авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Разработка технологии дифференциальных фазовых gps – измерений применительно к территории сирии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Мусбах Асаад Али

Разработка технологии дифференциальных фазовых GPS измерений применительно

к территории Сирии

Специальность 25.00.32. – Геодезия

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) на кафедре высшей геодезии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Анатолий Николаевич Голубев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Станислав Николаевич Яшкин

кандидат технических наук, профессор

Владимир Кондратьевич Писаренко

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский

институт геодезии, аэросъемки и картографии

(ЦНИИГАиК)

Защита состоится 2 июня 2011г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.143.03 в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) по адресу: 105064, Москва, Гороховский переулок, дом 4, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК).

Автореферат разослан 29 апреля 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ю.М.Климков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Существующая на территории Сирии геодезическая сеть, созданная в результате работ, проведенных в разные годы французскими, советскими и сирийскими специалистами, не отвечает современным требованиям, поскольку при ее построении были допущены существенные ошибки, приведшие к ее деформации. Поэтому возникает необходимость обновления сети, которое должно выполняться с применением современных методов спутникового позиционирования. Это весьма масштабная и актуальная задача, при решении которой следует не только использовать известные методы, открываемые применением глобальных спутниковых систем, но и исследовать новые возможности усовершенствования этих методов.

Цель работы. Выполнение теоретических и экспериментальных исследований для разработки новой технологии получения дифференциальных поправок при фазовых GPS-измерениях, обеспечивающей повышение точности определения вектора базы (GPS-дальнометрии) для построения векторных геодезических сетей в Сирийской Арабской Республике и работ метрологического назначения. Целью диссертационной работы было также исследование особенностей спутниковых наблюдений на территории Сирии.

Научная новизна. Впервые предложен метод определения дифференциальных поправок, которые могут вводиться непосредственно в конечный результат фазовых измерений разности одноименных координат двух пунктов, на которых установлены спутниковые приемники. Новизной отличаются также исследования геометрического фактора на территории Сирии, в результате которых выработаны рекомендации по обеспечению оптимальной геометрии наблюдений.

Основные результаты, выносимые на защиту:

        1. Анализ и систематизация сведений о современном состоянии государственной геодезической сети Сирии.
  1. Метод дифференциальных фазовых GPS-измерений с введением разностно-координатных поправок.
  2. Аналитические выражения для разностно-координатных поправок при фазовых измерениях.
  3. Результаты экспериментальной проверки метода на геодезических сетях.
  4. Особенности геометрического фактора при спутниковых наблюдениях в Сирии.
  5. Исследование связи существующей национальной системы координат Сирии с результатами спутниковых измерений.

Практическая ценность работы. Повышение точности определения координат и вектора базы для построения векторных геодезических сетей на территории Сирии.

Апробация работы. По результатам выполненных исследований по теме диссертации опубликованы четыре статьи в журналах, рекомендованных ВАК России, а также тезисы доклада на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (Москва, апрель 2011).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с подразделами, заключения, списка литературы из 38 наименований и приложения. Работа изложена на 96 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 25 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, указываются цель и задачи, раскрываются научная новизна работы, практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Современное состояние геодезической сети на

территории Сирии» рассмотрены этапы построения сети, требования к геодезическим сетям и особенности их создания в Сирийской Арабской Республике, (рис. 1).

Приводятся сведения о геодезических работах, проведенных французскими геодезистами и затем советскими специалистами на территории Сирии. Отмечено, что в результате выполненных измерений Сирийская государственная сеть оказалась состоящей из нескольких частей, построенных независимо друг от друга и в разное время, что ставит актуальную задачу связать эти сети и на их основе построить единую государственную геодезическую сеть для всей страны. Перечислены условия, которым должна удовлетворять государственная сеть Сирии, и даны некоторые рекомендации по ее созданию с применением современных спутниковых технологий.

 Геодезическая сеть в Сирийской Арабской Республике Кроме того, содержатся-2

Рис.1. Геодезическая сеть в Сирийской Арабской Республике

Кроме того, содержатся общие сведения о наиболее распространенных проекциях, применяющихся для математической обработки результатов геодезических измерений в настоящее время в Сирийской Арабской Республике:

  • Универсальная поперечно-цилиндрическая проекция Меркатора (UTM) как общегосударственная для целей обороны, где в качестве поверхности относимости используется эллипсоид вращения с параметрами Хейфорда 1924 г.;
  • Коническая проекция Ламберта с параметрами эллипсоида вращения Кларка 1880 г. для создания общегосударственных топографических карт гражданского назначения;
  • Стереографическая проекция Руссиля на секущей плоскости с параметрами эллипсоида Кларка 1880 г. для целей кадастра и для геодезических работ местного значения в Сирийской Арабской Республике.

Во второй главе «Режимы работы глобальных спутниковых систем» даны основные характеристики существующих в настоящее время космических навигационных систем, включая краткое описание абсолютных и относительных определений, кодовых и фазовых измерений, дифференциального метода при кодовых измерениях. Приводятся сведения о точности определения положения пунктов спутниковыми методами и использовании спутниковых систем при геодезических работах.

В третьей главе «Получение дифференциальных поправок из фазовых измерений» излагается предлагаемый в работе метод определения разностно-координатных поправок, выводятся аналитические выражения для этих поправок, описывается экспериментальная проверка метода на геодезических сетях и приводятся соображения об уточненной GPS-дальнометрии.

Основная идея предлагаемого в работе метода заключается во введении дифференциальных поправок непосредственно в разности координат, получаемые из фазовых измерений. В какой-то степени это распространение на фазовые измерения способа, используемого при кодовых измерениях.

Как известно, при дифференциальном методе кодовых измерений на референцной станции, установленной в точке с известными координатами, вычисляются по координатам станции и спутника «эталонные» расстояния и сравниваются с измеренными псевдодальностями, в результате чего получают дифференциальные поправки, передаваемые на роверный приемник. На референцной станции могут также вычисляться не расстояния, а разности между известными координатами этой станции и координатами, определенными по измерениям в автономном режиме, и этими разностями исправляются координаты роверного приемника. Такой дифференциальный метод, как уже было сказано, применяется при кодовых измерениях.

Если использовать фазовые измерения, то открывается новая возможность получения дифференциальных поправок. Опуская некоторые детали, суть метода, с принципиальной точки зрения, можно пояснить следующим образом.

Два приемника А и В устанавливаются в пунктах с известными координатами. По этим координатам вычисляются три «эталонных» разности одноименных координат пунктов: (ХА ХВ ), (YA YB ), (ZA ZB ). В результате фазовых измерений получают три те же разности, которые будут отличаться от вычисленных. Расхождения между вычисленными (эталонными) и измеренными разностями будут представлять собой поправки, которые вводятся в измеренные разности на других трассах, когда приемники устанавливаются в точках с неизвестными координатами. Поскольку по разностям координат можно вычислить длину трассы:

(1)

то введение поправок в измеренные разности координат на других трассах позволяет получить исправленные значения их длин (а если на этих трассах один из приемников находится в точке с известными координатами, то можно, как обычно, получить и исправленные значения координат второго приемника).

Отличие метода от существующих состоит в том, что в начале работ оба приемника устанавливаются в пунктах с известными координатами (точнее, на концах известного базового вектора), в то время как при фазовых измерениях во всех кинематических режимах, в том числе и RTK, на твердом пункте устанавливается только один из двух приемников (базовая станция). В режиме статики иногда устанавливаются и оба приемника в твердых пунктах, но это осуществляется только для инициализации (разрешения неоднозначности) и при этом не определяются дифференциальные поправки. Другое отличие метода заключается в том, что поправки вводятся сразу в конечный продукт фазовых измерений – в разности координат, в то время как в известном способе получения дифференциальных поправок при фазовых измерениях они вводятся в фазовые дальности, содержащие числа неоднозначности, В настоящей работе подробно исследован предлагаемый метод и выполнена его экспериментальная проверка на геодезических сетях.

Преимуществом предлагаемого метода является возможность создания уточненной GPS-дальнометрии, которая может использоваться для построения пространственной векторной геодезической сети и в работах метрологического назначения.

Как известно, вторая фазовая разность, выраженная в линейной мере (вторая разность фазовых псевдодальностей 1i, где индексы 1 и i обозначают номера двух спутников) связана с координатами двух спутников (X1,Y1,Z1), (Xi,Yi,Zi) и приемников (XА,YА,ZА), (XВ,YВ,ZВ) соотношением:

, (2)

где - двойная разность атмосферных задержек, отражающая остаточное влияние атмосферы на трассах распространения сигналов от спутников 1 и i к пунктам А и В.

Вторые разности 1i содержат в себе вторые разности геометрических расстояний от приемников А и В до спутников 1 и i вида . Любая разность , где j равно 1 или i, зависит от составляющих базисного вектора D = AB:

, (3)

где

.

Опорные значения (XA-XB), (YA--YB), (ZA-ZB), вычисленные по твердым координатам, обозначим 0,0, 0.

На основе формулы (3) при наблюдении четырех спутников с номерами 1,2,3,4 можно получить систему уравнений:

. (4)

где

, (5)

. (6)

Определитель системы (4) будет

, (7)

а определители для неизвестных

. (8)

Решением системы (4) будет:

, (9)

а выражения для дифференциальных поправок будут иметь вид:

, (10)

, (11)

. (12)

Вычислив определители (7) и (8) (по правилу Саррюса) и подставив результаты в формулы (10) – (12), получим окончательные аналитические выражения для дифференциальных поправок:

, (13)

где

K1=b13c14 - c13b14, K2=c12b14 - b12c14, K3=b12c13 - c12b13,

K4=c13a14 - a13c14, K5=a12c14 - c12a14, K6=c12a13 - a12c13, (14)

K7=a13b14 - b13a14, K8=b12a14 - a12b14, K9=a12b13 - b12a13.

Здесь необходимо отметить следующее. Величины 0, 0, 0 есть «эталонные» значения разностей координат, которые должны быть известны точнее, чем получаемые из измерений (определяемые первыми членами в (13)). Следовательно, 0, 0, 0 должны быть вычислены по «эталонным» координатам пунктов А и В, т.е. таким, точность которых выше, чем получаемая из «обычных» GPS-наблюдений с использованием фазовых измерений. Классические геодезические (не спутниковые) методы не могут обеспечить такую точность, так как они дают бльшую ошибку, чем спутниковые измерения. На первый взгляд, получается замкнутый круг: в качестве «эталонных» должны фигурировать координаты более точные, чем получаемые из спутниковых измерений, в то время как максимальную точность определения координат в настоящее время обеспечивают именно спутниковые методы (в частности, метод РРР Precise Point Positioning). Выход из этого положения может быть в том, чтобы для нахождения эталонных значений использовать результаты многосуточных наблюдений, которые будут точнее, чем результаты, полученные из кратковременных рабочих сеансов. Непрерывные наблюдения с использованием точных эфемерид, поправок часов и информации о задержках сигнала в ионосфере и тропосфере производятся, например, на пунктах сети IGS. Однако на эти пункты (которые к тому же расположены на слишком больших расстояниях друг от друга) нельзя поставить приемники, так как на них уже находится постоянно работающая аппаратура. Поэтому целесообразно использовать другой способ получения эталонных значений разностей координат, основанный на измерении трех сторон треугольника, т.е. трех векторов, образующих замкнутую фигуру. В этом случае возникает теоретическое условие, что суммы приращений (разностей) координат (т.е. составляющих DX, DY, DZ ) по каждой координатной оси равны нулю; подстановка же в это условие измеренных значений DX, DY, DZ приводит к появлению соответствующих невязок и к задаче нахождения поправок к измеренным значениям, решаемой коррелатным способом уравнивания по методу наименьших квадратов. Исправленные значения и будут являться эталонными разностями координат 0, 0, 0.

В этой же главе выполнена проверка метода разностно-координатных поправок на точках некоторых геодезических построений. Использовались два варианта:

  • Сырые данные брались из измерений ряда точек, находящихся на территории Сирии. Измерения выполнялись двухчастотными спутниковыми приёмники Leica GPS 1200, и обработка данных производилась с помощью программы Leica Geo Office (пример 1).
  • Скачивались готовые данные наблюдений с постоянно действующих базовых станций (ПДБС), выложенные в Интернете, в частности, данные с постоянно действующих базовых станций сети IGS ( http://sopac.ucsd.edu/ ), и обработка данных производилась с помощью программы Leica Geo Office (пример 2).

Пример 1. Из измерений, проведенных на территории Сирии, была выбрана следующая сеть (рис. 2):  Схема сети на территории Сирии Приемники Leica GPS 1200 стояли на каждой точке по 40-27

Рис. 2. Схема сети на территории Сирии

Приемники Leica GPS 1200 стояли на каждой точке по 40 минут. Сырые данные из приемников были введены в программу для обработки Leica Geo Office 5.0, где уравнивали сеть (методом наименьших квадратов) и получили сырые (измеренные) разности координат по сторонам и уравненные разности координат. Для определения дифференциальной поправки выбираем одну из этих сторон. Предпочтительно выбрать короткую сторону, поскольку точность измерения ее компонентов по осям может быть лучше, чем у длинных сторон. Мы выбрали линию S1 – S2. Дифференциальные поправки получаются как разности абсолютных величин измеренных и уравненных значений разностей координат:

,

, (15)

.

Этими поправками исправляем измеренные значения разностей координат на других линиях (вводя получаемые по (15) поправки с обратным знаком). Результаты коррекции представлены в таблице 1, где ошибки в разностях координат указаны в миллиметрах. Там же приведены средние квадратические ошибки mD в длинах линий до и после коррекции.

Таблица 1. Сравнение погрешностей в разностях координат

До исправления (измер. – уравн.), мм После исправления (исправ. – уравн.), мм
Сторона S1 – S4
X S1-S4 -11 -10
Y S1-S4 -2 -1
Z S1-S4 -3 0
mD S1-S4 11,6 10,1
Сторона S1 – S6
X S1-S6 -14 -13
Y S1-S6 -5 -4
Z S1-S6 -24 -21
mD S1-S6 28,2 25,0
Сторона S1 – S3


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.