Данные

Данные глобальных навигационных спутниковых систем

Федеральный центр собирает измерения глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и результаты обработки ГНСС-данных.

Организаций и ведомств РФ, которые поставляют данные ГНСС: РАН, ГК "Роскосмос", Росстандарт, Росреестр, Росгидромет, ОАО "РЖД".

ФЦ также собирает ГНСС-данные мировой сети станций Международной службы ГНСС (IGS).

Структура данных Федерального центра

Измерения ГНСС

Данные навигационных станций измерений в формате RINEX (версии 2 и 3):
- 15-минутные с дискретностью 10 сек
- Часовые с дискретностью 10 сек и 30 сек
- Суточные с дискретностью 30 сек
Суточные обобщенные штатные эфемериды в формате RINEX (данные BRDC)
Вспомогательные метеорологические данные станций измерений.

Результаты обработки ГНСС-данных

Эфемериды космических аппаратов по данным ГНСС
Результаты определения параметров вращения Земли (ПВЗ) по наблюдениям ГНСС

Сбор и обработка данных ГНСС

Навигационные спутниковые системы

Космические аппараты навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), ГАЛИЛЕО (Европейский союз), БЕЙДОУ (КНР), QZSS (Япония), NAVIC (Индия) транслируют навигационные радиосигналы.

Станции сбора измерений оснащены приемниками навигационных сигналов, которые принимают сигналы ГНСС и определяют местоположение станции.

Подробнее о ГНСС на сайте Прикладного потребительского центра ГЛОНАСС

Станции сбора ГНСС-измерений

Станции сбора измерений в непрерывном режиме принимают сигналы навигационных систем и выдают файлы наблюдений в различных режимах в зависимости от статуса ГНСС-станции: ежесуточно, ежечасно, каждые 15 мин, а также в режиме реального времени.

Сети станций сбора измерений ГНСС разворачивают ведомства и организации для решения своих задач. Станции различных сетей могут объединяться по региональному признаку, по федеральным задачам или задачам научного сообщества. Например, Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть РФ (ФАГС) или сеть станций Международной службы ГНСС (IGS).

Карта станций сбора измерений организаций-поставщиков данных ФЦ

Обработка ГНСС-данных

ГНСС-данные применяются для решения задач:

Мониторинг местоположения людей, животных и имущества
Геопространственные информационные системы
Навигация и мониторинг транспортных средств
Синхронизация времени разнесённых в пространстве потребителей
Всемирное скоординированное время (UTC)
Мониторинг деформаций Земли и параметров вращения Земли
Высокоточное определение орбит космических аппаратов
Мониторинг состояния окружающей среды

Методики применения данных

Данные квантово-оптических станций

Федеральный центр собирает измерения квантово-оптических станций (КОС) и результаты их обработки.

Измерения КОС

Измерения КОС в стандартных международных форматах:
- формат Consolidated Range Data (CRD)
- формат CSTG Normal Point Data

Результаты обработки данных КОС

Эфемериды космических аппаратов по данным КОС в формате SP3
Результаты определения параметров вращения Земли (ПВЗ) на основе измерений КОС
Результаты определения геоцентрических координат и скоростей КОС, компонентов гравитационного поля Земли и их вариаций в формате SINEX

Лазерная спутниковая дальнометрия

Лазерная спутниковая дальнометрия (англ. Satellite Laser Ranging – SLR) основана на измерении интервала времени, в течение которого излученный наземной КОС ультракороткий импульс света достигает КА, оснащенного оптическими отражателями, и, отразившись от него, возвращается на станцию. Дальность между КА и КОС вычисляется на основе измеренного интервала времени и скорости света. Ошибки измерения дальности от станции до КА в настоящее время для лучших КОС составляют порядка 1-3 мм при использовании «нормальных точек». Высокая точность измерений достигается за счет уменьшения длины импульса лазера, минимизации «ошибки цели», калибровки дальномерного канала и использования «нормальных точек», полученных путем осреднения на интервале от 5 до 300 секунд первичных измерений.

Лазерные уголковые отражатели установлены на все КА глобальных навигационных систем ГЛОНАСС, Galileo (Евросоюз), Beidou (Китай) и КА серии GPS III (США), начиная с девятого GPS-III-SV9, а также на 8 геодезических КА (LAGEOS-1,2, Эталон 1,2, LARES, Stella, Starlette, Ajisai) и несколько десятков КА, в основном низкоорбитальных, в рамках научных и технических экспериментов.

Сеть станций лазерной спутниковой дальнометрии

В составе мировой сети КОС около 40 действующих станций, в ближайшие годы планируется ввод в эксплуатацию еще 9 КОС. Координационная деятельность по лазерной локации КА организована в рамках Международной службы лазерной локации ILRS, которая разрабатывает стандарты, формирует состав международных проектов для лазерной локации КА, определяет их приоритетность, координирует работу центров анализа, проводит ежегодные конференции в целях развития измерительных средств и методов анализа данных. В состав мировой сети ILRS входят 13 российских КОС:

Алтай, Байконур, Архыз, Бразилия, ЮАР (Роскосмос)
Светлое, Зеленчукская, Бадары, Кацивели, Симеиз (РАН)
Менделеево, Иркутск (Росстандарт)
Комсомольск на Амуре (Минобороны РФ)

Обработка измерений КОС

Измерения КОС после специальной компьютерной обработки применяются по следующим основным направлениям:

космическая геодезия
определение орбит космических аппаратов (КА), контроль точности орбит КА, оптимизация алгоритмов их определения
калибровка наземных и бортовых радиотехнических средств
синхронизация бортовых и наземных шкал времени, согласование разнесённых наземных шкал
резервирование средств траекторных измерений для определения орбит КА в случае нештатных ситуаций

Данные станций радиоинтерферометрического наблюдения

В рамках деятельности Международной службы РСДБ (IVS) проводятся наблюдения по различным программам: для определения ПВЗ, для уточнения земной и небесной систем координат, для отработки новых технологий, и другие.

Серии РСДБ-наблюдений обычно длятся сутки, хотя для решения частных задач (например, для оперативного определения всемирного времени) проводятся короткие сеансы длительностью 1 час.

Первичная обработка данных наблюдений, проводимых по международным программам, осуществляется на корреляторах в Бонне (Германия), Вашингтоне и Хайстэке (США).

Общее число РСДБ-станций составляет более 140, хотя в настоящее время в рамках программ IVS активно проводят наблюдения только около 40 антенн. В настоящее время в РФ имеются 7 антенн, которые могут проводить наблюдения в режиме РСДБ, однако активными являются только 5 станций РСДБ-комплекса «Квазар-КВО» (ИПА РАН). Станции комплекса «Квазар-КВО» также проводят регулярные РСДБ-наблюдения по отечественным программам.

Данные РСДБ-наблюдений после первичной обработки на корреляторе, обычно представлены в международных базах данных в двух основных форматах: Mk3 DBH и NGS. В будущем в рамках IVS планируется переход на новый формат хранения данных, VLBI: open DB Format, или сокращенно – open DB.

Данные станций ДОРИС

DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) – французская система определения орбит ИСЗ и координат наземных пунктов на основе доплеровских измерений. Система разработана организациями CNES (Centre National d'Etudes Spatiales – Национальный центр космических исследований Франции), IGN (Institut Géographique National – Национальный географический институт Франции), GRGS (Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale, проводящими исследования в космической геодезии в рамках альтиметрического проекта TOPEX/Poséidon. В системе производятся измерения доплеровского смещения радиосигналов на частотах 2036.25 и 401.25 МГц. Радиосигналы транслируются наземными маяками системы, подключёнными к высокоточному частотному генератору. Низкоорбитальные спутники, оснащённые DORIS-оборудованием (двунаправленная антенна, приёмник и частотный генератор), определяют лучевую скорость по доплеровскому смещению принимаемого сигнала. Состав спутников в системе меняется; в настоящее время функционирует 6 таких спутников, а в ближайшие годы их количество предполагается увеличить примерно до 10. Установка наземных транслирующих маяков DORIS координируется Комитетом космических исследований, Географическим институтом с участием национальных организаций в странах установки оборудования.

Полученные на спутниках данные передаются в центр Национального космического агентства SSALTO (Segment Sol multi-missions dALTimetrie, d'orbitographie et de localisation précise в Тулузе. После этого данные поступают в центры хранения и анализа данных Международной DORIS службы (IDS – International DORIS Service), координирующее хранение и обработку данных DORIS-измерений в целях решения задач фундаментального координатно-временного обеспечения, в частности, для реализации земной системы координат.

Данные DORIS-наблюдений представляются в форматах RINEX-DORIS 3.0.

Файлы содержат данные наблюдений на спутниках, а также метеорологические данные для наземных станций и относящиеся к моментам наблюдений спутников. Записи данных расположены в хронологическом порядке с указанием момента наблюдения в шкале DORIS, имеющей постоянное смещение по отношению к шкале TAI. Для каждого момента времени приводится набор измерений для каждой станции, сигнал которой был обработан спутником в этот момент. В этот набор входят 10 измерений: фазовая и кодовая псевдодальность на каждой из двух частот, уровень мощности на каждой частоте, смещение частоты бортового осцилятора и 3 метеорологических параметра: давление, температура и влажность. Также присутствуют флаги-индикаторы, указывающие на некорректность или разрыв в представленных данных.

Данные альтиметров и других высокоточных наземных и бортовых технических средств

Основными задачами космических экспериментов являются изучение гравитационного поля, определение параметров фигуры Земли и исследование пространственно-временной изменчивости уровня моря. Данные задачи решаются двумя основными методами – спутниковая альтиметрия, межспутниковые измерения и градиентометрия.

Спутниковая альтиметрия относится к одному из активных методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с борта КА.

Основными задачами в области геодезии и гравиметрии, решаемыми при помощи данных альтиметрических спутников, являются:

уточнение общеземной геоцентрической системы координат
установление и поддержание общеземной системы высот
вывод глобальных моделей геопотенциала
определение детальных характеристик гравитационного поля Земли в Мировом океане в виде: цифровых моделей высот геоида, уклонений отвесных линий, аномалий силы тяжести

Часть информации получается в результате обработки исходных данных, полученных с борта КА, другая — как результат модельных расчетов.

Форматы представления: текстовый формат или ASCII.

Результаты анализа и обработки навигационной информации

К высокоточной координатно-временной и навигационной информации, полученной по результатам обработки и анализа исходных измерительных данных в российских и международных центрах анализа данных относится высокоточная эфемеридно-временная информация, включающая в себя:

прогнозные либо уточненные по реальным измерениям спутниковые орбиты (координаты спутников с временной привязкой)
временные поправки к показаниям спутниковых часов

Данные Федерального центра