Орбитальное движение спутников. Эфемериды

Под невозмущенным (кеплеровым) движением спутника понимают его движение под воздействием только силы притяжения Земли.

В соответствии с первым законом Кеплера любая траектория спутника, движущегося в поле тяготения Земли, лежит в неподвижной плоскости, так называемой орбитальной плоскости, проходящей через центр тяготения, и представляет собой кривую второго порядка, в одном из фокусов которой находится центр притяжения.

Ориентация орбитальной плоскости

В одном из фокусов эллипса находится Земля. Прямую линию, проходящую через фокусы эллипса, называют линией апсид. Точки пересечения этой линии с эллипсом называют апсидами. Точку, ближайшую к Земле, называют перицентром или перигеем (П), а удаленную — апоцентром или апогеем (А). Ориентация орбиты в орбитальной плоскости характеризуется углом перигея (аргументом) между направлением на перигей и линией узлов.

Эллиптическая орбита спутника

В связи с тем что генераторы частоты, установленные на каждом спутнике, имеют некоторые погрешности, показания часов на спутнике отличаются от времени GPS. Для приведения времени спутника в систему времени GPS необходимо вычислить и ввести поправку в часы спутника, используя полиномиальные коэффициенты, которые передаются в спутниковом сообщении.

Под эфемеридами спутников понимают прогнозируемые координаты положения спутников на момент времени, интересующий пользователя. Применительно к спутниковым навигационным системам эфемериды спутников состоят из двух частей:

математической модели движения спутников, которая опубликована в научной литературе;

параметров математической модели, которые передаются в навигационном сообщении спутника.

Поскольку описать с высокой точностью реальное движение спутников не удается даже при наличии столь значительного числа коэффициентов, то прогнозируемую орбиту спутника разбивают на интервалы длительностью 1 ч. Каждый час в навигационном сообщении обновляются все параметры и корректирующие коэффициенты.

Альманах – набор приближенных спутниковых данных, используемый для вычисления приблизительного местоположения спутника, времени появления его над горизонтом, возвышения и азимута. Альманах используется приемником для захвата спутников, а также в процессе планирования сеансов наблюдений. Альманах содержит следующие основные данные: данные о состоянии всех спутников системы (альманах состояния), сдвиг шкалы времени каждого спутника относительно шкалы времени системы (альманах фаз), приближенные параметры орбит всех спутников системы (альманах орбит) и другие.