуого (рис. 5,4) Ось Охо лежит в плоскости экватора и направлена в точку небесной сф Весны сфеРы, называемую точкой весеннего равноденствия. точкой сны или точкой Овна (обозначается знаком созвездия Овна: 11 '). 55 Уа Рис.
5.4. Геоцеитрические системы координат Ось Ого направлена вдоль оси вращения Земли в сторону Северного полюса, а ось Оус дополняет систему координат до правой. Однако для потребителя более удобным является описание движения НКА в геонентрической подвижной (неинерцшиьнои) системе координат Охуг„учитывающей суточное вращение Земли.
Центр этой системы также совпадает с центром масс Земли, ось Ох совпадает с осью Ого. Ось Ох лежит в плоскости экватора и проходит через Гринвичский меридиан, ось Оу дополняет систему координат до правой. Плоскость Охг определяет на поверхности Земли линию сечения, от которой отсчитывается долгота. В процессе вращения Земли ось Ох периодически совмещается с осью Охо. Интервал между двумя такими последовательными моментами соответствует одним звездным суткам.
Угол между осями Охс и Ох соответствует гринвичскому звездному времени и рассчитывается с учетом звездной даты и времени на Гринвичском меридиане. Информация о движении НКА е геоцентрической подвилсной системе координат формируется на НКУ, а затем передается в состане навигационного сообщения потребителю и используется последним для расчета собственных координат в этой же системе. Однако для подавляющего большинства потребителей интерес представляет их положение не относительно центра Земли, а от- 56 Рис. 55. Геодезическая система июрдннат: П - потребитель носительно ее поверхности.
Для этого используется геодезическая система координат (рис. 5. 5). Геодезические координаты — широта, долгота и высота — определяют положение точки относительно земной поверхности. Вообще говоря, поверхность формы Земли описывается достаточно сложной фигурой, называемой геоидом. Простейп|ая математическая модель геоида — эллипсоид, большая полуось которого а лежит в экваториальной плоскости и проходит через нулевой меридиан. Геодезическая широта точки П вЂ” величина угла В между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Геодезическая долгота точки П вЂ” величина угла А между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку П Положительное направление отсчета долгот — от нулевого меридиана к востоку.
Геодезическая высота Н вЂ” расстояние по нормали от точки П до поверхности эллипсоида. Прямоугольные геоцентрические координаты (х, у, х), вычис~~нные в ходе навигационных определений, подлежат преобразованию в геодезические координаты (В, (,, Н) по соотношениям х = (Ж+Н)сояВсозЕ; у — (Ж+Н) соя В зшй, 2 =- ((1 — е2) Ф+ Н) зш В, где ~ — кривизна поверхности в точке местной вертикали, Ф = =а 1 2 22 2 1-е з1п В; е — эксцентриситегэллипсоида, е= 1-Ь (а =~Ба- 2; гт; гь — параметр сжатия эллипсоида, а = 1 — Ыа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
