WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Про вплив активності сонця на gps-спостереження - Реферат

Про вплив активності сонця на gps-спостереження - Реферат


Реферат на тему:
Про вплив активності сонця на gps-спостереження
Глобальні навігаційні системи, створені в США і Росії, широко застосовують для геодезичних вимірювань. В Україні в геодезичних роботах використовують систему NAVSTAR/GPS. З допомогою GPS-приймачів здійснюється оновлення державної геодезичної мережі, виконуються спостереження на геодинамічних полігонах і т.п., тобто виконуються високоточні геодезичні роботи. Крім цього менш точні приймачі цієї системи застосовують для згущення державних мереж і інших широкомасштабних робіт.
Функціонування глобальних навігаційних систем визначення місця положення пов'язане з проходженням радіосигналів крізь всю товщу атмосфери, в тому числі і через верхній її шар - іоносферу. Дослідження кінця минулого століття, які проводились у зв'язку з впровадженням навколоземних, ракетних і супутникових вимірювань, дали поштовх для розробки основ теорії формування іоносфери [5, 7].
Проходження радіосигналів від супутника на приймач через іоносферу має суттєвий вплив на результати GPS-спостережень. Цей вплив може викликати зміну у виміряному значенні віддалі між супутником і приймачем при підвищеній активності Сонця навіть до 50 м [16]. При денних спостереженнях під час максимуму сонячного циклу на середніх широтах для частоти 1,5 - 2 ГГц вплив іоносфери на виміряні віддалі до супутників становить приблизно 10 - 20 м. Вночі запізнення радіосигналу становить 10 - 20 % від денного, тобто є меншим в 5 - 10 разів. Крім цього в періоди збурення іоносфери сила радіосигналу може зменшуватись навіть в 4 рази (амплітуда сигналу зменшується на 50 %). Найсильніші збурення іоносфери мають місце в полярній зоні і вони можуть викликати повне зникнення сигналу супутника [16]. Результати цих і інших спостережень кількісно характеризують вплив іоносфери на вимірювання в глобальних супутникових системах.
Детальний аналіз результатів багатогранних досліджень процесів, що відбуваються в незбуреній і збуреній іоносфері, показує, що стан і загальна структура іоносфери формується в основному під впливом активності Сонця. Дослідження, виконані при різних рівнях сонячної активності на різних широтах, підтверджують необхідність врахування змін конкретних геліофізичних умов при визначенні параметрів іоносфери [17]. Оптичні явища на Сонці (флокули, факели, протуберанці, яскраві коронарні утворення і т.п.) корелюють із станом іоносфери [6]. Вже існує теорія, яка дозволяє розрахувати осереднені значення основних для GPS-спостережень параметрів іоносфери, а саме відносну і абсолютну концентрацію іонів, зміну з висотою ефективного коефіцієнту рекомбінацій на протязі циклу сонячної активності. Один із цих параметрів, а саме загальна кількість електронів вздовж траєкторії радіосигналу (ТЕС) , має істотний вплив на вимірювання GPS-приймачами і залежить в основному від сонячної активності [1]. Отже можна твердити, що активність сонячної діяльності має посередній вплив на точність визначення місця положення супутниковими системами через вплив на стан іоносфери.
Завдяки дисперсії іоносфери для електромагнітних хвиль радіодіапазону основна частина її впливу в системах визначення місцеположення виключається шляхом проведення вимірювань параметрів радіосигналів двох різних частот [4]. За різницями віддалей, визначеними на цих частотах, обчислюють коефіцієнти, необхідні для обчислення поправок за іоносферу у визначені віддалі. Цей шлях успішно використовується у високоточних двочастотних GPS-приймачах, які є складними і відносно дорогими приладами.
В одночастотних приймачах, простіших і дешевших, для наближеного врахування впливу іоносфери використовують різні моделі іоносферної рефракції [9-15]. Ці моделі дають тільки задовільну характеристику її параметрів [9]. Найбільш поширеною є модель Клобушара. Згідно цієї моделі вплив іоносфери в нічний час є постійним, а вдень змінюється згідно функції косинуса. Тривалість півперіоду косинуса, яка відповідає денній зміні впливу іоносфери, залежить від широти місцевості, в якій виконують спостереження. Денна зміна впливу іоносфери в середньому триває від 8 до 20 години місцевого часу. При цьому поправка за вплив іоносфери змінюється пропорційно до косинуса, починаючи з аргументу, рівного 270°, і закінчуючи аргументом 90°. Максимальне значення поправки відповідає 14 годині місцевого часу ( в цей момент часу аргумент косинуса рівний нулю і змінна частина поправки є максимальною). Для використання цієї моделі потрібно знати географічні координати точки перетину з іоносферою траєкторії радіохвилі, яку випромінює супутник. Супутники системи NAVSTAR/GPS передають на приймач вісім коефіцієнтів, необхідних для обчислення параметрів, що входять в формулу поправки. Ці коефіцієнти вибираються на основній контрольній станції із 370 груп, кожна з яких містить вісім коефіцієнтів, відповідно до фази циклу сонячної активності та пори року. Однак цей шлях врахування впливу іоносфери не забезпечує потрібної точності вимірювань і тому використовується для менш точного визначення положення, наприклад для навігації.
Будова іоносфери і процеси, які в ній протікають, є дуже складними, і тому ще не створена така модель цього шару атмосфери, яка дозволила би із задовільною точністю враховувати її вплив на швидкість розповсюдження сигналів супутників. Це є однією з причин обмеженої точності одночастотних приймачів, які тепер широко використовуються в масових інженерно-геодезичних роботах. А це найбільш доступні для користувачів прилади. Отже створення досконалішої моделі іоносфери, яка дозволить з більшою точністю враховувати її вплив на виміряні віддалі від супутників до наземних приймачів, є надалі актуальною задачею.
Високі вимоги до точності таких робіт, як визначення рухів земної кори, створення і оновлення державних мереж нульового і першого класів та інших вимагають прогнозування періодів, коли врахування впливу іоносфери є найточнішим, або ж її вплив є найменшим. Дальше вивчення процесів, що відбуваються в іоносфері, та їх причин дасть можливість вибирати оптимальні періоди для проведення високоточних GPS-спостережень .
Ми бачимо шлях для вирішення цих проблем через більш детальне вивчення механізмів сонячної активності, знаходження теоретичних зв'язків між активністю Сонця та станом іоносфери на різних широтах і на основі цього створення більш точної моделі іоносфери.
Збільшення мережі перманентних GPS-станцій на території України [8] відкриває доступ до матеріалів, які дозволять уточнити як модель іоносфери так і кореляційні зв'язки між результатами вимірювань GPS-приймачами та явищами, які відбуваються на Сонці.
Лiтература
1. Антонова Л.А., Иванов-Холодный Г.С. Солнечная активность и ионосфера (на высотах 100-200 км). - М.: Наука, Гл. Ред. физ.-мат. лит., 1989.- 168 с.
2. Гофманн-Велленгоф Б., Ліхтенеггер Г., Коллінз Д. Глобальна система визначенн місцеположення (GPS): теорія і практика. - К.: Наукова думка, 1996. - 376с.
3. Иванов-Холодный Г.С., Никольский Г.М. Солнце и ионосфера. М.: Наука, 1969. - 456 с.
4. Костецька Я.М. Геодезичні прилади. Частина II. Електронні геодезичні прилади: Підр. - Львів: ІЗМН, 2000. - 324 с.
5. Ришбэт Г., Гарриот О.К. Введение в физику ионосферы/ Пер. с англ.; Под. ред. Г.С. Иванова-Холодного. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 304 с.
6. Физика верхней атмосферы. Под. ред. Дж. А. Ратклифа. Гос. изд. ф.-м. л-ры. М.: 1963.
7. Харгривс Дж.К. Верхняя атмосфера и солнечно-земные связи. (Введение в физику околоземной космической среды) / Пер. с англ.; Под ред. А.Д. Данилоова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 351 с.
8. Хода O.O. Перманентна GPS-станція Голосієво (GLSV): спостереження у 1998 році. // Космічна наука і технологія.- 1999.- Т 5. № 4.- С.75-78.
9. Хода О.А. Программное обеспечение "Кlio" для определения параметров ионосферы. // Космічна наука і технологія.- 1999.- Т 5. № 5/6.- С.25-32.
Loading...

 
 

Цікаве