9. Использование срнс для синхронизации систем связи и энергетических систем

К настоящему времени разработана аппаратура ГЛОНАСС/GPS для синхронизации систем связи. Так, РИРВ разработал модуль синхронизации телекоммуникационных систем, представляющий собой встраиваемый 16-канальный датчик сигналов времени и частоты, предназначенный для точного и непрерывного определения текущего времени и выдачи сиг­налов 10 МГц и I Гц, синхронизированных с назначенной системной шкалой времени [53]. СКО определения времени после калибровки и компенсации - 50 не и не более 7 мке за 24 ч в автономном режиме.

Создан унифицированный синхронизатор (УС) для сети цифровой синхронной связи (SDH - Synchronous Digital Hierarchy), предназначенный для формирования опорных синхро­импульсов в сетях связи SDH 1, 2, и 3-го уровней [54], При этом формируется опорная частота с заданной точностью, синхросигналы частоты 2048 кГц и 2048 кбит/с и др. Предусмотрены б вариантов комплектации, в которые помимо временного приемника могут входить подстраи­ваемый кварцевый синхронизатор, квантовый стандарт частоты на цезиевой атомнолучевой трубке или квантовый стандарт частоты на рубидиевой газовой ячейке. В зависимости от ком­плектации обеспечивается стабильность частоты за один месяц от ±5*1Сг® до ±5*10^-12 [54].

Вопросам использования GPS для синхронизации телекоммуникационных систем по­священа также работа [55].

СРНС также оказываются идеальным и сравнительно экономичным и надежным сред­ством синхронизации работы разнесенных объектов мощных энергетических систем. Так, в работе [56] приведены результаты использования сигналов GPS для синхронизации 100 раз­несенных в пространстве объектов Бонневипьской энергетической системы США. Макси­мально реализуемая точность синхронизации - 200 не, максимальные ошибки могут возрас­тать (из-за селективного доступа GPS) до величины ± 1 мкс.

10. Использование срнс в геодезии и для мониторинга деформаций земной поверхности

Основные методические положения использования СРНС для решения геодезических задач достаточно полно изложены в [29]. Поэтому здесь приведем обзор некоторых последних работ, не нашедших еще освещения в печати. Заметим, что соответствующие разделы посто­янно занимают важное место на наиболее авторитетных конференциях, посвященных СРНС.

Так, одной из лучших работ последней конференции ION GPS-99 признана работа [57], в которой описана схема построения и использования сети постоянно работающих кон­трольных станций, предназначенных для наблюдения за состоянием земной поверхности округа Metropolitan Water District в южной Калифорнии, в котором расположены более 30 объектов, обеспечивающих питьевой водой многие районы штата. В числе таких объектов: дамбы, линейные резервуары, энергетические сооружения, отстойники для очистки воды.

Для контроля 20 из них используются определения с помощью приемников GPS гео­центрических координат X, Y, Z и осуществляются расчеты относительных координат по отношению к установленным геодезическим пунктам, которые затем дополняются измере­ниями, проводимыми с привлечением других средств.

В [58] изложены вопросы использования анализа эффекта многолучевости с целью об­наружения деформаций различных поверхностей применительно к контролю многочисленных протяженных сооружений Гонконга, таких, как высотные здания, мосты, дамбы, скаты и т.д.

Вопросам контроля и обнаружения неоднородностей при создании железных дорог, которые могут существенно снизить эффективность и безопасность использования высоко­скоростных магистралей, посвящена работа [59]. Для решения задачи контроля проводятся прецизионные определения с помощью геодезического комплекса, включающего аппаратуру GPS и инерциальную навигационную систему. Приемник GPS работает в дифференциальном режиме и проводит фазовые измерения.

Задача фиксации в университете штата Новый Южный Уэльс (Австралия) сейсмиче­ских волн с помощью двух приемников GPS Leica CRS1Q00, измеряющих смещения и ис­пользующих кинематический режим в реальном времени (RTK) со скоростью выборки 10 Гц, решалась в [60]. Для отработки метода использовался синусоидальный сигнал с частотой от 2,3 до 3 Гц и амплитудой 12,7 мм. В процессе обработки измерений использовался адаптив­ный фильтр и метод наименьших квадратов, а также привлекались данные измерений, осу­ществляемых с помощью акселерометров.

В работе [61] метод проведения относительных измерений на одной базе распростра­няется на случай использования нескольких баз с целью повышения точности геодезических определений. Проведенные исследования подтвердили возможности получения при этом более точных и надежных данных. В ходе работы использовались четыре двухчастотных приемника типа Leica GPS-System 300. Проверка гипотез проводилась с использованием Х*квадрат критерия.

Рассмотрению новых возможностей, которые открываются перед геодезией при исполь­зовании третьей гражданской частоты сигнала GPS для преодоления известного фактора неод­нозначности фазовых измерений, посвящена работа [62]. Хотя реальное использование откры­вающихся возможностей может иметь место лишь после 2005 г. после запуска НКА GPS Блок- I1F, их уже сейчас следует учитывать при планировании соответствующих мероприятий.

В работе [63] представлены методы обработки собранных во время полетов самолета инерциальных данных и данных трех приемников GPS с целью определения положения с

точностью на уровне дециметра и ориентации с точностью до одной угловой минуты. Такие точности необходимы для проведения прецизионной съемки гравиметрических параметров и определения высот» полета. Съемки проводились над португальскими Азорскими островами в октябре 1997 г. В процессе обработки определялось положение и ориентация гравиметра и двух высотомеров (радио- и лазерного). Использовался дифференциальный режим GPS и фазовые измерения на частотах L1 и L2.

В заключение отметим, что с каждым годом круг вопросов использования СРНС в ин­тересах геодезии и мониторинга деформаций земной коры существенно расширяется.

Литература к главе 11

1. Lashapelle G. Attitude Determination, AGARD Lecture Series 207, System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, NATO, 1996, pp. 10.1-10.11.

2. Чернодаров A.B. и др. Интегрированная обработка информации в бесплатформенных инерциально-спутниковых системах навигации и ориентации маневренных летатель­ных аппаратов. Материалы 4-й международной конференции по интегрированным на­вигационным системам. Санкт-Петербург, май 1996.

3. Джанджгава Г.И., Рогалев А.П., Чернодаров А.В. Интегрированная первичная обра­ботка информации в бесплатформенных инерциально-спутниковых системах ориента­ции и навигации. Материалы 4-й международной конференции по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, май 1996.

4. Carson R. Space Station Attitude Determination Using Interferometry and an Inertial Rate Sensor, ION 52th Annual Meeting Proc., Cambridge, Massachusetts, June 19-21, 1996.

5. Wolf R., et al. An Integrated Low Cost GPS/INS Attitude Determination and Position Loca­tion System, ION GPS-96 Proc., Nashwille, 1996.

6. Mathur N. New Coning Attitude Algorithm for a Low Cost INS-GPS Integration, ION GPS- 97 Proc., Nashwille, 1997.

7. Hayward R. Inertially Aided GPS Based Attitude Heading Reference System (AHRS) for General Aviation Aircraft, ION GPS-97 Proc., Nashwille, 1997.

8. Ward L., Axelrad P. A Combined Filter for GPS-Based Attitude and Baseline Estimation, Navigation (USA), v. 44, N2,1997.

9. Longstaffl., Brown A. Precision Attitude Determination Using a Low Grade GPS-Aided In­ertial Measurement Unit, ION GPS-97 Proc., Nashwille, 1997.

10. Бабич О.А., Михальченко C.B. Комплексирование инерциальных и радиотехнических измерителей в задачах ориентации. Конференция Российского общественного инсти­тута навигации "Комплексирование глобальных радиотехнических и автономных на­вигационных систем”, Москва, 28.10.1997.

11. Komfild P., et al. Single-Antenna GPS-Based Aircraft Attitude Determination, Navigation, 1998, v. 45, N1.

12. Adams J., et al. Experiments in GPS Attitude Determination for Spinning Spacecraft With Non-Aligned Antenna Arrays, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.

13. Purivigraipong S., et al. Novel Algorithms for Modeling Vector Observations for Spacecraft Attitude Determination Using GPS Signals, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.

14. Phillips R., et al. A Low Cost Low Power INS/IGPS Spacecraft Attitude Determination Sys­tem, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.

15. Buist P., et al. Spacecraft Full Attitude Determination from a Single Antenna: Experimenta­tion with the PoSAT-1 GPS Receiver, ION GPS-98 Proc., Nashwille, 1998.