Глобальная спутниковая система GPS
Что является основной задачей как современной, так и классической геодезии? Выдающийся советский геофизик, гравиметрист и геодезист Михаил Сергеевич Молоденский определил ее как определение и обеспечение координатами Земли и определение внешнего гравитационного поля планеты. Определением внешнего гравитационного поля Земли занимается наука, которая называется гравиметрия. Координированием же и теорией создания и построения, а также параметрами систем координат занимаются геодезия и высшая геодезия.
Рассмотрим существующие используемые системы координат. Координатные системы условно можно разделить на геоцентрические, топоцентрические, объектоцентрические и другие. Геоцентрические координатные системы по-другому называют глобальными, они бывают прямоугольными или криволинейными. В геодезической координатной системе таковыми являются геодезические широта и долгота, соответственно угол между плоскостью экватора и перпендикуляром к эллипсоиду в данной точке и двугранный угол между плоскостью начального меридиана и меридианом данной точки. Именно такой тип координат используются в современных спутниковых измерениях. Минусом данной системы является то, что она сугубо математическая, а это значит, что в ней не учитываются уклонения отвеса, они, в свою очередь, достигают иногда десятков секунд и в этом случае вносят ошибку, недопустимо большой величины для современных высокоточных измерений. Однако, при правильных расчетах и введений поправок, а также использовании специальной методики и соблюдении всех рекомендаций, есть возможность добиться точностей, вполне удовлетворяющих требованиям современной инженерной геодезии.
Сегодня для нашего использования существуют и полноценно функционируют 2 системы глобального позиционирования – GPS (система, запущенная Соединенными Штатами Америки) и ГЛОНАСС (отечественная система). На стадии активного развития находятся такие системы как Beidou (Китай) и Galileo (Евросоюз). Любая глобальная навигационная спутниковая система основана на одном методе – на методе пространственной линейной засечки. Суть этой пространственной линейной засечки заключается в получении псевдодальностей от спутникового созвездия к пункту, положение которого необходимо определить, и решению соответствующих задач по уравниванию.
Минимальное число спутников, нужное для решения этой задачи – 4. Псевдодальности определяются по принципу радиодальнометрии через время прохождения специального сигнала. Чтобы однозначно определить момент времени на борту спутника установлены высокоточные атомные часы (их работа основана на процессах, происходящих на молекулярном уровне).
В чем же заключаются главные особенности GPS и чем она отличается от ГЛОНАСС? В состав обеих этих систем входят по двадцать четыре полноценно функционирующих спутника, которые вращаются на средней орбите Земли (20 200 км и 19 140 км соответственно). GPS имеет 6 орбитальных плоскостей (нетрудно понять, что на каждой из них вращается по 4 спутника), а ГЛОНАСС – 3 орбитальные плоскости (по 8 спутников соответственно). Все эти орбиты тщательно вычисляются и составляются так называемые эфемериды, с применением которых вычисляются после введения поправок координаты пункта. С помощью специального приемника можно обработать навигационную информацию, а с помощью антенны - принять. Как правило, для принятия сигналов антенной необходимым условием является наличие непосредственной видимости спутникового созвездия и максимально возможное уменьшение влияния факторов, вызывающих погрешности (таких, как многолучевость, например, и тому подобные).
Global Positioning System (GPS) широко применяется как в геодезии (особенно эффективно совместное использование ГЛОНАСС и GPS) наиболее современными многочастотными приемниками), так и в иных жизненно важных для человека отраслях, особенно связанных со строительством и мониторингом. Помимо геодезии ГНСС широко применяются в картографии (как в военной, так и в гражданской), навигации (как морской, так и дорожной), спутниковом мониторинге транспорта (с помощью этих технологий определяют скорость, положение, а также контролируют движения автомашин), сотовой связи, в некоторых странах для быстрого определения местоположения гражданина, который звонит в службу экстренной помощи, также эти технологии используются для мониторинга движений тектонических плит и даже в таких привычных и повседневных для нас вещах, как геотегинг (координирование фотографий) и активный отдых (игры с использованием встроенных систем позиционирования).
Из всего этого следует, что современные технологии, и спутниковые включительно, играют важную роль в жизни человечества.
Размещено: 04.04.2017
