Методика учета возмущающих сил и преобразования координат в динамическом методе космической геодезии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Михайлович, Елена Владимировна

• Михайлович, Елена Владимировна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Михайлович, Елена Владимировна

Введение.

1. Динамический метод решения задач космической геодезии.

1.1 Математическая модель динамической системы.

1.2 Системы времени, использующиеся при моделировании динамической системы.

1.3 Переход от одних систем счета времени к другим.

1.4 Математическая модель движения космического аппарата.

1.4.1 Аналитические и численные модели движения космического аппарата.

1.4.2 Системы координат для описания движения КА.

1.4.3 Преобразования координат.:.

1.4.4 Вычисление параметров прецессии и нутации.

1.4.5 Дифференциальные уравнения возмущенного движения КА.

1.4.6 Методы численного интегрирования ОДУ движения КА.

1.4.7 Модели возмущающих сил.

1.4.7.1 Виды возмущающих сил, действующих на спутник.

1.4.7.2 Влияние несферичности гравитационного потенциала Земли.

1.4.7.3 Влияние Луны, Солнца, планет Солнечной системы.

1.4.7.4 Влияние прямого солнечного излучения.

1.4.7.5 Влияние активных сил.'.

1.4.7.6 Влияние отраженного солнечного и инфракрасного излучения Земли.

1.4.7.7 Влияние лунно-солнечных приливов в твердой коре и океане.

1.5 Модель движения наземного пункта.

1.5.1 Постановка задачи моделирования движения наземного пункта.

1.5.2 Системы координат для описания положения наземного пункта.

1.5.3 Связь небесных и земных систем координат.

1.6 Модели измеряемого выхода динамической системы.

1.6.1 Лазерная дальность.

1.6.2 Кодовая псевдодальность.

1.6.3 Влияние тропосферной рефракции на измеренную кодовую псевдодальность.

1.6.4. Влияние ионосферы на измеренную кодовую псевдодальность.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика учета возмущающих сил и преобразования координат в динамическом методе космической геодезии»

Актуальность исследования:

Космическая геодезия — наука, которая начала бурно развиваться после запуска в 1957 году первого советского искусственного спутника Земли. В основе космической геодезии лежит использование удаленных от земли объектов, направления на которые существенно зависят от положения наблюдателя на Земле. Такими объектами могут быть различные космические аппараты (КА), в том числе искусственные спутники земли (ИСЗ), а также естественные небесные тела, например Луна. Космическая геодезия имеет своей основной задачей создание единой системы координат и модели внешнего гравитационного поля Земли на основе наблюдений за искусственными спутниками, а также путем обработки информации, полученной с борта космического аппарата. Использование наблюдений объектов космической геодезии возможно в одном из двух аспектов, первый из которых предполагает геометрический путь построения геодезических сетей на основании синхронных наблюдений искусственного спутника Земли с нескольких пунктов [10, 16, 18, 27, 33, 39]. В этом случае ИСЗ можно считать удаленной маркой, наблюдения которой с различных точек Земли могут связать эти точки между собой. Второй метод основан на исследовании эволюции орбиты ИСЗ по результатам траекторных измерений. В данном случае, моделируя движение объекта в поле тяготения Земли с учетом всех значимых возмущающих влияний и сопоставляя результаты моделирования с фактически наблюдаемым движением, можно сделать качественные и количественные выводы о свойствах примененной модели. При этом в качестве неизвестных могут фигурировать как координаты определяемых пунктов, так и параметры модели движения космических аппаратов и модели вращения Земли. Такой подход получил название динамического метода космической геодезии, в результате применения которого совместно определяются координаты станции наблюдения, элементы орбиты, постоянные, характеризующие внешнее гравитационное поле Земли, параметры вращения Земли, а так же другие геодезические и геодинамические параметры [ 10, 17, 18, 27, 38, 39, 51, 40, 83]. Таким образом, динамический метод спутниковой геодезии по своей идее сводится к анализу фундаментального уравнения, связывающего топоцентрический р и геоцентрический г радиусы-векторы ИСЗ с радиусом-вектором измерительной станции на поверхности Земли, из которой выполняется наблюдение: г = Я + р .

Траекторные спутниковые наблюдения дают нам в результате те или иные компоненты вектора р в геоцентрической экваториальной системе координат. Перемещаясь в сложном поле тяготения Земли, объект наблюдения испытывает вдобавок множество других возмущающих воздействий, таких как притяжение Луны, Солнца, планет солнечной системы, влияние лунно-солнечных приливов, давление солнечной радиации, торможение в атмосфере Земли и так далее.

В свою очередь и наблюдатель перемещается вместе с вращающейся Землей, испытывая нерегулярности ее вращения и воздействия приливов тела упругой Земли. Моделируя все эти явления, можно вычислить те же компоненты вектора р, что и полученные в результате наблюдений. Сопоставление наблюденных и вычисленных величин и анализ их поведения с течением времени позволяет сделать определенные выводы об адекватности исходной модели, а так же оценить какие-либо параметры используемых моделей. Иногда рассматривают более частную задачу, в которой предполагается, что модели сил, действующих на спутник, известны с точностью, обеспечивающей адекватность математической модели движения реальному движению. По результатам наблюдений требуется определить координаты пунктов наблюдения и начальные условия интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих движение КА. Задача в такой постановке приводит к частному случаю динамического метода, называемого орбитальным методом. Замечательным свойством орбитального метода является его автономность, отсутствие необходимости в синхронизации наблюдений. При этом координаты наземных пунктов определяются в единой

6 системе координат с началом в центре масс планеты. В этом заключается преимущество орбитального метода перед геометрическим методом, который всегда дает только относительные положения, участвующих в наблюдениях пунктов.

Развитие динамического метода и его разновидности — орбитального метода космической геодезии получило мощный толчок в начале 1980-х гг., то есть тогда, когда появились спутниковые радионавигационные системы (СРНС) второго поколения - американская система GPS и советская система ГЛОНАСС [24, 25, 26, 48, 67, 68, 69, 71, 82, 85, 90]. Применение динамического метода космической геодезии вызвало потребность в развитии теории движения искусственных спутников Земли. Значительный вклад в теорию динамического метода космической геодезии внесли следующие российские ученые - Е. П. Аксенов [3], Т.В. Бордовицина [12], В.Н Брандин [13], В. Г. Демин [30], И. Д. Жонголович[33], , Ю.В. Плахов [2], Л.П. Пеллинен [54], С.К. Татевян [82], H.A. Сорокин, М.С. Урмаев [83] С. К. Годунов [28], Б. Ф. Жданюк [32], М. М. Машимов[ 41], П. Е. Эльясберг [86] и многие другие. Большой вклад в разработку методов космической геодезии внесли труды зарубежных ученых Г. Вейса [18], В. Каулы [38], М. Бурши [16, 17] и других.

Начиная с 1973 г. в научно-исследовательской лаборатории космической геодезии (НИЛ КГ) НИИГАиК под руководством проф. Ю. В. Сурнина проводилась работа, связанная с решением широкого спектра задач космической геодезии динамическим методом [6, 7, 8, 9, 20, 21, 35, 36, 37, 47, 49, 50, 55, 59, 60, 61, 73, 76, 77, 78, 79, 81 ]. За период с 1978 по 1994 гг. было создано несколько вариантов программных комплексов (ПК) «ОРБИТА», реализующих динамический метод космической геодезии, которые прошли апробацию и были использованы в таких организациях, как: Астрономический совет АН СССР, НПО «Прикладная Механика», Научно-производственное объединение космического приборостроения, Баллистический центр, Центр управления полетами, НИИ военно-топографической службы, Институт метрологии времени и пространства - и в ряде других учреждений. В коллектив разработчиков программного комплекса «ОРБИТА» входили Ю.В. Сурнин, В А. Ащеулов, Ю.В. Дементьев, С. А. Кужелев, A.M. Токарев, Н.К. Шендрик, ряд других сотрудников лаборатории космической геодезии НИИГАиК, в том числе автор данной работы. Поскольку комплекс программ «ОРБИТА», с точки зрения его разработчиков, имеет вполне достаточный точностной потенциал, а так же по своей структуре способен к усовершенствованию, было принято решение адаптировать алгоритм к программному обеспечению современных компьютеров с целью дальнейшего совершенствования его точностных возможностей и практического применения. Так же предполагалось, что после модернизации программного комплекса в части обработки беззапросных высокоточных кодовых и фазовых измерений по сигналам ГЛОНАСС, он может быть использован как в настоящих, так и в будущих работах по модернизации системы ГЛОНАСС как для решения прикладных задач, так и в качестве альтернативной основы для программных продуктов, функционирующих в космическом сегменте ГЛОНАСС.

Одним из направлений совершенствования варианта динамического метода, реализованного в ПК «ОРБИТА», является разработка более точных методик учета влияния на движение КА возмущающих сил и более точных методик преобразования координат, соответствующих по точности современным спутниковым измерениям. Немаловажное значение для оперативности получения результатов имеет повышение быстродействия расчетов. Поэтому исследования проводимые в данном направлении являются актуальными с точки зрения расширения возможностей применения динамического метода для решения задач геодезии. Цели и задачи исследования:

Целью диссертационной работы являлось совершенствование методики учета влияния ряда возмущающих сил на движение КА, а так же методики учета совместного влияния прецессии и нутации в преобразованиях координат.

Для достижения поставленной цели автором были решены следующие задачи: a) проанализированы способы учета гравитационного влияния Луны и Солнца на орбиту космического аппарата для разных моделей эфемерид Луны и Солнца, даны рекомендации по выбору оптимальной модели эфемерид, разработана методика вычисления координат Луны и Солнца на моменты наблюдений КА с использованием полиномов Чебышева; b) выявлены особенности влияния приливов в твердом теле Земли и океанических приливов на положение космических аппаратов, даны рекомендации по учету приливов, разработана методика учета приливов на моменты наблюдений КА с использованием полиномов Чебышева; c) исследовано влияние астрономической нутации на движение космических аппаратов, даны рекомендации по выбору наиболее точной модели учета нутации, разработана методика совместного учета влияния прецессии и нутации на положение КА и НП с использованием полиномов Чебышева;

1) выполнена адаптация программных комплексов «ОРБИТА» к современным системам программирования, проведена модернизация указанных программных комплексов с учетом методик, разработанных автором, в результате чего получены два программных комплекса «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2»; проведено испытание программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» на реальных траекторных измерениях с целью получения выводов о точностных возможностях данных ПК для их практического использования.

Таким образом, объектом исследования в предлагаемой работе является динамический метод космической геодезии, предметом исследования является повышение точности и быстродействия расчетов при определении координат наземных пунктов динамическим методом космической геодезии по траекторным измерениям дальностей.

Научная новизна работы заключается в следующем: а) усовершенствована методика учета следующих факторов:

- гравитационного влияния Луны и Солнца на движение космического аппарата;

- влияния лунно-солнечной прецессии и астрономической нутации оси вращения Земли на орбиты искусственных спутников Земли и положения станций слежения;

- влияния приливов твердой и жидкой оболочек деформируемой Земли на орбиты космических аппаратов и положение наземных станций;

Ь) разработана методика вычисления на моменты наблюдения КА с использованием полиномов Чебышева:

- координат Луны и Солнца;

- влияния лунно-солнечных приливов;

- влияния прецессии и нутации.

Практическая значимость работы состоит в следующем: a) разработанные автором методики учета возмущающего влияния Луны, Солнца, приливных сил, а так же учета нутации в преобразованиях координат включены в алгоритм программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» на персональных компьютерах серии IBM. Кроме того, автором выполнена модернизация ПК «ОРБИТА» с целью повышения их быстродействия и точности, а так же возможности применения данных программных комплексов для обработки псевдодальностей, полученных из наблюдений спутников систем GPS и ГЛОНАСС. Программные комплексы «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» могут быть применены для определения координат наземных пунктов, для работ по модернизации системы ГЛОНАСС как в проектных целях, так и для определения параметров движения ИСЗ; b) результаты исследований внедрены в учебный процесс при подготовке дипломированных специалистов по специальности 120103 Космическая геодезия.

Апробация результатов работы:

Результаты диссертации докладывались и представлялись на следующих научных конференциях: a) III Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2007»; b) IV Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2008»; c) V Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2009»; d) VI Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2010»;

По результатам данной работы было опубликовано семь статей в научных журналах, в том числе две статьи - в журналах по перечню ВАК.

Основное содержание работы изложено в трех разделах.

В первом разделе даны основные характеристики динамического метода космической геодезии, рассмотрены системы координат и времени, используемые в космической геодезии, обоснован выбор темы исследований. Второй раздел посвящен вопросам совершенствования методики учета возмущающего влияния Луны, Солнца, лунно-солнечных приливов, учета нутации в преобразованиях координат. Здесь так же приведены результаты экспериментов по сравнению различных моделей учета гравитационного влияния Луны и Солнца на движение космического аппарата и результаты исследования влияния лунно-солнечной прецессии и астрономической нутации оси вращения Земли, заданных различными моделями, на положение космических аппаратов и наземных пунктов, изложена методика учета возмущающих сил и преобразования координат. В третьем разделе изложены основные положения варианта динамического метода космической геодезии, реализованного в ПК «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» с включенными в алгоритм данных программных комплексов методик, разработанных автором, приведены результаты обработки реальных лазерных измерений КА ЛАГЕОС, а так же измерений кодовых псевдодальностей КА систем GPS и ГЛОНАСС.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Михайлович, Елена Владимировна

1.7 Общие выводы по первому разделу.

Из вышеизложенного следует, что, динамический метод космической геодезии представляет собой сложную, как с точки зрения математического описания модели динамической системы, так и с точки зрения его практической реализации задачу. Каждая из составных частей метода должна адекватно, по точности, соответствовать другим его частям и вносить свой вклад в конечный результат решения. Автором выполнены исследования возмущающего влияния на орбиту КА Луны, Солнца, приливных факторов, а так же влияния нутации в преобразованиях координат. Рекомендованная автором методика учета данных факторов при практической реализации динамического метода космической геодезии изложена в следующей главе диссертации.

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ УЧЕТА ВЛИЯНИЯ НА ОРБИТУ КА ВОЗМУЩАЮЩИХ СИЛ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ

2.1 Постановка задачи

В процессе работы над диссертацией автором были выполнены исследования и сделаны рекомендации по совершенствованию методики учета влияния на движение космического аппарата следующих возмущающих сил:

- влияние Луны и Солнца;

- влияние лунно-солнечных приливов.

Кроме того, усовершенствована методика учета влияния прецессии и нутации оси вращения Земли в преобразованиях координат. Рассмотрим результаты этой работы более подробно.

2.2 Методика учета влияния Луны, Солнца.

Представим формулу (1.42), описывающую вектор возмущающего ускорения от гравитационного влияния на КА небесного тела в координатной форме:

Г; = хЛ X

Г.2 V 1 У

X,- X х, р? а3,

У; - У % р? ъ

Р? Я3.

2.1)

1 У где К^ф^^+Т^ , - вектор возмущающего ускорения от I — го фактора, р.-гравитационный параметр возмущающего тела (1=1 для Луны ; [= 2 для Солнца, итд.), (ХрУ^;) - координаты геоцентрического радиус-вектора небесного тела, (х,у,г) - координаты геоцентрического радиуса-вектора КА, p,=>/(x-X1)2+(y-y1)1+(Z-Z1)1.

Как видно из формулы (2.1), точность расчета возмущающих ускорений зависит от точности вычисления координат векторов (координат Луны ,

Солнца, планет), которые в свою очередь могут быть получены с использованием различных эфемерид.

До 1984 года эфемериды были основаны на аналитических "теориях". К таким относятся, например, эфемериды Ньюкома - Брауна - Эккерта, использующие тригонометрические разложения Брауна - Эккерта для Луны и Ньюкома для Солнца [23]. В 1982 г. в лаборатории реактивного движения США была построена численная эфемерида DE200/LE200. В ней были объединены динамические теории движения всех больших планет, Луны, Солнца и пяти крупнейших астероидов, с учетом влияния всех этих тел друг на друга, а так же с учетом релятивистских эффектов, влияния фигур Луны и Земли и приливных эффектов с передачей импульса от Земли к Луне. Начиная с 2003 года для расчёта положений планет и Луны в Астрономическом альманахе (The Astronomical Almanac) применяются численные эфемериды DE405/LE405, созданные в Лаборатории реактивного • движения (JPL) Калифорнийского технологического института (Caltech) США. Модель DE405/LE405 является результатом улучшения предыдущих эфемерид по методу наименьших квадратов с помощью различных данных наблюдений (измерений) с последующим численным интегрированием дифференциальных уравнений движения. Системой отсчёта для эфемерид DE405/LE405 является Международная небесная опорная координатная основа ICRF. Независимая переменная уравнений движения и, следовательно, основных эфемерид, может быть обозначена "Teph". Это строго релятивистское координатное время, неявно задаваемое уравнениями движения. Шкалу Teph, несмотря даже на большие отличия в определениях, можно рассматривать подобной предыдущим шкалам ЕТ (эфемеридное время) или TDB (барицентрическое динамическое время), поскольку средний ход этих шкал один и тот же. Современная шкала

ТСВ (барицентрическое координатное время), определяемая резолюциями Международного астрономического союза (MAC), математически эквивалентна Teph; ТСВ и Teph различаются между собой только постоянной хода [63].

В свою очередь, в России в Институте прикладной астрономии РАН была создана и поддерживается серия эфемерид планет и Луны ЕРМ (Ephemerides of Planets and the Moon). Эти эфемериды получены численным интегрированием в барицентрической системе координат на интервале 18802020 гг. В динамической модели эфемерид ЕРМ2004 учитываются взаимные возмущения движения больших планет и Луны в рамках общей теории относительности (ОТО), эффекты, связанные с физической либрацией Луны, возмущения от 301 крупнейшего астероида, а также динамические возмущения от сжатия Солнца и массивного астероидного кольца с однородным распределением массы в плоскости эклиптики. Эфемериды ЕРМ2004 были улучшены по результатам более чем 317000 позиционных наблюдений (19132003 гг.) разных типов, включая радиометрические измерения положений планет и космических аппаратов, астрометрические наблюдения внешних планет и их спутников, меридианные и фотографические наблюдения. Последняя версия эфемерид - ЕРМ2006 получена по данным почти полумиллиона различных наблюдений, проведённых в 1913-2005 гг. Эфемериды серии ЕРМ, как и DE405/LE405, отнесены к системе ICRS и представлены с помощью полиномов Чебышева. Аргументом эфемерид ЕРМ является барицентрическое динамическое время TDB. В настоящее время эфемериды ЕРМ и DE/LE являются наиболее завершёнными динамическими моделями планетного движения.

При практическом использовании эфемерид Луны и Солнца возникает проблема выбора оптимальной модели учета гравитационного влияния Луны и Солнца на движение космического аппарата в зависимости от точности вычислений и типа орбиты КА. Автором с этой целью были проведены исследования, результаты которых опубликованы в работе[45].

В таблице 2.1 приведены результаты исследования автором работы влияния лунно-солнечного притяжения на положение спутника для трех различных классов орбит. Расчеты проводились с помощью программного комплекса ОРБИТА- СГГА2, реализующего динамический метод космической геодезии [22, 57, 58]. Результаты получены методом численного интегрирования дифференциальных уравнений движения КА на интервале порядка 110 - 130 часов. Значения Дг, приведенные в таблице 2.1, есть модули разностей двух геоцентрических векторов КА, рассчитанных на один и тот же момент времени, один из которых получен при учете возмущающего фактора, а другой - без его учета, т. е. :

Дг = г2 - г1 , где г2 - геоцентрический вектор КА, вычисленный без учета возмущения, Г! - тот же вектор, вычисленный с учетом возмущений. Величины а, е, [ — есть приблизительные значения большой полуоси, эксцентриситета и наклонения орбиты, соответственно.

КА системы ОРЭ а=26560 км; е-0.013; 1=55°

Интервал интегрирования Дt (час) 12 36 60 84 120

Количество оборотов за Д1 1 3 5 7 10

Влияние Луны (метр) 884.7 З.З-Ю3 6.6-103 1.1-104 1.8-104

Влияние Солнца (метр) 161.2 407.7 821.1 1.2-103 1.7-103

Совместное влияние Луны и солнца(метр) 927.3 3.4-103 6.8-103 1.1-104 1.8-104

КА системы ГЛОНАСС а=25510км; е=0.0002; 1=64°.7

Интервал интегрирования № (час) 11.3 33.9 56.5 79.1 113

Количество оборотов за Д1 1 3 5 7 10

Влияние Луны (метр) 630.1 1.6-103 2.4-103 2.8-103 3.5-103

Влияние Солнца (метр) 102.1 323.2 543.5 945.1 1.1-103

Совместное влияние Луны и солнца(метр) 633.9 1.7 -103 2.5-103 2.9-103 3.5-103

КА ЬАОЕОЭ а= 12200км; е=0.005; 1=109°.8

Интервал интегрирования А1 (час) 3.8 11.4 57 95 133

Количество оборотов за АХ 1 3 15 25 35

Влияние Луны (метр) 12.9 52.4 132.1 198.4 453.4

Влияние Солнца (метр) 9.6 34.3 61.7 128.1 399.7

Совместное влияние Луны и солнца(метр) 12.9 52.29 123.7 111.5 844.1

Очевидно, что, чем дальше от Земли располагается орбита спутника, тем сильнее гравитационное влияние Луны и Солнца на него. Как видно из формулы (2.1), точность расчета возмущающих ускорений зависит от точности вычисления координат векторов II. (координат Луны и Солнца), которые в свою очередь могут быть получены с использованием различных эфемерид.

Вследствие всего сказанного возникает два вопроса:

1) насколько сильно будут различаться координаты КА, вычисленные с использованием эфемерид ОЕ200/ЬЕ200 и Ньюкома - Брауна - Эккерта?

2) какова обасть применимости эфемерид Ньюкома - Брауна - Эккерта? В таблице 2.2 приведены результаты численного эксперимента по сравнению координат КА, полученных численным интегрированием уравнений движения, с учетом влияния Луны и Солнца. При этом координаты Луны и Солнца рассчитывались по двум разным эфемеридам(БЕ200/ЬЕ200 и Ньюкома —

Брауна - Эккерта). Расчеты проводились для трех видов орбит. Значения Дг, приведенные в таблице 2.2, имеют тот же смысл, что и ранее, т.е. это модули разностей геоцентрических векторов КА, полученные с использованием двух различных эфемерид Луны и Солнца.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения диссертационной работы получены следующие .результаты: а) выполнен анализ моделей учета возмущающего влияния Луны и Солнца на движение КА. На основе проведенных автором исследований вместо модели Ньюкома-Брауна-Эккерта рекомендовано применение численных эфемерид Луны и Солнца DE200/LE200. Разработана и включена в алгоритм программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» методика вычисления эфемерид Луны и Солнца на моменты наблюдений КА с использованием полиномов Чебышева. б) по результатам выполненных автором исследований даны рекомендации по учету влияния лунно-солнечных приливов в твердой коре Земли и океанах на положение КА для различных классов орбит. Разработана и включена в алгоритм программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» методика учета влияния приливных факторов на моменты наблюдений КА с использованием полиномов Чебышева. в) По результатам выполненных автором исследований рекомендована к применению при преобразованиях координат в динамическом методе космической геодезии вместо модели Вуларда модель нутации MAC 20000А. Разработана и включена в алгоритм программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» методика учета влияния нутации на моменты наблюдений КА с использованием полиномов Чебышева. г) Выполнена адаптация разработанного в 90-х годах программного комплекса «ОРБИТА», реализующего динамический метод космической геодезии, к современным системам программирования. Выполнена следующая модернизация ПК «ОРБИТА»:

- в состав оцениваемых параметров включена поправка часов, учитывающая погрешности часов спутника и наблюдателя;

- в перечень видов наблюдений включена кодовая псевдодальность, получаемая из наблюдений спутников СРНС GPS и ГЛОНАСС;

- в качестве модели учета влияния тропосферной рефракции на измеренную кодовую псевдодальность выбрана модель Саастмойнена, разработаны алгоритм и программа учета тропосферной рефракции;

- разработаны и запрограммированы блоки преобразования результатов траекторных измерений из форматов RINEX и ILRS в формат, используемый в ПК «ОРБИТА»;

- в алгоритм ПК «ОРБИТА» включены разработанные автором методики учета влияния Луны, Солнца, приливных факторов, учета нутации.

В результате выполненной автором модернизации ПК «ОРБИТА» получены два программных комплекса: «ОРБИТА-СГГА» (с интегратором Булирша-Штёра) и «ОРБИТА-СГГА2» ( с интегратором Эверхарта).

Таким образом, выполненные автором теоретические разработки по совершенствованию динамического метода космической геодезии доведены до практического применения, реализованного в форме ПК «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2», являющихся инструментами для решения различных задач динамического метода космической геодезии. Испытание программных комплексов «ОРБИТА-СГГА» и «ОРБИТА-СГГА2» на реальных траекторных измерениях КА «ЛАГЕОС», спутников СНРС GPS и ГЛОНАСС показывают, что полученные оценки средних квадратических отклонений остаточных невязок соответствуют погрешностям измерений взятых в обработку.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Михайлович, Елена Владимировна, 2010 год

1. Абалакин, В.К. Основы эфемеридной астрономии Текст. / В.К. Абалакин. М.: Наука, 1980. - 448 с.

2. Абалакин, В.К. Геодезическая астрономия и астрометрия: Текст.: справ, пособие / В. К. Абалакин, И.И. Краснорылов, Ю.В. Плахов. М.: Картоцентр: Геодезиздат, 1996. - 435 с.

3. Аксенов, Е.П. Теория движения искусственных спутников Земли Текст. / Е.П.Аксенов. М.: Наука, 1977. 368 с

4. Антонович, K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии Текст.: монография в 2 т. Т.1 / .K.M. Антонович; ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». — М.: Картгеоцентр, 2005. 334с.: ил.

5. Антонович, K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии Текст.: монография в 2 т. Т.2 / K.M. Антонович; ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». М.: Картгеоцентр, 2005. — 334с.: ил.

6. Ащеулов, В.А. Определение координат пунктов земной поверхности орбитальным методом Текст.: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. / В.А. Ащеулов. Новосибирск: НИИГАиК, 1979.

7. Ащеулов, В.А. Первые результаты определения координат станции Сантьяго (Куба) орбитальным методом Текст. / В.А. Ащеулов // Научные информации Астрономического АН СССР. Рига:, Зинатне. 1980.- Вып.44.

8. Ащеулов, В.А. Программа автономного определения координат наземной станции по оптическим наблюдениям искусственных спутников Земли Текст. / В.А. Ащеулов // Международный сборник «Наблюдения ИСЗ». София,1982. - №20.

9. Ащеулов, В.А. Определение координат наземной станции по фотографическим и лазерным наблюдениям известных положений спутников. Текст. / В.А. Ащеулов // Астрономия и геодезия: Томск, 1984 -№10.

10. Баранов, В. Н. Космическая геодезия Текст.: учеб. пособие для студентов специальности прикладная геодезия /В. Н. Баранов, С. Н. Яшкин; МИИГАИК. Москва-1981.

11. Бахвалов, Н.С. Численные методы Текст. / Н.С. Бахвалов. М.: Наука, 1973.- 631 с

12. Бордовицына, Т.В. Современные численные методы в задачах небесной механики Текст. / Т.В. Бордовицына. М.: Наука, 1984. - 137 с.

13. Брандин, В.Н. Основы экспериментальной космической баллистики Текст. / В.Н Брандин, A.A. Васильев, С.Т. Худяков. — М.: Машиностроение, 1974.- 221 с.

14. Брандин, В.Н. Определение траекторий космических аппаратов Текст. / В.Н. Брандин, Г.Н. Разоренов. М.: Машиностроение, 1974.- 301 с.

15. Брумберг, В.А. Аналитические алгоритмы небесной механики Текст./ В.А. Брумберг. М.: Наука, 1980. - 208 с.

16. Бурша, М. Основы космической геодезии Текст. Ч. 1 Геометрическая космическая геодезия / М. Бурша. М.: Недра, 1971. - 129 с.

17. Бурша, М. Основы космической геодезии Текст. Ч. 2. Динамическая космическая геодезия / М. Бурша. М.: Недра, 1975. - 280 с.

18. Вейс, Г. Геодезическое использование искусственных спутников Земли. Текст. / Г. Вейс; пер. с англ. М.: Недра, 1967. - 234 с.

19. Вержбицкий, В.М. Численные методы: линейная алгебра и нелинейные уравнения. Текст. / В.М. Вержбицкий. М.: ОНИКС 21 век, 2005. - 500 с.

20. Влияние ошибок траекторных измерений на точность определения и прогнозирования элементов орбиты искусственного спутника Земли Текст. / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Ю.В. Дементьев, C.B. Кужелев. Деп. в ОНТИЦНИИГАиК-6.02.1979, №11-79.

21. Вулард, Э. Теория вращения Земли вокруг центра масс Текст. /Э. Вулард // М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1969. С. 143.

22. Генике, A.A., Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии Текст. / A.A. Генике, Г.Г. Побединский- М., 1999.

23. Глобальная, спутниковая навигационная система ГЛОНАСС// Интерфейсный контрольный документ.(редакция 5.0)Электронный ресурс. М.: Координац. Науч.-информ. Центр ВКС РФ, 2002. - 57 с. - Режим доступа: http://www.glonass-center.ru

24. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС Текст. / В.А. Болдин, В.И. Зубинский, Ю.Г. Зурабов и др.; Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. 2-е изд, исправ. - М.: ИПРЖРД999. - 560 с.

25. Глушков, В.В Космическая геодезия: методы и перспективы развития Текст. / В.В. Глушков, К.К. Насретдинов, A.A. Шаравин- М.: Институт политического и военного анализа, 2002. 448 с.

26. Годунов, С.К. Решение систем линейных уравнений. Текст.-Новосибирск: Наука,, 1980. 88 с.

27. Дж. Голуб, Ч. Ван Лоун Матричные вычисления Текст. / Дж. Голуб, Ч. Ван Лоун, М.: Мир, 1999. с. 384 с.

28. Демин, В.Г. Движение искусственного спутника в нецентральном поле тяготения Текст. / В.Г. Демин. -М.:Наука, 1968. 252 с.

29. Дубошин, Г. Н. Небесная механика. Основные задачи и методы. Текст. / Г.Н. Дубошин, М., 1968.- 800с. с: ил.

30. Жданюк, Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. Текст. / Б.Ф. Жданюк. М.: Сов. радио, 1978. - 278 с.

31. Жонголович, И.Д. Космическая триангуляция Текст. / И.Д. Жонголович // Проблемы астрономии и геодезии М.: Наука, 1970. С. 83 — 102.

32. Жуков, A.B. Практикум по спутниковому позиционированию Текст. / A.B. Жуков, Б.Б. Серпинас; под ред. Ю.Ф. Книжникова- М.: МГУ, 2002. -120 с.

33. Каула, У. Спутниковая геодезия. Теоретические основы Текст.- М.: Мир, 1970. 172 с.

34. Космическая геодезия. Текст. /В.Н. Баранов, Е.Г. Бойко, И.И. Краснорылов и др. М.: Недра, 1986. - 407 с.

35. Крылов, В.И. Космическая геодезия Текст. / В.И Крылов. М.: МИИГАиК, 2002. - 168 с.

36. Машимов, М.М. Планетарные теории геодезии Текст. / М.М. Машимов. -М.: Недра, 1982.-261 с.

37. Михайлович, Е.В Результаты обработки траекторных измерений с использованием программного комплекса «ОРБИТА-СГГА-2» Текст. / Е.В.

38. Михайлович // III Международный научный конгресс «ГЕС)-Сибирь-2007». Том 1, ч.1 Новосибирск: СГГА, 2008. - С. 255-258.

39. Михайлович, Е.В Обработка GPS измерений с использованием программного комплекса «ОРБИТА-СГГА2» Текст. / Е.В. Михайлович // III Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2009». Том 1, ч.2 — Новосибирск: СГГА, 2009. С. 255-258.

40. Михайлович, Е.В Исследование гравитационного влияния Луны и Солнца на движение космических аппаратов Текст. / Е.В. Михайлович // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2010. - № 6. - С. 25-28.

41. Мориц, Г. Вращение Земли: теория и наблюдения Текст. / Г. Мориц, А. Мюллер; пер. с англ. — Киев: Наукова думка, 1992. 512 с.

42. Основы спутниковой геодезии Текст. / A.A. Изотов, В.И. Зубинский, Н.Л Макаренко, A.M. Микиша. М.: Недра, 1974. - 329 с.

43. Одуан, К. Измерение времени. Основы GPS Текст. / К. Одуан, Б. Гино. -М.: Техносфера, 2002. 400 с.

44. Пашковский, С. Вычислительные применения многочленов и рядов Чебышева Текст. -М.: Наука, 1983.-384 с.

45. Пеллинен, Л.П. Исследование гравитационных полей и формы Земли, других планет и Луны по наблюдениям космических аппаратов Текст. -М.: ВИНИТИ, 1972. 500 с.

46. Предварительные результаты определения координат станции Кергелен орбитальным методом. Текст. / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, О.М. Булыгина, Ю.В. Дементьев, // Научные информации Астрономического совета АН СССР. М., 1978. - Вып. 40.

47. Программный комплекс «ОРБИТА-СГГА» для решения задач космической геодезии динамическим методом Текст. / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Е.В. Михайлович, Н.К. Шендрик // Геодезия и картография. -2008.-№2-С. 14-19.

48. Программный комплекс «ОРБИТА-СГГА» для определения орбитальных, геодезических и геодинамических параметров по результатам наблюдений ИСЗ. Текст. /Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Е.В. Михайлович, Н.К. Шендрик // Вестник СГГА. Новосибирск 2006. - С. 13-18.

49. Программа прогнозирования движения геодезических ИСЗ. Текст. / Ю.В Сурнин, C.B. Кужелев и др. // Наблюдения ИСЗ. 1977. - 16. - С. 157174.

50. Программа уточнения орбит геодезических искусственных спутников Земли по результатам оптических наблюдений Текст./ Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Ю.В. Дементьев, A.M. Токарев, C.B. Кужелев, H.H. Егоров // Геодезия и картография. 1977. - №4. - С. 14-19.

51. Программа прогнозирования движения геодезических искусственных спутников Земли Текст./ Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Ю.В. Дементьев, C.B. Кужелев // Наблюдения искусственных спутников Земли. София, 1978. - №16.

52. Пучков, В.Ю. Учет релятивистских и гравитационных эффектов при обработке результатов измерений в системе NAVSTAR Текст. / В.Ю. Пучков, B.C. Шебшаевич// Зарубежная радиоэлектроника. 1989. - № 1. - С. 54-60.

53. Расширенное объяснение к «Астрономическому ежегоднику» Текст. -СПб.: ИПА РАН, 2004. 732 с.

54. РД 50 25645.325 - 89. Методические указания. Спутники Земли Искусственные. Основные системы координат для баллистического обеспечения полетов и методика расчета звездного времени Текст. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 27 с.

55. РТМ 68-14-01. Спутниковая технология геодезических работ. Термины и определения Текст. М.: ЦНИИГАИК, 2001. -29 с.

56. Саастмойнен, Ю. Тропосферная и стратосферная поправки радиослежения ИСЗ Текст. / Ю. Саастмойнен; под ред. С. Хенриксена, А. Манчини, Б. Човица.// Использование искусственных спутников в геодезии — М.: Мир, 1975.-С. 349-356

57. Серапинас, Б.Б. Введение в ГЛОНАСС и GPS измерения: Текст.: учеб. Пособие Серапинас Б.Б. Ижевск: Удм. Гос. ун-т, 1999. - 93 с.

58. Сетевые спутниковые радионавигационные системы Текст. / B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др. М.: Радио и связь, 1993. -408 с.

59. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений/Текст. / под ред. Дж Холла и Дж Уатта М.: Мир, 1979.-312 с.

60. Соловьев, Ю. А. Система спутниковой навигации Текст. / Ю.А. Соловьев.- М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. 267 с.

61. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. Текст. / Под ред. Г.Н. Дубошина. М.: Наука, 1991.

62. Статистическая оценка влияния ошибок траекторных измерений на точность определения орбиты искусственного спутника Земли. Текст. / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, Ю.В. Дементьев, C.B. Кужелев // Астрономия и геодезия, Томск, 1979. №7.

63. Сурнин, Ю.В. Применение экстраполяционного метода Бурлиша и Штера для интегрирования дифференциальных уравнений движения ИСЗ в регулярных элементах Текст. / Ю.В. Сурнин, C.B. Кужелев // Алгоритмы небесной механики. Рига: Латв. Ун-т, 1980. - С. 35-36.

64. Сурнин, Ю.В. Оценка сравнительной эффективности численных алгоритмов построения спутниковых траекторий. Текст. / Ю.В. Сурнин, C.B. Кужелев // Астрономия и Геодезия, Томск: ТГУ, 1984. Вып. 12. - С. 27-35.

65. Сурнин, Ю.В. Применение комплекса вычислительных программ «ОРБИТА» для определения координат удаленных станций Текст. / Ю.В. Сурнин, В.А. Ащеулов, С.К. Татевян // Наблюдения ИСЗ, Варшава Лодзь, 1979.- №18.

66. Дударев, З.А. Смирнова Новосибирск, 1979. - № ГР 77053715. - Инв. № Б859073.

67. Татевян, С.К. Использование спутниковых позиционных систем для геодинамических исследований Текст. / С.К. Татевян, С.П. Кузин, С.П. Ораевская // Геодезия и картография 2004. - № 6. - С. 33 - 44.

68. Урмаев, М.С.Орбитальные методы космической геодезии Текст. / М.С. Урмаев. М.: Недра, 1981. - 255 с.

69. Форсайт, Дж. Численное решение систем линейных алгебраических уравнений Текст. / Дж. Форсайт, К. Молер. М.: Мир, 1969. - 168 с.

70. Эльясберг, П.Е. Введение в теорию полета ИСЗ. Текст. / П.Е. Эльясберг.- М.: Наука, 1969. 355 с.

71. IERS Technical Note 21. IERS Conventions (1996) Text. / D.D. McCarthy (ed.) Paris: Central Bureau of IERS. - Observatoire de Paris, July 1996. - 95 p.- Англ.

72. IERS Technical Note No. 32. IERS Conventions (2003) Electronic resource. / D.D. McCarthy and G. Petit (eds.) Англ. - Режим доступа: ftp://maia.usno.navy.mil/conv2000/

73. IERS Technical Note No. 32. IERS Conventions (2003) Electronic resource. / D.D. McCarthy and G. Petit (eds.) Англ. - Режим доступа: ftp://maia.usno.navy.mil/conv2000/

74. King, R.W. Surveyng with Global Positioning System (GPS) Text./ R.W. King, E.G. Masters, C. Rizos, A. Stolz, J. Collins // Bonn: Ferd. Dummler Verlog. -1987.-128 p.-Англ.

75. Gurtner, W. RINEX — The receiver-independent exchange format. Version 3.0 Electronic resourse. Англ. - Режим доступа: http://igscb.jpl.nasa.gov

76. Husson V. ILRS Fullrate Format (Version 3) Electronic resourse. Англ. -Режим доступа: http://igscb.jpl.nasa.gov/slr/

77. Husson V. ILRS Normal Point Format Electronic resourse. Англ. - Режим доступа: http://igscb.jpl.nasa.gov/slr/

78. Примеры файлов лазерных измерений