Denna tjänst ger möjlighet att välja filer med exakt efemeri med kännedom om datumet för observationerna. Ange bara datumet och klicka på "Välj".

Syftet med korrekt efemeri är mer exakt bearbetning av statiska observationer. Deras användning i bearbetning garanterar inte hög kvalitet, men kan öka antalet fasta lösningar om arbetet utfördes under svåra förhållanden (begränsad sikt i en stad med tät bebyggelse, nära träd, etc.).

Data beräknas och lagras offentligt på FTP-servrarna för International GNSS Service och NASA Space Geodesy Data Archive.

Den bästa slutliga efemerin beräknas och publiceras med en fördröjning på 12-18 dagar. I realtid (eller med en fördröjning på flera timmar) den sk. ultrasnabba och snabba produkter. Deras noggrannhet är sämre än för de sista, men samtidigt betydligt bättre än för navigering.

Filerna lagras i packad form och kan packas upp av de flesta arkiverare, till exempel 7zip

Verktyg

World Coordinate Converter

Sidan är baserad på frivilliga principer, därför frågar den när den går in om donationer till dess fördel. Det kommer främst att vara användbart om du behöver konvertera koordinater mellan olika internationella koordinatsystem och vissa statliga (vars parametrar är öppna för allmänheten, inte om Ukraina), till exempel ETRF89, WGS84, WGS84 Web Mercator och allmänt tillgänglig stat ettor.

Geokalkylator NDIGK

Samma geokalkylator för den ukrainska statsförvaltningen i frågor om geodesi, kartografi och matrikel.

TrimbleRTX

En tjänst för efterbearbetning från Trimble, resultatet produceras i form av ETRS och ITRF av olika implementeringar. Långtidsuppföljning krävs för acceptabel noggrannhet. Baserat på observationer från internationella stationer och några av våra egna. Gratis, men med registrering

AusPOS

Geoscience Australia efterbehandlingstjänst från den australiensiska regeringen, producerar resultatet i form av ITRF2014. Långtidsuppföljning krävs för acceptabel noggrannhet. Förlitar sig på observationer från internationella stationer. Gratis, ingen registrering krävs.

GNSS-undersökningsplanerare

Verktyg för att planera GNSS-mätningar för en viss period gör att du i förväg kan uppskatta de synliga satelliterna vid en given avskärningsvinkel och deras position över horisontalplanet. Dessa verktyg kommer att vara användbara när du planerar den optimala fotograferingstiden på platser med dålig sikt till himlen (brott, städer) och när du använder ensystemsmottagare.

Vad är efemerier?

I den berömda Webster's Dictionary of Definitions ges följande definition av termen efemeris: En efemeris är en tabell över koordinater för en himlakropp som ges vid olika tidpunkter under en viss period. Astronomer och lantmätare använder efemeri för att bestämma positionerna för himlakroppar, som sedan tas för att beräkna koordinaterna för punkter på jordens yta.

I allmänhet, för oss, kan GPS-ephemeris jämföras med GPS-satelliter och föreställas som en konstellation av konstgjorda stjärnor. För att kunna beräkna vår position i förhållande till GPS-satelliter behöver vi veta deras plats i rymden, med andra ord deras efemeri. Det finns två typer av efemeri: överförd (ombord) och korrekt.

Överförd (ombord) efemeri

Överförda (ombord) efemerier, som deras namn antyder, sänds direkt från GPS-satelliter. Den överförda efemerin innehåller information om elementen i Kepler-banan, vilket gör att GPS-mottagaren kan beräkna de globala geocentriska koordinaterna för varje satellit, i förhållande till det ursprungliga geodetiska WGS-84-datumet. Dessa kepleriska element består av information om satelliternas koordinater för en viss epok och förändringar i orbitalparametrar från rapporteringsperioden till observationsögonblicket (den beräknade förändringshastigheten för parametrar accepteras). Fem övervakningsstationer övervakar ständigt de förutspådda positionerna för satelliternas banor, vilket genererar en ström av efemerisk information. Därefter sänder Navstars huvudkontrollstation den sända efemerin till satelliterna dagligen. Den beräknade noggrannheten för de överförda efemeriderna är ~260 cm och ~7 ns.

Exakt efemeri (slutprodukter)

Exakt efemeri består av de jordomfattande geocentriska koordinaterna för varje satellit enligt definition i det jordomfattande rapporteringssystemet och inkluderar klockkorrigeringar. Ephemeris beräknas för varje satellit med 15 minuters intervall. Exakt efemeris är en efterbearbetningsprodukt. Data samlas in av spårningsstationer som finns över hela jorden. Dessa data överförs sedan till International GPS Service (IGS), där den exakta efemerisen beräknas. Exakt efemeri blir tillgänglig cirka 2 veckor efter tidpunkten för datainsamling och har en noggrannhet på mindre än 5 cm och 0,1 ns.

Den exakta efemerin kan laddas ner från NASA-servern:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/

Rapid efemeris (Rapid-produkter)

Snabb efemeri beräknas på samma sätt som exakt efemeri, men bearbetningen använder en mindre datamängd. Snabba banor "postas" som regel till internationella organs tjänster nästa dag. Noggrannheten för snabb efemeris är 5 cm och 0,2 ns.

Snabb ephemeris kan laddas ner från IGS-servern:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwwww.html

Förutspådd eller ultrasnabb efemeris (Ultrarapid-produkter)

Ultrasnabba efemerier överförs som överförda efemerier, men de uppdateras två gånger om dagen. De kallas ibland realtidsephemeris. Detta kan förklaras av att de används på samma sätt som överförda efemerier, men för realtidsapplikationer. Noggrannheten för ultrasnabb efemeris är ~25 cm och ~5 ns.

Ultrasnabb ephemeris kan laddas ner från IGS-servern:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/igscb_product_wwwww.html

Behöver vi korrekt efemeri?

För att besvara denna fråga, låt oss fastställa ett förhållande mellan noggrannheten hos efemeriet och noggrannheten hos GPS-vektorlösningen. Låt oss anta att vi talar om en 10 km lång baslinje. Vi bearbetar linjen med den överförda efemerin (noggrannhet 2,60 m). I detta fall kommer den förväntade noggrannheten att vara (10 km /20000 km) * 2,60m = 1,3 mm. Om längden på baslinjen är 100 km kommer felet att öka till 13 mm. Dessa siffror tillåter oss att dra slutsatsen att på korta baslinjer (upp till 100 km) är användningen av överförda efemerider mer än tillräcklig.

Generellt kan vi säga att på grund av utvecklingen av GPS-systemet har behovet av korrekt efemeri minskat något. Till exempel, för bara några år sedan var felet i den överförda efemerisen 20 m, medan mätfelet på 10 km-basis skulle ha varit 1 cm.

Varför använda exakt efemeri?

Först är det nödvändigt att komma ihåg att de tidigare angivna felvärdena är giltiga för linjer som har fasta lösningar. Men på linjer av storleksordningen 50 km och däröver är det mycket svårt att få en fast lösning med användning av den överförda efemerin. Genom att använda korrekt efemeri ökar chanserna avsevärt att få en fast lösning.

För det andra har det länge varit känt att höjden bestäms mindre exakt med GPS än plankoordinater. Därför, för arbete som kräver bättre höjdbestämning, rekommenderas att använda exakt efemeri.

För det tredje måste vi komma ihåg att den överförda efemerin endast är antagande om var satelliterna ska vara. Ibland kan situationer uppstå när den överförda efemerin innehåller fel som inte kan annat än påverka kvaliteten på baslinjelösningen. En väg ut ur denna situation kan vara användningen av snabb efemeris, en dag efter att observationerna har gjorts.

Var kan jag hitta korrekt efemeri?

Det finns många källor där du kan hitta olika typer av efemerier gratis. Som exempel kan vi nämna webbplatsen för International Geodynamic Survey (IGS):
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

Vilket är det vanligaste formatet för korrekt efemeri?

Exakt efemeri finns i två standardformat: SP3(ASCII-format) och E18(binärt format). De flesta professionella GPS-mätningsbearbetningsprogram stöder direkt ett av dessa två format (det stöder till exempel båda typerna av exakta efemerier, översättarens anmärkning). Om det behövs kan du använda ett verktyg för att översätta mellan dessa två format.

Och jag skulle vilja ge mitt bidrag till denna fråga. En av kommentarerna till ovan nämnda artikel berör kort samtalet om efemeristeorier, såsom DE m.fl. Det finns dock många sådana teorier och vi kommer att analysera några av de viktigaste enligt min mening.

Vad det är?

För att exakt beräkna himlakropparnas positioner är det nödvändigt att ta hänsyn till så många störande faktorer som möjligt. Det finns ingen analytisk lösning för ett system med fler än två (med undantag för Lagranges specifika lösningar), så kroppsekvationerna för rörelse löses numeriskt, men även med hänsyn till relativt nya metoder för numerisk integration (som Everhart-metoden) ), är denna procedur mycket dyr, och om en tillräckligt exakt lösning för en liten. Medan den genomsnittliga PC:n kan hantera tidsperioden, är integration över globala tidsintervall en komplex och tidskrävande uppgift. Därför löstes problemet enligt följande: hitta positionerna för himlakroppar med hjälp av integration och approximera dessa positioner med någon funktion, och vid utgången erhålla koefficienterna för denna funktion. Det är mängden av dessa koefficienter som brukar kallas efemerieteorin.

DE

Dessa är förmodligen de mest populära teorierna om himlakroppars rörelse. Framväxten av denna teori är förknippad med utvecklingen av rymdteknik och behovet av att exakt beräkna planeternas positioner för rymdfarkostuppdrag. Idag finns det en enorm lista med versioner av denna teori. Den mest populära av dem är DE405. Du kan läsa om denna teori här: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_eph_export
Oddsen är uppdelade i tidsblock, d.v.s. för en viss era - separata koefficienter.
Formeln för dessa koefficienter är Chebyshev-polynomet. Förresten, det är Chebyshev-polynomet som är en av de mest lämpade för att skapa en efemeristeori. Principen för att arbeta med sådana polynom beskrivs i boken av O. Montebrook - "Astronomy on personlig dator"(Rutracker.org)

Var får man tag i det?

Allt detta finns på NASAs ftp-webbplats. I ASCII-textformat:ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/ascii/
Det är nog värt att kommentera något här. Genom att till exempel gå till den här mappen kommer vi att se en fil som ser ut ungefär så här: ascp1600.403, det är lätt att förstå att dessa är koefficienter för eran av 1600, och en version av DE403-teorin.
Sådana filer har tre kolumner - var och en av dem motsvarar en koordinat i rymden.
Men om man tittar på storleken på dessa filer blir det tydligt att det inte är bekvämt att använda dem i arbetet. Därför finns det binära versioner av dem: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/

Hur man ansöker?

Nu har vi det binära vi behöver, men frågan är: vad ska vi göra med det? Lyckligtvis finns det exempel på programimplementeringar på ftp olika språk: ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/

VSOP 87

Den här teorin är förstås inte lika populär som den tidigare, men det är den jag kan rekommendera för nybörjare. Det finns en huvudsaklig nackdel med denna teori - den beskriver positionerna för endast planeterna och solen. Typen av formel i denna teori är en trigonometrisk serie.

Var får man tag i det?

Det är lika enkelt som att skala päron, gå bara till hemsidan och välj önskat språk och dataformat i inställningarna.
Det är i lättheten att erhålla som den största fördelen med denna efemeri ligger.
Med koden klar tror jag att många av oss redan kan göra något med den. Men om du fortfarande behöver lite hjälp med det kan du gå hit

EPM

Det finns mycket lite omnämnande av denna efemeristeori. Det skapades vid Institutet för tillämpad astronomi vid den ryska vetenskapsakademin. Det finns 3 versioner av denna teori, respektive EPM 2004, EPM 2008, EPM 2011.

Var får man tag i det?

Källorna finns på IPA RAS ftp: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/Data/. Mappnamnet motsvarar versionen av teorin. Varje teori har en motsvarande binär och en textfil, som implementeras i DE. Och även här textfiler väger ganska mycket, så det är värt att använda binärer

Hur man ansöker?

Det är denna teori som verkar vara en av de svåraste att implementera. Ändå tog dess utvecklare hand om oss och gav flera exempel på olika språk: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/.
Själva teorin bygger på Chebyshev polynom, de är också ganska väl beskrivna.

Anmärkningar om noggrannhet

Det är värt att notera att inte alla teorier är de mest korrekta. Den minst exakta av alla de som listas ovan är VSOP87. DE och EPM är ganska exakta, det är värt att notera att det senare tar hänsyn till relativistiska effekter. Men för nästan alla tillämpade problem som jag har löst hittills användes VSOP 87, faktum är att även om dess noggrannhet är dålig, är detta ändå inte märkbart jämfört med elementära observationer (det kan finnas avvikelser med tiondelar, hundradelar bågsekunder).

Till sist

Jag ska säga lite om EPM-teorin. Jag lärde mig om den här teorin från ett personligt samtal, den är känd i ganska snäva kretsar, och få användare använder den, uppenbarligen hänger detta ihop på något sätt med institutets ointresse av att sprida denna teori i vida kretsar, ingen annan förklaring kommer att tänka mig, eftersom det är ganska konkurrenskraftigt i förhållande till andra teorier.

Navigationssatelliter sänder två typer av data - almanacka och efemeri.

Almanacka - detta är en uppsättning information om det aktuella tillståndet för navigationssystemet som helhet, inklusive förlorad efemeri, som används för att söka efter synliga satelliter och välja den optimala konstellationen som innehåller information. Almanackan innehåller omloppsparametrarna för alla satelliter. Varje satellit sänder en almanacka för alla satelliter. Almanacksdata är inte särskilt exakta och är giltiga i flera månader.

Data efemerid innehåller mycket exakta justeringar av omloppsparametrarna och klockorna för varje satellit, vilket krävs för att exakt bestämma koordinater. Varje navigationssatellit sänder endast data från sin egen efemeri.

Navigationsmeddelanden– Det här är paketdata som överförs av satelliten som innehåller en efemeri med tidsstämplar och en almanacka.

Signalen som sänds av navigationssatelliter kan delas in i två huvudkomponenter: en navigationssignal (pseudo-slumpmässig avståndsmätarekod) och ett navigationsmeddelande (innehåller en stor mängd information om parametrarna för navigationssatelliter). Navigeringsmeddelandet innehåller i sin tur efemerisdata och en almanacka (Fig. 3.24). Låt oss omedelbart betona att avståndsmätarkoden också sänds som en del av navigationsmeddelandet, vilket kommer att framgå av den fortsatta presentationen.

Operativ information

(Efemerider)

Långformad, pseudo-slumpmässig kod

Icke-operativ information

(Almanacka)

Ris. 3.24.Navigationssatellitsignalstruktur

Vi kan säga att signalen från navigationssatelliter innehåller tre huvudkomponenter:

• 1) pseudo-slumpmässig (avståndsmätare) kod;
• 2) almanacka;
• 3) efemerisdata.

Navigationsmottagare får information om satelliternas placering exakt från data som finns i almanackor och satellitephemeris. Låt oss förklara innebörden av termen "ephemeris" (forntida grekiska ?(ргш?р1? - per dag, dagligen). Inom astronomi är detta en tabell över himmelska koordinater för solen, månen, planeterna och andra astronomiska objekt, beräknade med jämna mellanrum, till exempel vid midnatt varje dag.

Ephemeris hänvisar också till koordinaterna för artificiella jordsatelliter som används för navigering i system NAVSTAR (GPS), GLONASS, Galileo etc. Ephemeris är uppdaterad information om omloppsbanan för en given satellit som sänder en signal, eftersom satellitens verkliga omloppsbana kan skiljer sig från den beräknade. Det är den exakta informationen om satelliternas aktuella position som gör att navigationsmottagaren kan beräkna satellitens exakta position och utifrån detta beräkna sin egen position. Ephemeris-data från navigeringskonstellationen GLONASS publiceras på webbplatsen för den ryska rymdorganisationen (Roscosmos). Sammansättningen av GLONASS satellitephemeris inkluderar i synnerhet följande satellitomloppsparametrar:

• NS - satellitnummer;
• datum - basdatum (UTC+3 h), HH.MM.ÅÅ;
• DEN DÄR. - tidpunkt för passage av den stigande noden (antal sekunder från 00 h 00 min 00 från basdatumet), s;
• T a6 - cirkulationsperiod, s;
• e - excentricitet;
• / - bana lutning, °;
• BO - geografisk longitud för GLONASS stigande nod, °;
• co - argument för perigeum, °;
• 5/, - korrigering av tidsskalan ombord, s;
• P,- bokstavsfrekvensnummer;
• AT - förändringstakten under den drakoniska perioden. Drakonisk period - tidsintervallet mellan två på varandra följande passager av en himlakropp genom samma (stigande eller fallande) orbitala nod.

Konceptet med excentricitet för en orbital ellips illustreras i fig. 3,25:

• A
• orbitalellipsens huvudhalvaxel - b _
• orbitalellipsens excentricitet: e =

Ephemeris data är en integrerad del av almanackan. Efter att ha mottagit de grundläggande ungefärliga parametrarna för alla satelliters banor från almanackan, får navigatorn från varje satellit sin egen efemeri. Baserat på dessa exakta uppgifter,

Ris. 3,25.

orbitalparametrar, dvs. almanacksdata. Ephemeris är en slags "överbyggnad" över almanackan, som förvandlar grundparametrarna till specifika parametrar. Efemerisdatan innehåller mycket exakta justeringar av omloppsparametrarna och klockorna för varje satellit, vilket krävs för noggrann koordinatbestämning.

Till skillnad från en almanacka sänder varje satellit endast data från sin egen efemeri, och med deras hjälp kan navigationsmottagaren bestämma satelliternas plats med hög noggrannhet.

Ephemeris, som bär mer exakta data, blir ganska snabbt föråldrade. Dessa uppgifter är endast giltiga i 30 minuter. Satelliter sänder sin efemeri var 30:e s. Ephemeris-uppdateringar utförs av markstationer. Om mottagaren var avstängd i mer än 30 minuter och sedan påslagen, börjar den söka efter satelliter baserat på den almanacka som den känner till. Med hjälp av den väljer han satelliter för att starta en sökning.

När navigationsmottagaren upptäcker satelliten börjar processen med att samla in tillfällig data. När efemerin för varje satellit tas emot anses data som tas emot från satelliten vara lämplig för navigering.

Om mottagarens ström stängs av och sedan slås på igen inom 30 minuter, kommer den att "fånga" satelliterna mycket snabbt, eftersom det inte finns något behov av att samla in tillfällig data igen. Det här är en "het" start.

Om det har gått mer än 30 minuter sedan avstängningen kommer en "varmstart" att utföras och mottagaren börjar återigen samla in efemerisdata.

Om mottagaren har transporterats (avstängd) flera hundra kilometer eller den interna klockan börjar visa felaktig tid, är uppgifterna i den befintliga almanackan felaktiga. I det här fallet måste navigatorn ladda ner en ny almanacka och efemeri. Detta kommer redan att vara en "kall" start.

Att förse satelliter med efemeri utförs av systemets marksegment, dvs. på jorden bestäms satelliternas rörelseparametrar och värdena för dessa parametrar förutsägs under en förutbestämd tidsperiod. Mätning och förutsägelse av satellitens rörelseparametrar utförs i systemets ballistiska centrum baserat på resultaten av banamätningar av avståndet till satelliten och dess radiella hastighet. Parametrarna och deras prognos ingår i navigationsmeddelandet som sänds av satelliten tillsammans med sändningen av navigationssignalen.

I GPS sänds almanackan, i kombination med andra datafält, var 12,5:e minut, i GLONASS - var 2,5:e minut. I tabell 3.3 visar två tidsparametrar för almanackan och GPS-ephemeris för jämförelse. Uppenbarligen är perioden för uppdatering av data och tidpunkten för deras relevans för almanackan och efemeris signifikant olika.

Tabell 3.3

Perioder för uppdatering av satellitnavigeringsdata

En GPS-satellit är en plattform som bär en uppsättning utrustning som ger ström till satelliten, möjligheten att justera omloppsbanan och drift. Ström tillhandahålls av solpaneler och batterier. Banan justeras med hjälp av lågeffektsmotorer.

Termin prestanda betyder förmågan att utföra de funktioner som tilldelats satelliten. Satelliten har en antenn och en mottagare för att ta emot signaler från informationsutläggningsstationer. Satelliten har en inbyggd dator för att lagra information, för att sända den och för att koordinera driften av satelliten som helhet. Driftsrytmen för all utrustning bestäms av fyra cesium- och (eller) vätefrekvens- och tidsstandarder. Oscillationsfrekvensen för standarderna är 10,23 MHz. Det är från dessa svängningar som alla andra satellitsignaler - bärvåg och modulering (kodning) - erhålls genom att multiplicera frekvensen, dividera den eller omvandla en harmonisk svängning till en kodsignal. Satelliten har en sändare och en antenn för att sända en signal till användaren av systemet. Satelliten rymmer även stabiliserings- och orienteringsutrustning och annan utrustning.

Det finns tre kända klasser av satelliter: Block I, Block II och Block IIR. Block I-satelliterna, som var och en vägde 845 kilogram, lanserades från 1978 till 1985 från en flygvapenbas i Kalifornien. Man använde raketen Atlas F. Den förväntade livslängden för satelliten som ingick i designen var 4,5 år. Vissa satelliter fungerade nästan tre gånger längre. Lutningsvinkeln för omloppsplanet mot ekvatorialplanet för satelliter av denna klass var 63 grader. Satelliterna som skjuts upp senare har 55 grader. Satelliter av denna klass var på sätt och vis testa, även om de till fullo utförde de funktioner som tilldelats dem. Nästa serie av Block II-satelliter var avsedda att skapa en operativ konstellation.

Den första Block II-satelliten, som kostade cirka 50 miljoner dollar och vägde mer än ett och ett halvt ton, lanserades den 4 februari 1989 av Kennedy Space Center från Kennedy Air Force Base. Cape Canaverall. Florida, USA. De använde en Delta II bärraket. Designlivslängden för en satellit av denna klass var 6 år, även om vissa satelliter kunde fungera i 10 år, eftersom tillgången på förbrukningsmaterial, främst bränsle, var tillräcklig för denna tid. Skillnaden mellan Block I och Block II är relaterad till USA:s nationella säkerhet. Block I-satellitsignalen var fullt tillgänglig för den civila användaren, medan vissa Block II-signaler begränsade denna tillgänglighet.

Block IIR-klasssatelliter, som nästan helt har ersatt de som för närvarande skjuts upp, har en designlivslängd på 10 år. Bokstaven "R" står för modifiering eller ersättning. Det finns vätemasrar ombord för att ersätta rubidium- och cesiumfrekvensstandarderna installerade på tidigare klasser av satelliter. Varje satellit väger mer än två ton och kostar cirka 25 miljoner dollar. Dessa satelliter skjuts upp med skytteln. Driftläget är sådant att den civila användaren har ännu mindre tillgång till satellitsignalen. Mer information om åtkomstbegränsningsläget beskrivs i avsnitt 3.1 och 3.3.

3.1. Satellitsignalstruktur

Grunden för systemets funktion är noggrann mätning av tid och tidsintervall. Termin exakt innebär att alla tillgängliga medel används för att uppnå högsta noggrannhet. Huvudkommando- och kontrollstationen, såväl som varje satellit, är utrustade med de mest exakta cesium- och vätefrekvens- och tidsstandarder som för närvarande finns tillgängliga. Standardens oscillationsfrekvens är 10,23 MHz. Alla satellitoscillationer och signaler erhålls från denna frekvens genom koherent transformation: multiplicera och dividera referensoscillatorns frekvens - frekvens- och tidsstandarden. Två svängningar av bärvågsfrekvensen erhålls genom att multiplicera referensoscillatorns frekvens med en lämplig faktor. L1-oscillationen = 1575,42 MHz erhålls genom att multiplicera med 154. L2-oscillationen = 1227,60 MHz erhålls genom att multiplicera med 120. Mätningar vid två bärfrekvenser används för att implementera den dispersiva metoden att ta hänsyn till jonosfärens påverkan och för att underlätta förfarandet för att lösa tvetydigheten i fasmätningar.

Bärvågsoscillationer moduleras av kodsignaler: C/A-kod och P-kod. I detta fall moduleras båda bärvågsoscillationerna av P-koden; Endast svängningarna för den första bärvågsfrekvensen moduleras av C/A-koden. P-kodens klockfrekvens är lika med oscillationsfrekvensen för referensoscillatorn. C/A-kodens klockfrekvens erhålls genom att dividera referensoscillatorns svängningsfrekvens med tio. Koder beskrivs i avsnitt 3.3. Dessutom moduleras bärvågorna av navigationssatellitmeddelandet.

3.2. Navigationsmeddelande, efemeri

Navigationsmeddelandeäven kallad satellitmeddelande eller navigeringssatellitmeddelande. I engelsk terminologi är detta navigationsmassage. Det finns till och med ett namn Meddelande, även om något meddelande per definition inte kan innehålla information. Nedan kommer vi för korthets skull att använda termen meddelande.

Meddelandet innehåller 1500 bitar information och sänds på 30 sekunder. Men inte all information överförs under denna korta tidsperiod. Till exempel sänds en almanacka över flera meddelanden, om almanackan, se nedan. Meddelandet innehåller fem block (frames, subframes, på engelska - subframes). Varje block sänds i 6 sekunder och innehåller 10 ord. Varje ord innehåller 30 bitar.

Varje block börjar med ett telemetriord (TLM). Den innehåller ett synkroniseringsformat och ett diagnostiskt meddelande - ett meddelande eller en del av ett meddelande om statusen för satelliten och systemet som helhet. Nästa kommer nyckelord- överlämnande ord (HUR). Denna term kan översättas som ett ord som går från hand till hand. I huvudsak är HUR en tidsstämpel.

Det första blocket innehåller satellitklockparametrar och jonosfäriska modellkoefficienter. Klockparametrar är korrigeringen och utvecklingen av satellitklockan i förhållande till GPST. Information om parametrarna för den jonosfäriska modellen används endast när man arbetar med enfrekvensmottagare. Om det finns en dubbelfrekvensmottagare används den dispersiva metoden.

Det andra och tredje blocket innehåller efemerin av satelliten som sänder detta meddelande. Dessa efemerier kallas broadcast efemeris. De erhålls från satellitobservationer från fem spårningsstationer.

Observation av satelliter genom spårningsstationer, initial bearbetning av resultaten, överföring av dem till huvudlednings- och kontrollstationen, bearbetning av resultaten där, överföring av dem till informationsläggningsstationen och själva läggningen tar tid. Följaktligen är sändningsefemerin som lagrats i minnet av omborddatorer och sänds vid tidpunkten för deras sändning redan inaktuell. Därför är sändningsefemerin resultatet av förutsägelse och extrapolering. Av samma anledning lagras efemerider i minnet av satellitdatorer ombord så ofta som möjligt - ungefär varje timme.

Det fjärde blocket är reserverat för överföring av tjänsteinformation. Civila mottagare har inte möjlighet att registrera denna information.

Den femte ramen innehåller almanacka satelliter och systemstatusinformation. Almanackan är ungefärlig efemeri av systemsatelliterna och data om tillståndet för varje satellit. Varje Satelliten sänder information om satellitkonstellationen var 12,5:e minut. För att skaffa en almanacka innan observationerna börjar och använda dessa data på scenen planera du måste placera mottagaren på en öppen plats, hålla den påslagen där i 15-20 minuter, stänga av den och överföra data till kontorsdatorn. Under observationsprocessen erhålls en färsk almanacka utan någon extra tid alls.

En satellitephemeris är en komplett uppsättning data om satellitens omloppsbana och positionen för satelliten i omloppsbana. GPS-användaren är intresserad av de geocentriska koordinaterna för satelliten i WGS84-systemet i det ögonblick som signalen lämnar denna satellit. Användarutrustningen beräknar satellitkoordinaterna med hjälp av data som finns i efemerisfilen. Ephemeris information klassificeras som referens(referens, initial) ögonblick

t o, detta ögonblick anges i efemerisfilen. Meddelandet innehåller också AODE (Age of Data) - "åldern" för efemerisdata, det vill säga tidsintervallet som har gått sedan data lagrades i minnet på omborddatorn. Låt oss komma ihåg att efemerisparametrarna oskulerar och hänvisar till referensmomentet.Följande är en sammanfattning av informationen i den sända efemerin.

	är kvadratroten av orbitalellipsens halvhuvudaxel. Det är kvadratroten av halvhuvudaxeln som ingår i formeln för att beräkna omloppskoordinaterna för en satellit från dess efemerider; dessutom kräver information om kvadratroten av halvaxeln mindre utrymme i meddelandet än information om axeln.
e	- orbital excentricitet
W	- höger uppstigning av den stigande noden av satellitens omloppsbana
W`	- förändringshastighet i höger uppstigning av den stigande noden i satellitens omloppsbana
i	- Orbitalplanets lutningsvinkel mot ekvatorialplanet
jag`	- hastighet för förändring av lutningsvinkel
M o	- Genomsnittlig anomali vid referensögonblicket
Dn	- avvikelse av det genomsnittliga rörelsevärdet från det förberäknade
C uc och C us	- amplituder för cosinus- och sinusformerna i formeln för korrigering av latitud-argumentet
C rc och C rs	- amplituder för cosinus- och sinusformerna i formeln för korrigering av orbitalradien
C ic och C är	- amplituder för cosinus- och sinusformerna i formeln för korrigering av orbitallutningsvinkeln. Formler för störningar av oskulerande element tar endast hänsyn till påverkan av jordens kompression på satellitens rörelse

3.3. Beräkning av orbitalkoordinater från efemeris

Låt oss överväga hur satellitephemeris används för att beräkna dess rektangulära koordinater Xo och Yo i det ekvatoriala koordinatsystemet vid observationstillfället. Formler (1) är det sista steget för att lösa problemet.

X o = r cos u, Y o = r sin u. (1) Detta visar att problemet minskar till att bestämma omloppsradien vid observationstillfället r satellit och latitud argument u. ögonblick av observation t erhålls från registrering av ankomstögonblicket till mottagaren av tidsstämpeln. Som bakgrundsinformation också använda värdet av en av fundamentala geodetiska konstanter m - produkten av gravitationskonstanten och jordens massa. I WGS84 m =3,986008· 10 14 m/sek 2. Proceduren för att beräkna orbitalkoordinater är uppdelad i fyra steg. I det första steget beräknas den sanna anomalien V. Beräkningsproceduren är som följer. Beräkna tidsintervall D t, förflutna från referensens ursprungliga epok t o tills nu t observationer:

D t=t-t o.

Beräkna det ungefärliga värdet av den genomsnittliga rörelsen n o = ( m/a- 3 )- 1/2. Beräkna det förfinade värdet av den genomsnittliga rörelsen n=n o + Dn.Beräkna den genomsnittliga anomalien M=M o +n Dt.Använder Keplers ekvation M=EsinE,beräkna excentrisk anomali E.Och slutligen i detta skede beräknas den sanna anomalien V,med hjälp av formler: cosV=(cosE-e)/(1-ecosE) Och sinV=(1-e - 2 sinE) - (1/2)/(1-ecosE).I det andra steget beräknas värdet på latitud-argumentet U. Beräkningsproceduren är som följer. Beräkna det ungefärliga värdet av latitud-argumentet Uo =V+ w.Beräkna korrigeringen till det ungefärliga värdet av argumentet för latitud för effekten av jordens kompression på satellitens omloppsbana med hjälp av formeln: D U=C uc cos2U o + C us sin2U o. Kom ihåg att koefficienterna MED som finns i efemeriderna. Innebörden av indexen för dessa koefficienter är följande. Index U betyder att det är argumentet för latitud U som beräknas. Indexen C och S betyder att de står för cosinus- respektive sinustermerna. Vidare har detta indexeringssystem bibehållits. Slutligen, i detta skede, beräknas det förfinade värdet av latitud-argumentet U=U o + D U.I det tredje steget beräknas radien r om satellit rbits. Beräkningsproceduren är som följer. Beräkna det ungefärliga värdet av omloppsradien med hjälp av formeln: r o =a(1-ecosE). Beräkna korrigeringen av omloppsradien för jordens kompression: D r=C rc cos2U o + C rs sin2U o. Innebörden av prenumerationerna är densamma som i föregående steg. Och slutligen, i detta skede, beräknas det förfinade värdet av omloppsradien: r=r o + D r.Satellitkoordinater erhållna från sändningsefemer kan innehålla ett fel på cirka 100 meter. Orsakerna till så låg noggrannhet är följande. För det första är utsända efemerier i sig resultatet av omloppsförutsägelse, det vill säga de är extrapolerade efemerier. För det andra, när de beräknar dem, tar de bara hänsyn till en, om än den viktigaste, faktor som stör satellitens omloppsbana - påverkan av jordens kompression. Underlåtenhet att ta hänsyn till andra faktorer leder till en minskning av noggrannheten under en lång extrapolering. Och för det tredje, för en obehörig användare, är efemeriet medvetet ruggigt upp.

3.4. Koder

Satellitens bärvågsoscillationer fasmanipuleras av kodsignaler. Låt oss återgå till övervägandet av koder som började i avsnitt 3.1.

Enligt statistiska egenskaper är koderna slumpmässiga, därför bildar de en bredbandssignal. Koherenslängden för en sådan signal är liten, därför erhålls under korrelationsbehandlingen ett smalt och enkelt huvudmaximum för korrelationsfunktionen. Detta gör det i sin tur möjligt att mäta tidsfördröjningen i kodläge entydigt och med hög noggrannhet. Mottagnings- och inspelningsutrustningen, som inte "känner" kodbildningens lagar, kommer att uppfatta satellitsignalen som brus, slumpmässigt. Faktum är att koder bildas naturligt, även om typen av lag är komplex. Av denna anledning anropas satellitsignalen pseudo-brus, och koderna är pseudoslump.

Det finns två typer av mätkoder. Lätttillgänglig, lätt att upptäcka, sändningskod - C/A-kod - Grov förvärvskod. Precis P-kod - Precisionskod. Satelliten har en individuell C/A-kod som upprepas varje millisekund. Mottagaren identifierar och tar emot satellitsignalen på L1-frekvensen lätt, eftersom denna frekvens moduleras av C/A-koden. Situationen är mycket mer komplicerad med fångst av en satellitsignal vid en frekvens L2, det vill säga vid den andra bärvågsfrekvensen. C/A-koden appliceras inte på den, så signalfångst och efterföljande observationer är endast möjliga i P-koden. Detta gör användarens arbete svårare, och denna svårighet är avsiktligt inbyggd i systemets design.

Satelliten i denna era kännetecknas av en P-kod, som upprepas varannan vecka. Samtidigt är hela P-koden som helhet inneboende i systemet. Varaktigheten för systemets P-kod är 266,4 dagar. Med andra ord är hela systemets långa P-kod uppdelad i veckosegment, intervall. Varje segment under en given epok tilldelas en specifik satellit. Till en början var det bara auktoriserade användare, främst den amerikanska militären, som hade tillgång till P-koden. Nu har nästan alla användares utrustning tillgång till P-koden. Denna åtkomst kompliceras av att P-kodsignalen är föremål för ytterligare kodning (kryptering) med den så kallade Y-koden. Som framgår av litteraturen gjordes detta för att förhindra möjligheten till störningar av systemet genom externa ingrepp. Detta driftsätt kallas Anti-Spoofing (AS) – ett sätt att motverka obehörig påverkan. Det handlar om att använda Y-koden. Y-kodning är i sin tur utbytet av veckovisa delar av P-kod mellan satelliter i en sekvens som endast är känd för den personal som hanterar systemet. Om denna sekvens är okänd för användaren, det vill säga hans mottagare inte innehåller motsvarande chip, så finns det inget sätt att fånga P-kodsignalen vid den andra bärvågsfrekvensen och en dyr och högprecis dubbelfrekvensmottagare kan fungerar endast som en enfrekvens. Utrustningstillverkare har dock övervunnit dessa svårigheter på ett eller annat sätt, till exempel genom att betala för möjligheten att installera lämpliga chips i mottagare. Därför verkar det som att Y-kodning inte längre är nödvändig.

Observationer i C/A-kod kallas Standard Positioning Service (SPS). Navigationskoordinater i detta läge bestäms med ett fel på 100-200 meter. Observationer i P-koden kallas Precise Positioning Service (PPS) – bestämningstjänst exakt plats. Navigationskoordinater i detta läge bestäms med ett fel i storleksordningen 10-20 meter.