RU2727584C1 - Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления - Google Patents
Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727584C1 RU2727584C1 RU2019142851A RU2019142851A RU2727584C1 RU 2727584 C1 RU2727584 C1 RU 2727584C1 RU 2019142851 A RU2019142851 A RU 2019142851A RU 2019142851 A RU2019142851 A RU 2019142851A RU 2727584 C1 RU2727584 C1 RU 2727584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- antenna
- carrier frequencies
- earth
- errors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
Abstract
Группа изобретений относится к области радиотехнических измерений и может быть использована для определения уклонений отвесной линии (УОЛ), уточнения параметров вращения Земли и для решения других геодезических задач на акваториях. В способе, включающим этапы: приема антенной с диаграммой направленности вверх на борту подвижной платформы (самолета, аэростата) над поверхностью Земли прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, передаваемых спутниками ГНСС, приема антенной с диаграммой направленности вниз на борту платформы сигналов, отраженных водной поверхностью Земли и имеющих, по меньшей мере, две разные несущие частоты, сравнения несущих фаз принятых прямых сигналов и отраженных сигналов на несущих частотах, и определение от сравнений участка высоту поверхности, при определении высоты поверхности вычисляют геодезические координаты нижней антенны со смещением, обусловленным наклоном отражающей морской поверхности относительно референц-эллипсоида, при этом приемники передаваемых спутниками сигналов ГНСС устанавливают на n самолетах, пересекающих воздушное пространство над акваторией, по вычисленным геодезическим координатам подвижной платформы вычисляют значения проекций УОЛ по широте и долготе, при этом исключают ионосферную погрешность путем обработки спутниковой навигационной информации методом Precise Point Position, дополнительно размещают в регионе опорные станции для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени. Технический результат – расширение функциональных возможностей в части определения УОЛ с одновременным повышением производительности съемки при выполнении высотометрии Земли над водной поверхностью. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехнических измерений и может быть использовано для определения уклонений отвесной лини (УОЛ) и уточнения параметров вращения Земли и для решения других геодезических задач.
Известны способы и устройства определения УОЛ, основанные на астрономо-геодезических измерениях астрономических координат, посредством навигационных секстанов различного типа, астролябий, а также астролябий в сочетании с телевизионным датчиком, и последующих вычисления уклонения отвесной линии (авторское свидетельство SU №1760313А1, 07.09.1992; Практикум по высшей геодезии./ Под редакцией Н.В.Яковлева, М.: Недра, 1982. с.294-299; Прилепин М.Т., Голубев А.Н. Инструментальные методы геодезической рефрактометрии. - Итоги науки и техники. Геодезия и аэрофотосъемка. М. ВИНИТИ, 1979, Т.15.С.9, 29-30; Прилепин М.Т. Определение разности уклонений отвесных линий по наблюдениям в поляризованном свете. - Изв. вузов, сер. Геодезия и аэрофотосъемка. 1972, ВЫП.1.С.61-65. . 2; патент RU № 2120108С1, 10.10.1998; Б.Н. Красавцев, Мореходная астрономия, М., Транспорт, 1978 г., с. 123, 126, 288; Телескопы по ред. Дж. Койлера и Б. Миддлхерст, изд-во "Иностранная литература". -М. : 1963, с. 149-161; патент RU №2120108С1, 10.10.1998).
Существенным недостатком известных способов и устройств для определения УОЛ является то, что для обеспечения требуемой точности измерения необходимо производить за длительный промежуток времени, с неподвижного основания и за исключением высоких широт. Как известно, в призменной астролябии измерения высот звезд осуществляются строго на фиксированной высоте, по альмукантарату - это высота определена эталонным углом призмы. В качестве датчика горизонта используется ртутное зеркало, требующее неподвижного основания и заведомо непригодное даже при слабых динамических воздействиях на него. При совпадении высоты звезды с эталонным значением угла призмы происходит совпадение двух изображений звезды в астролябии и фиксируется время совпадения. Необходимость ждать момента точного совпадения изображений приводит к еще двум недостаткам призменной астролябии: низкому темпу измерений и непригодности для использования в высоких широтах, где совпадение может и вовсе не произойти, ибо звезды в высоких широтах движутся почти по альмукантарату. Кроме того, известные способы определения УОЛ отягощены многочисленными и трудоемкими вычислениями.
Известны также гравиметрические способы определения УОЛ, в океане на подвижном объекте в целях навигационно-гидрографического обеспечения (авторское свидетельство SU №1823661А1, 20.09.1995; патент RU № 2100594С1, 27.12. 1997; патент RU № 2348009С1, 27.02.2009), с использованием гравиметров. Известные гравиметрические способы определения УОЛ в океане имеют недостаточно высокую точность, так как при их использовании имеют место систематические и медленно меняющиеся погрешности измерений вторых производных гравитационного потенциала, которые невозможно определить, а, следовательно, и учесть на объекте.
Кроме того, известные гравиметрические способы определения УОЛ отягощены многочисленными и трудоемкими вычислениями.
Известны также лазерные измерители УОЛ и астрогеодезические комплексы для измерения УОЛ, в которых на стабилизированной в горизонте платформе размещают зенитный телескоп или зенитный телескоп в сочетании с телекамерой и акселерометрами (патент RU №2699907С1, 11.09.2019; заявка RU №2014119476 A, 20.12.2015; авторское свидетельство SU №718701 A, 28.02.1980; патент CN № 103852880 A, 11.06.2014; патент RU № 2343418 C1, 10.01.2009; патент US №5112126 A1, 12.05.1992 ; патент RU № 2545311 C1, 27.03.2015 )
Недостатком лазерных измерителей является измерение отклонения отвесной линии от ее среднего по площади района полевых работ.
Астрогеодезические комплексы при работе качающемся основании имеют низкую точность.
Свободны от этого недостатка системы с цифровым зенитным телескопом. Они устанавливаются на неподвижное основание. Рядом с ними или внутри их корпуса устанавливается устройство для определения местной вертикали (уровень, автоколлиматор с жидким зеркалом, теодолит и т.д.). В результате в одной точке и одновременно определяют зенитные расстояния светил в астрономической и геодезической системах координат. Их недостатком является низкая точность при работе на качающемся основании.
Для устранения этого недостатка используют судовой астрогеодезический комплекс (Патент RU №2699907С1, 11.09.2019), в котором на стабилизированной в горизонте платформе размещают зенитный телескоп с телекамерой и двумя жестко установленными относительно нее ортогональными горизонтальными акселерометрами. После двойного интегрирования показаний акселерометров определяют приращение координат места установки зенитного телескопа, сравнивают это приращение с приращением, полученным от спутниковой навигационной системы, и вычисляют УОЛ. Недостатками комплекса является отсутствие устройства для определения астрономической вертикали в точке проведения работ. Погрешность акселерометров в такой системе является основной погрешностью в определении УОЛ. Кроме того, гиростабилизатор обладает значительными габаритами и весом. Установка непосредственно на зенитный комплекс абсолютного гравиметра для повышения точности и мобильности системы определения УОЛ на подвижном основании не в полной мере приводит к достижению положительного технического результата из–за увеличения необходимых вычислительных операций. Кроме того, существенно увеличиваются массогабаритные характеристики, что ограничивает широкое применение данного устройства. Общим недостатком известных технических решений по определению УОЛ является низкая производительность съемки.
Анализ технического уровня в области измерения составляющих УОЛ в акваториях морей и океанов, в том числе в приполюсных районах, показал, что для решения поставленной задачи традиционно используются три основных метода:
астрономо-геодезический, в том числе с проведением измерений со льда;
гравиметрический, проведением площадной гравиметрической съемки судами и самолетами;
альтиметрический, проведением радиолокационных измерений высоты уровневой поверхности океана с искусственных спутников Земли.
Эти методы затруднительно и дорого реализовать на больших площадях акваторий, особенно в приполюсных районах.
В Российской Федерации успешно используются различные типы отечественных и зарубежных образцов навигационной аппаратуры потребителей (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) типа ГЛОНАСС и GPS. Проведенные предварительные исследования в области использования современных НАП показали принципиальную возможность их использования для измерения составляющих УОЛ. Для этого в самолетной НАП предлагается производить фазовые измерения и сравнение параметров прямых и отраженных от морской поверхности сигналов ГНСС.
Анализ выполнения полетов по кроссполярным маршрутам (официальный Интернет-ресурс Федерального агентства воздушного транспорта: rusavia @scaa.ru) показал, что за январь – декабрь 2018 года было выполнено 18 672 полета, а за январь – февраль 2019 года было выполнено 3088 полетов.
Наиболее близким из известных аналогов к заявляемому техническому решению в части конструктивных элементов является техническое решение, описание которого приведено в патенте US №6549165В2, 15.04.2003.
Известный способ выполнения высотометрии Земли, включает этапы: приема восходящей антенной (антенной с диаграммой направленности вверх) на борту платформы над поверхностью Земли прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, передаваемых спутниками GPS с учетом антенны с диаграммой направленности вверх, приема нисходящей антенной (с диаграммой направленности вниз) на борту платформы сигналов, отраженных поверхностью Земли и имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, сравнения несущих фаз прямых сигналов и принятых отраженных сигналов на несущих частотах, и определения от сравнений участка высоты поверхности.
При этом приемник согласно изобретению содержит направленную вверх антенну или ориентированную по оси Зенита, а также направленную вниз антенну или ориентированную по оси Надира и блок обработки сигналов. Антенна с диаграммой направленности вверх предназначена для приема сигналов, передаваемых непосредственно спутниками навигационной системы ГНСС (Global Navigation Satellite System), таких как глобальная система позиционирования, в то время как антенна с диаграммой направленности вниз, которая обычно может быть более ориентированной, чем антенна с диаграммой направленности вверх, предназначена для приема сигналов, передаваемых спутниками ГНСС, которые отражаются поверхностью Земли, и в частности поверхностью океана.
Обе антенны предназначены для приема как правой, так и левой круговой поляризации (LHCP и RHCP).
Блок обработки сигналов содержит приемник, к которому прикладываются сигналы, принятые восходящей антенной, для определения по сигналам, передаваемым спутниками ГНСС, векторов времени T, Временного положения P WGS-84 и временной дрейфовой скорости V, соответствующих соответственно текущему времени, положению и скорости приемника.
Приемник ГНСС принимает по меньшей мере два сигнала, имеющих разные несущие частоты, и предпочтительно три различных сигнала, имеющих соответствующие несущие частоты L1, L2, L5. Для достижения оптимальной производительности соответствующие частоты принимаемых сигналов должны быть надлежащим образом разнесены, причем две несущие частоты расположены близко друг к другу (L2 и L5), а третья несущая частота (L1) находится дальше от двух первых. Например, эти частоты следующие: L1=1575 МГц, L2=1227 МГц и L5=1176 МГц. Эти сигналы принимаются с обеих круговых поляризаций и каждый циркулярно поляризованный сигнал обрабатывается отдельно в приемнике ГНСС.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей в части определения УОЛ с одновременным повышением производительности съемки при выполнении высотометрии Земли над водной поверхностью.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе выполнения океанской высотометрии, включающем этапы: приема антенной с диаграммой направленности вверх на борту подвижной платформы (самолета, аэростата) над поверхностью Земли прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, передаваемых спутниками ГНСС, приема антенной с диаграммой направленности вниз на борту платформы сигналов, отраженных водной поверхностью Земли и имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, сравнения несущих фаз принятых прямых сигналов и отраженных сигналов на несущих частотах, и определение от сравнений участка высоту поверхности, при определении высоты поверхности вычисляют геодезические координаты нижней антенны (φо, λо, Hо) со смещением, обусловленным наклоном отражающей морской поверхности относительно референц-эллипсоида по формуле (φо, λо, Hо) = (φг, λг, -Hг), где φг, λг, Hг – широта, долгота и высота верхней антенны подвижной платформы, при этом приемники передаваемых спутниками сигналов ГНСС устанавливают на n самолетах, пересекающих воздушное пространство над акваторией, по вычисленным геодезическим координатам подвижной платформы значения проекций УОЛ по широте и долготе (УОЛφ, УОЛλ) с вычисляют по формулам:
УОЛφ = ΔSφ /2Н = Δφ М /2Н,
УОЛλ = ΔSλ /2Н = Δλ N /2Н,
где N, M – радиусы кривизны нормального сечения и меридиана референц – эллипсоида;
Δφ, Δλ – разности геодезических координат по данным обеих антенн, при этом исключают ионосферную погрешность путем обработки спутниковой навигационной информации методом Precise Point Position, дополнительно размещают в регионе опорные станции для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени.
Поставленная задача решается также за счет того, что в бортовое устройство для выполнения океанской альтиметрии, содержащее: направленную вверх антенну на борту платформы для приема прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты от рассматриваемых спутников ГНСС, направленную вниз антенну на борту указанной платформы для приема сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты, причем указанные принятые сигналы передаются каждым из указанных спутников ГНСС и отражаются отводной поверхности Земли, приемник ГНСС, соединенный с указанной направленной вверх антенной для подачи прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты, частотный демультиплексор, подключенный к указанной нисходящей антенне, для разделения принятых отраженных сигналов на отраженные сигналы, имеющие соответственно указанные по меньшей мере две несущие частоты, средства сравнения фаз несущих указанных прямых сигналов, выводимых указанным приемником ГНСС, и отраженных сигналов, выводимых указанным частотным демультиплексором на указанных по меньшей мере двух несущих частотах, и средства определения высоты поверхности из фазовых сравнений, выполняемых указанным средством сравнения фаз введены персональный компьютер и блок для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, который своим входом информационно связан с опорными станциями для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, а своим выходом соединен с входом персонального компьютера.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами (фиг. 1,2).
Фиг. 1. Схема измерения параметров УОЛ: 1, 2 – приемные антенны бортового спутникового приемника с диаграммами направленности в верхней и нижней полусферах; 3, 4 – отраженные от морской поверхности и прямые сигналы навигационного космического аппарата (НКА) ГНСС; ΔS – смещение под влиянием УОЛ обсервованного места по отраженным от морской поверхности сигналам антенны 2 относительно зеркально отраженного от поверхности референц – эллипсоида обсервованного места по сигналам антенны 1.
Фиг.2. Блок- схема устройства для реализации способа. Блок-схема устройства включает приемные антенны 1, 2 бортового спутникового приемника 5, блока 6 для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, персонального компьютера 7 со специальным программным обеспечением для записи, хранения и обработки результатов измерений.
Рассмотрим схему измерений параметров УОЛ, приведенную на фиг. 1. На самолете, летящем на высоте Н над морской поверхностью, бортовой спутниковый приемник 3 синхронно решает задачу определения координат:
- с помощью антенны 1 с диаграммой направленности в верхней полусфере. При этом бортовой спутниковый приемник 5 по измерениям параметров прямых сигналов от навигационных космических аппаратов вычисляет геодезические координаты антенны 1 (φг, λг, Hг);
- с помощью антенны 2 с диаграммой направленности в нижней полусфере. При этом бортовой спутниковый приемник по измерениям параметров отраженных сигналов от НКА вычисляет геодезические координаты антенны (φо, λо, Hо) со смещением, обусловленным наклоном отражающей морской поверхности относительно референц-эллипсоида.
Рассмотрим некоторые частные случаи, считая для простоты, что координаты фазовых центров приема антенн 1, 2 совпадают.
1. Морская поверхность в первом приближении совпадает с поверхностью референц-эллипсоида и является отражающим плоским зеркалом. В этом случае, для каждого НКА за счет отражения от морской поверхности увеличивается путь 3 прохождения отраженного сигнала до антенны 2 относительно пути 4 прямого сигнала до антенны 1. По законам геометрической оптики измеренные бортовым спутниковым приемником 5 координаты антенны 2 (т. Z”) будут зеркальным отражением относительно плоскости геоида измеренных НАП координат антенны 1 (т. Z). Так как в рассматриваемом случае поверхность геоида совпадает с поверхностью референц-эллипсоида, то (φо, λо, Hо) = (φг, λг, -Hг), где φ, λ, H – широта, долгота и высота антенны самолета – измерителя УОЛ.
Таким образом, при совпадении морской поверхности (геоида) с поверхностью референц-эллипсоида (то есть при нулевом значении УОЛ), вычисленные в бортовом спутниковом приемнике 3 оценки геодезических координат (φ, λ) по измерениям прямых и отраженных координат совпадают, значения высоты Н – равны, но противоположны по знаку.
2. Морская поверхность наклонена относительно поверхности референц-эллипсоида на угол δ и близка по высоте к поверхности референц-эллипсоида. Аналогично по законам геометрической оптики, измеренные бортовым спутниковым приемником 3 координаты антенны 2 (т. G”) будут зеркальным отражением относительно плоскости геоида измеренных бортовым спутниковым приемником 5 координат антенны 1 (т. Z). Так как в рассматриваемом случае поверхность геоида развернута относительно поверхности референц-эллипсоида на угол δ, то будет наблюдаться смещение т. G” относительно т. Z” на величину ΔS. Значение ΔS нетрудно найти из треугольника ZZ”G” с учетом малости угла δ:
ΔS = 2Н sinδ = 2Н δ. (1)
Например, при Н = 10 км = 1000000 см, Δ = 1” = 1/206280,
имеем из формулы (1) ΔS = 2000000/206280 = 10 см.
Поскольку антенна 1 и антенна 2 на самолете могут быть размещены близко друг к другу, а разности высот точек Z и Z” не превышают 20 км, то при работе бортового спутникового приемника 3 в фазовом дифференциальном режиме, по опыту использования геодезических приемников системы ГЛОНАСС, возможно измерение относительных координат точек Z” и G” (то есть смещения ΔS) с инструментальными погрешностями в единицы см. Тогда с учетом ранее приведенных численных оценок, имеется принципиальная возможность измерения УОЛ предлагаемым методом с инструментальной погрешностью в доли угл. сек.
3. Для случая выработки НАП геодезических координат самолета значения проекций УОЛ по широте и долготе (УОЛφ, УОЛλ) с учетом формулы (1) можно рассчитать по формулам:
УОЛφ = ΔSφ /2Н = Δφ М /2Н, (2)
УОЛλ = ΔSλ /2Н = Δλ N /2Н, (3)
где N, M – радиусы кривизны нормального сечения и меридиана референц – эллипсоида;
Δφ, Δλ – разности геодезических координат по данным обеих антенн
Таким образом, показана целесообразность измерения параметров УОЛ с помощью бортового спутникового приемника и двух приемных антенн, работающих по прямым и отраженным от морской поверхности сигналам НКА.
Самолетный радиоизмерительный комплекс составляющих УОЛ состоит из двух приемных антенн 1, 2 с диаграммами направленности в верхней и нижней полусферах, бортового спутникового приемника 5, который выполнен с улучшенными характеристиками чувствительности и помехоустойчивости, блока 6 для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, который своим входом информационно связан с опорными станциями для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, а своим выходом соединен с входом персонального компьютера 7 со специальным программным обеспечением для записи, хранения и обработки результатов измерений. Поправки к эфемеридам (орбитам) спутников и времени излучения их сигналов могут приниматься из сети Интернет или при помощи GSM – модема 8 соответственно антеннами 1 и 2, и через приемник 5 поступать на GSM – модем 8. Отсутствие в измерительном комплексе дорогих гироскопических и гравиметрических приборов обеспечит его стоимость, сравнимую со стоимостью комплекта геодезического приемника системы ГЛОНАСС (не более 1,9 млн руб. за комплекс), в то же время использование высокоточных фазовых измерений обеспечит измерение составляющих УОЛ с предельной инструментальной погрешностью не более 1 угл. сек. Размещение радиоизмерительного комплекса на самолетах обеспечит производительность съемки УОЛ до 10 тыс. кв. км/ч и не потребует доработки самолетов, так как масса комплекса не превысит 30 кг при энергопотреблении не более 50 Вт. Конструкция приемника и алгоритмы обработки принятых отраженных сигналов могут быть реализованы, как и в прототипе. В отличие от прототипа при обработке принятых отраженных сигналов при определении высоты поверхности вычисляют геодезические координаты антенны (φо, λо, Hо) со смещением, обусловленным наклоном отражающей морской поверхности относительно референц-эллипсоида по формуле
(φо, λо, Hо) = (φг, λг, -Hг),
где φ, λ, H – широта, долгота и высота антенны самолета,
при этом приемники передаваемых спутниками сигналов ГНСС устанавливают на n самолетах, пересекающих водную поверхность региона, по вычисленным геодезическим координатам самолета значения проекций УОЛ по широте и долготе (УОЛφ, УОЛλ) с вычисляют по формулам:
УОЛφ = ΔSφ /2Н = Δφ М /2Н,
УОЛλ = ΔSλ /2Н = Δλ N /2Н,
где N, M – радиусы кривизны нормального сечения и меридиана референц – эллипсоида;
Δφ, Δλ – разности геодезических координат по данным обеих антенн, при этом исключают ионосферную погрешность путем обработки спутниковой навигационной информации методом Precise Point Position, дополнительно размещают в регионе опорные станции для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени.
Метод обработки спутниковой навигационной информации, называемый РРР (Precise Point Position) использует кодовые измерения дальности. В режиме РРР двух частотный приемник исключает ионосферную погрешность, а опорные станции служат для измерения эфемеридных погрешностей и расхождения шкал времени. На основе измеренных данных сети опорных станций ГНСС в центре обработки данных уточняется действительное положение спутников ГНСС на орбитах и формируются поправки к бортовым спутниковым эфемеридам и расхождению системных шкал времени. При этом точность определения близка к фазовым измерениям дальности и равна примерно 2-3см. Поправки к эфемеридам (орбитам) спутников и времени излучения их сигналов могут приниматься из сети Интернет или при помощи GSM – модема 8.
При скорости полета самолета V = 300 – 800 км/час и высоте полета самолета H = 2 – 10 км, диаметр зоны отражения сигналов от морской поверхности составит D = (6 – 8) Н = 12 – 80 км. При этом производительность съемки УОЛ составит: Р = D V = 3600 – 64000 кв. км/час.
Исходя из изложенного, реализация предлагаемого нового и не имеющего мировых аналогов метода измерения составляющих УОЛ над морской поверхностью позволит создать карты УОЛ с большей точностью, в меньшие сроки и существенно дешевле, чем ныне использующимися методами, аналогично тому, как спутниковая геодезия производительнее и дешевле для потребителей, чем традиционные геодезические технологии.
Описанные способ и устройство разработаны специалистами ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе цикла научно-исследовательских работ. Были произведены расчеты оценки точности для районов океана, не покрытых льдами. Расчетным путем подтверждена эффективность применения заявленной группы изобретений.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений критерию «промышленная применимость».
Claims (5)
1. Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии, включающий этапы: приема антенной с диаграммой направленности вверх на борту подвижной платформы (самолета, аэростата) над поверхностью Земли прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, передаваемых спутниками ГНСС, приема антенной с диаграммой направленности вниз на борту платформы сигналов, отраженных водной поверхностью Земли и имеющих по меньшей мере две разные несущие частоты, сравнения несущих фаз принятых прямых сигналов и отраженных сигналов на несущих частотах, и определение от сравнений участка высоту поверхности, при определении высоты поверхности вычисляют геодезические координаты нижней антенны 
со смещением, обусловленным наклоном отражающей морской поверхности относительно референц-эллипсоида по формуле 
где 
– широта, долгота и высота верхней антенны подвижной платформы, при этом приемники передаваемых спутниками сигналов ГНСС устанавливают на n самолетах, пересекающих воздушное пространство над акваторией, по вычисленным геодезическим координатам самолета значения проекций УОЛ по широте и долготе 
вычисляют по формулам:
где N, M – радиусы кривизны нормального сечения и меридиана референц – эллипсоида;
2. Устройство осуществления альтиметрического способа выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии, содержащее: антенну с диаграммой направленности вверх на борту платформы для приема прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты от рассматриваемых спутников ГНСС, антенну диаграммой направленности вниз на борту указанной платформы для приема сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты, причем указанные принятые сигналы передаются каждым из указанных спутников ГНСС и отражаются от водной поверхности Земли, приемник ГНСС, соединенный с указанной направленной вверх антенной для подачи прямых сигналов, имеющих по меньшей мере две несущие частоты, частотный демультиплексор, подключенный к указанной нисходящей антенне, для разделения принятых отраженных сигналов на отраженные сигналы, имеющие соответственно указанные по меньшей мере две несущие частоты, средства сравнения фаз несущих фаз указанных прямых сигналов, выводимых указанным приемником ГНСС, и отраженных сигналов, выводимых указанным частотным демультиплексором на указанных по меньшей мере двух несущих частотах, и средства определения высоты поверхности из фазовых сравнений, выполняемых указанным средством сравнения фаз, отличающийся тем, что введены персональный компьютер и блок для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, который своим входом информационно связан с опорными станциями для измерения эфемеридных погрешностей и погрешностей расхождения шкал времени, а своим выходом соединен с входом персонального компьютера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019142851A RU2727584C1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019142851A RU2727584C1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2727584C1 true RU2727584C1 (ru) | 2020-07-22 |
Family
ID=71741404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019142851A RU2727584C1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2727584C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112363185A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 中国空间技术研究院 | 一种星载iGNSS-R测高精度评估方法 |
| RU2750999C1 (ru) * | 2020-12-01 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Способ измерения уклонений отвесной линии и устройство для его реализации |
| CN113625311A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-11-09 | 中国空间技术研究院 | Gnss-r镜面反射点的瞬时海洋反射面模型修正定位方法和系统 |
| CN113625316A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-09 | 中国空间技术研究院 | 基于双圆极化相控阵天线模型提高gnss-r天线增益的方法 |
| CN113819882A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-21 | 江苏海洋大学 | 一种跨海高程点间重力位差计算方法 |
| CN113900069A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种基于干涉成像高度计的垂线偏差计算方法及其系统 |
| CN115032669A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-09 | 北京中科飞鸿科技股份有限公司 | 基于北斗系统的无线电定高装置应用改进方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805108A (en) * | 1996-09-16 | 1998-09-08 | Trimble Navigation Limited | Apparatus and method for processing multiple frequencies in satellite navigation systems |
| US6549165B2 (en) * | 2001-01-19 | 2003-04-15 | Agence Spatiale Europeenne | Ocean altimetry interferometric method and device using GNSS signals |
| US7471241B1 (en) * | 2005-07-25 | 2008-12-30 | Chun Yang | Global navigation satellite system (GNSS) receivers based on satellite signal channel impulse response |
| RU2009106365A (ru) * | 2009-02-24 | 2010-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Информационные Спутниковые Системы" Имени Академика М.Ф. Решетнева" (Ru) | Способ глобальной съемки карты гравитационного поля земли и спутниковая система для его реализации |
-
2019
- 2019-12-20 RU RU2019142851A patent/RU2727584C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805108A (en) * | 1996-09-16 | 1998-09-08 | Trimble Navigation Limited | Apparatus and method for processing multiple frequencies in satellite navigation systems |
| US6549165B2 (en) * | 2001-01-19 | 2003-04-15 | Agence Spatiale Europeenne | Ocean altimetry interferometric method and device using GNSS signals |
| US7471241B1 (en) * | 2005-07-25 | 2008-12-30 | Chun Yang | Global navigation satellite system (GNSS) receivers based on satellite signal channel impulse response |
| RU2009106365A (ru) * | 2009-02-24 | 2010-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Информационные Спутниковые Системы" Имени Академика М.Ф. Решетнева" (Ru) | Способ глобальной съемки карты гравитационного поля земли и спутниковая система для его реализации |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112363185A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 中国空间技术研究院 | 一种星载iGNSS-R测高精度评估方法 |
| CN112363185B (zh) * | 2020-10-30 | 2024-02-09 | 中国空间技术研究院 | 一种星载iGNSS-R测高精度评估方法 |
| RU2750999C1 (ru) * | 2020-12-01 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Способ измерения уклонений отвесной линии и устройство для его реализации |
| CN113625316A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-09 | 中国空间技术研究院 | 基于双圆极化相控阵天线模型提高gnss-r天线增益的方法 |
| CN113625311A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-11-09 | 中国空间技术研究院 | Gnss-r镜面反射点的瞬时海洋反射面模型修正定位方法和系统 |
| CN113819882A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-21 | 江苏海洋大学 | 一种跨海高程点间重力位差计算方法 |
| CN113819882B (zh) * | 2021-09-09 | 2023-06-16 | 江苏海洋大学 | 一种跨海高程点间重力位差计算方法 |
| CN113900069A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种基于干涉成像高度计的垂线偏差计算方法及其系统 |
| CN115032669A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-09 | 北京中科飞鸿科技股份有限公司 | 基于北斗系统的无线电定高装置应用改进方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2727584C1 (ru) | Альтиметрический способ выполнения морской высотометрии с определением уклонения отвесной линии и устройство для его осуществления | |
| US4402049A (en) | Hybrid velocity derived heading reference system | |
| US5506588A (en) | Attitude determining system for use with global positioning system, and laser range finder | |
| CN101743453B (zh) | 任务后高精确度定位和定向系统 | |
| US9658071B2 (en) | System and method of determining a position of a remote object via one or more images | |
| US5030957A (en) | Method of simultaneously measuring orthometric and geometric heights | |
| Löfgren | Local sea level observations using reflected GNSS signals | |
| WO2024007365A1 (zh) | 一种基于北斗/gnss的实时高精度海表测量方法及浮标 | |
| RU2152625C1 (ru) | Способ определения ориентации объектов в пространстве, дальности, пеленга, координат местоположения и составляющих вектора скорости по навигационным радиосигналам космических аппаратов спутниковых радионавигационных систем | |
| Dumrongchai et al. | Performance tests of geodetic receivers with tilt sensors in obstructed environments using the NRTK GNSS technique | |
| RU2286584C2 (ru) | Способ автономного мгновенного определения пользователями-абонентами координат местоположения, составляющих вектора скорости, угловой ориентации в пространстве и пеленга по фазе несущей радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых спутниками | |
| Walker et al. | Global navigation satellite system | |
| US10254409B2 (en) | Method and device for determining at least one sample-point-specific vertical total electronic content | |
| Guma et al. | Detecting Errors in GNSS-Precise Point Positioning Controls using Total Station technique | |
| Emel’yantsev et al. | State-of-the-Art Satellite Multi-Antenna Systems. Specific Features and Results of GNSS Compass Development | |
| Grimm | GNSS antenna orientation based on modification of received signal strengths | |
| Emel’yantsev et al. | Multipath Mitigation Technique for GNSS Gyrocompass Using Phase Measurements | |
| Moore et al. | RiGHt: River level monitoring using GPS heighting | |
| Kulkarni | The global positioning system and its applications | |
| Trofimov et al. | Adjustment of Inertial Navigation Systems Based on Radiointerferometric Observations of Bright Natural and Artificial Radio Sources | |
| Böder | HCU-HMSS: A Multi Sensor System in Hydrographic Applications | |
| Simpson et al. | Module C: Positioning Techniques | |
| Cunha | High Precision Navigation Integrating Satellite Information-GPS-and Inertial System Data | |
| Lopatin et al. | Methods of Bistatic GNSS-Radio Altimetry for Determining Height Profile of the Ocean and Their Experimental Verification | |
| Sampaio | GNSS/INS-based Solutions for Light Oceanographic Observing Systems |