автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка методики математического обеспечения аппаратуры для определения фундаментальных азимутов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОФОТОСЪЕМКИ И КАРТОГРАФИИ

На правах рукописи

ТИХОМИРОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

УДК 528.28

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЖТЕМАТИЧЕПКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ АЗИМУТОВ

05.24.01 - Геодезия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена на кафедре астрономии и космической геодезии Московского ордена Ленина института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор С.Н. Яншин. Официальные оппоненты - доктор технических наук,.

профессор C.B. Лебедев - кандидат технических наук ст. научн. сотр. Л.В. Неверов Ведущая организация указана в решении специализированного совета.

Защита диссертации состоится « 1992 г.

в 1час. на заседании специализированного совета К 063.01.01 в Московском ордена Ленина институте инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии по адресу:

103064,' Москва, К-64, Гороховский пер., 4 ауд. 321 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного.совета

Актуальность темы. В настоящее время существенно возросли требования к точности асгрономо-геодезических определений и особенно астрономического азимута. Одним из путей дальнейшего повышения его. точности является широкое применение на практике принципов определения фундаментальных азимутов. Термин "$ундаме'нтальны2"азкмут был предложен проф. Ф.Н. Красовским. В самом общем виде фундаментальный азимут /ФА/ заданного направления - это высокоточный астрономический азимут, который определяется систематически с определенной периодичностью. Б ряде задач требуется.знание ФА со средней квадратической ошибкой 0,2-0,3",

ФА представляет сложную проблему, связанную с учетом, систематических и случайных ошибок его определения, вызванных методикой наблюдеюй и погрешностями координат звезд, астрономическим инструментом, регистрирующим устройством, влиянием атмосферы и наблюдателя, нестабильностью фундаментов под инструментом и маркой. Поэтому необходимо проводить учет всех факторов, влияющих.на точность,' что предполагает автоматизацию сбора и обработки данных на ЭШ.

С другой стороны, в последние годи обозначился крут научных и практических задач геодезии, которые требуют оперативного определения высокоточного азимута. К ним можно отнести создание систем направлений для калибровки автономных средств определения геодезических азимутов, решение геодинамических задач и предсказание-землетрясений, вычисление координат полюса из определений астрономического азимута, а также решение различных инженерных задач.

Поэтому в настоящее время наряду с обшлм повышением точности астрономо-геодезических определений актуальной становится проблема оперативного и автоматического определения высокоточного астрономического азимута направления на разных пунктах, что требует разработки теоретического подхода и методики математического обеспечения.

Учитывая, 'что ФА представляет сложную систему, при моделировании и исследовании ее целесообразно использовать методы, позволяющие описывать такие системы. Поэтому одним из путей такого модельного построения ФА является представление его в виде системной модели, состоящей из множества подсистем, в общем случае зависящих от времени. Одним из методов построения и анализа такой модели может быть системный анализ. Системная модель ФА в общем случае должна включать такие подсистемы как математическая модель азимута на основе измерений; служба ФА; методика наблюдений; подсистема наблюдений и регистрации; математические методы обработки и интерпретации наблюдений, их программное обеспечение; каталоги эфемерид и координат наблюдаемых звезд; подсистема идентификации модели. Поэтому на первом этаде построения системной модели ФА представляется целесообразным проведение экспериментальных и теоретических исследований ее подсистем дня оценки вклада их погрешностей в конечный . • результат - ФА, разработка алгоритмов и программного обеспечения для автоматической обработки и интерпретации наблюдений на ЭВМ.

Цель работы.

Смоделировать системную модель фундаментального азимута и разработать основные ее подсистемы:

1.- С учетом современного методического и аппаратурного обеспечения разработать требования к ФА, относящиеся к оперативному и автоматическому его определению на разных пунктах.

2. Создать и реализовать на ЭВМ методику формирования и исследования оперативных каталогов эфемерид и координат наблюдаемых звезд -

' в .функции от широты пункта наблюдения для определения азимута.

3. Исследовать- вопросы передачи аналогового сигнала от фотоприем-ниха через аналогово-пифровой преобразователь /АВД/ в память КЭШ и его оперативной обработки применительно к" фотоэлектрическим наблюдениям.звезд.

4. Разработать и реализовать на ЭВМ методйку построения, оперативного исследования и выбора оптимальной математической модели азимута на основе наблюдений.

5. Исследовать методические особенности нового астрономического инструмента и методики наблюдений звезд для определения азимута.

Научная новизна.

1. Фундаментальный азимут представлен в виде системной модели, состоящей из множества подсистем, зависящих от времени. В качестве метода построения и анализа такой модели используется системный анализ. Исследованы основные подсистемы системной модели ФА.

2. Разработана мзтодика формирования и исследования оперативных каталогов эфемерид и.координат наблюдаемых звезд в функции от широты пункта для определения азимута.

3. Разработана теория оперативной интерпретации'на ЭВМ наблюдений азимута, включающая построение, исследование и вибор оптимальной модели азимута на основе регрессионного анализа.

4. Разработаны основные принципы регистрации звездных прохождений с использованием АЦП.

5. Разработаны требования к ФА, относящиеся к оперативному и автоматическому его определению на разных пунктах.

6. Предложена методика наблюдений звезд на астрономической системе с зеркальным блоком для определения и хранения азимута.

Практическая денность работы.'

Разработаны на алгоритмическом языке ПЛ-1 и реализованы в диалоговой системе СБУ ЕС ЭВМ комплекс программ формирования и исследования оперативных каталогов эфемерид к координат наблюдаемых звезх з функции от широты пункта; комплекс программ построения, исследования и выбора, оптимальной модели азимута на основе регрессионного анализа.

С целью построения и исследования миделей азимутов были проведены высокоточные определения азимутов из наблюдений прохождений звезд в вертикале земного предмета на пассажном инструменте. Обработаны двухлетние рады наблюдений азимутов двух направлений. Получены и исследованы 'модели азимутов на основе измерений.

В соавторстве предложено устройство для хранения азимута эталонного направления.

Практическая реализация работы. Программа формирования оперативных каталогов эфемерид'и координат наблюдаемых звезд внедрена в ЦНИИГАиК. На устройство для хранения азимута эталонного направления получено авторское свидетельство.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены:

- на региональной научно-технической конференции "Совершенствование геодезических, фотограмметрических и астрономических работ" в РИСИ /г. Ростов-на-Дону/, в 1987 г.;

- на 42-ой научно-технической конференции студентов, аспиран-' тов и молодых ученых ШЯГАиК в 1987 г.;

- на научных семинарах кафедры астрономии и космической геодезии МИИГАиК в 1987 г.

Публикации. По результатам выполнзшой работы опубликованы две статьи и получено'авторское свидетельство.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит с-из введения, трех глав, заключения, списка литературы /том 1/ и ' приложений /том 2/. Общий объем диссертации составляет 274 страница машинописного текста, в том числе 135 страниц без списка литературы и приложений. В-диссертации имеется 15 таблиц, 7 рисунков. Список литературы содержит 83 наименования, в том числе 9на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении дается обоснование актуальности поставленной проблем, сформулирована основная цель исследований, определены задачи и изложено краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса определения фундаментального азимута с целью обобщения требований к ФА и выбора оптимального способа наблюдений, метода составления эфемерид звезд, астрономического инструмента, определения списка погрешностей, которые необходимо учитывать при обработке наблюдений, уровня автоматизации предварительной обработки результатов йзмерений, анализа и интерпретации наблюдений.

Методика определения ФА заданного направления заключается в организации и проведении систематических программных наблюдений с определенной периодичность®. В подразделе 1.1 обобщены основные требования к определению ФА на основе обзора^работ 12,31. Представляется целесообразным с учетом современного методического и аппаратурного обеспечения разработать требования к фундаментальному гзимуту, относящиеся к оперативному ж автоматическому его определению на разных пунктах.

Б результате априорного расчета применительно к наблюдениям в меридиане на пассажном инструменте с контактным микрометром были получены случайные составляющие погрешностей определения азимута из одного приема /пАр/ и вечера наблюдений /«¿¡»Л

= ±0,74", ±0,23". /1/

На основании проведенного обзора астрономических инструментов, методов наблюдений звезд и анализа погрешностей сделан вывод, что ни один таз инструментов в полной мере не удовлетворяет современным требованиям к точности определения ФА.. Поэтому на основе требований

к ФА необходима разработка принципиально нових инструментов.

Систематические определения азимута одного и того .же направле- : ния наряду с традиционным уравниванием результатов наблюдений требуют ийого подхода к анализу и интерпретации получаемой информации. В случае определения ФА мы имеем высокоточные измерения. Поэтому уравненных значений на эпоху наблюдения может быть не достаточно для оценки влияния отдельных-факторов или учета тонких эффектов изменений азимута. Отсюда следует, что требуется исследование изменений фундаментального :там/та как функции от времени. Это может быть достигнуто путем построения оптимальной модели азимута на основе наблюдений. Поэтому важной задачей становится разработка теории построения, исследования и выбора оптимальной математической «одели,ФА на основе измерений.

Учитывая, что $А представляет сложную систему, при исследовании ее необходимо использовать методы, позволяющие описывать такие системы, например, системный анализ или. системный подход.

Обзор уровня автоматизации, предварительной обработки результатов астрономо-геодезических определений показал, что вопросы автоматического сбора информации о состоянии атмосферы и предварительной обработки измерений'применительно к фотоэлектрическим наблюдениям звезд на базе ПЭВМ недостаточно разработаны.

Вычисления и анализ случайных ошибок высокоточных звездных каталогов показали, что при определении ФА предпочтительными по точности являются каталоги Ж5, Ж4, Ж4 £ир , КГЗ-З. Наиболее выгодным по распределению звезд на небесной сфере до является ТСГЗ-З.

Обзор методов составления эфемерид позволяет сделать вывод, что в настоящее время при определении азимута не реализована полностью задача автоматического составления и исследования списка эфемерид наблюдаемых звезд.на основе каталога, записанного на

о

магнитном носителе информации ЕС ЭВМ или ПЭВМ. Исследование полученных списков звезд необходимо для составления оптимальных программ наблюдений и для того, чтобы в случае применения автоматизированных регистрирующих устройств предвидеть и исключать ситуации, когда в поле зрения инструмента могут появиться другие звезды и вызвать сбой или ложный сигнал приемного устройства. Поэтому необходимо разработать методику формирования и исследования на ЭВМ оперативных каталогов эфемерид и координат наблюдаемых звезд для заданного пункта.

Во второй главе на основе принципов системного анализа предложена системная модель ФА, перечислены ее подсистемы, приведен необходимый математический аппарат и алгоритмы' для исследования основных ее подсистем.

Системная модель ФА представлена в виде обобщенной блок-схемы и включает следующие подсистемы: математическая модель азимута на основе наблюдений; слуяба ФА; методика наблюдений; подсистемы наблюдений и регистрации; математические метода обработки и интерпретации наблюдений, их программное обеспечение; каталоги »{©мерил и координат наблюдаемых звезд; подсистема идентификации модели; априорная информация. В свою очередь подсистемы состоят из элементов различной природы. В нашем случае система является неконсервативной, т.к. допускает влияние извне /атмосферы, наблюдателя и т.д./

Предварительный статистический анализ распределения звезд каталогов предложено проводить по формулам, основанным на распределении Пуассона. Разработана теория исследования попадания звезд каталога в поле зрения инструмента.

С целью исключения аномальных наблюдений предложено-проводить контроль измерений по величине поправок из уравнивания. Данный критерий разработан A.B. Хлебниковым. Формула йычисления допустимой

поправки с учетом весов измерений, полученная для случая определения азимута, имеет вид:

- /2/

где: X - коэффициент, зависящий от принятой доверительной вероятности; он выбирается из таблиц вС- распределения; - зенитное расстояние £-ой звезды; ф - средняя квадратическая ошбка /СКО/ единицы веса;

Qn.0i4.0a- элементы обратной матрицы.

В подразделе 2.5 предложен один из вариантов подсистемы регистрации измерений на базе ПЭВМ, имеющей-дополнительные блоки АЦП, ЦАП /цифро-аналоговый преобразователь/ и счетчик времени. Разработаны методики управления работой АЦП и привязки измерений к "временной шкале. Получены формулы вычисления моментов измерений и среднего момента прохождения изображения звезды через середину щели визирной решетки.

Важным этапом реализации системной модели ФА является представление изучаемого объекта в виде математической модели. В подразделе 2.6 предложена теория моделирования высокоточного азимута на основе регрессионного анализа. Она включает построение и исследование априорной модели на основе измерений с максимальным числом параметров, количество которых определяется заданнсэй точностью азимута; выбор оптимальной модели методом исключения и исследование оптимальной модели. Рассмотрим названные этапы.

1. Априорная модель азимута представляет собой полиномиальное уравнение криволинейной регрессии, линейное по коэффициентам и полученное из разложения экспоненты в ряд Тейлора до четвертой степени. Четвертая степень получена из анализа ошибки разложения в зависимости от точности определения азиата 0,2 - 0,3". Априорная

у«« -л /з/

Тогда измерения можно представить как

У£ +6i , /4/

или в матричном виде

У ,. /5/

где: у /7, ^ .. . \ Г - вектор-столбец наблюдений;

- матрица известных коэффициентов модели;

уб = -----/ г - вектор неизвестных коэффициентов

модели, где * м 0,1',2,4.

й яу- в ¡£,-----&я/ - случайный вектор ошибок

модели с коэффициентами ¿6* ;

- операция математического ожидания; я - количество наблюдений азимута;

- значения азимута, предсказанные по модели- с коэффициентами />, ;

1 &£--ЗГ~

Ьм, я--—г®— - нормированные моменты времени на интерва-

.м-и

2 ле Г—1, +1] /¿£- момент наблюдений;

- моменты начала и конца наблюдений/. 2. Исследование модели включает: а/ проверку адекватности модели исходным данкым/Г-статистики б/ проверку значимости коэффициентов модели /Р-статисгики Н,.^,,.,,/; в/ вычисление матрицы ковариаций 11(6) , СКО оценок коэффициентов модели ;-

г/ вычисление предсказанных по модели значений азимута ^ , остатков и ошибки предсказания по модели й)„р

д/ вычисление дисперсии и стандартного отклонения т^ к пре-

дсказываемому среднему значению при данном Х^ «/1

Исследование модели -удобно проводить в таблице дисперсионного анализа /таблица 1/:

Таблица 1

Дисперсионный анализ модели

Источник вариации

Сумма квадратов

¡степень!' Средний |свободы| квадрат

Регрессия Е55^тХгу - К-1 Ы$8 а т/Сг-1)

Неадекватность 0,= -¿1гу р-к О./^р-к)

"Чистая"ошибка 0!= 0о- 0,Хр л-р М5Е

Остаток 0,= <}|+ и-К « а/^-к)

Общая вариация уту - й-1 -

Обозначения в таблице 1:

6 я /ХТЕ5^ Хг3у ~ оценки коэффициентов модели, которые вычисля-/[И, \ втся по Ж.

от,

[р],

т \1И, [Р]г ш /

где: - вес ¡.-го измерения;

р - количество дат наблюдений.

Формулы исследования модели:

Неадекватность: ТА я

^ N52

Модель адекватна, если ?А.Та5

Значимость: 72

М38

/6/-/7/

Коэффициенты модели значимы, если Т2,«,

/ГА^, и Г2п,г выбираются из таблиц Р-распределения/.

.Б/4/ =АгД/-аг ;т^ - '{щ] , где р =0,1,...!. /8/

В/х/ = Х'.ДГЕХ/'Х:^1 ; т;,. /Ю/

3. Выбор оптимальной модели методом исключения с использованием х-критерия:

Р изменение остатка за счат ¿1_ у-ц/

а средний квадрат остатка для V коэф-в

Условия:

Ячи * £> ~ коэффициент не.значим и исключается йз модели;

йвй > Т.- коэффициент значим и не исключается из модели; где: Тв- выбирается из таблицы Р-распределения;

минимальное значение из Р^ц-й , вычисленное для каждого коэффициента.

В третьей главе приведены результаты разработки и исследования некоторых подсистем системной модели фундаментального азимута,.выводы и рекомендации по их-использованию.

В подразделе 3.1 была предложена и реализована на ЭВМ метода-, ка формирования и исследования оперативных каталогов эфемерид и координат наблюдаемых звезд как функции широты пункта для определения азимута из наблюдений прохождений звезд в. вертикале земного предмета. Каталог эфемерид предназначен для установки инструмента •по зенитному расстоянию и отождествления звезд, а каталог координат - для автоматизации окончательной обработки наблюдений на ЭВМ. Исследование включает пять этапов, на которых по заданным критериям на основе исходного каталога звезд составляется разреженный каталог, производится статистический анализ распределения его звезд, формируются каталоги эфемерид и координат наблюдаемых звезд, полученные каталоги при необходимости переписываются с магнитной ленты ЕС ЭВМ на магнитные носители ПЭВМ.

При реализации методики в качестве исходных были использованы два звездных каталога: РК4 и ГК4 Зир/каталоги на магнитной ленте получены из Астросовета/. Это связано с тем, что все яркие звезды этих каталогов вошли в РК5. На рис.-1/а/ приведены результаты исследования попадания звезд каталогов в поле зрения до 1°х 1°. Видно, что возможность одновременного попадания двух звезд названных

Исследование каталогов эфемерид и координат звезд 1а/. Число пар звезд в поле зрения до 1°х 1°

каталогов в визирную решетку /^=2?5/ исключена, • что подтверждает данные предварительной статистической оценки распределения звезд разреженного каталога. Созданное программное обеспечение позволяет в.заданном режиме провести оценку числа наблюдаемых звезд как функции широты пункта /// для заданного направления и фиксированных 2*, & На ряс. 1/6/ приведены результаты такого исследования. Полученные суммарные оценки характеризуют распределение ярких звезд /mié/ каталога FX5. Полученные результаты можно использовать на производстве при оперативной подготовке-исходных данных, оптимальных методик наблюдений и обработке результатов.

Подсистема регистрации измерений на базе ПЭВМ является составной частью системной модели ФА.. В подразделе 3.2 приведены результаты^ предварительной оценки точностных характеристик АЦП, счетчика времени и алгоритм регистрации прохождений звезд с использованием. АЦП. При лабораторных исследованиях применялась ПЭВМ "Искра-1256". ■АЦП, ЦАП и счетчик времени подключаются к ней через общую информационную шину. Предварительная оценка параметров названного АЦП и счетчика времени показала, что они могут быть использованы для регистрации информации о звезде при астрономических, определениях.

Важнейшей подсистемой системной модели ФА является математическая модель изучаемого объекта. С целью построения и исследования моделей были проведены высокоточные определения азимутов из наблюдений прохождений звезд в вертикале земного предмета пассажным инструментом с контактным микрометром. В результате наблюдений были получены азимуты двух направлений за две эпохи. При.уравнивании результатов и построении моделей азимутов исследовались следующие периоды времени: вечер, несколько вечеров, сезон.наблюдений.

В процессе обработки производился контроль измерений по величине поправок из уравнивания /формула /2//. Данная методика позволила

получить хорошие результаты, -поэтому ее можно широко использовать.

Полученная точность результатов наблюдений хорошо согласуется с теоретическими оценками /формула /1/, таблица з/ и аналогичными наблюдениями ИЗ- Основной причиной отличия результатов определения азимута в разные эпохи можно считать влияние азимутальной личной инструментальной разности /АЛИР/, которая не учитывалась.

Модели условных азимутов на основе наблюдений приведены в таблице 2. Полученные результаты показывают, что все оптимальные модели имеют более предпочтительные оценки, удовлетворяют условиям линейной модели с некоррелированными наблюдениями и характеризуют изменение азимута внутри заданного интервала времени.

Измерения внутри вечера /модели 2 и 5/ хорошо согласуются между собой, в качестве исходного выбиралось уравнение регрессии четвертой степени, а оптимальная модель имеет линейную составляющую.

Уравненные значения азимута хорошо согласуются мевду соседними датами, но могут различаться при промежутке в несколько дней. Колебания азимута от вечера к вечеру могут определяться, как показано в 11,2}, изменением влияния боковой рефракции и нестабильностью АЛИР. Изменение вечерового азимута показано в таблице 3. Оптимальные модели вечерового азимута имеют вид прямой, кривой второй или третьей степени /модели 1, 3 и 4/. Уравненные значения за вечер или несколько вечеров лежат на графиках оптимальных моделей или находятся вблизи, что также подтверждает правильность их выбора.

Средняя ошибка условного азимута систематического характера, зависящая от состояния атмосферы и АЛИР, для вечеровой программы

может быть вычислена даумя путями: 1/ из средних колебаний вечерового азимута, как предложено в СИ:

^ - • ** - . ю/

пи - 0X0 определения азимута из уранивания вечеровой программы.

Таблица 2

Модели условных азимутов двух направлений на основе измерений

Направление,

период наблюдений

Число измэ-

Тисло дат

.И(?х<щад мрд^,

I

Оптимальная модель

Г-отатист

выч. ¡табл. | * } т(. {

!стан, .от.сл! Р-статаст

!

¡вот. }табл. I Л |

Л.!

I % I

Ъ1-Ч2 ! Т7Т=1Т.09.86! 22

!

! 3

» л

2/ 2-3.09.87 ! 19 /две прог-, ! рамма/ |

! 1

. -8^23 - ! Уй,г = -3;23 - 0^56

1,03!+0;25-СУ 28!+0У 27-07331 ------51Ь! ~ ~ !

I

%Х =-0.25-2?674-4,65-42+1,00£ +4,2И* ! V = -9,98 -1,86-4 1?7^?1!|1,18! 0,74-3.74! 0,49-1,01(2^11|^||)1.141±0;25-0;40110у20-0;49

А _ _ _ .9 . I А . '

37

.08.86! 37 !

! !

! !

! !

"«, =-6,89+3, 00 +0,04- ¿-4 , 5 5. £

I_I

| |Г«77= -0,54 - 1,б2'£/ !11Г4Д4!1,0о! 0.71-2,13! 0,23-1,19! ПтШ^^ВИ.ОБ! 0,23-0,42! 0,19-0,65

ЙЗГВД '

|Авгэд1

4/21-25,03.87! 41

! ! I

У^ =-8,92-0,31-4+1,05' с

Модель не значима

/юдель значима

5/22-23.08.87! 19 ! /два про- ! ! граммы/ | * • |

У«,^,73-2,694-0,67-4+2,26-£+0,33.¿;*! 2«т= -8.36 - 2,28-4 + 2,23-£^ Значтаоота ! Значимость! модель значима

3,04( 3,11|0,58! :,1одель на значима | 5,57]5.5310,51! 0,20-1,03! 0,25-0,54

| -8.81 + 0.90-Й |

! 8?5§!^3^4!1,14! 0,31-0,43! 0,26-0,27 !

4

2/ из отклонений измерений относительно Модели азимута.

В диссертации анализ изменений вечерового азимута проведен с использованием полученных оптимальных моделей по формулам:

; К'-ыр*^ аз/

Результаты вычислений различными методами практически

. одинаковы, но в последнем случае мы имеем возможность оценить изменения азимута относительно оптимальной модели в заданные моменты времени внутри интервала исследования.

Наблюдения, представленные в диссертационной работе имеют ограниченный объем и предназначены в первую очередь для проверки предложенных методик на реальных измерениях, поэтому выводы по ним имеют предварительный характер. Величину ¿¡¡^ =1700 можно объяснить влиянием АЖР и неблагоприятными-внешними условиями.

Таким образом, модели на основе измерений позволят детально изучить изменения азимута внутри заданного интервала времени. Предложенную методику можно рекомендовать для построения, исследования й выбора оптимальной модели азимута или других параметров, полученных на основе наблюдений. Анйлиз изменений, вечеррвбго азимута относительно оптимальной' модели позволит детально исследовать систематическое влияние внешней среды или других факторов на ФА.

В подразделе 3.4, учитывая современное аппаратурное обеспечение и разработанные автором методики, предложены требования к ФА, характеризующие оперативное и автоматическое его оцределение:

1. -Автгмагическая регистрация и накопление информации о прохождении звезды, метеоданных в приземном слое воздуха при помощи ПЭВМ. ПЭВ.^ используется также для формирования, хранения и исследования оперативных каталогов эфемерид и координат наблюдаемых звезд-.

2. Обработка наблюдений в-реальном масштабе временинакопление данных в памяти ПЭЗ;,!. Уравнивание и контроль измерений.

■Таблица 3

Изменение вечерового азимута направления

Дата

а'

тпр

¿¿1Л.

203 41'

Направление .с2-И2

6-7.08.86 48','790 2У500

19-20.08 47,383 1,093

.28-29.08 46,846 0,556 = 0778

29-30.08 46,389 0,099

30-31.08 45,375 -0,915

464 29 Х- = 1','033 0,990. /IV - 0','293 0,008 = 17025

21-22.08. 87 46,405 0,875

22-23.08 23-24.08 45,261 43,862 -0,269 -1,668 1*4-1 = 0,69

24-25.08 46,650 1,120

К* щ-Ки**, 45,53 = 0','76 V 0,983 0,933 0,308 0,089 1,068 1,022

204° 01' Направление 81-.Ч12

1-2.09.86 12','569 0','759

4-5.09 12,618 0,808 А* = 0,79

10-11.09 10,777 -1,033

11,81 II 0,867 0,824 0,272 0,179 ■ 1,039 1,003

2-3.09.87

И.13

.первая программа

гга^= о','72

о';эб1 Я5а, = о*;291

= IV 044

V* = 0,вЭ16 = 0.*087 1Т00З

|^| = 0,*092.

3. Оперативная интерпретация на ЭВМ наблюдений азимута.

4. Анализ изменений ФА относительно оптимальной модели.

В подразделе 3.5 как для одного из возможных вариантов использования требований к фундаментальному азимуту и проведенных исследований рассмотрены методические особенности астрономической системы с зеркальным блоком для определения и хранения азимута заданного направления. На устройство для хранения азимута эталонного направления получено в соавторстве авторское свидетельство. Принципиальная схема системы наблюдений звезд, а также работы оптического блока показана на рис. 2. Там же-приведены формулы, характеризующие работу зеркального блока. Конструкция и методика работы принципиально отличаются от традиционных инструментов наличием двух горизонтально расположенных навстречу друг другу визирных труб /1,1'/ и специальной конструкцией оптического зеркального блока. Оптичеоклй блок, расположенный между телескопическими' системами на их общей визирной оси,' представляет собой трехзеркальную перевернутую П-образную конструкцию, обращенную к зениту, в которой два крайних зеркала 6 и 8 имеют двухстороннее зеркальное покрытие, а промежуточное зеркало 7 - одностороннее покрытие, обращенное внутрь зеркального блока. П-образный зеркальный блок позволит организовать одновременные наблюдения одной и.тбй-же звезды на двух визирных 'трубах, что даст возможность повысить точность за счет ■ исключения коллимационной ошибки и оперативность определения азимута.

. Вопросы эфемерядного обеспечения работ по определению азимута на разных..пунктах,, оперативной интерпретации и анализа наблюдений мвгут быть решены на основе подходов, предложенных в диссертации.

Предложенная астросистема может быть использована для определения и хранения азимутов коротких линий /до 200 м/..

АСТРОНОМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ЗВШЛЬНШ БЛОКОМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ АЗИМУТА ЗАДАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ

5-

9'

Рис.2

Заключение. Основные результаты исследований, выполненных в диссертационной работе, можно сформулировать в следующих выводах.

На основе принципов системного анализа предложен один из вариантов системной модели фундаментального азимута направления. Исследованы следующие ее подсистемы:

1. Каталоги эфемерид и координат наблюдаемых звезд: разработана и реализована ЕС ЭВМ методика формирования и исследования оперативных каталогов эфемерид и координат наблюдаемых звезд как функции широты пункта для определения азимута из наблюдений прохождений звезд в вертикале земного предмета.

Экспериментально исследовано распределение звезд каталогов Ж4 и 5К4 которые составляют основу ярких звезд РК5.

Составлены и исследованы каталоги эфемерид и координат наблюдаемых звезд для заданного пункта наблюдений.

2. Математическая модель азимута направления, интерпретация наблюдений: разработана и реализована на ЕС ЭВМ методика построе- ■ ния, оперативного исследования и выбора оптимальной модели азимута на основе регрессионного анализа.

Обработаны двухлетние ряды наблюдений двух азимутов направлений. В соответствии с Методикой получены.и исследованы модели азимутов на основе йзмерений.

3. Предложена общая схема одного из вариантов "подсистемы регистрации измерений на основе ПЭВМ, имеющей такие дополнительные блоки как АЦП, ЦАЛ и счетчик времени. Изложены принципы и составлен алгоритм программы регистрации звездных прохождений с использованием АЦП.

4. Служба фундаментального азимута: разработаны требования к фундаментальному азимуту, относящиеся к оперативному и автоматичен скому его ■ определению на разных пунктах. •' .

5. Подсистема наблюдений: как для одного из возможных вариантов использования требований к Фундаментальному азимуту и разработанных методик рассмотрены методические особенности астрономической системы с зеркальным блоком для определения и хранения высокоточного азимута заданного направления.

Таким образом, в диссертации проведено теоретическое и экспериментальное исследование подсистем системной модели фундаментального азимута, разработаны алгоритмы и программное обеспечение для оперативной подготовки исходных данных и. интерпретации наблюдений на ЭВМ. Полученные оптимальные модели фундаментального азимута позволят более детально изучить его изменения во врёмени и пространстве и факторы, вызывающие эти изменения.

По содержанию диссертации опубликованы следующие работы:

1. Методика формирования оперативного каталога звезд в памяти мякроЭВМ для целей геодезической астрономии. / Изв. вузов. Геод. и аэрофот., 1988, HQ. - С..112-120.

2. Некоторые методические вопросы автоматизации предварительной обработки результатов астрономо-геодезических опредёле'ний на базе микроЭВМ. / Изв. вузов. Геод. и аэрофот., 1988, !Ь5. - С. 111-120.

3. Устройство для хранения азимута эталонного направления. Авт.

свид. ССОР №1673834, МКИ S 01 С 15/00, заявл. 11.04.89,К678023/10,

опубл. 30.08.91, Бш. Ж32. - 3 с. /в соавторстве с'Лилкшшм A.M.. и др./.

Литература

1. Баранов В.Н. и др. Анализ определений высокоточного.азимута пассажным инструментом. /"Геод. и картогр.", 1990, JM. - С. 16-20.

2. Исследование методов астрономических определений географических координат и азимутов.: Отчет по г/б теме №1.08/01. - М.: МШГАиК, 1985. - 30 с.

3. Красовский <5.Н. Руководство по высшей геодезии. Часть 2...- М.: Геодезиздат, 1Э42. - С. 492-494.