Я відчуваю себе як проповідник перед хором, пояснюю: GNSS не може працювати, якщо ми не маємо точного опису орбіт супутників і значення часу від атомних годинників. Точність, з якою ця інформація надається приймачу або програмному забезпеченню для обробки даних, є найважливішим складником існуючих помилок позиціонування, навігації та синхронізації GNSS і становить більшу частину того, що називається похибкою дальності сигналу в просторі (SIS).
Кожен супутник GNSS передає опис своєї орбіти або ефемериди, разом зі значенням зміщення часу активного годинника від еталонного часу системи в навігаційному повідомленні, яке декодується і використовується приймачем. Ці дані є розрахунками положення на орбіті і зміщення по часу, які обчислюються наземною системою і завантажуються на кожен супутник.
За нещодавньою оцінкою Командування космічних систем США(U.S. Space Systems Command), похибка GPS SIS, усереднена по всіх активних супутниках, та становила близько 50 сантиметрів СКП. Хоча це цілком адекватно для багатьох застосувань GNSS, це не відповідає необхідній точності для високоточних вимірювань, таких як топозйомка, геодезія, ДЗЗ, дослідження місцевих систем координат і геодинамічний моніторинг. Саме тому різні організації, як приватні, так і державні, обчислюють дуже точні (орбіти і час) і надають їх користувачам. Ці обчислення, використовуючи дані з глобальних мереж приймачів, є більш точними і моделюють найдрібніші впливи на (в першу чергу) вимірювання фази несучої, які визначають ці приймачі.
Ці ефекти включають зміщення електричних фазових центрів передавальної антени супутника GNSS відносно центру мас супутника і те, як це змінюється в залежності від напрямку сигналу від супутника до приймача на Землі. Крім того, ця взаємодія повинна бути відкалібрована і змодельована для кожного каналу, яку передає супутник.
Ще одним ефектом, який необхідно враховувати, це збурення, спричинені недосконалим керуванням сонячних панелей супутника по напряму руху (рискання). Ці панелі безперервно відстежують Сонце, але їм важко встигати за ним опівдні та опівночі. Точні моделі фактичного кута рискання дуже важливі для високоточних орбіт GNSS. Наче цих вимог до моделі недостатньо, необхідно також змоделювати вплив тиску сонячного випромінювання на орбіти супутників. Хоча фотони не мають маси (спокою), вони мають енергію, і вона може передаватися супутникам при зіткненні з ними. Хоча один фотон має незначний вплив, мільярди і мільярди фотонів, що складають сонячне світло, мають помітний вплив на рух супутника GNSS і повинні бути враховані в орбітальних моделях.
Однією з організацій, що виробляє точні орбіти для GNSS супутників – можливо, найточніші у світі – є IGS, це добровільна федерація понад 200 інституцій, університетів і науково-дослідних інститутів по всьому світу. Кожна з цих організацій виробляє точні орбіти, які вони передають до IGS для створення орбітальних продуктів. Однією з таких організацій є Управління навігаційного забезпечення (NSO) Європейського центру космічних операцій Європейського космічного агентства. У розділі “Інновації” цього кварталу команда інженерів NSO розповідає про те, як їм вдалося покращити моделювання орбіт супутників GPS III приблизно вдвічі, при цьому похибки орбіти становлять близько 2 сантиметрів або менше. Може то якесь чаклунство?
Не зовсім – це лише космічна наука.
Переклад від “Систем Солюшнс“.
Автор Річард Ленглі, джерело: 