RU2760829C1 - Space geodesy colocation station - Google Patents

Space geodesy colocation station Download PDF

Info

Publication number
RU2760829C1
RU2760829C1 RU2020131958A RU2020131958A RU2760829C1 RU 2760829 C1 RU2760829 C1 RU 2760829C1 RU 2020131958 A RU2020131958 A RU 2020131958A RU 2020131958 A RU2020131958 A RU 2020131958A RU 2760829 C1 RU2760829 C1 RU 2760829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
gnss
laser ranging
spacecraft
receiver
Prior art date
Application number
RU2020131958A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Ипатов
Дмитрий Викторович Иванов
Искандар Сафаевич Гаязов
Дмитрий Александрович Маршалов
Юрий Сергеевич Бондаренко
Владимир Валерьянович Суворкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук
Priority to RU2020131958A priority Critical patent/RU2760829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2760829C1 publication Critical patent/RU2760829C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio measurements.
SUBSTANCE: invention relates to a technique for radio measurements and can be used in a measurement system by methods of space geodesy. To achieve the effect, the colocation station contains a radio telescope, a receiver for signals from spacecraft (SC) of global navigation satellite systems (GNSS), and a laser ranging (LR) system.
EFFECT: increasing the accuracy of measurements of local geophysical parameters by combining measuring instruments into a single colocation station and increasing the stability of solutions obtained as a result of processing their measurements.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам измерений методами космической геодезии, которые объединяются в единую станцию колокации, а станции, в свою очередь, в сеть станций для повышения точности и устойчивости решений, полученных в результате обработки их измерений методами космической геодезии для задач фундаментального и прикладного координатно-временного обеспечения; средства измерений являются колоцированными на пространственном уровне при помощи привязки внутри локальной геодезической сети (ЛГС) и на временном за счет привязки к единой системе частотно-временной синхронизации (СЧВС) станции колокации. Через локальные связи и наблюдение космических объектов осуществляется привязка к глобальным шкалам времени и системам координат.The invention relates to measuring instruments using space geodesy methods, which are combined into a single colocation station, and the stations, in turn, into a network of stations to improve the accuracy and stability of solutions obtained as a result of processing their measurements using space geodesy methods for fundamental and applied coordinate-time provision; measuring instruments are collocated at the spatial level with the help of linkage within the local geodetic network (LGS) and at the time level due to the linkage to the unified time-frequency synchronization system (SFCS) of the colocation station. Through local communications and observation of space objects, binding to global time scales and coordinate systems is carried out.

К рассматриваемым средствам измерений относятся:The considered measuring instruments include:

1. Радиотелескоп (РТ), предназначенный регистрации излучения внегалактических источников в режиме радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ);1. Radio telescope (RT), designed to register the radiation of extragalactic sources in the mode of radio interferometry with very long baselines (VLBI);

2. Приёмник сигналов космических аппаратов (КА) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС);2. Receiver of signals from spacecraft (SC) of global navigation satellite systems (GNSS);

3. Система лазерной дальнометрии (ЛД), предназначенная для регистрации собственного сигнала, отраженного от уголковых отражателей установленных на КА или Луне.3. A laser ranging system (LD), designed to register its own signal reflected from corner reflectors installed on the spacecraft or the Moon.

На фиг. 1 приведена структурная схема станции колокации средств космической геодезии, где цифрами обозначено: 1 - ГНСС-приемник; 2 - РТ; 3 - ЛД; 4 - СЧВС; 5 - ЛГС; 6 - ГНСС; 7 - внегалактические радиоисточники; 8 - КА, оснащенные уголковыми отражателями; 9 - Уголковые отражатели, установленные на Луне.FIG. 1 shows a block diagram of a colocation station for space geodesy, where numbers indicate: 1 - GNSS receiver; 2 - RT; 3 - LD; 4 - SCHVS; 5 - LGS; 6 - GNSS; 7 - extragalactic radio sources; 8 - spacecraft equipped with corner reflectors; 9 - Corner reflectors mounted on the Moon.

Наблюдаемыми величинами всех средств измерений являются задержки сигналов. Для радиотелескопа, работающего в режиме РСДБ, измеряется задержка регистрации плоской волны между станциями сети, для ГНСС-приемника и для ЛД измеряется задержка между временем излучения сигнала и моментом его регистрации. The observed values of all measuring instruments are signal delays. For a radio telescope operating in the VLBI mode, the plane wave registration delay between the network stations is measured, for the GNSS receiver and for the LD, the delay between the signal emission time and the moment of its registration is measured.

В результате обработки наблюдений, проводимых средствами космической геодезии, определяются следующие основные параметры:As a result of processing observations carried out by means of space geodesy, the following main parameters are determined:

1. Координаты небесного полюса и Всемирное время (РСДБ);1. Coordinates of the celestial pole and Universal Time (VLBI);

2. Координаты земного полюса и длительность суток (РСДБ, ГНСС, ЛД);2. Coordinates of the earth's pole and the duration of the day (VLBI, GNSS, LD);

3. Координаты станции (РСДБ, ГНСС, ЛД);3. Coordinates of the station (RSDB, GNSS, LD);

4. Ошибки СЧВС (РСДБ, ГНСС, ЛД);4. Errors SCHVS (RSDB, GNSS, LD);

5. Орбиты наблюдаемых КА (ГНСС, ЛД);5. Orbits of the observed spacecraft (GNSS, LD);

6. Поправки часов наблюдаемых КА (ГНСС);6. Clock corrections of the observed spacecraft (GNSS);

7. Тропосферная задержка регистрируемого сигнала (РСДБ, ГНСС);7. Tropospheric delay of the recorded signal (VLBI, GNSS);

8. Электронное содержание локальной ионосферы (ГНСС, РСДБ).8. Electronic content of the local ionosphere (GNSS, VLBI).

Частные производные измеряемых задержек сигналов по параметрам моделей редукций позволяют проводить оценивание этих параметров при помощи метода наименьших квадратов. Общие параметры позволяют провести комбинирование на уровне условных или нормальных уравнений, за счёт чего улучшается устойчивость решений и точность определяемых параметров. The partial derivatives of the measured signal delays with respect to the parameters of the reduction models allow one to estimate these parameters using the least squares method. Common parameters allow combining at the level of conditional or normal equations, thereby improving the stability of solutions and the accuracy of the parameters being determined.

Обеспечение высоких точностей определения основных параметров осуществляется за счет выполнения следующих требований к средствам станции колокации:The provision of high accuracy in determining the main parameters is carried out by fulfilling the following requirements for the colocation station facilities:

1. Требования к РТ:1. Requirements for RT:

- Чувствительности приемной системы должно быть достаточно для регистрации сигнала от внегалактических радиоисточников в пределах времени когерентности СЧВС;- The sensitivity of the receiving system should be sufficient to register a signal from extragalactic radio sources within the coherence time of the SFS;

- Одновременная регистрация нескольких диапазонов частот;- Simultaneous registration of several frequency ranges;

- Возможность непрерывной работы.- Possibility of continuous work.

2. Требования к ГНСС-приемнику:2. Requirements for the GNSS receiver:

- ГНСС-приемник должен быть геодезического класса двухчастотным и многосистемным;- The GNSS receiver must be of a geodetic class, dual-frequency and multi-system;

- Антенна ГНСС-приемника должна быть откалибрована и установлена на специально подготовленных стабильных основаниях;- The antenna of the GNSS receiver must be calibrated and installed on specially prepared stable bases;

- ГНСС-приемник должен иметь возможность подключения к внешнему СЧВС.- The GNSS receiver must be able to connect to an external SCHVS.

3. Требования к ЛД:3. Requirements for LD:

- Возможность проведения наблюдений КА различных орбитальных группировок или Луны;- Possibility of observing spacecraft of various orbital constellations or the Moon;

- Проведение наблюдений в ночное и дневное время суток;- Carrying out observations at night and daytime;

- Наличие технических средств определения калибровочной поправки.- Availability of technical means for determining the calibration correction.

При выборе СЧВС предпочтительнее использование цезиевого стандарта частоты или водородного мазера. Стабильность локальной шкалы времени должна быть не хуже 1 нс/сут. Геодезические инструменты для построения ЛГС должны обеспечивать взаимную привязку основных инструментов с погрешностью не более 1 мм. В составе ЛГС должно быть не менее трех взаимно видимых опорных геодезических маркеров для каждого инструмента.When choosing a SCWS, it is preferable to use a cesium frequency standard or a hydrogen maser. The stability of the local time scale should be no worse than 1 ns / day. Geodetic tools for constructing the LGS must ensure the mutual referencing of the main tools with an error of no more than 1 mm. The LGS should include at least three mutually visible reference geodetic markers for each instrument.

Применение изобретения приводит к улучшению точности и устойчивости результатов комбинированной обработки измерений средств космической геодезии, что подтверждается работами по анализу схожих измерений [1] и математическим моделированием [2]. Изобретение было создано с использованием научного оборудования УНУ «Радиоинтерферометрический комплекс «КВАЗАР» Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук.The application of the invention leads to an improvement in the accuracy and stability of the results of combined processing of measurements of space geodesy means, which is confirmed by works on the analysis of similar measurements [1] and mathematical modeling [2]. The invention was created using the scientific equipment of the UNU "Radio interferometric complex" KVAZAR "of the Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences.

ЛитератураLiterature

1. Shuygina, N.; Ivanov, D.; Ipatov, A.; Gayazov, I.; Marshalov, D.; Melnikov, A.; Kurdubov, S.; Vasilyev, M.; Ilin, G.; Skurikhina, E.; Surkis, I.; Mardyshkin, V.; Mikhailov, A.; Salnikov, A.; Vytnov, A.; Rakhimov, I.; Dyakov, A. & Olifirov, - V. Russian VLBI network “Quasar”: Current status and outlook, - Geodesy and Geodynamics, Elsevier BV, 2019, 10, 150-1561. Shuygina, N .; Ivanov, D .; Ipatov, A .; Gayazov, I .; Marshalov, D .; Melnikov, A .; Kurdubov, S .; Vasilyev, M .; Ilin, G .; Skurikhina, E .; Surkis, I .; Mardyshkin, V .; Mikhailov, A .; Salnikov, A .; Vytnov, A .; Rakhimov, I .; Dyakov, A. & Olifirov, - V. Russian VLBI network “Quasar”: Current status and outlook, - Geodesy and Geodynamics, Elsevier BV, 2019, 10, 150-156

2. Иванов Д.В., Урацука М.-Р., Ипатов А.В., Маршалов Д.А., Шуйгина Н.В., Васильев М.В., Гаязов И.С., Ильин Г.Н., Бондаренко Ю.С., Мельников А.Е., Суворкин В.В. Российско-кубинская станция колокации для проведения радиоастрономических наблюдений и мониторинга околоземного пространства // Астрофизический бюллетень. 2018. №2.2. Ivanov D.V., Uratsuka M.-R., Ipatov A.V., Marshalov D.A., Shuigina N.V., Vasiliev M.V., Gayazov I.S., Ilyin G.N. , Bondarenko Yu.S., Melnikov A.E., Suvorkin V.V. Russian-Cuban colocation station for radio astronomical observations and monitoring of near-Earth space // Astrophysical Bulletin. 2018. No. 2.

Claims (1)

Станция колокации средств космической геодезии, содержащая расположенные на оборудованной измерительными системами площадке радиотелескоп, приемник сигналов космических аппаратов (КА) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), систему лазерной дальнометрии (ЛД), отличающаяся тем, что приемник ГНСС, система лазерной дальнометрии и радиотелескоп подключены к единой системе частотно-временной синхронизации (СЧВС) и соединены между собой в локальную геодезическую сеть (ЛГС) для взаимной координатной привязки опорных точек используемых измерительных средств, при этом антенна приемника ГНСС установлена на стабильном основании площадки, приемник выполнен с возможностью регистрации сигналов от нескольких группировок КА ГНСС в двух частотных диапазонах одновременно, радиотелескоп выполнен с возможностью непрерывной работы и одновременной регистрации нескольких диапазонов частот внегалактических радиоисточников в режиме радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами в пределах времени когерентности системы СЧВС, а система лазерной дальнометрии выполнена с возможностью проведения наблюдений за орбитальными группировками КА, оснащенных уголковыми отражателями, или Луной в дневное и ночное время и включает средства определения калибровочной поправки, при этом приемник ГНСС, радиотелескоп и система лазерной дальнометрии связаны в пространстве и времени посредством ЛГС и СЧВС для возможности совместной обработки длительных рядов наблюдений.A colocation station for space geodesy means, containing a radio telescope located on a site equipped with measuring systems, a signal receiver for spacecraft (SC) global navigation satellite systems (GNSS), a laser ranging system (LD), characterized in that the GNSS receiver, a laser ranging system and a radio telescope are connected to a unified time-frequency synchronization system (SCHSS) and are interconnected into a local geodetic network (LGS) for mutual coordinate referencing of the reference points of the measuring instruments used, while the antenna of the GNSS receiver is installed on a stable base of the site, the receiver is made with the ability to register signals from several GNSS spacecraft constellations in two frequency ranges simultaneously, the radio telescope is designed for continuous operation and simultaneous registration of several frequency ranges of extragalactic radio sources in the radio interferometry mode with ultra-long baselines within the time system, and the laser ranging system is made with the ability to observe the orbital constellations of spacecraft equipped with corner reflectors or the Moon in the daytime and at night and includes means for determining the calibration correction, while the GNSS receiver, radio telescope and the laser ranging system are connected in space and time by means of LGS and SCHVS for the possibility of joint processing of long observation series.
RU2020131958A 2020-09-28 2020-09-28 Space geodesy colocation station RU2760829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131958A RU2760829C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Space geodesy colocation station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131958A RU2760829C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Space geodesy colocation station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2760829C1 true RU2760829C1 (en) 2021-11-30

Family

ID=79174094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131958A RU2760829C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Space geodesy colocation station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2760829C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7917346B2 (en) * 2008-02-19 2011-03-29 Harris Corporation Geospatial modeling system providing simulated tree trunks and branches for groups of tree crown vegetation points and related methods
WO2012071435A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-31 Google Inc. Rendering and navigating photographic panoramas with depth information in a geographic information system
RU2704473C1 (en) * 2018-05-03 2019-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "Лечебно-диагностический центр "Сокол" Non-penetrating type antiglaucoma operation method implementation
RU2707415C2 (en) * 2018-04-28 2019-11-26 Александр Игоревич Галькевич Method of creating global information environment in near-earth space and paradigma, multifunctional space information system based on network of low-orbit spacecraft for implementation thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7917346B2 (en) * 2008-02-19 2011-03-29 Harris Corporation Geospatial modeling system providing simulated tree trunks and branches for groups of tree crown vegetation points and related methods
WO2012071435A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-31 Google Inc. Rendering and navigating photographic panoramas with depth information in a geographic information system
RU2707415C2 (en) * 2018-04-28 2019-11-26 Александр Игоревич Галькевич Method of creating global information environment in near-earth space and paradigma, multifunctional space information system based on network of low-orbit spacecraft for implementation thereof
RU2704473C1 (en) * 2018-05-03 2019-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "Лечебно-диагностический центр "Сокол" Non-penetrating type antiglaucoma operation method implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107153209B (en) A kind of low rail navigation satellite real-time accurate orbit determination method of short arc segments
Langley et al. Introduction to GNSS
US7570204B1 (en) Generalized divergence-free carrier smoothing and dual frequency differential GPS architecture implementing the same
Bossler et al. Using the Global Positioning System (GPS) for geodetic positioning
CN105044741B (en) A kind of method for solving of the comprehensive GPS wide area differential GPS corrected value of pseudorange phase
Thaller Inter-technique combination based on homogeneous normal equation systems including station coordinates, Earth orientation and troposphere parameters
US20180267171A1 (en) Navigation satellite system positioning with enhanced satellite-specific correction information
Ashour et al. Performance of global navigation satellite systems (GNSS) in absence of GPS observations
JP7496587B1 (en) Method for generating correction information in satellite navigation system, information processing device for generating correction information, and program
Bolbol et al. Performance evaluation of precise point positioning (PPP) using CSRS-PPP online service
RU2760829C1 (en) Space geodesy colocation station
CN105158781A (en) Method for realizing outer space use positioning by earth GNSS satellites
Teke et al. Modelling very long baseline interferometry (VLBI) observations
Bae Near real-time precise orbit determination of low earth orbit satellites using an optimal GPS triple-differencing technique
Sulaiman et al. Global Positioning System Performance Assessment with Precise Point Positioning and Relative Positioning
Bartel Determinations of distances to radio sources with VLBI
Bykhanov Timing and Positioning with GLONASS and GPS
RU2537090C1 (en) Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor
Bona Accuracy of GPS phase and code observations in practice
Júnior et al. Multi-GNSS positioning
Herrera Pinzón Methods for an Enhanced Co-Location of Space Geodetic Techniques
Munghemezulu et al. Comparison of site velocities derived from collocated GPS, VLBI and SLR techniques at the Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory (comparison of site velocities)
Omali et al. Global Positioning System Technology: Theory and the Methods of its Application
Somerville et al. Self-Differential GPS-What Are the Limits?
Zhou Enhancing Precise Point Positioning with global and regional ionospheric models