Gps нинг халқ хўжалигида қўлланилиши

1.2.GPS системасининг тузилиш қурилмалари

GPS ва ГЛАНАСС системалари 3-та сегментга бўлинади.

а)Космик сегмент
Сунъий йўлдошлар мажмуаси. Ердан юборилган ҳар бир йўлдошга қуёш батареяси, двигатель, юқори аниқликдаги атом частотали соат, эталонлаштирилган радиосигналларни қабул қилувчи ва юборувчи апарат, борт компьютерлари ўрнатилагн.Системадаги космик апаратлар сони 24 сунъий йулдошдан иборат. Шундан 3таси захира . 4 тадан 60 °ли 6 та орбитали текисликда жойлашган. Экваторга нисбатан орбита текислиги 55°га тенг (1-расм). Сунъий йулдошнинг ердан ўртача жойлашув баландлиги 20180 км ва ер марказидан 26600 км. Сунъий йўлдошларнинг бундай жойлашуви ернинг исталган нуқтасида 4 сунъий йулдош билан алоқа қилиш имкониятини беради. Сунъий йулдошларнинг тўлиқ айланиш даври 11 соат 57 минут 58.3сек. вақтни ташкил килади. Шунинг учун сунъий йулдош бир кун олдин турган жойига 4 мин олдин келади.
б)Ердан бошқариш ва текшириш (контроль) НКУ-сунъий йулдошларни текшириш ва бошқариш хизмати вақтни аниқ аниқлаш ва сунъий йўлдошларга маълумотлар йиғиш. Керакли маълумотларни сунъий йўлдош хотирасида яратиш (ҳар 2-суткада) (2-расм).

в) АП – GPS аппарати, сунъий йўлдош сигналини қабул қилувчи аппарат приёмник (3-расм).

1.3. Космик йўлдошларнинг GPS-системасидаги ҳаракатланиши

Сунъий йўлдошларнинг ҳаракатланиши-коинот механикаси асосида вужудга келган – яъни, инерция кучи ва ернинг тортишиш кучи асосидан келиб чиққан. Сунъий йўлдошлар Кеплернинг коинот жисмлари тўғрисидаги 1-қонуни ва Ньютоннинг 2-қонунига асосланиб ҳаракатланади.

Ньютоннинг сунъий йўлдош оғирлик марказининг ҳаракатланиши инерциал координаталар системасида ХоУоZо куйидаги тенглама орқали аниқланади:
бу ерда F– ернинг тортишиш кучи,
m– сунъий йўлдошнинг оғирлиги,
g - векторнинг марказдан қочирма тезланиши, ёки
Бу ерда k=6,672*10-11м3/кгс2 – универсал гравитацион ўзгармас,
М = 5,974242*1024 кг – ернинг оғирлиги,
r - ер марказидан сунъий йўлдошгача бўлган масофа
ернинг геоцентрик гравитацион ўзгармаси.
Кеплернинг 1 қонунида асосан сунъий йўлдошнинг ернинг тортишиш майдонида ҳар қандай ҳаракат йўли, қўзғалмас текислигида ётади бунга орбитал текислик дейилади (4-расм).

GPS системасида қўлланиладиган координаталар системаси

Сунъий йулдошнинг Эклиптик орбитада t вақтда координаталар системасини ҳисоблаш учун қуйидаги алгоритмидан фойдаланиш мумкин:
1. Ўртача нормадан четланиш (аномалия) М куйидаги формула ёрдамида аниқланади
(1)
бу ерда c – сунъий йўлдошнинг орбитада ҳаракатланишидаги бурчак тезлиги, Т – ҳаракатланиш даври, τ – сунъий йулдош орбитасининг ерга энг яқин нуқтаси орқали ўтиш вақти, fMЗ – ернинг геоцентрик гравитацион ўзгармас қиймати.
2. Нормадан четланиш эксцентритети Е қуйидаги формула орқали ҳисобланади
(2)
3. Сунъий йулдошнинг радиус-вектори R қуйидаги формула ёрдамида аниқланади:
(3)
4. Ҳақиқий нормадан четланиш υ ва кенглик аргументи u қуйидаги формула ёрдамида ҳисобланади:
(4)
(5)
5. Сунъий йўлдошнинг тўғри бурчакли геоцентрик координатаси қуйидаги формула ёрдамида аниқланади:
(6)
Айланиш орбитасида алгоритм ва формулалар енгилаштирилади ва бунинг натижасида эксцентриситет e , 0 га тенг бўлади.

1.4. GPS системасида қўлланиладиган координаталар системаси

WGS-84 координаталар системаси. WGS-84 - бутун жахон геодезик координаталар ситемаси 1984 йил қабул қилинган, у бутун ер шари системасини ифодалайди. WGS-84 доплер таянч системасининг NSWC 9Z-2 асосланган ҳолда АҚШ нинг ХМК лари ТРАНЗИТ сунъий йўлдошларининг радионавигацион системаси доплер ўлчовлари натижасидан фойдаланилган.
WGS-84 системасининг бошланғич ўқи қуйидагича аниқланган:
- Координаталар боши – ер шари массасининг маркази;
- Z–ўқи бутун жаҳон шартли (CIO) томон йўналтирилган, қайсиким бутун жаҳон вақт бюроси сингари (BIH);
- Х – ўқи бошланғич меридиан ва экватор текислиги кесишган нул меридиандан олинган;
- Y - ўқи ер марказидан бошланиб, ўнг томонлама ортогонал координатлар системасини тўлдиради, у экватор текислигида Х ўқидан шарқда 90 бурчак остида жойлашган.
WGS-84 –нинг асосий параметри ер эллипсоидининг шаклини, бурчак тезлигини ва эллипсоидаги ер оғирлигини аниқлайди.
Ёрдамчи параметрлар батафсил равишда ернинг тортишиш моделини, унинг тартиби ва даражасини аниклайди у n = m = 180° га тенг. Мазкур модел WGS-84 системасидаги геоиддаги баландликни (отметкани) ҳисоблашда фойдаланилади.
1-жадвал
Параметрлар белгилари киймати
Катта ярим ўқ a 6378137 м
Қутбий сиқилиш 1/f 1/298,257223563
Бурчак тезлиги  7,292115  10-5 рад/с-1
Геоцентрик гравитацион ўзгармас (ер атмосферасининг массасини ҳисобга олган ҳолда) GM (fM) 398600,5 км3/с-2
иккинчи гармоник коэффициент C20 – 484,16685  10-6

WGS-84 системасининг бошланғич координаталари ўқи бешта GPS назорат станциялари координаталарига нисбатан аниқланади. (Колорадо-Спрингс, Гавайи, Асансьон, Диего Гарсия ва Кваджалейн).

WGS-84 координаталарининг аниқлигини (1 σ) геодезик шимолий кенглик φ, шарқий узоқлик λ ва баландлик h орқали билдиради, у қуйидагига тенг:
горизонтал текисликда σφ =σλ = 1 м;
вертикал текисликда σh1…2 м.
WGS-84 системаси икки марта 1994 -1996 йиллар GPS сунъий йўлдош ўлчовлари натижасида қайта аниқланган. WGS-84 1994 йил 29 июн ва 1997 йил 29 январидан мос равишда қўлланилиб келинмоқда.

Айрим координаталар системасига ўтиш параметрлари

Координаталар системасига ўтиш параметрлари қуйидаги жадвалда кўрсатилган.
2-жадвал
СК ΔX,
м ΔY,
м ΔZ,
м m ωX,
0,001 ωY,
0,001 ωZ,
0,001
ПЗ-90 – WGS-84 0 0 +1 0 0 0 –200,0
ITRF90 – WGS-84 0,060 –0,517 –0,223 –0,011 18,3 –0,3 7,0
ITRF97 – ITRF93 0,006 –0,005 –0,015 0,0004 –0,39 0,8 –0,96

Атмосфера ва ионосферанинг GPS сигналларига таъсир кўрсатиши

GPS сигналларига атмосфера ва ионосферанинг таъсири, яъни ер усти қатламлари фанда баландликка боғлиқ равишда ўз номига эгадир.
Электромагнит тўлқинларнинг муҳитда тебраниши натижасида, тўлқинлар таркибий қисмларга ажралади (тезлиги ва тебраниш частотасига боғлиқ) ва 2 та ҳар хил тарқалиш тезлигига эгадир:
- даврий (фазали) тезлик, яъни тўлқиннинг даврий частотага эгалиги:
- сигналнинг гуруҳли тезлиги, тўлқиннинг гуруҳлардан ташкил топиши (бизнинг ҳодисамизда тўлқиннинг мудул коди).
Гуруҳли vR ва vP фазали электромагнит тўлқинларнинг тебраниш тезлиги орасидаги муносабат Рэлей тенгламасидан аниқлаш мумкин:
бу ерда λ - электромагнит тўлқин узунлиги.
Тезликлар орасидаги муносабат орқали гуруҳли ва фазали тўлқинларнинг синиши қуйидаги ифода орқали ифодаланади:
Ионосфера электромагнит тўлқинларнинг синишига олиб келади, шунинг учун фазали ўлчашларда ва ҳисоб ишларида ионосфера таъсирини камайтириш учун фазали ва гуруҳли тўлқинлар учун тузатма киритилади.
Ионосфера электромагнит тўлқинларни таркибий қисмларга ажратиш хусусиятига эга, шунинг учун ўлчаш ишларини ҳисоблашда ионосфера таъсирига тузатмаларни, фазонинг кескин бурилиш кўрсатгичи орқали киритиш лозим.
Ионосфера ўлчаш натижаларига катта таъсир кўрсатади, ионосфера структураси мураккаб ва уни ҳисобга олишда қийинчилик туғдиради. Ионосфера электронларнинг зичлиги билан характерланади (1 м3 да), қайсиким сутка мобайнида катта диапазонда қуёш тасирида, қуёшнинг фаоллашганида, космик нурланишлар ва бошқа омилларга боғлиқ. Ионосфера ҳолатини ўлчаш ишлари вақтида доим назорат қилиш зарур ва у тўртта асосий қатламлардан иборатдир.