Использование современных методов спутникового позиционирования для определения координат

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССЙИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего

образования

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

КАФЕДРА ГЕОДЕЗИИ, ГЕОИНФОРМАТИКИ И НАВИГАЦИИ

Использование современных методов спутникового позиционирования для 

определения координат

Учебное пособие

Москва 2023

УДК 528
ББК 26.12

Подготовлено и рекомендовано к изданию кафедрой геодезии, геоинформатики и 

навигации РУТ(МИИТ)

(протокол №8 от 12 апреля 2023 г.)

Авторы:

К.т.н., доцент 

доцент кафедры геодезии, геоинформатики и навигации РУТ(МИИТ)

Манойло Д.С.

доцент кафедры геодезии, геоинформатики и навигации РУТ(МИИТ)

А.Д. Тихонов

ассистент кафедры геодезии, геоинформатики и навигации РУТ(МИИТ)

Макаров С.О.

Рецензент:

Т46 использование современных методов спутникового позиционирования для 

определения 
координат
для 
студентов 
изучающих 
геодезию 
и 

геоинформатику. 
Рекомендовано 
для 
студентов 
специалитета 
по 

специализации геоинформационные технологии при проектировании, 
строительстве и эксплуатации транспортной инфраструктуры:
учебное

пособие / Д.С. Манойло, А.Д. Тихонов, С.О. Макаров – М.: РУТ(МИИТ),
2023. – 63 с.

Цель пособия – знакомство со спутниковыми методами позиционирования и 

современными методами обработки данных на примере 3-х программных обеспечений КРЕДО 
ГНСС, Trimble Business Centre(TBC), EFTPost Processing

© Российский университет Транспорта, РУТ(МИИТ), 2023
© Манойло Д.С., Тихонов А.Д., Макаров С.О. 2023

Оглавление

Оглавление ...............................................................................................................................3

Введение ....................................................................................................................................4

1 Глобальные навигационные спутниковые системы.....................................................5

1.1 ГНСС ГЛОНАСС..............................................................................................................5

1.2 ГНСС GPS ..........................................................................................................................9

1.3 ГНСС Beidou ....................................................................................................................15

1.4 ГНСС Galileo....................................................................................................................18

1.5 Региональные спутниковые системы.........................................................................21

2. Основные сведения о спутниковых методах координатных определений............21

2.1 Современные спутниковые методы позиционирования.........................................21

2.1 Относительные методы..................................................................................................21

2.2 Абсолютные методы спутникового позиционирования..........................................23

1.3 Методы высокоточных координатных определений (PPP)....................................25

3. Обработка спутниковых данных в специализированных программных 

обеспечениях ....................................................................................................................26

3.1 Обработка данных в программном обеспечении Trimble Business Centre................26

2.2 Обработка данных в программном обеспечении КРЕДО ГНСС...............................34

2.3 Обработка данных в программном обеспечении EFT Post Processing ......................42

4.
Современные методы обработки данных по РРР-алгоритму ................................45

4.1 Trimble RTX (Trimble RTX Post Processing) ...............................................................45

4.2 Magic PPP (magic GNNS) ................................................................................................46

4.3 Canadian Spatial Reference System (CSRS-PPP)..........................................................47

4.4 Automatic Precise Points Positioning Service (APPS)...................................................47

4.5 GNSS Analysis and Positioning Software (GAPS) .........................................................47

4.6 Программное обеспечение Bernese...............................................................................47

4.7 Программное обеспечение GIPSY-OASIS...................................................................48

5. Получение исходных данных с сетей базовых (дифференциальных станций).....50

6.
Исходные данные для выполнения задания..............................................................53

Список рекомендуемой литературы:.................................................................................55

Приложение 1 .........................................................................................................................56

Введение

Первые программные обеспечения для обработки спутниковых данных были 

разработаны практически 30 лет назад. Со временем спутниковые методы стали 
неотъемлемой частью геодезического производства. 

В первой главе учебного пособия приводятся основные теоретические сведения о 

различных ГНСС

В главе 2 учебного пособия приводятся основные сведения о спутниковых методах 

измерений; и о факторах влияющих на точность определения координат.

В 3 главе приводится пример обработки данных с использованием 3-х 

программных обеспечений: Trimble Business Centre(TBC); КРЕДО ГНСС; EFT Post
Processing

Глава 4 посвящена способам обработки спутниковых данных с использованием 

PPP-алгоритма 

В главе 5 описаны альтернативные методы сбора геодезических данных, а именно 

с сети базовых станций .

В 6 и одновременно заключительной главе приводятся задания, которые 

необходимо 
выполнить 
.

1 Глобальные навигационные спутниковые системы

Наряду с традиционными методами определения местоположения объекта 

достаточно давно используются спутниковые навигационные системы, позволяющие 
определить 
географические 
координаты 
объектов. 
Глобальные 
навигационные 

спутниковые системы (далее «ГНСС») – системы, включающие в себя искусственные 
спутники Земли (далее «ИСЗ»), станции контроля, станции слежения, центры вычисления 
параметров орбит, параметры систем координат (далее «СК») и времени, в которых 
определяются положения спутников и пользователей. На сегодняшний день существуют
общеземные и региональные. В настоящее время функционируют такие ГНСС системы, 
как: Глобальная Навигационная Спутниковая Система (ГНСС, РФ), Global Positioning 
System (GPS, США), Galileo (ЕС), Beidou (Китай), Quasi-Zenith Satellite System (QZSS, 
Япония), Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS, Индия).

1.1 ГНСС ГЛОНАСС

Впервые использовать спутники для навигации предложил проф. В.С. Шебшаевич в 

1957 году. Такая возможность была открыта им при исследовании приложений 
радиоастрономических 
методов 
в 
самолетовождении. 
Данные 
исследования 
были 

использованы в 1963 году при опытно-конструкторских работах над первой отечественной 
низкоорбитальной 
системой 
«Цикада».

В 1967 году на орбиту был выведен первый навигационный отечественный спутник «Космос192».
Система «Цикада» была сдана в эксплуатацию в составе четырех спутников в 1979 году.
После 2008 года потребители космических навигационных систем «Цикада» и «Цикада-М» 
были переведены на обслуживание системой ГЛОНАСС, и эксплуатация этих систем была 
прекращена.

Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, 

получившей название ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 года запуском спутника 
«Космос-1413». Система ГЛОНАСС была принята в опытную эксплуатацию в 1993 году.
В 1995 году развернута ОГ полного состава (24 КА «Глонасс» первого поколения) и начата 
штатная эксплуатация системы.

Орбитальная группировка ГЛОНАСС состоит из 25 спутников на 05.04.2023 , 

находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями 
высоты – 19100 км, наклонения 64,8° и периода обращения 11 часов 15 минут 44 секунд. 
Из всей орбитальной группировки ГЛОНАСС по целевому назначению используются 23 
космических аппарата (далее «КА»). На рисунке 1 приведено расположение спутников 
ГНСС ГЛОНАСС.  

Рисунок 1.1 – расположение спутников ГНСС

На рисунке 1.2
приведены сравнительные данные по типам космических 

аппаратов, входящих в состав спутниковой группировки ГЛОНАСС.

Рисунок 2.2 – типы КА ГЛОНАСС 

На этапе проектирования системы ГЛОНАСС, был принят частотный метод 

разделения сигналов различных космических аппаратов. Каждый из них использует свою 
пару несущих частот, одна из которых принадлежит диапазону L1, а другая L2. Для 
комических аппаратов, расположенных в диаметрально противоположных точках орбиты, 
используются одинаковые литерные частоты по 12 в каждом диапазоне частот. В 
настоящее время помимо сигналов L1 и L2 спутники Глонасс-K дополнительно излучают 
радиосигнал с кодовым разделением в диапазоне L3(L3OC(1202 МГц)) открытого 
доступа.  Однако модернизированные космические аппараты(КА) «ГЛОНАСС-К», также 
излучают радиосигнал по частоте L3. На рисунке 1.3 приведен спектр радиосигналов 
[1,2].