Новые методы и средства подготовки карт для навигации по геофизическим полям Земли

Геодезия

УДК:

528.3

DOI:

10.22389/0016-7126-2022-989-11-21-31

1 Фатеев В.Ф.

2 Денисенко О.В.

3 Сильвестров И.С.

4 Бобров Д.С.

5 Мурзабеков М.М.

6 Давлатов Р.А.

7 Лопатин В.П.

Год:

2022

№:

989

Страницы:

21-31

Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ФГУП «ВНИИФТРИ»)

1,

2,

3,

4,

5,

6,

7,

Аннотация:

Рассмотрены проблемы создания комплексной системы навигации с использованием измерений параметров гравитационного и магнитного полей Земли. Такая система должна включать бесплатформенную инерциальную навигационную систему, а также датчики текущих параметров гравитационного и магнитного полей Земли. По результатам моделирования комплексной системы навигации на основе использования информации о параметрах гравитационного и магнитного полей Земли получена погрешность навигации на уровне сотни метров. По результатам натурных испытаний созданной комплексной системы навигации по гравитационному и магнитному полям Земли погрешность навигации составила примерно 900 м при интервале коррекции показаний бесплатформенной инерциальной навигационной системы 4 мин. По результатам моделирования и испытания комплексной системы навигации выделены основные проблемы и пути их решения. Рассмотрены требования к измерителям параметров геофизических полей и навигационным картам, предложен ряд новых навигационных измерителей, новые методы и средства подготовки навигационных карт. Рассмотрены пути развития релятивистской геодезии и возможности использования достижений гравитационно-волновой астрономии в гравиметрии.

Ключевые слова:

гравитационное и магнитное поля Земли, комплексная система навигации, погрешность навигации, релятивистская геодезия

Список литературы:

1. Алейников М. С., Барышев В. Н., Блинов И. Ю., Купалов Д. С., Осипенко Г. В. Перспективы разработки чувствительного атомного интерферометра на холодных атомах рубидия // Измерительная техника. – 2020. – № 7. – С. 9–12. DOI: 10.32446/0368-1025it.2020-7-9-12.

2. Витушкин Л. Ф., Карпешин Ф. Ф., Кривцов Е. П., Кролицкий П. П., Наливаев В. В., Орлов О. А., Халеев М. М. Государственный первичный специальный эталон ускорения для гравиметрии ГЭТ 190-2019 // Измерительная техника. – 2020. – № 7. – С. 3–8. DOI: 10.32446/0368-1025it.2020-7-3-8.

3. Голован А. А., Клевцов В. В., Конешов И. В., Смоллер Ю. Л., Юрист С. Ш. Особенности использования гравиметрического комплекса GT-2А в задачах аэрогравиметрии // Физика Земли. – 2018. – № 4. – С. 127–134. DOI: 10.1134/S000233371804004X.

4. Денисенко О. В., Пустовойт В. И., Сильвестров И. С., Фатеев В. Ф. Проблемы развития бесшовной ассистирующей технологии навигации в ГНСС ГЛОНАСС на основе измерений параметров геофизических полей // Альманах современной метрологии. – 2020. – № 4 (24). – С. 127–160.

5. Пустовойт В. И., Донченко С. И., Денисенко О. В., Фатеев В. Ф. Концепция создания космической лазерной гравитационной антенны на геоцентрической орбите ГЛОНАСС «SOIGA» // Альманах современной метрологии. – 2020. – № 1 (21). – С. 27–49.

6. Фатеев В. Ф. Релятивистская теория и применение квантового нивелира и сети «Квантовый футшток» // Альманах современной метрологии. – 2020. – № 3. – С. 11–52.

7. Фатеев В. Ф., Лопатин В. П. Космический бистатический радиолокатор контроля профиля поверхности океана на основе сигналов ГНСС // Изв. вузов. Приборостроение. – 2019. – Т. 62. – № 5. – С. 484–491. DOI: 10.17586/0021-3454-2019-62-5-484-491.

8. Юзефович А. П. Поле силы тяжести и его изучение – М.: Изд-во МИИГАиК, – 2014. – 194 c.

9. Abramovici A., Althouse W. E., Drever R. W. P. et al. (1992) LIGO: The laser interferometer gravitational-wave observatory // Science. 256, pp. 325–333. DOI: 10.1126/science.256.5055.325.

10. Antoniou M., Cherniakov M. (2013) GNSS-based bistatic SAR: a signal processing view // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 98, pp. 1–16. DOI: 10.1186/1687-6180-2013-98.

11. Beggan C. D., Macmillan S., Brown W. J., Grindrod S. J. (2021) Quantifying global and random uncertainties in high resolution global geomagnetic field models used for directional drilling // SPE Drilling and Completion. 36, pp. 603–612. DOI: 10.2118/204038-PA.

12. Clarizia M. P., Gommenginger C. P., Gleason S. T. et al. (2009) Analysis of GNSS-R delay-Doppler maps from the UK-DMC satellite over the ocean // Geophysical Research Letters. 36, 2, pp. 1–5. DOI: 10.1029/2008GL036292.

13. Delva P., Puchades N., Schönemann E. et al. (2018) Gravitational Redshift Test Using Eccentric Galileo Satellites // Physical review letters. 121, 23, pp. 1–6. DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.231101.

14. Drinkwater M., Floberghagen R., Haagmans R., Muzi D., Popescu A. (2003) GOCE: ESA's first earth explorer core mission // Space Science Reviews. 108, pp. 419–432. DOI: 10.1007/978-94-017-1333-7_36.

15. Duchayne L., Flavien M., Peter W. (2007) Orbit determination for next generation space clocks // Astronomy and Astrophysics. 504, 2, pp. 653–661. DOI: 10.1051/0004-6361/200809613.

16. Fichter W., Gath P. R, Vitale S.O., Bortoluzzi D. (2005) LISA Pathfinder drag-free control and system implications // Classical and Quantum Gravity. 22 (10), pp. 139–148. DOI: 10.1088/0264-9381/22/10/002.

17. Gillot P., Cheng B., Imanaliev A., Merlet S., Pereira Dos Santos F. (2016) The LNE-SYRTE cold atom gravimeter. Proceedings of the 30th EFTF, York, United Kingdom pp. 1–3. DOI: 10.1109/EFTF.2016.7477832.

18. Grotti1 J., Koller S., Vogt S. et al. (2018) Geodesy and metrology with a transportable optical clock // Nature Physics. 14, pp. 1–12. DOI: 10.1038/s41567-017-0042-3.

19. Herrmann S., Finke F., Lulf M. et al. (2018) Test of the gravitational redshift with Galileo satellites in an eccentric orbit // Physical review letters. 121, 23, pp. 1–6. DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.231102.

20. Hirt C., Bürki B., Somieski A., Seeber G. (2010) Modern determination of vertical deflections using digital zenith cameras // Journal surveying engineering. 136, pp. 1–12. DOI: 10.1061/(ASCE)SU.1943-5428.0000009.

21. Kornfeld R., Arnold B., Gross M. et al. (2019) GRACE-FO: The Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On Mission // Journal of Spacecraft and Rockets. 56 (3), pp. 931–951. DOI: 10.2514/1.A34326.

22. Krasnov A. ј., Sokolov A.V., Elinson L. S. (2014) A new air-sea shelf gravimeter of the Chekan series // Gyroscopy and Navigation. 5, 3, pp. 131–137. DOI: 10.1134/S2075108714030067.

23. Li W., Cardellach E., Fabra F., Ribó S., Rius A. (2018) Lake level and surface topography measured with spaceborne GNSS-reflectometry from CYGNSS mission: example for the lake Qinghai // Geophysical research letters. 45 (24), pp. 13,332–13,334. DOI: 10.1029/2018GL080976.

24. Mai E. (2013) Time, Atomic Clock and Relativistic Geodesy Deutsche Geodatische Kommission, Munchen, 126 p.

25. Meyer B., Chulliat A., Saltus R. (2017) Derivation and error analysis of the Earth magnetic anomaly grid at 2arc min resolution version 3 (EMAG2v3) // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 18 (31), pp. 4522–4537. DOI: 10.1002/2017GC007280.

26. Min-Kang Z., Xiao-Chun D., Le-Le C. et al. (2015) Micro-Gal level gravity measurements with cold atom interferometry // Chinese Physics. 24 (5), pp. 401–501. DOI: 10.1088/1674-1056/24/5/050401.

27. Müller J., Dirkx D., Kopeikin S. M., Lion G., Panet I., Petit G., Visser P. N. A. M. (2018) High performance clocks and gravity field determination // Space Science Reviews. 214 (5), pp. 1–27. DOI: 10.1007/s11214-017-0431-z.

28. Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N. et al. (2020) Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks // Nature Photonics. 14, pp. 411–415. DOI: 10.1038/s41566-020-0619-8.

29. Tapley B., Bettadpur S., Watkins M., Reigber C. (2004) The gravity recovery and climate experiment: Mission overview and early results // Geophysical Research Letters. 31, 9, pp. L09607. DOI: 10.1029/2004GL019920.

30. Wickert J., Cardellach E., Martín-Neira M. et al. (2016) GEROS-ISS: GNSS reflectometry, radio occultation, and scatterometry onboard the international space station // IEEE Journal of selected topics in applied Earth observations and remote sensing. 9 (10), pp. 4552–4581. DOI: 10.1109/JSTARS.2016.2614428.

31. Wu X., Pagel Z., Bola S., Nguyen T., Zi F., Scheirer D., Müller H. (2019) Gravity surveys using a mobile atom interferometer // Science Advances. 5 (9), pp. 1–9. DOI: 10.1126/sciadv.aax0800.

Образец цитирования:

Фатеев В.Ф.,

Денисенко О.В.,

Сильвестров И.С.,

Бобров Д.С.,

Мурзабеков М.М.,

Давлатов Р.А.,

Лопатин В.П.,

Новые методы и средства подготовки карт для навигации по геофизическим полям Земли // Геодезия и картография. – 2022. – № 11. – С. 21-31. DOI: 10.22389/0016-7126-2022-989-11-21-31

Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ФГУП «ВНИИФТРИ»)

1,

2,

3,

4,

5,

6,

7,

Авторы:

Содержание номера

Вы здесь