Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Августа 2014 в 19:45, курсовая работа
Целью данной курсовой работы является определение координат пункта с помощью абсолютного метода по измеренным псевдодальностям и вычисленным эфемеридам спутников.
За день вычисления была выбрана дата - 14 января 2014 года.
Для планирования ГНСС-наблюдений использовалось программное обеспечение Trimble Geomatics Office. Все вычисления, как для GPS, так и для ГЛОНАСС проводились в программной среде Microsoft Excel.
Введение........................................................................................................ 2
1. Описание исходных данных.....................................................................3
1.1 Описание сети постоянно действующих станций IGS. Общие сведения о станции ZECK,Зеленчукская .......................................................................3
1.2 Сведения о RINEX-формате..................................................................4
1.2.1 Навигационное сообщение ГЛОНАСС..........................................5
1.2.2 Навигационное сообщение GPS.....................................................5
1.2.3 Файл ГНСС-наблюдений................................................................5
2.Теоретическая часть. Эфемеридное обеспечение GPS и ГЛОНАСС.....5
2.1 Бортовые эфемериды GPS ....................................................................5
2.2 Бортовые эфемериды ГЛОНАСС.........................................................5
2.3 Продукты IGS-точные эфемериды.......................................................6
2.3.1 Виды точных эфемерид, время публикации, точность.................6
2.3.2 Формат эфемерид SP3......................................................................7
3. Практическая часть. Результаты вычислений.........................................7
3.1 Планирование ГНСС-наблюдений. Выбор спутников.......................8
3.2 Результаты вычисления координат спутников на момент наблюдения………………………………………………………………………..8
3.2.1 Вычисление координат спутников GPS. Алгоритм, результаты, рисунок небесной сферы.........................................................................................8
3.2.2 Вычисление координат спутников ГЛОНАСС. Алгоритм, результаты, рисунок небесной сферы..................................................................10
3.3 Алгоритм и результаты вычисления положения пункта абсолютным методом......................................................................................................................
3.4 Анализ результатов (оценка точности, геометрического фактора, сравнение результатов, полученных по GPS и ГЛОНАСС, сравнение результатов получения координат одного и того же пункта, но в разное время (для разных вариантов) ………………………………………….........................
Заключение.....................................................................................................
Список использованной литературы..........................................................
Приложения.....................................................................................................
Таблица 8
Топоцентрические координаты спутников GPS
Спутник №31 |
Спутник №32 |
Спутник №17 |
Спутник №20 |
Спутник №1 |
Спутник №22 | |
E |
1,38E+07 |
1,02E+07 |
-2,37E+07 |
-3,32E+06 |
-5,35E+06 |
2,31E+07 |
N |
9,55E+06 |
-1,75E+06 |
5,97E+06 |
3,03E+06 |
-1,44E+07 |
-1,22E+07 |
U |
1,44E+07 |
1,83E+07 |
4,02E+06 |
1,97E+07 |
1,53E+07 |
-1,01E+07 |
ΔX |
-6332000 |
4025000 |
14810000 |
11260000 |
19310000 |
-14450000 |
ΔY |
12800000 |
17250000 |
-18540000 |
5551000 |
9965000 |
18080000 |
ΔZ |
16820000 |
11430000 |
7091000 |
15800000 |
176800 |
-15750000 |
Вычисляем азимут и высоту спутников:
A = arctg (E/N); h = arctg (U/(E2+N2))
Таблица 9
Азимут и высота спутников GPS
Спутник №31 |
Спутник №32 |
Спутник №17 |
Спутник №20 |
Спутник №1 |
Спутник №22 | |
A |
55,27955757 |
80,28 |
255,87 |
227,56 |
20,34355254 |
62,20 |
h |
40,56153757 |
60,4936872 |
9,347708503 |
77,13665056 |
44,84965015 |
-21,0325419 |
Анализируя таблицу 9, видим, что у спутника 22 высота не удовлетворяет требованиям наблюдения (маска равна 15о), в чем убедимся при вычислении координат спутника абсолютным методом (см. таблицу 14). На этот момент времени не будут доступны данные.
Изобразим спутники GPS на сфере:
Рисунок №1 - Положение спутников GPS на сфере
3.2.2 Вычисление координат спутников ГЛОНАСС. Алгоритм, результаты, рисунок небесной сферы
Алгоритм вычисления координат спутников ГЛОНАСС менее трудоемок, поскольку не требует вычисления прямоугольных координат. Спутник сам передает их. Все что нам требуется - сравнить полученные координаты со спутника с файлом точных эфемерид.
Таблица 10
Полученные координаты со спутников ГЛОНАСС
№ Сп. |
№5 |
№6 |
№7 |
№9 |
№15 |
№16 |
X |
-6666,86 |
3722,04 |
11459,75 |
15460,18 |
-9820,06 |
4253,07 |
Y |
24416,33 |
16998,84 |
81,54 |
20037,61 |
4477,18 |
17729,71 |
Z |
3202,01 |
18619,25 |
22815,26 |
2703,01 |
23132,41 |
17851,89 |
Таблица 11
Координаты спутников ГЛОНАСС из файла точных эфемерид
№ Сп. |
№5 |
№6 |
№7 |
№9 |
№15 |
№16 |
X |
-6666,69 |
3734,01 |
11476,37 |
15461,73 |
-9786,53 |
4276,93 |
Y |
24408,87 |
16959,7 |
34,53 |
20044,05 |
4515,2 |
17760,79 |
Z |
3258,39 |
18652,51 |
22807,03 |
2645,89 |
23139,07 |
17815,43 |
Сравнив координаты, получаем разность:
(При сравнении координаты
из файла точных эфемерид
Таблица 12
Разность точных и бортовых координат спутников ГЛОНАСС
№ Сп. |
№5 |
№6 |
№7 |
№9 |
№15 |
№16 |
X |
0,17 |
11,97 |
16,62 |
1,55 |
33,53 |
23,86 |
Y |
-7,46 |
-39,14 |
-47,01 |
6,44 |
38,02 |
31,08 |
Z |
56,38 |
33,26 |
-8,23 |
-57,12 |
6,66 |
-36,46 |
Анализируя таблицу, видим, что расхождение с точными эфемеридами у ГЛОНАСС варьируется от 0,17 до 56,38 километров.
Далее вычислялись топоцентрические координаты спутников ГЛОНАСС в пункте наблюдения по тем же формулам, что и для спутников GPS.
Таблица 13
Топоцентрические координаты спутников ГЛОНАСС
№ Сп. |
№5 |
№6 |
№7 |
№9 |
№15 |
№16 |
E |
2,27E+07 |
1,03E+07 |
-7,54E+06 |
4,74E+06 |
9,87E+06 |
1,04E+07 |
N |
-5,43E+06 |
3,73E+06 |
1,05E+07 |
-1,52E+07 |
1,98E+07 |
2,57E+06 |
U |
3,94E+06 |
1,67E+07 |
1,57E+07 |
1,35E+07 |
6,48E+06 |
1,68E+07 |
ΔX |
-3458000 |
-3447000 |
-3440000 |
-3.436*10^6 |
-3.461*10^6 |
-3.447*10^6 |
ΔY |
-3036000 |
-3043000 |
-3060000 |
-3.04*10^6 |
-3.056*10^6 |
-3.043*10^6 |
ΔZ |
-4389000 |
-4373000 |
-4.369*10^6 |
-4.389*10^6 |
-4.369*10^6 |
-4.374*10^6 |
A |
76,55346198 |
69,9984941 |
215,6375015 |
17,27044536 |
26,54183806 |
76,18607757 |
h |
9,585927311 |
56,801482 |
50,40567719 |
40,14123252 |
16,35574111 |
57,33676852 |
Изобразим спутники ГЛОНАСС на сфере:
Рисунок №2 - Положение спутников ГЛОНАСС на сфере
3.3 Алгоритм и
результаты вычисления
Метод выполняется дважды – по результатам наблюдений спутников GPS и наблюдений спутников ГЛОНАСС, по P-коду.
В измеренные псевдодальности из файла наблюдений (zeck0140.140 или zeck0140.14d) следует внести поправку за часы спутника, получив исправленные псевдодальности:
bk= 0,2997924583 * (106 * Δtk), км
= - bk,
где Δtk - поправка часов спутника k, 10-6 сек, 0,2997924583 – скорость света, 106 км/сек.
Для простоты вычислений заполняем таблицу
Таблица 14
Псевдодальности, исправленные за поправку часов спутника
NN спутников |
Измеренные псевдодальности, из файла наблюдений, |
Поправка в расстояние за часы спутника, bk |
Псевдодальности, исправленные за поправку часов спутника, |
Дата, момент наблюдения спутников GPS (UTC): 14.01.14 (12:00) | |||
G31 |
21907249,55547 |
99,63 |
21907149,92 |
G32 |
21169753,02148 |
-150,48 |
21169903,50 |
G17 |
24726226,57245 |
-17,72 |
24726244,29 |
G20 |
20074903,33248 |
45,84 |
20074857,50 |
G1 |
21638651,94447 |
30,10 |
21638621,84 |
Дата, момент наблюдения спутников ГЛОНАСС (UTC): 14.01.14 (12:15) | |||
R5 |
23618739,9686 |
-49,35 |
23618789,32 |
R6 |
19820914,4938 |
12,25 |
19820902,25 |
R7 |
20257169,0348 |
-25,29 |
20257194,33 |
R9 |
20790421,0017 |
1,69 |
20790419,31 |
R15 |
22908824,1905 |
4,41 |
22908819,78 |
R16 |
19838376,71 |
3,30 |
19838373,41 |
Заполняем следующую таблицу. Вписываем координаты спутников – вычисленные из навигационного сообщения на момент наблюдения.
Таблица 15
Координаты спутников, вычисленные из навигационного сообщения на момент наблюдения
№ Спутников |
Координаты ИСЗ в ОЗСК, из навигационного сообщения , км |
Псевдодальности за поправку часов, км | ||
Xk |
Yk |
Zk |
||
G31 |
-2881,30 |
15857,80 |
21216,51 |
21907,15 |
G32 |
7476,41 |
20308,50 |
15821,21 |
21169,90 |
G17 |
18259,56 |
-15484,27 |
11482,67 |
24726,24 |
G20 |
14707,91 |
8611,60 |
20194,60 |
20074,86 |
G1 |
22759,20 |
13025,31 |
4568,72 |
21638,62 |
R5 |
-6666,860352 |
24416,32861 |
3202,013672 |
23618,79 |
R6 |
3722,037598 |
16998,83887 |
18619,25391 |
19820,90 |
R7 |
11459,74561 |
81,53808594 |
22815,26318 |
20257,19 |
R9 |
15460,18066 |
20037,61182 |
2703,009277 |
20790,42 |
R15 |
-9820,059082 |
4477,177734 |
23132,41162 |
22908,82 |
R16 |
4253,072266 |
17729,7085 |
17851,88818 |
19838,37 |