152VYG1 Vyšší geodézie 1 - úloha 2: Porovnání verzí

Aktuální verze z 10. 11. 2013, 06:27

Název úlohy

Výpočet drah GPS družic

Zadání úlohy

Zadán je čas $t$ , poloha pozorovatele $P$ totožná s vybranou stanicí sítě CZEPOS a nakonec družice systému GPS definovaná PRN kódem. Na základě navigačních údajů (vysílaných efemerid) najbližších času $t$ proveďte:

vypočtěte souřadnice družice v systému WGS-84
nakreslete graf průběhu elevačního úhlu družice vzhledem k pozorovateli $P$ v průběhu celého dne,
nakreslete obrázek pohybu družice po nebeské sféře vzhledem k pozorovateli $P$ v průběhu celého dne,
pro daný den a polohu pozorovatele určete okamžiky všech západů a východů družice,
nakreslete graf průběhu radiální rychlosti družice-pozorovatel $P$ v průběhu celehé dne (pouze je-li družice nad obzorem).

Další poznámky

Použijte navigační údaje ze souboru

 ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily/2013/DDD/13n/brdcDDD0.13n.Z

kde znaky 'DDD' jsou nahrazeny pořadových čislem dne v roce (tzv. DOY = Day of Year, hodnotu naleznete například pomocí GNSS kalendáře).

Jsou-li soubory komprimovány pomocí některého z UNIXových komprimačních programů (poznáte podle přípony .Z nebo .gz), pro dekomprimaci můžete použít program gzip pro příkazovou řádku. Použití:

gzip.exe -d <nazev_komprimovaneho_souboru>

Úplnou dokumentaci k programu naleznete zde.

Další podklady

Numerické zadání úlohy

Pořadové číslo dne DOY = 200 + číslo studenta, rok 2013, čas mají všichni studenti shodný = 11:30:30 (daného dne).
Číslo družice je totožné s číslem zadání.
Poloha pozorovatele odpovídá stanici CZEPOS podle následující tabulky, kde $r$ je zbytek po dělení

čísla studenta hodnotou 10

$r$	Stanice CZEPOS
0	CKVA
1	CPRA
2	CLIB
3	CKVA
4	CHOD
5	CPRG
6	CFRM
7	CDOM
8	CSVI
9	CDAC

Vyšší geodézie 1

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
-==Termín odevzdání==
-.11. 2012
 ==Název úlohy==
-GPS - výpočet drah družic
+Výpočet drah GPS družic
 ==Zadání úlohy==
-K dispozici máte soubor vysílaných efemerid ve formátu RINEX (tzv. navigační zprávu, označeni koncovkou 'n') pro stanici sítě EUREF EPN vytvořený dne 17.9.2009 a kartézské souřadnice stanice v systému WGS84.
+Zadán je čas <math>t</math>, poloha pozorovatele <math>P</math> totožná s vybranou stanicí sítě CZEPOS a nakonec družice systému GPS definovaná PRN kódem. Na základě navigačních údajů (vysílaných efemerid) najbližších času <math>t</math> proveďte:
+# vypočtěte souřadnice družice v systému WGS-84
+# nakreslete graf průběhu elevačního úhlu družice vzhledem k pozorovateli <math>P</math> v průběhu celého dne,
+# nakreslete obrázek pohybu družice po nebeské sféře vzhledem k pozorovateli <math>P</math> v průběhu celého dne,
+# pro daný den a polohu pozorovatele určete okamžiky všech západů a východů družice,
+# nakreslete graf průběhu radiální rychlosti družice-pozorovatel <math>P</math> v průběhu celehé dne (pouze je-li družice nad obzorem).
-Pro družici danou PRN kódem spočítejte pomocí vysílaných efemerid její polohu v čase <math>t_1</math> dne 17.9.2009 (den 260). Souřadnice družice určete v systému WGS84, ve kterém jsou zadány i dráhové elementy. Pro výpočet Keplerových elementů v čase <math>t_1</math> použijte vysílané efemeridy v epoše nejbližší nižší zadanému času.  Dále proveďte transformaci souřadnic družice do topocentrického pravotočivého systému (N W U). Jako zeměpisné souřadnice pozorovatele použijte zadané souřadnice stanice.
+==Další poznámky==
-Kontrolně vypočtěte délku družice-stanice v obou souřadnicových systémech.
+* Použijte navigační údaje ze souboru
-Výsledkem tedy bude:
-* Keplerovy elementy v čase <math>t_1</math>
-* Souřadnice družice v systému WGS84
-* Souřadnice družice v topocentrickém systému (N W U)
-* Délka stanice-družice vypočtená v obou souřadnicových systémech
-<!--
-Pro družici danou PRN kódem spočítejte pomocí vysílaných efemerid její polohu v čase <math>t_1</math> a <math>t_2</math> dne 17.9.2009 (den 260). Souřadnice družice určete v systému WGS84, ve kterém jsou zadány i dráhové elementy.
-Pro výpočet Keplerových elementů v čase <math>t_1</math> použijte vysílané efemeridy v epoše nejbližší nižší zadanému času.
-Pro výpočet v čase <math>t_2</math> využijte efemeridy totožné jako pro čas <math>t_1</math> a též nejbližší nižší času <math>t_2</math>. Vypočtené hodnoty pro čas <math>t_2</math> porovnejte a odůvodněte rozdíly.
-Čas <math>t_2</math> počítejte jako čas <math>t_1</math> + 6 hodin. Pokud v daném navigačním souboru nebudou pro zadanou družici efemeridy (případně při brzkém čase v navigačním souboru pro předcházející den), což se omylem mohlo stát, napište prosím vyučujícímu o nové zadání.
+  ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily/2013/DDD/13n/brdcDDD0.13n.Z
--->
-<!--
-Pro tuto družici nakreslete následující grafy:
-* graf znázorňující závislost elevačního úhlu na čase,
-* a graf znázorňující polohu družice vůči pozorovateli v místním topocentrickém systému.
-Oba grafy sestavte pro celý celý den 10.9.2007. Polohy družice během dne vypočítejte na základě Keplerových elementů družice v čase <math>t_1</math>. Zároveň určete časy prvního východu a západu družice pro zadaný den. Jako zeměpisné souřadnice pozorovatele použijte zadané souřadnice stanice.
--->
-Soubory RINEX (navigační efemeridy) je možné si stáhnout [ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/data/ ZDE].
-Jako geocentrickou gravitační konstantu použijte hodnotu GM = 398,6005.10<sup>12</sup> m<sup>3</sup>s<sup>-2</sup>. Jako úhlovou rychlost rotace Země omega<sub>e</sub> = 7292115,1467.10<sup>-11</sup> rad.s<sup>-1</sup>.
+kde znaky 'DDD' jsou nahrazeny pořadových čislem dne v roce (tzv. DOY = Day of Year, hodnotu naleznete například pomocí [http://www.rvdi.com/freebies/gpscalendar.html GNSS kalendáře]).
-Podrobný popis formátu RINEX naleznete v dokumentu:
+* Jsou-li soubory komprimovány pomocí některého z UNIXových komprimačních programů (poznáte podle přípony .Z nebo .gz), pro dekomprimaci můžete použít program [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VYEM2012/GPSDATA/utils/gzip.exe gzip] pro příkazovou řádku. Použití:
-*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/rinex300.pdf rinex300.pdf]
+ gzip.exe -d <nazev_komprimovaneho_souboru>
-*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/gps_zerocode.pdf gps_zerocode.pdf]
+Úplnou dokumentaci k programu naleznete [http://www.math.utah.edu/docs/info/gzip_toc.html zde].
-*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/poznamky_druzice.pdf poznamky_druzice.pdf]
-*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/Transformace_souradnic.pdf transformace.pdf]
+* Další podklady
-<!--*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/Transformace_souradnic.pdf '''Transformace mezi kartézskými a geodetickými souřadnicemi na elipsoidu'''] -->
+**[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/poznamky_druzice.pdf poznamky_druzice.pdf]
+**[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/rinex300.pdf rinex300.pdf]
+**[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/Transformace_souradnic.pdf transformace.pdf]
+**[http://www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/icd200/ICD200Cw1234.pdf Původní ICD (Interface Control Document) pro GPS, výpočet polohy družice: strany 97--100]
 == Numerické zadání úlohy ==
+* Pořadové číslo dne DOY = 200 + číslo studenta, rok 2013, čas mají všichni studenti shodný = 11:30:30 (daného dne).
-{| class = "border"
+* Číslo družice je totožné s číslem zadání.
-!rowspan="2" valign="top"| číslo zadání
+* Poloha pozorovatele odpovídá stanici CZEPOS podle následující tabulky, kde <math>r</math> je zbytek po dělení
-!rowspan="2" valign="top"|  student(ka)
+čísla studenta hodnotou 10
-!rowspan="2" valign="top"|  stanice EPN
-!rowspan="2" valign="top"| PRN
+{| class="wikitable"
-!colspan="3"| čas <math>t_1</math>
-!colspan="3"| souřadnice stanice
 |-
-!halign=right|hod!!min!!sec!!X!!Y!!Z
+! <math>r</math> !! Stanice CZEPOS
 |-
-|1|| 	||	GOPE||	4|| 8|| 27|| 27|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 0   || CKVA
 |-
-|2|| 	|| GOPE||	8|| 12||   47|| 13|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 1   || CPRA
 |-
-|3|| 	||	GOPE||	12|| 16||   12|| 45|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 2   || CLIB
 |-
-|4|| 	||	GOPE||	16|| 15|| 6|| 10|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 3   || CKVA
 |-
-|5|| 	|| GOPE||	20|| 2|| 2|| 52|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 4   || CHOD
 |-
-|6|| 	|| LAMA||	3|| 16||   13|| 10|| 3524525|| 1329693|| 5129850
+| 5   || CPRG
 |-
-|7|| 	||	GOPE||	28|| 12||   47|| 15|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 6   || CFRM
 |-
-|8|| 	|| LAMA||	28|| 17||   17|| 19|| 3524525|| 1329693|| 5129850
+| 7   || CDOM
 |-
-|9|| 	|| GOPE||	5|| 15||   42|| 57|| 3979316|| 1050312|| 4857067
+| 8   || CSVI
-|-
-|10|| 	||	GOPE||	9|| 13||   48|| 23|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|11|| 	|| GOPE||	13|| 5||   17|| 52|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|12|| 	|| GOPE||	17|| 1||   19|| 58|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|13|| 	|| GOPE||	21|| 9||   51|| 14|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|14|| 	||	GOPE||	25|| 17||   24|| 35|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|15|| 	||	GOPE||	29|| 13||   52|| 32|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|16|| 	||	GOPE||	2|| 12||   24|| 19|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|17|| 	||	GOPE||	6|| 8||   41|| 26|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|18|| 	||	GOPE||	10|| 16||   37|| 6|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|19|| 	||	GOPE||	14|| 16||   7|| 37|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|20|| 	||	GOPE||	18|| 2||   57|| 59|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|21|| 	||	GOPE||	22|| 7||   52|| 32|| 3979316|| 1050312|| 4857067
-|-
-|22|| 	||	REYK||	26|| 14||   41|| 38|| 2587384|| -1043033|| 5716564
-|-
-|23|| 	||	REYK||	30|| 17||   47|| 59|| 2587384|| -1043033|| 5716564
-|-
-|24|| 	||	REYK||	3|| 16||   15|| 37|| 2587384|| -1043033|| 5716564
-|-
-|25|| 	||	REYK||	7|| 15||   12|| 22|| 2587384|| -1043033|| 5716564
-|-
-|26|| 	||	REYK||	11|| 8||   24|| 52|| 2587384|| -1043033|| 5716564
 |-
+| 9   || CDAC
+|}
-|}
 [[152VYG1|Vyšší geodézie 1]]
 {{Teoretická geodézie}}