Файл: Разумов, О. С. Пространственная геодезическая векторная сеть.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 52
Скачиваний: 0
О п р е д е л е н и е м о м е н т о в н а б л ю д ен и и
Особенностью наблюдений за движущимися объектами яв ляется определение времени наблюдений ИСЗ. Под временем на блюдения понимается момент, к которому отнесена та или иная измеренная величина.
Для регистрации моментов наблюдений станции снабжаются высокоточными кварцевыми часами, которые периодически све ряют с радиосигналами точного времени. Такие сигналы подаются в системе всемирного координированного времени, а при решении геометрических задач спутниковой геодезии отсчет времени должен быть дан в системе TU.1, так как параметр времени здесь рассмат ривается как пространственный угол Ѳ (см. рис. 4). Поэтому в най денные моменты наблюдений вводят дополнительные поправки
(см. стр. 5).
Кроме того, учитывая, что радиоволны распространяются с ко нечной скоростью, к поправкам за эталонное время прибавляется поправка за время распространения радиоволн от передающей радиостанции до пункта наблюдений и поправка за спутниковую аберрацию.
Как показал опыт, современные устройства для регистрации времени наблюдений позволяют фиксировать эти моменты с точ ностью 0,5—1,0 мсек.
§ 4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРЕННЫХ ВЕЛИЧИН
Измеренными параметрами, определяющими положение ИСЗ в пространстве, могут служить его видимые толоцентрические эк
ваториальные координаты а' и б', топоцентрическая |
дальность г', |
|||||
скорость |
измерения |
этой дальности, азимут |
и угол |
наклона над |
||
местным |
горизонтом, разность расстояний до двух пунктов земной |
|||||
поверхности и др. |
|
|
|
|
|
|
Каждая измеряемая величина и определяет в пространстве ска |
||||||
лярное поле (поверхность положения u = f { x , |
у, 2)=const), в одной |
|||||
из точек |
которой в |
момент |
измерения этой |
величины |
находился |
|
спутник. |
|
u = f(x, |
у, z) характеризуется своим |
градиен |
||
Скалярное поле |
том— вектором д, направленным по нормали к поверхности поло жения в данной точке в сторону возрастания измеряемой скаляр
ной величины; |
модуль градиента |
равен скорости |
изменения |
|||
функции |
u = f(x, |
у, |
z) |
по этому направлению р0, т. е. |
|
|
|
|
|
|
grad и — — |
-ро, |
(1.37) |
|
|
|
|
dp |
|
|
I |
grad и | |
= |
- |
~ |
|
(1.38) |
ар
25
Скорость изменения скалярной функции и по произвольному направлению я0 равна проекции градиента на это направление
——- = gradU'сі0 — | grad« | cos(р0а0). |
(1.39) |
da |
|
Переходя в последних уравнениях от дифференциалов к конеч
ным приращениям, получим |
|
|
А |
Д« |
(1.40) |
Ар = |
------ ;---- , |
|
|
1grad и \ |
|
Ар = |
Да cos (р0а0). |
(1.41) |
Уравнение (1.40) показывает также, что погрешность Ди изме
ренной скалярной |
величины вызывает сдвиг поверхности положе |
ния на величину |
Др, которую можно считать ошибкой определе |
ния поверхности |
положения. |
Сравнительные характеристики поверхностей положения, отве
чающих отдельным измеренным величинам, приводятся |
ниже. |
I. А з и м у т в т о ч к е О на п о в е р х н о с т и 3 е м л и. |
|
Поверхность положения |
|
А — arctg — = const |
(1.42) |
представляет собой плоскость, проходящую через отвесную линию точки О и нормальную плоскости горизонта
/ grad,. А |
|
/ — sin А |
1 |
||
grad А = I grady А |
1 |
I |
cos А |
||
|
|||||
V grad* А |
ѵ о + у* |
у |
о |
г' COS V |
|
|
|
|
|
||
|
grad А I |
—--------- |
|
||
|
|
|
г' COS V |
|
Ошибка определения поверхности положения Дрл = ДАл'cos ѵ
— sin А 4 cos А
0
(1.43)
(1.44)
возрастает с увеличением горизонтальной дальности до о.бъекта наблюдений.
2. Уг о л н а к л о н а ѵ на д ме с т и ы м г ор и з о и т о м.
Поверхность положения |
|
|
V= arctg |
oZ |
(1.45) |
|
у х~4_ У~ |
|
представлена конусом, ось которого совпадает с направлением от весной линии в точке О земной поверхности (рис. 8)
26
|
1 |
— sin vcos.4 |
|
’— sin Vcos A |
|
grad V= |
— sin vsin A |
|
— sin vsin A |
||
У х- + у- + г2 |
г' |
||||
|
cos V |
cos V |
|||
|
|
|
|||
|
|
I grad V |
|
|
Ошибка в определении поверхности положения Ар = г'Дѵ
возрастает с увеличением дальности до ИСЗ.
(1.46)
(1.47)
|
Рис. 8. Поверхность по |
|
|
Рис. 9. Поверхность по |
||||
|
ложения |
равного |
угла |
|
|
ложения |
равного топо- |
|
|
наклона |
|
|
|
цептрпческого |
прямого |
||
|
|
|
|
|
|
восхождения |
||
3. |
Т о п о ц е и т р и ч е с к о е р а с с т о я н и е г' |
от т о ч к и О |
||||||
п о в е р х н о с т и 3 е м л и. |
|
|
|
|
|
|||
Поверхность положения |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Г |
= Л'2+ і/ 4- z~ = |
р2+ Г“ + 12 |
|
(1.48) |
||
представляет |
собой |
сферу |
радиуса г\ центр которой |
расположен |
||||
в точке О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/cos б' cos а' |
|
|
||
|
|
|
grad r' |
cos 6' sin а' |
|
(1.49) |
||
|
|
|
|
у |
sin б' |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
I |
grad г' I |
= |
1 |
|
|
Ошибка определения поверхности |
положения |
постоянна |
||||||
|
|
|
|
Apr,= A r '. |
|
(1.50) |
||
4. Т о п о ц е и т р и ч е с к о е п р я м о е в о с х о ж д е н и е а'. |
||||||||
Поверхность положения |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
а' — arctg |
|
|
(1.51) |
27
представлена |
плоскостью, |
нормальном к плоскости |
экватора |
|
(рис. 9) |
|
|
|
|
grad a' |
= , |
____ |
|
|
|
№■+ ч2 |
|
(1.52) |
|
|
|
grad a' |
|
|
|
|
|
г' cos б' |
|
Ошибка определения поверхности положения |
|
|||
|
|
Ар |
= г' cos б'Да' |
(1.53) |
тем больше (при Aa' = const), чем больше горизонтальная эква ториальная дальность до объекта.
Рис. |
10. |
Поверхность |
Рис. 11. Схема измерения разности |
равного |
топоцентриче- |
расстоянии |
|
|
ского |
склонения |
|
5. Т о п о ц е и т р и ч е с к о е с к л о н е н и е б'. Поверхность положения
|
|
С |
|
|
(1.54) |
|
б' = arctg ■V&+ ч2 |
|
|||
представляет собой конус, ось которого |
проходит через |
точку О, |
|||
параллельно оси вращения Земли (рис. 10) |
|
|
|||
|
— sin 6' cos а' |
\ |
/ — sin 6' cos a' |
\ ) |
|
grad 6' |
— sin 6' sin a' |
] = — I — sin 6' sin a' |
|
||
|
cos 6' |
/ |
r' \ |
cos 6' |
1.(1.55) |
|
grad 6' I = — |
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
Ошибка определения поверхности положения |
|
|
|||
|
Ар6, = г'Дб' |
|
|
(1.56) |
тем больше (при Aö^const), чем больше расстояние до объекта
наблюдений. |
Дг'=(г[—г2' ) до д в у х то |
|
6. |
Р а з н о с т ь р а с с т о я н и й |
|
чек |
на п о в е р х н о с т и З е м л и |
(рис. 11). |
28
Поверхность положения
Ar' = |
h - іц)3 + (I - |
У 3 + |
(£ - |
£і)а],/я - |
(I2 + л3 + |
? )'h (1-57) |
||
представляет сооои |
гиперболоид вращения |
|
|
|||||
|
|
|
|
о ( cos аоcos So — cos on cos Sj |
|
|||
|
|
grad Дr' = |
2 sin — I Cos So sin a2— cos Si sin on |
|
||||
|
|
|
|
V |
sin So — sinSj |
(1.58) |
||
|
|
|
I grad Дг' I |
= 2 sin |
|
|
||
Ошибка определения поверхности |
положения |
|
||||||
|
|
|
|
А |
ДГ' |
|
(1.59) |
|
|
|
|
|
Рлг' ~ |
2 sin ß/2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
возрастает с уменьшением угла ß. |
|
положения |
позволяют |
|||||
Приведенные данные |
о поверхностях |
|||||||
оценить в |
первом приближении |
влияние ошибок измеренных ве |
||||||
личин |
на |
результаты решения геометрических задач по спутнико |
||||||
вым |
наблюдениям. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
2 |
|
|
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
§ 5. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИИ
На рис. 12 в системе прямоугольных геоцентрических координат заданы три вектора: вектор r(r) a, S) геоцентрического положения спутника, _вектор г'(г, а', S') топоцентрического положения ИСЗ и вектор R{R, Ф, L) геоцентрического положения наблюдательной станции. Первые два вектора, изменяющие свое положение с тече нием времени, будем называть астрономическими [18], а вектор R — геодезическим.
Три вектора связаны между собой соотношением
|
|
|
F=R + r' |
(1.60) |
которое |
принято |
называть |
фундаментальным |
уравнением косми |
ческой |
геодезии. |
|
|
|
Это уравнение позволяет решать три взаимосвязанные задачи. |
||||
1. |
По результатам |
наблюдений ИСЗ с пунктов земной поверх |
||
ности определять |
элементы геоцентрического радиуса-вектора |
спутника Земли и получать данные для определения так называе мых «мгновенных» элементов орбиты ИСЗ. Необходимым условием для решения этой задачи является наличие на поверхности Земли
29