Как происходит вычисление координат в системе глонасс

Теперь зная основные элементы системы спутниковой навигации и их задачи, вкратце рассмотрим порядок работы всей системы в целом.

На спутниках космического сегмента системы установлены высокоточные атомные часы, суточная нестабильность которых (точность хода) составляет 1*10^-13 с. Часы всех спутников синхронизированы друг с другом и с аналогичными эталонными часами, входящими в наземный сегмент.

Каждый штатный спутник из орбитальной группировки системы ГЛОНАСС постоянно излучает шумоподобные непрерывные навигационные радиосигналы в двух диапазонах частот ~1600 МГц (L1) и ~1250 МГц (L2). Передача навигационного сигнала в двух диапазонах частот позволяет, повысить надежность передачи информации, за счет исключения ионосферных погрешностей навигационных координат. Навигационные сигналы стандартной точности (СТ) передаются в диапазоне L1, а навигационные сигналы высокой точности (ВТ) – в диапазонах L1 и L2. Навигационные сигналы стандартной точности позволяют определять горизонтальные и вертикальные координаты, точное время, составляющие вектора скорости объекта. Такие функции доступны для всех потребителей глобальной навигационной спутниковой системы, имеющие приемники ГЛОНАСС.

Приемник, улавливающий сигнал от спутников с применением общеизвестных радиотехнических методов, измеряет расстояние до спутников в зоне видимости, а также скорость их перемещения. При осуществлении измерений приемник обрабатывает получаемые навигационные сигналы, получая вместе с ним метки времени и цифровую информацию. Цифровая информация является основой для осуществления приемником вычислений координат объекта и параметров его движения. С помощью цифровой информации можно решать различные навигационные задачи.

Цифровая информация характеризует временное и пространственное расположение спутника относительное единой шкалы времени и декартовых координат, а также описывает пространственное положение остальных спутников системы в виде кеплеровских элементов орбит и др.

В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения. Это означает, что для определения координат спутника на заданный момент времени требуется решить систему дифференциальных уравнений. Для решения этой системы нужны, так называемые, начальные значения - это такое чисто математическое понятие. В случае ГЛОНАСС эти приближения передаются со спутника в составе навигационной информации, поэтому приёмнику они доступны. Задача решения дифференциальных уравнений состоит в численном интегрировании, которое, по сути своей, является трудоёмкой задачей.

Координаты потребителя в системе определяются посредством их расчета по псевдодальностям до спутников. Псевдодальности Di рассчитываются по временным задержкам Ti сигнала между спутником и потребителем, и известной скорости распространения радиоволн равной скорости света С = 300 000 км в секунду (1)

Di= С*Ti, (1)

где Ti измеряются в результате сопоставления принятых данных от спутника и генерируемых в приемнике копий этих кодов с учетом заранее известного, по цифровой информации, положения спутников в момент излучения сигналов. Кроме этого могут использоваться также соответствующие измерения разностей фаз несущих частот.

Трех спутников вполне достаточно для определения пространственных координат, а четвертый спутник обеспечивает определение высоты объекта.

Найденные в ходе вычислений прямоугольные геоцентрические координаты X,Y,Z преобразуются в координаты, обычно используемые потребителем при выполнении своих специфических задач. Такими координатами чаще всего бывают геодезические координаты B-широта, L-долгота и H-высота над уровнем эллипсоида (моря).