Изучение кинематики горизонтальных перемещений

Навигационные системы NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС состоят из трёх основных подсистем:

Космический сегмент систем
ГЛОНАСС и GPS
Сравнительные характеристики систем
ГЛОНАСС и GPS

Подсистема контроля и управления состоит из:
центра управления навигационной системой со своим мощным вычислительным центром
развёрнутой сети станций измерения управления и контроля, связанных между собой
- центром управления каналами связи и наземного эталона времени и частоты “атомных часов”, для синхронизации бортовых “атомных часов” спутников (этот эталон более высокоточный, чем те, что установлены на спутниках).

Сегмент наземного комплекса управления
системы Глонасс
Сегмент наземного комплекса управления
системы GPS

Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных
приемников и устройств обработки, предназначенных для приема
навигационных сигналов спутников и вычисления собственных
координат, скорости и времени.

Примеры установки GNSS оборудования на реперных пунктах геодезической сети.

Если измерить расстояние от спутника до приемника сигнала, то с помощью этого радиуса можно описать сферу (поверхность шара), на которой расположен GPS-приемник. Расстояние до второго спутника позволяет описать еще одну сферу. Пересечение двух сфер дает круг. Точка, координаты которой следует определить, находится где-то на этом круге. Сфера, описываемая вокруг третьего спутника, в двух точках пересекается с этим кругом. Одну из точек пересечения можно отбросить, поскольку она имеет слишком высокую скорость или находится над или под поверхностью Земли. Четвертый спутник необходим для того, чтобы вносить корректировку. Если пересечение круга со сферой, описанной вокруг четвертого спутника, укажет на другую точку, то компьютер приемника по специальному алгоритму сможет устранить ошибку и вычислить точные координаты.

Высокоточные геодезические измерения с использованием GPS выполняются на основе фазы несущей волны. Такие наблюдения основываются на разности между фазой несущей волны, в сигнале, принятом от спутника, и фазой гетеродина в ресивере.
Структура GPS сигнала

С/А код укладывается в расстояние между приемником и спутником не менее 67 раз
Расстояние, измеренное по Р-коду, не имеет неоднозначности
Бинарная парафазная
модуляция несущей частоты,
уникальная для
каждого спутника

Для единственного спутника разности фазы (или псевдо-дальностей) сигналов, принятых одновременно в каждой из двух наземных станций, показывают действие смещения или неустойчивости часов спутника. Такие измерения обычно называются – первыми разностями. Если станции близко расположены, вычисление разностей между станциями также уменьшает влияние тропосферной и ионосферной рефракции на распространение радиосигналов.
Одна из основных технических проблем при использовании спутниковых систем навигации - синхронизация часов. Если разность хода часов на спутнике и ресивере составляет всего 1 микросекунду (10-6 с), то неопределенность в определении расстояния до спутника составит 300 м.

Данные полученные одной наземной станцией одновременно от двух спутников дают возможность исключить поправки, обусловленные неточностью показаний часов приемника, но не исключенными тогда оказываются погрешности часов на спутнике.

На основе совместного рассмотрения вышеперечисленных первых разностей, был предложен дифференциальный метод измерений, получивший название вторые разности. Этот метод получил наиболее широкое распространение в прецизионных геодезических измерениях.
Суть метода в использовании не менее двух приемников, которыми одновременно наблюдаются не менее двух спутников, что позволяет устранить неточность хода часов как на приемниках, так и на спутниках, значительно повышая, таким образом, точность позиционирования.

Общая технология обработки GNSS данных
Подготовка GNSS данных к обработке
конвертация «сырых» данных в формат RINEX
конвертация RINEX файлов во внутренний формат пакета
получение а-приорных (приближенных) координат всех пунктов и приведение их к заданной эпохе
подготовка информации о параметрах используемого спутникового оборудования и методике измерений
подготовка (получение через Internet) вспомогательной информации (EOP-файлы, модели океанических приливов, модели ионосферы и тропосферы, апостериорные эфемериды GNSS спутников и т.д.)
установка параметров обработки данных
Обработка GNSS данных
предварительный анализ GNSS данных – сглаживание, фильтрация грубых ошибок, восстановление срывов цикла и т.д.
разрешение неоднозначности фазовых измерений (полное или частичное)
вычисление компонент базовых лини в сети, а затем положений пунктов сети или непосредственное получение положений пунктов сети без формирования базовых линий для каждой эпохи измерений (кинематика) или набора эпох (обычно среднесуточные решения). Положения пунктов, обычно вычисляются в заранее выбранной СК (глобальной или локальной)
формальная оценка точности полученных результатов (вычисление СКО)

Обобщенная блок схема обработки GPS-данных

Структура RINEX файла данных наблюдения.
Используется в специальных программных комплексах постобработки GPS данных.

Временные ряды, полученные в результате обработки GPS данных

Поле скоростей пунктов сети IGS в СК ITRF2005

Среднегодовые скорости смещения GNSS пунктов Дальнего Востока России в СК ITRF2000

Среднегодовые скорости смещения GNSS Верхнего Приамурья в СК ITRF2005

Игнорирование деформаций земной коры может привести к: