Моделирование комбинированных наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В данной работе собраны воедино формулы для высокоточного моделирования наблюдений различных глобальных навигационных спутниковых систем, принимаемых на низкой околоземной орбите. На основе разработанной модели наблюдений проведено уточнение орбиты космического аппарата. Результат сравнивался с синтетическими измерениями, полученными зарубежным программным обеспечением на основе реальных данных космического проекта GRACE. Среднее отклонение в определении местоположения космического аппарата составило 18 мм, что подтверждает корректность описанной модели наблюдений.

Full Text

Restricted Access

About the authors

П. Р. Запевалин

Астрокосмический центр Физического института имени П.Н. Лебедева РАН

Author for correspondence.
Email: pav9981@yandex.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Стеблева И.В., Завгородняя Д.В., Куражова Ю.В. Проблемы и перспективы глобальной навигационной спутниковой системы. Методы, технологии, результаты и перспективы // Молодой ученый. 2017. Т. 13 (147). С. 92–94.
  2. Dunn Ch., Bertiger W., Bar-Sever Y. et al. Instrument of Grace: GPS augments gravity measurements // GPS World. 2003. V. 14. P. 16–28.
  3. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Wasle E. GNSS. Global Navigation Satellite Systems. Springer, 2007. P. 546.
  4. Воронецкий С.В., Зайчиков А.В., Фурсов А.А. Определение высокоточных параметров движения низкоорбитальных космических аппаратов по измерениям бортового ГНСС-приемника. Методы, технологии, результаты и перспективы // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2019. Т. 24. № 3. С. 17–25. doi: 10.33764/2411-1759-2019-24-3-17-25.
  5. Миркин Е.А., Михайлов М.В., Орловский И.В. Навигация окололунных космических аппаратов по измерениям от навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27. № 3(106) С. 3–17. doi: 10.17285/0869-7035.0005.
  6. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: Дрофа, 2016.
  7. Эльясберг П.Е. Определение движения по результатам измерений. М.: Наука, 1976.
  8. Tapley B.D., Schutz B.E., Born G.H. Statistical Orbit Determination. Elsevier Academic Press, 2004.
  9. Hyung Jin Rim, Yoon S.P., Schutz B.E. The GLAS Algorithm Theoretical Basis Document for Precision Orbit Determination (POD). Center for Space Research, The University of Texas at Austin, 2013.
  10. Jin Sh., Cardellach E., Xie F. Introduction to GNSS // GNSS Remote Sensing Theory, Methods and Applications. Book series. 2014. V. 19.
  11. Жаров В.Е. Сферическая астрономия. М.: ДМК ПРЕСС, 2022.
  12. Wu Meifang, Wang Kan, Liu et al. Relativistic effects of LEO satellite and its impact on clock prediction // Measurement Science and Technology. 2023. V. 34. doi: 10.1088/1361-6501/acd545.
  13. Zapevalin P., Zharov V., Novoselov A. Artificial neural network for star tracker centroid computation // Advances in Space Research. 2023. V. 71. Iss. 9. doi: 10.1016/j.asr.2022.11.023.
  14. Zhong Jiahao, Le, Jiuhou, Dou Xiankang et al. Assessment of vertical TEC mapping functions for space-based GNSS observations // GPS Solutions. 2016. V. 20. Iss. 3. P. 353–362. doi: 10.1007/s10291-015-0444-6.
  15. Wang Sicheng, Huang Sixun, Fang Hanxian et al. Evaluation and correction of the IRI2016 topside ionospheric electron density model // Advances in Space Research. 2016. V. 58. Iss. 7. doi: 10.1016/j.asr.2016.06.020.
  16. Petit G., Luzum B. IERS conventions (2010). International Earth Rotation and Reference Systems Service Tech. Rep. DTIC Document. Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, 2010.
  17. Kutschera M., Zajiczek W. Shapiro effect for relativistic particles — testing General Relativity in a new window //Acta Physica Polonica Series B. 2009. V. 41. Iss. 6.
  18. Nie W., Wusheng H., Pan Sh. et al. Application of Independently Estimated DCB and Ionospheric TEC in Single-Frequency PPP // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2014. V. 304. P. 239–254. doi: 10.1007/978-3-642-54743-0_21.
  19. Prol F., Camargo P., Monico G. et al. Assessment of a TEC calibration procedure by single-frequency PPP // GPS Solutions. 2018. V. 22. Art.ID. 35. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0701-6.
  20. Liu M., Yuan Yu., Huo X. et al. Simultaneous estimation of GPS P1-P2 differential code biases using low earth orbit satellites data from two different orbit heights // J. Geodesy. 2020. V. 94. Iss. 12. Art.ID. 121. doi: 10.1007/s00190-020-01458-5.
  21. Ge Yu., Weijin Qin, Cao Xi. et al. Consideration of GLONASS Inter-Frequency Code Biases in Precise Point Positioning (PPP) International Time Transfer // Applied Sciences. 2018. V. 8. Art.ID. 1254. doi: 10.3390/app8081254.
  22. Hong Ju, Tu Rui, Gao Ya. et al. Characteristics of inter-system biases in Multi-GNSS with precise point positioning // Advances in Space Research. 2019. V. 63. Iss. 12. doi: 10.1016/j.asr.2019.02.037.
  23. Zapevalin P., Zharov V., Zhamkov A. LOIS — a Program for Refining the Orbits of Artificial Earth Satellites Using Global Positioning Systems // Moscow University Physics Bulletin. 2021. V. 76 . Suppl. 1. P. S110–S117. https://doi.org/10.3103/S0027134922010118.
  24. Dach R., Andritsch F., Arnold D. et al. Bernese GNSS Software Version 5.2. Bern: University of Bern, Bern Open Publishing, 2015. doi: 10.7892/boris.72297.
  25. Yang Ya., Yue Xi., Yuan Ji. GPS Based Reduced-Dynamic Orbit Determination for Low Earth Orbiters with Ambiguity Fixing // International J. Aerospace Engineering. 2015. Iss. 2. Art.ID. 723414. https://doi.org/10.1155/2015/723414.
  26. Peter He., Hugentobler U., Springer T. et al. Efficient precise orbit determination of LEO satellites using GPS // Advances in Space Research. 2002. V. 30. Iss. 2. P. 295–300. doi: 10.1016/S0273-1177(02)00298-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The procedure for calculating the light delay of the GNSS signal for the NCA. The GNSS satellite is shown at the top at different points in time. The position of the HC is determined by numerically integrating the differential equations of motion (propagation) with known initial conditions at some point in time tpast. The bottom shows a low–orbit spacecraft at time trec, where trec is the signal reception time. The distance R0 is calculated, the signal delay is calculated, and the position of the HC at the time is determined, where is the potential time of sending the signal. This procedure is repeated iteratively until one of the conditions is met. Either the last two calculated delays or the last two distances must coincide within a small value e. After that, we can assume that the last calculated moment in time is an estimate of the true moment when the signal was sent.

Download (39KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Ionospheric delay accounting scheme for the NCA –NS system.

Download (20KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The average of the residuals (O – C) of the experiment to determine the orbit of the GRACE A satellite using an ionospheric combination of synthetic phase measurements of GPS/GLONASS systems.

Download (41KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Discrepancy between the three-dimensional position of the spacecraft of the experiment to determine the orbit of the GRACE A satellite using an ionospheric combination of synthetic phase measurements of GPS/GLONASS systems.

Download (42KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences