VI. Время в радионавигационных системах.

Сигналы, передаваемые спутниками GPS, относятся к системе времени GPS Time (GPST). Время GPST определяется на основе измерений от набора цезиевых и рубидиевых стандартов частоты, находящихся на станциях слежения и на борту спутника. Нуль-пункт шкалы этого времени был совмещён со шкалой времени UTC в 1980 г. Но есть два важных различия между GPST и UTC. Во-первых, GPST определяется в реальном времени, во-вторых эта шкала непрерывного времени, в ней игнорируются скачки секунд. Время GPST регулируется таким образом, чтобы оставаться со временем UTC в пределах 1 мкс (без учёта скачков секунд). В действительности в последние годы время GPST поддерживается в пределах 1 нс от UTC. В результате, время GPST отличается от UTC на целое число секунд плюс микросекунды. Так на 1.01.2001 GPST = UTC + 13 с.

Эпоха времени GPST определяется через номер недели GPS и номер секунды в неделе. Номер недели GPS даётся в навигационном сообщении по модулю1024, поскольку для него отводится 10 бит. Первый цикл из 1024 недель начался в полночь с субботы 5 января 1980 года , юлианская дата 2444244.500). Первый переход через ноль произошёл в полночь по времени GPST 21/22 августа 1999 г. это событие названное сокращённо WNRO ( от Week Number Roll Over, то есть счётчик числа недель исчерпан), привело к тому, что некоторые старые приёмники и программы стали работать неверно.

Номер недели GPS NW для юлианской даты JD можно найти по формуле:

где (для Excel = ОТБР) – означает целую часть от полученного в результате деления вещественного числа.

Число секунд в неделе измеряется от предыдущей полночи (по шкале GPST) с субботы на воскресенье. Неделя GPS содержит 604800 секунд.

Спутники GPS имеют на борту рубидиевые и цезиевые стандарты частоты. Работа каждого генератора контролируется Главной станцией контроля, которая выбирает один из генераторов для формирования сигналов. Смещение часов спутника dt относительно времени GPST моделируется как полином второго порядка от времени, а параметры этой модели оцениваются Главной станцией контроля и загружаются на спутник, а затем передаются как часть навигационного сообщения. В секунду GPST с номером t поправка часов спутника вычисляется как

,

где опорная эпоха. Параметры и иногда идентифицируются соответственно как параметры смещения, дрейфа и старения часов. Член учитывает релятивистские эффекты и определяется по формуле:

где с – скорость света; а и е – соответственно большая полуось и эксцентриситет орбиты; Е – эксцентрическая аномалия; геоцентрическая гравитационная постоянная.

Чтобы обеспечить оценку времени UTC, передаваемое каждым спутником GPS навигационное сообщение включает временные разности между GPST и UTC по модулю одна секунда и скорость их изменения. Навигационное сообщение содержит разность между двумя шкалами из-за скачка секунд. Эти параметры позволяют приёмнику вычислять точное значение UTC.

Шкала системного времени ГЛОНАСС смещена относительно шкалы UTC на + 3 часа, то есть представляет собой время Московского часового пояса. Секунды в шкале времени ГЛОНАСС корректируются одновременно с добавлением целой секунды в шкалу UTC.

Таким образом, при вычислении времени в совместной обработке наблюдений спутников двух систем необходимо учитывать:

- Сдвиг шкал GPS и ГЛОНАСС на 3 часа.

- Число скачков на целые секунды в шкале UTC от начала 1980 г.

- Доли секунды из-за несовпадения шкал UTC(SU) и UTC(US).

Юлианский день (JD) – астрономический способ измерения времени, при котором считается число дней, прошедших начиная с полудня 1 января 4713 г до н.э. Юлианского календаря, или , что тоже самое , 24 ноября 4714 г. до н.э. Григорианского календаря (- 4712 г. и 4713 г. по астрономическому счёту лет соответственно). Первый день имел номер 0. С тех пор по настоящему времени прошло немного менее 2,5 миллионов дней. Даты сменяются в полдень UT. Для точного обозначения времени применяют дробную часть, например JD = 2451545,25 соответствуют 18 часам 1 января 2000 г., 3 часа дня 3 августа 1942 г. – JD 2430574,125; 13,5 июня 1944 г. – JD 2431255,0

8 марта 2011 г. 12.00 – JD 2455629.0

Вычисления.

Юлианский день можно применять для определения дня недели, для перевода дат одного календаря в даты другого, для определения промежутка времени между датами и т.п.