Тази услугапредоставя възможност за избор на файлове с точни ефемериди, като се знае датата на наблюденията. Просто въведете датата и щракнете върху „Избор“.

Целта на точните ефемериди е по-точна обработка на статичните наблюдения. Използването им в обработката не гарантира високо качество, но може да увеличи броя на фиксираните решения, ако работата е извършена при трудни условия (ограничена видимост в град с гъсти сгради, близо до дървета и др.).

Данните се изчисляват и съхраняват публично на FTP сървърите на Международната GNSS служба и архива на данни за космическа геодезия на НАСА.

Най-добрите окончателни ефемериди се изчисляват и публикуват със закъснение от 12-18 дни. В реално време (или със закъснение от няколко часа) т.нар. ултрабързи и бързи продукти. Точността им е по-лоша от тази на крайните, но в същото време значително по-добра от тази на навигационните.

Файловете се съхраняват в пакетиран вид и могат да бъдат разопаковани от повечето архиватори, например 7zip

Помощни програми

Преобразувателят на световните координати

Сайтът е на доброволна основа, поради което при влизане пита за дарение в негова полза. Ще бъде полезно главно, ако трябва да конвертирате координати между различни международни координатни системи и някои държавни (параметрите на които са отворени за публичен достъп, а не за Украйна), например ETRF89, WGS84, WGS84 Web Mercator и публично достъпно състояние нечий.

Геокалкулатор NDIGK

Същият геокалкулатор на украинската държавна служба по въпросите на геодезията, картографията и кадастъра.

TrimbleRTX

Услуга за последваща обработка от Trimble, резултатът се произвежда под формата на ETRS и ITRF с различни реализации. За приемлива точност е необходимо дългосрочно проследяване. Въз основа на наблюдения от международни станции и някои от нашите собствени. Безплатно, но с регистрация

AusPOS

Услугата за последваща обработка на Geoscience Australia от австралийското правителство дава резултата под формата на ITRF2014. За приемлива точност е необходимо дългосрочно проследяване. Разчита на наблюдения от международни станции. Безплатно, не изисква регистрация.

Планери за GNSS проучвания

Инструментите за планиране на GNSS измервания за определен период ви позволяват да оцените предварително видимите спътници при даден ъгъл на прекъсване и тяхната позиция над хоризонталата. Тези инструменти ще бъдат полезни при планиране на оптималното време за снимане на места с лоша видимост на небето (кариери, градове) и при използване на едносистемни приемници.

Какво представляват ефемеридите?

В известния Речник на дефинициите на Webster е дадено следното определение на термина ефемериди: Ефемерида е таблица с координати на небесно тяло, дадени в различно време за определен период.Астрономите и геодезистите използват ефемериди за определяне на позициите на небесните тела, които впоследствие се вземат за изчисляване на координатите на точки от земната повърхност.

Като цяло за нас GPS ефемеридите могат да бъдат сравнени с GPS сателитите и да си ги представим като съзвездие от изкуствени звезди. За да изчислим местоположението си спрямо GPS спътниците, трябва да знаем местоположението им в пространството, с други думи техните ефемериди. Има два вида ефемериди: предавани (на борда) и точни.

Предадени (на борда) ефемериди

Предаваните (на борда) ефемериди, както подсказва името им, се предават директно от GPS сателити. Изпратените ефемериди съдържат информация за елементите на Кеплеровата орбита, които позволяват на GPS приемника да изчисли глобалните геоцентрични координати на всеки сателит спрямо оригиналната геодезическа дата WGS-84. Тези Кеплерови елементи се състоят от информация за координатите на спътниците за определена епоха и промените в орбиталните параметри от отчетния период до момента на наблюдение (приема се изчислената скорост на промяна на параметрите). Пет станции за наблюдение непрекъснато наблюдават предварително прогнозираните позиции на орбитите на сателитите, генерирайки поток от ефемеридна информация. След това главната контролна станция Navstar ежедневно предава предаваните ефемериди на сателитите. Изчислената точност на предадените ефемериди е ~260 cm и ~7 ns.

Точни ефемериди (крайни продукти)

Точните ефемериди се състоят от геоцентричните координати за цялата Земя на всеки сателит, както е дефинирано в Системата за докладване за цялата Земя, и включва корекции на часовника. Ефемеридите се изчисляват за всеки сателит на интервали от 15 минути. Точните ефемериди са продукт за последваща обработка. Данните се събират от проследяващи станции, разположени по цялата Земя. След това тези данни се предават на Международната GPS служба (IGS), където се изчислява точната ефемерида. Точните ефемериди стават достъпни приблизително 2 седмици след момента на събиране на данните и имат точност под 5 cm и 0,1 ns.

Точните ефемериди могат да бъдат изтеглени от сървъра на НАСА:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

Rapid ephemeris (бързи продукти)

Бързите ефемериди се изчисляват по същия начин като точните ефемериди, но обработката използва по-малък набор от данни. Бързите орбити, като правило, се „изпращат“ към услугите на международни агенции на следващия ден. Точността на бързите ефемериди е 5 cm и 0,2 ns.

Бързите ефемериди могат да бъдат изтеглени от IGS сървъра:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Предсказани или ултрабързи ефемериди (ултрабързи продукти)

Свръхбързите ефемериди се предават като предаваните ефемериди, но се актуализират два пъти на ден. Понякога се наричат ​​ефемериди в реално време. Това може да се обясни с факта, че те се използват по същия начин като предаваните ефемериди, но за приложения в реално време. Точността на ултрабързите ефемериди е ~25 cm и ~5 ns.

Свръхбързите ефемериди могат да бъдат изтеглени от IGS сървъра:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwww.html

Имаме ли нужда от точни ефемериди?

За да отговорим на този въпрос, нека установим връзка между точността на ефемеридите и точността на GPS векторното решение. Да приемем, че говорим за базова линия с дължина 10 км. Ние обработваме линията с помощта на предадените ефемериди (точност 2,60 m). В този случай очакваната точност ще бъде (10 km /20 000 km) * 2,60 m = 1,3 mm. Ако дължината на базовата линия е 100 km, грешката ще се увеличи до 13 mm. Тези цифри ни позволяват да заключим, че на къси базови линии (до 100 km) използването на предавани ефемериди е повече от достатъчно.

Като цяло можем да кажем, че поради развитието на GPS системата необходимостта от точни ефемериди донякъде намаля. Например само преди няколко години грешката в предадените ефемериди беше 20 m, докато грешката при измерване на база 10 km би била 1 cm.

Защо да използваме точни ефемериди?

Първо, необходимо е да се има предвид, че стойностите на грешката, дадени по-рано, са валидни за редове, които имат фиксирани решения. Въпреки това, по линии от порядъка на 50 km и повече е много трудно да се получи фиксирано решение с помощта на предаваните ефемериди. Използването на точни ефемериди значително увеличава шансовете за получаване на фиксирано решение.

Второ, отдавна е известно, че височината се определя по-малко точно с помощта на GPS, отколкото плановите координати. Следователно, за работа, която изисква по-добро определяне на височината, се препоръчва използването на точни ефемериди.

Трето, трябва да помним, че предадените ефемериди са само предположениеза това къде трябва да бъдат сателитите. Понякога могат да възникнат ситуации, когато предадените ефемериди съдържат грешки, които не могат да повлияят на качеството на базовото решение. Изход от тази ситуация може да бъде използването на бързи ефемериди, ден след извършване на наблюденията.

Къде мога да намеря точни ефемериди?

Има много източници, където можете да намерите безплатно Различни видовеефемериди. Като примери можем да цитираме уебсайта на Международното геодинамично проучване (IGS):
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

Какъв е най-често срещаният формат за точни ефемериди?

Точните ефемериди се предлагат в два стандартни формата: SP3(ASCII формат) и E18(двоичен формат). Повечето професионални програми за обработка на GPS измервания директно поддържат един от тези два формата (например, поддържат и двата вида прецизни ефемериди, бележка на преводача). Ако е необходимо, можете да използвате помощна програма за превод между тези два формата.

И аз бих искал да дам своя принос към този въпрос. Един от коментарите към горепосочената статия засяга накратко разговора за теориите за ефемеридите, като DE и други. Такива теории обаче има много и ще анализираме някои от най-значимите според мен.

Какво е?

За да се изчислят точно позициите на небесните тела, е необходимо да се вземат предвид възможно най-много смущаващи фактори. Няма аналитично решение за система от повече от две (с изключение на частните решения на Лагранж), следователно уравненията на движението на телата се решават числено, но дори като се вземат предвид относително нови методи за числено интегриране (като метода на Евърхарт ), тази процедура е много скъпа и ако е достатъчно точно решение за малък Докато средният компютър може да се справи с периода от време, интегрирането в глобални времеви диапазони е сложна и отнемаща време задача. Следователно проблемът беше решен по следния начин: намерете позициите на небесните тела с помощта на интегриране и приближете тези позиции с някаква функция, а на изхода получете коефициентите за тази функция. Това е наборът от тези коефициенти, който обикновено се нарича теория на ефемеридите.

DE

Това са може би най-популярните теории за движението на небесните тела. Появата на тази теория е свързана с развитието на космическите технологии и необходимостта от точно изчисляване на позициите на планетите за мисии на космически кораби. Днес има огромен списък от версии на тази теория. Най-популярният от тях е DE405. Можете да прочетете за тази теория тук: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Коефициентите са разделени на времеви блокове, т.е. за определена епоха - отделни коефициенти.
Формулата за тези коефициенти е полиномът на Чебишев. Между другото, полиномът на Чебишев е един от най-подходящите за създаване на ефемеридна теория. Принципът на работа с такива полиноми е описан в книгата на О. Монтебрук - „Астрономия на персонален компютър"(Rutracker.org)

Къде да го вземем?

Всичко това е на ftp сайта на НАСА. В текстов формат ASCII: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Вероятно си струва да коментираме нещо тук. Като отидем например в тази папка, ще видим файл, който изглежда нещо подобно: ascp1600.403, лесно е да се разбере, че това са коефициенти за ерата на 1600 г. и версия на теорията DE403.
Такива файлове имат три колони - всяка от тях съответства на координата в пространството.
Въпреки това, гледайки размера на тези файлове, става ясно, че използването им в работата не е удобно. Следователно има техни двоични версии: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/

Как да кандидатствам?

Сега имаме двоичния файл, от който се нуждаем, но въпросът е: какво да правим с него? За щастие, на ftp има примери за внедряване на програми в различни езици: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Тази теория, разбира се, не е толкова популярна, колкото предишната, но това е, което мога да препоръчам за начинаещи. Има основен недостатък на тази теория - тя описва позициите само на планетите и Слънцето. Типът формула в тази теория е тригонометричен ред.

Къде да го вземем?

Лесно е като белене на круши, просто отидете на уебсайта и изберете желания език и формат на данните в настройките.
Именно в лекотата на получаване е основното предимство на тази ефемерида.
Имайки готов код, мисля, че много от нас вече могат да направят нещо с него. Но ако все пак имате нужда от малко помощ, можете да отидете тук

EPM

Много малко се споменава тази теория за ефемеридите. Създаден е в Института по приложна астрономия на Руската академия на науките. Има 3 версии на тази теория, съответно EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.

Къде да го вземем?

Източниците се намират на ftp на IPA RAS: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. Името на папката отговаря на версията на теорията. Всяка теория има съответен двоичен и текстов файл, както е реализирано в DE. И тук също текстови файловетежат доста, така че си струва да използвате двоични файлове

Как да кандидатствам?

Именно тази теория изглежда една от най-трудните за изпълнение. Въпреки това разработчиците му се погрижиха за нас и предоставиха няколко примера на различни езици: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
Самата теория е изградена върху полиномите на Чебишев, те също са доста добре описани.

Бележки за точността

Заслужава да се отбележи, че не всички теории са най-точни. Най-малко точният от всички изброени по-горе е VSOP87. DE и EPM са доста точни, заслужава да се отбележи, че последният отчита релативистичните ефекти. Въпреки това, за почти всички приложни задачи, които съм решил досега, беше използван VSOP 87, факт е, че въпреки че точността му е куца, все пак това не се забелязва в сравнение с елементарни наблюдения (може да има отклонения от десети, стотни дъгови секунди).

Накрая

Ще кажа малко допълнително за EPM теорията. Научих за тази теория от личен разговор, известна е в доста тесни кръгове и малко потребители я използват, явно това е свързано по някакъв начин с незаинтересоваността на института да разпространява тази теория в широки кръгове, друго обяснение не ми идва наум, т.к. тя е доста конкурентна по отношение на други теории.

Навигационните спътници предават два вида данни - алманах и ефемериди.

Алманах -това е набор от информация за текущото състояние на навигационната система като цяло, включително загубени ефемериди, използвани за търсене на видими спътници и избор на оптимално съзвездие, съдържащо информация. Алманахът съдържа орбиталните параметри на всички спътници. Всеки сателит предава алманах за всички спътници. Данните от алманаха не са много точни и са валидни няколко месеца.

Данни ефемеридисъдържат много точни корекции на орбиталните параметри и часовници за всеки спътник, които са необходими за точното определяне на координатите. Всеки навигационен спътник предава данни само от собствените си ефемериди.

Навигационни съобщения- Това са пакети данни, предавани от сателита, съдържащи ефемерида с времеви клеймове и алманах.

Сигналът, предаван от навигационни спътници, може да бъде разделен на два основни компонента: навигационен сигнал (псевдослучаен код на далекомера) и навигационно съобщение (съдържащо голямо количество информация за параметрите на навигационните спътници). На свой ред навигационното съобщение съдържа данни за ефемериди и алманах (фиг. 3.24). Нека веднага подчертаем, че кодът на далекомера също се предава като част от навигационното съобщение, което ще стане ясно от по-нататъшното изложение.

Оперативна информация

(Ефемериди)

Псевдослучаен код с дълга форма

Неоперативна информация

(Алманах)

Ориз. 3.24.Структура на сигнала на навигационния спътник

Можем да кажем, че сигналът от навигационни спътници съдържа три основни компонента:

• 1) псевдослучаен (далекомер) код;
• 2) алманах;
• 3) данни за ефемериди.

Навигационните приемници получават информация за местоположението на сателитите именно от данните, съдържащи се в алманаси и сателитни ефемериди. Нека обясним значението на термина "ефемериди" (на старогръцки ?(ргш?р1? - на ден, ежедневно). В астрономията това е таблица с небесни координати на Слънцето, Луната, планетите и други астрономически обекти, изчислени на редовни интервали, например в полунощ всеки ден.

Ефемерида също се отнася до координатите на изкуствени спътници на Земята, използвани за навигация в системите NAVSTAR (GPS), GLONASS, Galileo и др. се различава от изчисленото. Именно точните данни за текущата позиция на сателитите позволяват на навигационния приемник да изчисли точното местоположение на сателита и на тази база да изчисли собствената си позиция. Данните за ефемеридите от навигационното съзвездие ГЛОНАСС са публикувани на сайта на Руската космическа агенция (Роскосмос). Съставът на сателитните ефемериди на GLONASS включва по-специално следните сателитни орбитални параметри:

• NS - сателитен номер;
• дата - базова дата (UTC+3 ч), ЧЧ.ММ.ГГ;
• ЧЕ. -време на преминаване на възходящия възел (брой секунди от 00 h 00 min 00 от базовата дата), s;
• T a6 -период на обръщение, s;
• д -ексцентричност;
• / - наклон на орбитата, °;
• BO -географска дължина на възходящия възел на ГЛОНАСС, °;
• co - аргумент на перигея, °;
• 5/, - корекция на бордовата времева скала, s;
• П,- честотен номер на буквата;
• В -скоростта на промяна на драконовския период. Драконов период - интервалът от време между две последователни преминавания на небесно тяло през един и същ (възходящ или низходящ) орбитален възел.

Концепцията за ексцентричност на орбитална елипса е илюстрирана на фиг. 3.25:

• А
• главната полуос на орбиталната елипса - b _
• ексцентричност на орбиталната елипса: д =

Ефемеридните данни са неразделна част от алманаха. След като получи от алманаха основните приблизителни параметри на орбитите на всички спътници, навигаторът получава от всеки сателит собствената си ефемерида. Въз основа на тези точни данни,

Ориз. 3.25.

орбитални параметри, т.е. данни от алманах. Ephemeris е вид „надстройка“ над алманаха, която превръща основните параметри в специфични параметри. Данните за ефемеридите съдържат много точни корекции на орбиталните параметри и часовници за всеки спътник, което е необходимо за точното определяне на координатите.

За разлика от алманаха, всеки спътник предава данни само от собствените си ефемериди и с тяхна помощ навигационният приемник може да определи местоположението на сателитите с висока точност.

Ефемеридите, които носят по-точни данни, доста бързо остаряват. Тези данни са валидни само за 30 минути. Сателитите предават своите ефемериди на всеки 30 s. Актуализациите на ефемеридите се извършват от наземни станции. Ако приемникът е бил изключен за повече от 30 минути и след това е бил включен, тогава той започва да търси сателити въз основа на известния му алманах. Използвайки го, той избира сателити, за да започне търсене.

Когато навигационният приемник открие сателита, започва процесът на събиране на ефимерни данни. Когато се получат ефемеридите на всеки сателит, данните, получени от сателита, се считат за подходящи за навигация.

Ако захранването на приемника се изключи и след това се включи отново в рамките на 30 минути, той ще „хване“ сателитите много бързо, тъй като няма да има нужда да събирате ефимерни данни отново. Това е "горещ" старт.

Ако са изминали повече от 30 минути от изключването, ще се извърши „топъл“ старт и приемникът отново ще започне да събира ефемеридни данни.

Ако приемникът е бил транспортиран (изключен) няколкостотин километра или вътрешният часовник започне да показва неточно време, тогава данните в съществуващия алманах са неправилни. В този случай навигаторът трябва да изтегли нов алманах и ефемериди. Това вече ще бъде „студен“ старт.

Осигуряването на сателитите с ефемериди се извършва от наземния сегмент на системата, т.е. на Земята се определят параметрите на движение на сателитите и стойностите на тези параметри се прогнозират за предварително определен период от време. Измерването и прогнозирането на параметрите на движение на сателита се извършват в балистичния център на системата въз основа на резултатите от измерванията на траекторията на разстоянието до спътника и неговата радиална скорост. Параметрите и тяхната прогноза се включват в навигационното съобщение, предавано от спътника заедно с предаването на навигационния сигнал.

В GPS алманахът, в комбинация с други полета с данни, се предава на всеки 12,5 минути, в GLONASS - на всеки 2,5 минути. В табл 3.3 показва два времеви параметъра на алманаха и GPS ефемеридите за сравнение. Очевидно периодът за актуализиране на данните и моментът на тяхната релевантност за алманаха и ефемеридите са значително различни.

Таблица 3.3

Периоди за актуализиране на данните за орбитата на навигационния спътник

GPS сателитът е платформа, която носи набор от оборудване, което осигурява захранване на сателита, възможност за регулиране на орбитата и работа. Захранването се осигурява от слънчеви панели и батерии. Орбитата се регулира с помощта на двигатели с ниска мощност.

Срок производителностозначава способността да се изпълняват функциите, възложени на сателита. Сателитът има антена и приемник за приемане на сигнали от станциите за полагане на информация. Сателитът разполага с бордов компютър за съхраняване на информация, за излъчването й и за координиране на работата на сателита като цяло. Ритъмът на работа на цялото оборудване се задава от четири стандарта за честота и време на цезий и (или) водород. Честотата на трептене на стандартите е 10,23 MHz. Именно от тези трептения се получават всички останали сателитни сигнали - носещи и модулиращи (кодиращи) - чрез умножаване на честотата, разделяне или преобразуване на хармонично трептене в кодов сигнал. Сателитът разполага с предавател и антена за предаване на сигнал към потребителя на системата. Сателитът разполага също със стабилизиращо и ориентиращо оборудване и друго оборудване.

Има три известни класа спътници: Блок I, Блок II и Блок IIR. Сателитите Block I, всеки с тегло 845 килограма, бяха изстреляни от 1978 до 1985 г. от военновъздушна база в Калифорния. Използвана е ракетата Atlas F, предвидената в проекта продължителност на живота е 4,5 години. Някои сателити работиха почти три пъти по-дълго. Ъгълът на наклона на орбиталната равнина спрямо екваториалната равнина за спътниците от този клас е 63 градуса. Сателитите, изстреляни по-късно, имат 55 градуса. Сателитите от този клас бяха в известен смисъл пробни, въпреки че изпълняваха напълно възложените им функции. Следващата серия от сателити Block II имаше за цел да създаде оперативно съзвездие.

Първият сателит Block II, струващ приблизително 50 милиона долара и тежащ повече от тон и половина, беше изстрелян на 4 февруари 1989 г. от космическия център Кенеди от военновъздушната база Кенеди. Кейп Канаверол. Флорида, САЩ. Те използваха ракета носител Delta II. Проектният живот на сателит от този клас беше 6 години, въпреки че някои сателити можеха да работят 10 години, тъй като доставката на консумативи, главно гориво, беше достатъчна за това време. Разликата между Блок I и Блок II е свързана с националната сигурност на САЩ. Сателитният сигнал от Блок I беше напълно достъпен за цивилния потребител, докато някои сигнали от Блок II ограничиха тази наличност.

Сателитите от клас Block IIR, които почти напълно замениха изстрелваните в момента, имат проектен живот от 10 години. Буквата “R” означава модификация или замяна. На борда има водородни мазери, които да заменят рубидиевите и цезиевите честотни стандарти, инсталирани на предишни класове сателити. Всеки сателит тежи повече от два тона и струва около 25 милиона долара. Тези сателити се изстрелват с помощта на совалката. Режимът на работа е такъв, че цивилният потребител има още по-малък достъп до сателитния сигнал. Повече подробности за режима на ограничаване на достъпа са описани в раздели 3.1 и 3.3.

3.1. Структура на сателитния сигнал

В основата на работата на системата е точното измерване на време и времеви интервали. Срок точноозначава, че се използват всички налични средства за постигане на най-висока точност. Главната командна и контролна станция, както и всеки сателит, са оборудвани с най-точните стандарти за честота и време на цезий и водород, налични в момента. Честотата на трептене на стандарта е 10,23 MHz. Всички сателитни трептения и сигнали се получават от тази честота чрез кохерентна трансформация: умножаване и разделяне на честотата на референтния осцилатор - стандарт за честота и време. Две трептения на носещата честота се получават чрез умножаване на честотата на еталонния осцилатор с подходящ коефициент. Трептението L1 = 1575,42 MHz се получава чрез умножаване по 154. Трептенето L2 = 1227,60 MHz се получава чрез умножаване по 120. Измерванията при две носещи честоти се използват за прилагане на дисперсионния метод за отчитане на влиянието на йоносферата и за улесняване на процедурата за разрешаване на неяснотата на фазовите измервания.

Носещите колебания се модулират от кодови сигнали: C/A код и P код. В този случай и двете носещи трептения се модулират от P-кода; Само трептенията на първата носеща честота се модулират от C/A кода. Тактовата честота на P-кода е равна на честотата на трептене на еталонния осцилатор. Тактовата честота на C/A кода се получава чрез разделяне на честотата на трептене на референтния осцилатор на десет. Кодовете са описани в раздел 3.3. В допълнение, носещите вълни се модулират от навигационното спътниково съобщение.

3.2. Навигационно съобщение, ефемериди

Навигационно съобщениесъщо наричан сателитно съобщениеили навигационно сателитно съобщение. В английската терминология това е навигационен масаж. Дори има име Съобщение, въпреки че по дефиниция всяко съобщение не може да съдържа информация. По-долу за краткост ще използваме термина съобщение.

Съобщението съдържа 1500 бита информация и се предава за 30 секунди. Но не цялата информация се предава за този кратък период от време. Например, един алманах се предава върху няколко съобщения, вижте по-долу. Съобщението съдържа пет блока (рамки, подрамки, на английски - подрамки). Всеки блок се излъчва за 6 секунди и съдържа 10 думи. Всяка дума съдържа 30 бита.

Всеки блок започва с телеметрична дума (TLM). Съдържа синхронизиращ формат и диагностично съобщение - съобщение или част от съобщение за състоянието на сателита и системата като цяло. Следва ключова дума- дума за предаване (КАК). Този термин може да се преведе като дума, предавана от ръка на ръка. По същество, КАК е клеймо за време.

Първият блок съдържа параметрите на сателитния часовник и коефициентите на йоносферния модел. Параметрите на часовника са корекцията и прогреса на сателитния часовник спрямо GPST. Информацията за параметрите на йоносферния модел се използва само при работа с едночестотни приемници. Ако има двучестотен приемник, тогава се използва дисперсионният метод.

Вторият и третият блок съдържат ефемеридите на сателита, излъчващ това съобщение. Тези ефемериди се наричат ​​ефемериди на излъчване. Те са получени от сателитни наблюдения от пет проследяващи станции.

Наблюдението на спътниците от станции за проследяване, първоначалната обработка на резултатите, предаването им в главната командно-контролна станция, обработката на резултатите там, предаването им на станцията за полагане на информация и самото полагане отнема време. Следователно излъчваните ефемериди, съхранявани в паметта на бордовите компютри и излъчвани в момента на тяхното излъчване, вече са остарели. Следователно излъчваните ефемериди са резултат от прогнозиране и екстраполация. По същата причина ефемеридите се съхраняват в паметта на бордовите компютри на сателитите възможно най-често - приблизително на всеки час.

Четвъртият блок е запазен за предаване на служебна информация. Гражданските приемници нямат възможност да регистрират тази информация.

Петият кадър съдържа алманахсателити и информация за състоянието на системата. Алманахът е приблизителна ефемерида на сателитите на системата и данни за здравето на всеки спътник. ВсекиСателитът излъчва информация за съзвездието от сателити на всеки 12,5 минути. Да се ​​получи алманах преди началото на наблюденията и да се използват тези данни на етапа планиранетрябва да поставите приемника на всяко открито място, да го оставите включен там за 15-20 минути, да го изключите и да прехвърлите данните на служебния компютър. По време на процеса на наблюдение се получава нов алманах без никакво допълнително време.

Сателитната ефемерида е пълен набор от данни за орбитата на сателита и позицията на спътника в орбита. Потребителят на GPS се интересува от геоцентричните координати на сателита в системата WGS84 в момента, в който сигналът напуска този спътник. Потребителското оборудване изчислява сателитните координати, като използва данните, съдържащи се във файла с ефемеридите. Информацията за ефемеридите е класифицирана като справка(референтен, начален) момент

да се, този момент е посочен във файла с ефемеридите. Съобщението също така съдържа AODE (Age of Data) - „възрастта“ на ефемеридните данни, т.е. интервалът от време, изминал от момента, в който данните са били съхранени в паметта на бордовия компютър. Нека припомним, че параметрите на ефемеридите са оскулиращи и се отнасят за референтния момент.Следното е обобщение на информацията, съдържаща се в излъчваните ефемериди.

	е корен квадратен от голямата полуос на орбиталната елипса. Корен квадратен от голямата полуос е включен във формулата за изчисляване на орбиталните координати на сателит от неговите ефемериди; освен това информацията за корен квадратен от полуоста изисква по-малко място в съобщението, отколкото информацията за оста.
д	- орбитален ексцентрицитет
У	- право изкачване на възходящия възел на орбитата на спътника
W`	- скорост на промяна в правото изкачване на възходящия възел на орбитата на спътника
i	- ъгъл на наклон на орбиталната равнина спрямо екваториалната равнина
аз`	- скорост на промяна на ъгъла на наклона
М о	- средна аномалия в референтния момент
Dn	- отклонение на средната стойност на движение от предварително изчислената
C uc и C us	- амплитудите на косинусовите и синусоидалните членове във формулата за корекция на аргумента за ширината
C rc и C rs	- амплитудите на косинусовите и синусоидалните членове във формулата за корекция към орбиталния радиус
C ic и C е	- амплитудите на косинусовите и синусоидалните членове във формулата за корекция към ъгъла на орбиталния наклон. Формулите за смущения на оскулиращите елементи отчитат само влиянието на компресията на Земята върху движението на спътника

3.3. Изчисляване на орбитални координати от ефемериди

Нека разгледаме как сателитните ефемериди се използват за изчисляване на неговите правоъгълни координати X o и Y o в екваториалната координатна система по време на наблюденията. Формулите (1) са последният етап от решаването на проблема.

X o = r cos u, Y o = r sin u. (1) Това показва, че проблемът се свежда до определяне на орбиталния радиус в момента на наблюдение r сателит и аргумент за географска ширина u. Момент на наблюдение T получени от записване на момента на пристигане при получателя на времевия печат. Като обща информациясъщо използвайте стойността на един от фундаментални геодезични константи m - произведението на гравитационната константа и масата на Земята. IN WGS84 m =3,986008 · 10 14 м/сек 2. Процедурата за изчисляване на орбиталните координати е разделена на четири етапа. На първия етап се изчислява истинската аномалия V. Процедурата за изчисление е следната. Изчислете интервала от време д T, минало от референтната референтна епохада се до момента t наблюдения:

D t=t-t o.

Изчислете приблизителната стойност на средното движение n o = ( м/а- 3 )- 1/2. Изчислете уточнената стойност на средното движение n=n o + Dn.Изчислете средната аномалия M=M o +n Dt.Използване на уравнението на Кеплер M=EsinE,изчисляване на ексцентричната аномалия д.И накрая на този етап се изчислява истинската аномалия V,използване на формули: cosV=(cosE-e)/(1-ecosE)И sinV=(1-e - 2 sinE) - (1/2)/(1-ecosE).На втория етап се изчислява стойността на аргумента за географската ширина U. Процедурата за изчисление е следната. Изчислете приблизителната стойност на аргумента за географската ширина U o =V+ w.Изчислете корекцията към приблизителната стойност на аргумента на географската ширина за ефекта от компресията на Земята върху орбитата на спътника, като използвате формулата: д U=C uc cos2U o + C us sin2U o. Спомнете си, че коефициентитеСЪС съдържащи се в ефемеридите. Значението на индексите за тези коефициенти е следното. Индексът U означава, че се изчислява аргументът на географската ширина U. Индексите C и S означават съответно косинус и синус. Освен това тази система за индексиране е запазена. Накрая, на този етап се изчислява уточнената стойност на аргумента за географската ширина U=U o + Д У.На третия етап се изчислява радиусът r около сателитни битове. Процедурата за изчисление е следната. Изчислете приблизителната стойност на орбиталния радиус, като използвате формулата: r o =a(1-ecosE). Изчислете корекцията на орбиталния радиус за компресията на Земята: д r=C rc cos2U o + C rs sin2U o. Значението на индексите е същото като на предишния етап. И накрая, на този етап се изчислява уточнената стойност на орбиталния радиус: r=r o + Д р.Сателитните координати, получени от излъчваните ефемериди, може да съдържат грешка от около 100 метра. Причините за такава ниска точност са следните. Първо, излъчваните ефемериди по своята същност са резултат от прогнозиране на орбита, тоест те са екстраполирани ефемериди. Второ, когато ги изчисляват, те вземат предвид само един, макар и най-значимият, фактор, който нарушава орбитата на спътника - влиянието на компресията на Земята. Неотчитането на други фактори води до намаляване на точността по време на всяка продължителна екстраполация. И трето, за неоторизиран потребител, ефемеридите са умишлено груби.

3.4. Кодове

Носещите трептения на сателита се манипулират фазово от кодови сигнали. Нека се върнем към разглеждането на кодовете, започнато в раздел 3.1.

Според статистическите характеристики кодовете са произволни, следователно формират широколентов сигнал. Дължината на кохерентност на такъв сигнал е малка, следователно по време на корелационната обработка се получава тесен и единствен основен максимум на корелационната функция. Това от своя страна дава възможност за еднозначно и с висока точност измерване на времезакъснението в кодов режим. Приемащото и записващо оборудване, което не „познава“ законите за формиране на код, ще възприеме сателитния сигнал като шум, случаен. Всъщност кодексите се формират естествено, въпреки че видът закон е сложен. Поради тази причина сателитният сигнал се извиква псевдошум,и кодовете са псевдослучаен.

Има два вида кодове за измерване. Лесно достъпен, лесно откриваем код за излъчване - C/A-код - Код за грубо придобиване. Precision P-code - Прецизен код. Сателитът има индивидуален C/A код, който се повтаря на всяка милисекунда. Приемникът идентифицира и приема сателитния сигнал на честота L1 лесно, тъй като тази честота се модулира от C/A кода. Ситуацията е много по-сложна с улавянето на сателитен сигнал на честота L2, тоест на втората носеща честота. C/A кодът не се прилага към него, така че улавянето на сигнала и последващите наблюдения са възможни само в P кода. Това прави работата на потребителя по-трудна и тази трудност е умишлено вградена в дизайна на системата.

Сателитът в тази епоха се характеризира с P-код, повтарящ се през седмица. В същото време целият P-код като цяло е присъщ на системата. Продължителността на P-кода на системата е 266,4 дни. С други думи, целият дълъг P-код на системата е разделен на седмични сегменти, интервали. Всеки сегмент в дадена епоха е присвоен на определен спътник. Първоначално само оторизирани потребители, главно американски военни, имаха достъп до P-кода. Сега оборудването на почти всички потребители има достъп до P-кода. Този достъп се усложнява от факта, че P-код сигналът е подложен на допълнително кодиране (криптиране) с така наречения Y-код. Както се посочва в литературата, това е направено, за да се предотврати възможността за прекъсване на системата чрез външна намеса. Този режим на работа се нарича Anti-Spoofing (AS) - режим на противодействие на неоторизирано влияние. Свежда се до използването на Y-кода. На свой ред, Y-кодирането е обменът на седмични секции от P-код между спътниците в последователност, известна само на персонала, управляващ системата. Ако тази последователност е неизвестна на потребителя, т.е. неговият приемник не съдържа съответния чип, тогава няма начин да се улови P-код сигналът на втората носеща честота и един скъп и високопрецизен двучестотен приемник може работи само като едночестотен. Производителите на оборудване обаче са преодолели тези трудности по един или друг начин, например като плащат за възможността да инсталират подходящите чипове в приемниците. Следователно изглежда, че Y-кодирането вече не е необходимо.

Наблюденията в C/A кода се наричат ​​услуга за стандартно позициониране (SPS). Навигационните координати в този режим се определят с грешка от 100-200 метра. Наблюденията в P-кода се наричат ​​услуга за точно позициониране (PPS) - услуга за определяне точно местоположение. Навигационните координати в този режим се определят с грешка около 10-20 метра.