19.8. Система отсчета

Под системой отсчета подразумевают систему координат для определения места, где произошло событие, вместе со связанны­ми с этой системой часами для фиксации момента времени, когда это событие произошло. При решении геодезических задач, свя­занных с наблюдениями ИСЗ, приходится пользоваться различ­ными системами координат, отличающимися расположением на­чала, ориентировкой основной и начальной плоскостей, а также видом координатных систем.

Наиболее часто при обработке результатов наблюдений ИСЗ пользуются системами прямоугольных и эллипсоидальных коор­динат. Среди прямоугольных координат можно выделить две ос­новные группы: инерциальные координаты (невращающиеся), связанные с положением неподвижных звезд, и системы коорди­нат, жестко связанные с землей (вращающиеся системы коорди­нат).

Ориентировка инерциальных систем задается каталожными координатами звезд, получаемыми по астрономическим наблюде­ниям методами фундаментальной астронометрии.

Системы координат, связанные с Землей (обшеземные, референцные и др.), фиксируются координатами пунктов глобальных геодезических сетей на земной поверхности.

Связь между вращающимися и инерциальными системами ко­ординат устанавливается по данным различных специальных служб по наблюдениям звезд, радиоисточников и ИСЗ.

Международная служба вращения Земли (МСВЗ) определяет и ежегодно публикует данные и стандарты инерциальной и земной систем координат. Более подробно эти вопросы рассмотрены в учебниках по высшей и космической геодезии.

Рассмотрим некоторые системы координат.

Общеземная система координат. Эта система может быть прямоугольной декартовой или эллипсоидальной.

В прямоугольной системе начало координат совпадает с цент­ром масс Земли (рис. 19.14). Ось Z совпадает с направлением из центра масс Земли в средний северный полюс [так называемое «Международное условное начало» (МУН)]. Ось X направлена в точку пересечения земного экватора и Гринвичского среднего ме­ридиана. Ось Удополняет систему до правой (направлена на вос­ток).

Прямоугольные пространственные координаты удобны для ре­шения задач, связанных с обработкой наблюдений спутников при построении глобальных геодезических систем. При решении гео­дезических задач, связанных с определением положения точек земной поверхности, более наглядное представление дают геоде­зические эллипсоидальные координаты: В— геодезическая широ­та; L — геодезическая долгота; Н— геодезическая высота.

Прямоугольные координаты связаны с эллипсоидальными ко­ординатами следующими соотношениями:

В процессе наблюдений при работе с GPS-приемником опре-

д еляются В, L, H координаты в системе WGS-84, которую можно считать обще­земной. В соответствии с рекомендациями Международного астроно­мического союза и Международного союза геодезии и геофизики

Референцная система коор­динат. Близость поверхности эллипсо­ида к поверхности геоида (квазигеоида) оценивается по значениям уклонений геоида от эллипсоида. В качестве крите­рия принимают минимум суммы квадра­тов уклонений т. е. аномалий высоты квазигеоида, [ ] = min.

Если параметры эллипсоида опреде­ляют с привлечением пунктов глобаль­ной геодезической сети, то получают об­щеземной эллипсоид, например эллип­соид WGS-84.

Если параметры эллипсоида подбирают для ограниченной тер­ритории (с использованием пунктов геодезической сети отдельно взятой страны), то получают так называемый референц-эллипсо-ид. В СССР в 1943 г. получен эллипсоид Ф. Н. Красовского, пара­метры которого используют и до настоящего времени. В общем гео­дезическая система координат определяется принятым эллипсои­дом и характеризуется параметрами: большой полуосью эллипсои­да а; геоцентрической гравитационной постоянной =fM₊ (f - универсальная гравитационная постоянная; М+ — масса Зем­ли); коэффициентом второй зональной гармоники геопотенциала I₂; угловой скоростью вращения Земли .

Совокупность этих величин определяют полярное сжатие эл­липсоида и соответственно размер его малой полуоси.

Таким образом, при задании систем координат устанавливают не только геометрические размеры земного эллипсоида, но и па­раметры гравитационного поля, а также астрономические посто­янные.

Любая система координат, связанная с Землей, реализуется на практике значениями координат геодезических пунктов, которые принимают в качестве опорных при выполнении геодезических работ на местности.

Остановимся подробнее на особенностях геодезических работ, связанных с использованием современной GPS-аппаратуры.

Приступая к работе, геодезист располагает координатами гео­дезических пунктов, имеющихся на данном объекте. Именно этот набор координат практически должен реализовать исходную референцную систему координат. Однако процесс создания любой геодезической сети на такой огромной, как Государственная гео­дезическая сеть б. СССР, неизбежно сопровождается системати­ческими ошибками. Любой участок сети (локальная или регио­нальная ее часть) имеет в этом смысле свои особенности, которые при современной точности измерений необходимо учитывать. Поэтому на каждом объекте приходится работать не в единой для всей страны референцной системе, а, по существу, в локальной или региональной системе, отличной от единой референцной сис­темы координат.

Другая особенность применения GPS-аппаратуры — тот факт, что в ряде случаев точность измерений относительным методом точнее опорной геодезической сети. Например, вполне реальной становится ситуация, когда для получения координат пунктов GPS-сети, имеющей сантиметровую и даже миллиметровую точ­ность, приходится использовать исходные пункты, координаты которых содержат дециметровые ошибки. Эти вопросы подлежат решению, единого правила для которого пока не установлено.

Преобразование геодезических координат. G PS-наблюдения позволяют получать результаты в WGS-84 сис­теме координат. Геодезиста — потребителя продукции, как правило, интересуют данные в локальной (региональной) системе коор­динат, фиксированной координатами опорных пунктов, располо­женных на участке работ. В этой связи возникает проблема пере­хода от системы координат WGS-84 к локальной (региональной) системе координат. В этом состоит проблема преобразования или трансформирования координат.

Как правило, начала рассматриваемых систем координат не со­впадают, имеет место различие в ориентировке осей систем коор­динат, существует разница в масштабах осей, созданных наземны­ми и спутниковыми методами.

Если воспользоваться углами Кардано для фиксации взаимной ориентировки координатных осей, то связь между ними опреде­лится выражением

Таким образом, чтобы выполнить трехмерное преобразование координат, необходимо знать семь параметров: три параметра сдвига, три параметра поворота, один масштабный коэффициент. Параметры связи некоторых координатных систем приведены в таблице 19.2. Для этого необходимо иметь не менее семи уравне­ний типа (19.15), включающих семь неизвестных параметров трансформирования. Четыре пункта с известными в референцной системе координатами образуют три независимые базы, порожда­ющие девять уравнений. Два уравнения являются избыточными. Это означает, что необходимо выполнить спутниковые наблюде­ния на четырех пунктах, координаты которых известны в регио­нальной или локальной системах координат. Такое трехмерное трансформирование используют в больших сетях, размеры кото­рых исчисляют тысячами километров.

Систему параметрических уравнений для решения задачи по определению параметров преобразования координат можно запи­сать в виде

В геодезических сетях меньших размеров применяют двумер­ное трансформирование. Именно двумерное трансформирование наиболее часто встречается на практике. Первоначально трехмер­ный вектор базы редуцируют на плоскость геодезической проек­ции, например на плоскость проекции Гаусса—Крюгера. В этом случае имеем четыре параметра трансформирования: два парамет­ра сдвига начала координат, один угловой параметр вращения и масштабный фактор. Четыре пункта с известными в референцной системе координатами образуют три независимых базы, порожда­ющие четыре уравнения с четырьмя неизвестными параметрами трансформирования.

На практике редко определяют угловой параметр вращения и масштабный фактор. Определяют только два параметра сдвига начала координат. Один из трех исходных пунктов выбирают в ка­честве главного, фиксирующего региональную или локальную си­стему координат. Как правило, такой пункт расположен близко к центру геодезической сети. Остальные два исходных пункта нуж­ны для того, чтобы проконтролировать точность координат глав­ного исходного пункта.

В эллипсоидальных геодезических системах координат использо­вана H-геодезическая высота. По определению H есть расстояние пункта до эллипсоида, измеряемое по нормали, проведенной

от пункта к поверхности эллипсоида. Геодезическая высота H состо­ит из двух частей: H = + ,

при этом первая составная часть получается из геометрического нивелирования и быстро из­меняется в зависимости от рельефа местности. Вторая составная часть — аномалия высоты, т. е. высота отсчетной для нивелиро­вания поверхности над поверхностью эллипсоида. Это так назы­ваемая геоидальная часть геодезической высоты; она плавно изме­няется и зависит от аномалий гравитационного поля.

Нивелирные высоты могут различаться в зависимости от пра­вил учета в них гравиметрических поправок.

Различают систему нормальных нивелирных высот, обозначае­мых . Это высота пункта над отсчетной поверхностью, так на­зываемой поверхностью квазигеоида, который строго определяет­ся по измерениям на физической поверхности Земли.

Система нормальных высот используется в РФ, странах СНГ и некоторых странах Восточной и Западной Европы. На отечествен­ных картах указаны нормальные высоты.

Система ортометрических высот также широко используется во всем мире. Обозначаются ортометрические нивелирные высо­ты . Высота — это высота пункта над поверхностью геоида. Геоид не может быть определен строго по измерениям на поверх­ности Земли. Для определения фигуры геоида необходимо знать плотность масс, расположенных между геоидом и физической по­верхностью Земли, что практически является трудноразрешимой задачей, поэтому точное определение фигуры геоида невозможно.

Поверхности геоида и квазигеоида на морях и океанах совпада­ют, а в равнинной местности расходятся в пределах 2...3 см. В гор­ных районах расстояния между ними могут достигать 2...3 м. Бо­лее подробно этот вопрос рассматривают в курсах высшей геоде­зии.

Равноденственные (звездные) системы ко­ординат. Положение внешней точки пространства (например, ИСЗ) относительно Земли удобно задавать в геоцентрической рав­ноденственной прямоугольной системе координат. Начало системы координат совмещают с центром масс Земли, ось Z направлена вдоль оси вращения Земли (в полюс Мира), ось X— в точку весен­него равноденствия , ось Y дополняет систему до правой тройки векторов.

Наряду с геоцентрической системой координат используют также топоцентрическую равноденственную систему, отличающую­ся от геоцентрической системы только положением начала, кото­рое располагается в точке земной поверхности; оси топоцентрической системы параллельны соответствующим осям геоцентри­ческой системы координат.

Равноденственные системы координат, определенные ранее, не являются инерциальными, поскольку ориентировка оси враще­ния Земли (оси Мира) и положение точки весеннего равноден­ствия с течением времени меняется вследствие гравитационного воздействия на Землю со стороны Луны, Солнца и планет Солнеч­ной системы. Выделяют истинные и средние равноденственные координатные системы. Переход от истинных к средним равно­денственным координатам связан с учетом астрономических явле­ний прецессии и нутации. Подробно с этими вопросами можно ознакомиться в курсе сферической астрономии.

система координат. Спутники вращаются вокруг Земли по эллиптическим орбитам, близким к окружностям, но форма эллипса и его ориентация в пространстве с течением времени меняются. Мгновенную орбиту (орбиту в не­который момент времени) называют оскулирующей.

С орбитой связана орбитальная система координат, представля­ющая собой плоскую прямоугольную декартовую систему, пока­занную на рисунке 19.15. Начало 0 орбитальной системы коорди­нат совпадает с центром масс Земли. Оси х₀ и у₀ лежат в плоскости орбиты. Большая полуось а и малая полуось b эллиптической ор­биты характеризуют ее размеры и форму. Практически использу­ют большую полуось а и эксцентриситет

Плоскость орбиты пересекается с плоскостью экватора по ли­нии , которую называют линией узлов. Точку , в которой спут­ник пересекает плоскость экватора, переходя из Южного полуша­рия в Северное, называют восходящим узлом орбиты. Противопо­ложная точка — нисходящий узел. Ось х₀ проходит через восхо­дящий узел. Ось у₀ перпендикулярна оси х₀ и лежит в плоскости орбиты.

Определим остальные параметры, характеризующие ориенти­ровку орбиты в пространстве и положение спутника на орбите. Плоскость орбиты образует с плоскостью экватора угол i — угол наклона орбиты. Второй угловой параметр, задающий ориента­цию орбиты в экваториальной системе координат, — угол между направлением в точку весеннего равноденствия и осью х₀ — долго­та восходящего узла орбиты. И третий угловой параметр — аргу­мент перигея. Перигей — ближайшая к центру масс Земли точка орбиты. Положение спутника на орбите в некоторый момент t ха­рактеризуют истинной аномалией . Сумму аргумента перигея и истинную аномалию называют аргументом широты: и = со + и. Ис­пользуют и другие параметры, характеризующие орбиту и положе­ние спутника на ней. Элементы, характеризующие орбитальное движение спутника на исходную эпоху, в совокупности с парамет­рами, определяющими изменения этих элементов с течением вре­мени, являются основой для составления эфемерид спутника. Пользуясь эфемеридами спутника, можно вычислить орбиталь­ные координаты х₀ и у₀ по формулам:

х₀ = ; у₀ = и,

где r—расстояние от центра масс Земли до мгновенного положения спутника на орбите.

Каждый спутник GPS транслирует данные для получения эфе­мерид в составе навигационного спутникового сообщения. Эфе­меридами любого космического объекта (звезды, ИСЗ) называют таблицы, в которых на определенные, обычно равноотстоящие, моменты даны координаты этого объекта.

Шкалы времени. Все способы измерения дальностей (псевдодальностей) основаны на определении времени прохожде­ния радиоволн от спутника до приемника. На каждом спутнике системы GPS установлено по несколько атомных стандартов час­тоты, одновременно являющихся генераторами шкал времени. С их помощью генерируются электромагнитные колебания с отно­сительной нестабильностью за сутки около 10^-13. Передаваемые радиосигналы несут метки времени, по которым на Земле на стан­циях службы времени сверяют временные шкалы системы GPS с государственными эталонами времени и частоты.

В основе измерений физического времени лежит атомное вре­мя AT. Существует Международное атомное время TAI. Единицей атомного времени является атомная секунда — интервал времени близкий к 1/86 400 части суток. Шкала атомного времени обладает высокой равномерностью (10^-13). Она постепенно расходится со шкалой Всемирного астрономического времени UT (Universal Time), соответствующей шкале среднего солнечного времени Гринвичского меридиана, которая задается суточным вращением Земли. Различают три системы всемирного времени:

UTO — всемирное время, непосредственно получаемое из аст­рономических наблюдений суточных движений звезд, т. е. время на мгновенном гринвичском меридиане, положение которого оп­ределено мгновенными положениями полюсов Земли;

UT1 — всемирное время среднего гринвичского меридиана, оп­ределяемого средними положениями полюсов Земли; его получа­ют исправлением UTO поправкой за движением мгновенного по­люса Земли относительно Международного условного начала (МУН).

UT2 — всемирное время среднего гринвичского меридиана, ис­правленное поправками за сезонные вариации угловой скорости вращения Земли.

Поскольку шкалы AT и UT автономны и между собой не согла­суются, введена промежуточная шкала так называемого Всемир­ного координированного времени UTC. В России UTC соответ­ствует Государственному эталону частоты и времени РФ. Это атомное (физическое) время, которое смещается на 1 с, когда по­казания часов UTC отличаются от UT1 более чем на 0,7 с. Коррек­цию его выполняют по мере надобности либо в полдень после последней секунды полугодия 30 июня или в конце 31 декабря. Так, в результате коррекции в 1996 г. расхождение между UTC и UT1 уменьшилось до 1 мс.

Время GPS (GPST) было установлено в полночь с 5-го на 6-е января 1980 г. и составило на 19 с меньше времени ТАГ В ноябре 1985 г. GPST = UTC + 4 с. В июне 1993 г. GPST опережало UTC на 9 с, в июле 1994 г. — на 10 с.

В спутниковых сигналах GPS время передается в форме номера недели и поправки времени для каждой «GPS недели». Номера недель исчисляются от 0 до 1023. Неделя с номером 0 была начата 6 января 1980 г. Неделя с номером 1023 закончилась 21 августа 1999 г. После этого номер недели был переведен на 0 и счет начал­ся сначала.

В приемнике пользователя атомных стандартов частоты нет. Устанавливать их там было бы слишком дорого, поэтому сдвиг шкалы времени кварцевых часов в спутниковом приемнике может быть на несколько порядков больше, чем атомных часов на спут­нике. Однако этот сдвиг практически одинаков по отношению к измерениям псевдодальностей до всех наблюдаемых в данный мо­мент спутников. Это почти постоянная систематическая погреш­ность. Ее можно исключить, если измерять псевдодальности как минимум с 4 спутников. Четыре измерения позволяют вычислить четыре параметра — три координаты, определяющие положение приемника в земном пространстве, и сдвиг шкалы времени в при­емнике при условии его постоянства.

Если наблюдение ИСЗ растянуто во времени, то относитель­ный сдвиг шкал времени (школа GPS и шкала приемника) будет меняться. Отсюда возникают требования к стабильности времен­ной шкалы приемника, которая должна обеспечивать минималь­ное изменение сдвига шкал за интервал наблюдений ИСЗ.

1 9.9. АППАРАТУРА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Комплект аппаратуры. Комплектация и технические характе­ристики аппаратуры пользователей зависят от решаемых задач. В простейшем случае — это миниатюрный приемник по размерам не больше наручных часов. Чем точнее работы, тем сложнее аппа­ратура. Наиболее совершенные приемники применяют в геодези­ческих целях. Комплект аппаратуры для геодезических целей включает антенну, приемник, контроллер (управляющее устрой­ство), блок питания (для зарядки аккумуляторов и работы от сети), аккумуляторы или батареи, кабели, штативы, веху для уста­новки антенны, рулетку или специальное приспособление для из­мерения высоты антенны, станковый рюкзак для приемника, упа­ковочные сумки, чехлы и прочее оснащение. Для обработки изме­рений обязателен персональный компьютер с программным обес­печением. Антенну можно встроить в приемник или использовать в виде выносного модуля, соединяемого с ним специальным кабе­лем. Общий вид геодезического приемника Trimble 4600 показан на рисунке 19.16.

Все приемники являются многоканальными с числом каналов от 6 и более. Каждый канал следит за своим спутником. Посколь­ку при измерениях серьезной проблемой является срыв сигналов в тени зданий и других объектов, то эти трудности легче преодолеть, если вы­полнять измерения многоканальными приемниками: чем больше каналов, тем легче найти необходимое число ви­димых спутников и избежать срывов.

Приемники можно разделить:

на односистемные, принимающие сигналы только GPS;

двухсистемные, принимающие сиг­налы как ГЛОНАСС, так и GPS.

По видам принимаемых и обрабаты­ваемых сигналов приемники делят:

на кодовые одночастотные, работа­ющие по С/А-коду;

кодовые двухчастотные, ориентиро­ванные прежде всего на Р-код;

кодово-фазовые одночастнотные, применяющие дальномерный С/А-код и фазовые измерения только на часто­те L₁;

кодово-фазовые двухчастотные, ис­пользующие дальномерные коды и фазовые измерения на часто­тах L₁ и L₂.

Максимальную точность обеспечивают двухчастотные прием­ники (погрешность измерений составляет сантиметры и даже миллиметры). Вместе с тем и одночастотные приемники благода­ря применению относительного метода измерений и совершенной методики обработки позволяют получить высокую точность.

Кодовые приемники (рис. 19.17) легки, компактны, умещаются на ладони. В одном корпусе совмещены все блоки (антенна, сам приемник, питание). Кроме определения трехмерного положения, как правило, вычисляют скорость и направление движения. Выда­ют координаты в разных форматах (широта, долгота, высота, плоские координаты в разных проекциях и др.). После снятия ре­жима SA (селективного доступа) кодовые приемники стали основ­ными приборами для определения места в различных географи­ческих, геологических и других работах.

Кодово-фазовые приемники малогабаритны, обычно оснащены отдельной антенной, имеют мощные накопители данных. В неко­торых конструкциях внутренняя память до 100 Мб и более, а чис­ло каналов достигает 40.

Все они снабжены портами для интеграции с другой аппарату­рой, питаются в основном от аккумуляторов. Нередко клавиатура с дисплеем установлена на вспомогательном устройстве — кон­троллере, которое пользователь держит в руке, при измерениях вводит необходимые команды (имя точки, высота антенны и др.).

Кодово-фазовые приемники выполняют следующие основные функции:

генерирование местных эталонных колебаний, несущих частот и дальномерных кодов;

поиск, захват, усиление и разделение сигналов от разных спут­ников;

регистрацию сигналов;

фильтрацию сигналов для ослабления помех;

детектирование сигналов для выделения меток времени, кодо­вых посылок, навигационного сообщения и несущих колебаний;

слежение за частотой, фазой, кодовыми сигналами, измерение времени и разности фаз при кодовых и фазовых измерениях.

При включении питания в приемнике устанавливают стартовое меню, позволяющее пользователю выбрать нужный режим изме­рений. При поступлении сигнала от спутника и наличии альмана­ха, хранящегося в памяти приемника, производится идентифика­ция спутника, и приемник начинает захват сигнала. Захват сигна­ла — это вхождение в синхронизм по фазе псевдослучайного кода, т. е. совпадение местной ПСП с поступающей от спутника. В даль­нейшем приемник поддерживает режим отслеживания захвачен­ных сигналов и позволяет периодически брать отсчеты, фиксиру­ющие вычисленные псевдодальности и точное время.

Приемник обладает системой автоматизированного управления, которая позволяет обрабатывать поток получаемой информации, производить вычислительные операции, показывать на дисплее интересующие оператора данные, выполнять самодиагностику ра­боты приемника и др. Все это возможно благодаря соответствую­щему программному обеспечению, которое имеет исключительно важное значение в любом спутниковом приемнике. При этом на­блюдается тенденция к уменьшению массы и габаритов приемни­ка, конструктивному объединению отдельных частей комплекта аппаратуры и максимальному упрощению органов управления. Такие приемники образуют новое поколение, получившее назва­ние приемники класса «все в одном».

В мире производством спутниковых приемников заняты более 400 фирм. В России получили распространение приемники фирм Ashteck, Trimble, Magellan (США), Leica (Швейцария), Z-Max, ProMark (Франция), Geotronics AB (Швеция), Торсоп (Япония) и др.

При участии фирмы Ashteck в России разработан 12-канальный одночастотный приемник «Землемер».

Появились совмещенные GPS/ГЛОНАСС приемники: Trimble 4000 SGL, Ashteck GG-24, JGG 20 и др.

В результате объединения компании JPS (Javad Positioning System) с японской корпорацией Торсоп создается новая компания TPS (Торсоп Positioning System), которая начинает выпускать при­емники нового поколения с усовершенствованной технологией.

Начали создавать интегрированные системы, одной из состав­ных частей которых является спутниковый приемник. Так, швед­ская фирма Spectra Precision выпустила модульную геодезическую систему Geodimeter Integrated Surveying System, объединяющую тахеометр, спутниковый приемник и полевой пен-компьютер (компьютер, в котором клавиатуру заменяет «световое перо», по­зволяющее рисовать и чертить от руки прямо на экране).

19.10. СПОСОБЫ И РЕЖИМЫ НАБЛЮДЕНИЙ

Способы наблюдений разделяют на абсолютные и относитель­ные (см. раздел 19.3). При абсолютных способах определяют коор­динаты пунктов, а при относительных — приращения (разности) координат или вектор базы между двумя пунктами.

Абсолютные способы делят на автономные (когда измерения производят одним приемником) и дифференциальные [с исполь­зованием базовой станции, передающей на «рабочий» (мобиль­ный) приемник дифференциальные поправки]. При абсолютных способах выполняют кодовые измерения, а при относительных — фазовые (кодовые в этом случае выполняют вспомогательные функции для нахождения приближенных значений координат и разрешения неоднозначности).

Относительные способы — наиболее точные, и применяют их для геодезических целей.

Существует несколько геодезических режимов, все их делят на две группы: статические и кинематические. В обоих режимах один из приемников находится на исходном пункте, а другой — на опре­деляемом, но в статике оба приемника неподвижны, а в кинемати­ке «определяющийся» (мобильный) приемник перемещается (не­прерывно или с остановками).

Статика. Статический режим — наиболее точный и требующий больших (не менее 1,5 ч) затрат времени на наблюдения. Его ис­пользуют для создания точных геодезических сетей. Значительная продолжительность наблюдений необходима для уверенного раз­решения неоднозначности и получения результатов измерений с сантиметровой и даже миллиметровой точностью. При этом до­полнительное время (не менее получаса на каждый пункт) необхо­димо на обработку результатов измерений в камеральных услови­ях — постобработку.

Быстрая статика — статический режим, при котором время наблюдений на пункте сокращается до 10... 15 мин. Платой за экономию времени является риск столкнуться с трудностями разрешения неоднозначности на этапе постобработки.

Кинематика. Классический вариант кинематического режи­ма — режим stop and go («стой и иди»), при котором движущийся приемник —ровер (rover — скиталец) перемещают с пункта на пункт, делая на этих пунктах остановки. Однако, чтобы реализо­вать такой режим, работу начинают со статического варианта, вы­полнив — инициализацию — наблюдения длительностью 1...1,5ч для определения вектора базы и разрешения неоднозначности. При этом референцный (неподвижный) приемник устанавливают на исходном пункте, а роверный — на первом из определяемых пунктов (эти пункты и образуют базу). После выполнения иници­ализации оператор роверного приемника переключает его в ре­жим движения и начинает движение к следующему пункту. При этом двигаться нужно так, чтобы на антенну поступали сигналы не менее чем от четырех одних и тех же спутников. В случае срыва сигнала возвращаются на предыдущий пункт. Если срыва не про­исходит, то, прибыв на очередной пункт, устанавливают антенну над ним и переключают приемник в статический режим, который продолжается меньше 1 мин; за это время измеряют высоту антен­ны и вводят ее в приемник (а также вводят название пункта). На этом работа на пункте заканчивается, оператор переключает при­емник в роверный режим и движется к следующему пункту. Ко­роткое время наблюдений на пункте обусловлено тем, что не тре­буется разрешать неоднозначность на каждом пункте, так как, оп­ределив число N₀ при инициализации на базе, приемник при пе­ремещении непрерывно отслеживает его изменения счетом фазовых циклов, если только не потерян сигнал от спутника из числа четы­рех необходимых.

Кинематика «в п о л е т е» (on the fly — OTF). Это вари­ант кинематического режима, не требующий инициализации Его используют в том случае, когда есть уверенность, что прием сиг-?iP°™ Достаточного числа спутников не прервется в течение 20...30 мин. За это время при непрерывной работе приемника он накопит достаточно информации для того, чтобы программное обеспечение при постобработке смогло разрешить неоднознач­ность.

Общий недостаток всех перечисленных способов наблюде­ний — необходимость постобработки в камеральных условиях.

Кинематика в реальном времени (Real Time Kinematics—RTK). Этот метод является дальнейшим развитием кинематического режима. Сущность его состоит в том, что изме­рения и обработка производятся одновременно. Для'этой цели между референцным (опорным) и роверным (мобильным) при­емниками организуется цифровой радиоканал (в оба приемника вводятся соответствующие радиомодемы), по которому ровер­ный приемник получает от референцного всю необходимую ин­формацию, чтобы тут же ее обработать совместно с результатами своих фазовых измерений и определить свои координаты с сан­тиметровой точностью. При этом не требуется никакой постоб­работки.

19.11. ПЛАНИРОВАНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ

Цель планирования наблюдений — определение оптимального интервала времени для наблюдений на данном объекте — опти­мального в том смысле, что в этом интервале в зоне радиовидимо­сти приемника будет находиться достаточное число спутников и их конфигурация обеспечит PDOP, близкий к единице.

Особенность такого планирования заключается в том, что оно включает не только сбор традиционной информации из разных источников (картографические материалы, данные рекогносци­ровки о характере местности, препятствиях и т. п.), но и получе­ние альманаха созвездия спутников (число спутников, значения PDOP для данного интервала времени и др.) при помощи про­граммного обеспечения спутникового приемника. В качестве при­мера в таблице 19.3 приведен фрагмент альманаха спутников.

Кроме того, может быть составлена диаграмма видимых по­ложений спутников на небесной сфере в некоторый задаваемый интервал времени (рис. 19.18).

Рис. 19.18. Пример диаграммы видимых положений и траекторий движения спут­ников на небесной сфере (цифрами обо­значены номера спутников)