Российско-кубинская ГНСС-служба

В 2019 году Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА) совместно с Институтом геофизики и астрономии Республики Куба (ИГА) начали проект по созданию на Кубе российско-кубинской колоцированной геодезической станции. Основной целью проекта является повышение точностных характеристик российской сети колоцированных станций «Квазар-КВО» за счет значительного улучшения географического распределения. Для Республики Куба этот проект позволяет начать формировавать на современном уровне национальную систему координатного и временного обеспечения, в том числе за счёт совместной работы измерительных средств станции с инструментами сети «Квазар-КВО» и глобальной сети станций.

В октябре 2021 года на базе российско-кубинской колоцированной геодезической станции после завершения комплекса монтажных и пуско-наладочных работ была организована ГНСС-служба по мониторингу и анализу геофизических параметров.

Расположение

Российско-кубинская ГНСС-служба располагается на территории ИГА по адресу г. Гавана, Муниципалитет Ла Лиса, Улица 212.

Основная точка отсчета ГНСС-службы (место установки антенны ГНСС-приемника) имеет координаты 23.069189 с. ш. и −82.459803 в. д.

Sorry, we have no imagery here.

ГНСС-служба находится в здании российско-кубинской обсерватории вместе с оптической станцией, установленной Институтом астрономии РАН (ИНАСАН) совместно с ИГА.

Российско-кубинская обсерватория на территории ИГА в г. Гавана.

Оборудование станции

При оснащении станции высокоточным оборудованием для проведения ГНСС и метеорологических измерений были учтены все обязательные требования, предъявляемые IGS к ГНСС-службе. Состав и взаимодействие основных средств станции представлен на схеме ниже.

Структурная схема оборудования российско-кубинской ГНСС-службы.

ГНСС-антенна Topcon CR-G3 предназначена для приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС, Galileo);
Автоматическая метеорологическая станция Vaisala WXT536 осуществляет измерение метеорологических параметров, таких как температура, относительная влажность, скорость и направление ветра, атмосферное давление и количество осадков;
Напольный шкаф управления с установленнымы сервером Supermicro, ГНСС-приемником Javad Delta-3T, источником бесперебойного электропитания, коммутатором, оптическим кроссом, преобразователем интерфейсов, вторичным источником электропитания, монитором и устройствами ввода. Эта составляющая отвечает за сбор, хранение и передачу данных с основных средств измерений;
Оптоволоконный кабель используется для высокоскоростной помехозащищенной передачи данных от сервера ГНСС-службы к точке доступа сети Интернет;
Сетевой шкаф с установленными коммутатором, оптическим кроссом и маршрутизатором осуществляет прием и передачу данных из локальной сети ГНСС-службы в сеть Интернет;
VoIP-телефоны и IP-камера предназначены для связи с оператором ГНСС-службы и удаленного визуального контроля за состоянием оборудования.

Антенна ГНСС-приемника установлена на платформу в верхней части колонны, специально отлитой на крыше здания обсерватории. Антенна подключена коаксиальным кабелем к ГНСС-приемнику, находящемуся в напольном шкафу в помещении ГНСС-службы. Кабель проложен вдоль стен и крыши в пластиковых трубах для защиты от ультрафиолетового излучения, осадков и механических повреждений.

ГНСС-антенна Topcon CR-G3 (слева), напольный шкаф с оборудованием (в центре), ГНСС-приемник, сервер и др. оборудование (справа).

Напольный шкаф управления с оборудованием для сбора, хранения и передачи данных с основных средств измерений размещается в центре помещения ГНСС-службы. Сигнальные кабели метеостанции и ГНСС-антенны и оптоволоконной линии связи подводятся к напольному шкафу по стене в кабель-канале.

В помещении размещена IP-камера для удаленного визуального контроля за состоянием оборудования и установлен IP-телефон для экстренной связи с оператором ГНСС-службы.

Для обеспечения продолжительной работы оборудования ГНСС-службы в помещении установлен настенный кондиционер, который поддерживает постоянную температуру в пределах 23-24 градуса и относительную влажность не выше 85%.

Автоматическая метеорологическая станция Vaisala WXT536 установлена на металлической мачте высотой 6 метров, расположенной в 20 метрах к югу от здания, оборудованной молниеотводом и устройством защиты защиты от импульсных помех и соединена многожильным сигнальным кабелем с преобразователем интерфейсов, расположенном в напольном шкафу.

Общий вид установленной метеорологической станции (слева) и автоматической метеорологический приемник Vaisala WXT536, устройство защиты от импульсных помех и молниеприемник (справа) .

Данные с метеостанции доступны для скачивания на странице.

Подключение оборудования ГНСС-службы к сети Интернет выполнено в помещении серверной административного здания с помощью оптического кросса, управляемого коммутатора и маршрутизатора, установленных в сетевом шкафу. Соединение от серверной административного здания до обсерватории длинной околок 120 метров выполнено в виде оптоволоконной линии связи, уложенной в кабель-канале под землей на глубине около 1 метра.

Определяемые параметры

Временные ряды ГНСС-наблюдений позволяют получать локальные геофизические параметры, которые могут быть использованы при реализации глобальных систем отсчета и решении других задач временного и координатного обеспечения. Наблюдательные данные позволяют анализировать изменения в моделях уровня моря и нагрузки океана, повышать точность рассчитанных апостериорных и прогнозных параметров вращения Земли (ПВЗ).

Обработка ГНСС-наблюдений производиться программным обеспечением, созданным в ИПА РАН. Физические модели и алгоритмы, реализованные в этом программном обеспечении, соответствуют современным стандартам, рекомендованным Международной службой вращения Земли (IERS) и IGS. Стандартным режимом работы является обработка ГНСС-наблюдений фазы и псевдодальности в глобально-распределенной сети на суточном интервале. В обработку также включаются ГНСС-наблюдения сети «Квазар-КВО». Для дополнения наборов ПВЗ привлекаются значения Всемирного времени и координат небесного полюса.

В процессе обработки на каждые сутки определяются следующие параметры:

Параметры вращения Земли (ПВЗ) (координаты и скорости полюса, продолжительность суток);
Координаты станций в земной системе отсчета;
Параметры движения спутников (начальные координаты, скорости и коэффициенты модели светового давления);
Поправки часов спутников и станций;
Межсистемные (GPS-ГЛОНАСС) задержки в приёмниках;
Местные зенитные тропосферные задержки;
Местные горизонтальные атмосферные градиенты;
Местное вертикальное полное электронное содержание в ионосфере;
Вещественные фазовые неоднозначности.

В итоге на весь интервал наблюдений составляются ряды данных, формирующих практические результаты:

Нормальные матрицы для координат станций и ПВЗ для построения земной системы координат и определения тектонических движений;
Ряды ПВЗ;
Ряды зенитных тропосферных задержек станций;
Ряды вертикального полного электронного содержания в ионосфере;
Эфемериды спутников ГЛОНАСС.

Cсылки

Публикации

D. Marshalov, O. Pons Rodriguez, Yu. Bondarenko, V. Suvorkin, I. Bezrukov, S. Serzhanov: Russian–Cuban GNSS Service for Monitoring and Analysis of Geophysical Parameters // Revista Cubana de Física, Vol. 37, №1, 73–76 (2020)
V. Suvorkin, S. Kurdubov: Two-Group Least Squares Method for Space Geodesy Techniques // Proceedings of the All-Russian Conference “Ground-Based Astronomy in Russia. 21st Century”, Special Astrophysical Observatory of RAS Eds: I.I. Romanyuk, I.A. Yakunin, A.F. Valeev, D.J. Kudryavtsev, 458–460 (2020)
D. V. Ivanov, M.-R. Uratsuka, A. V. Ipatov, D. A. Marshalov, N. V. Shuygina, M. V. Vasilyev, I. S. Gayazov, G. N. Ilyin, Yu. S. Bondarenko, A. E. Melnikov, V. V. Suvorkin: Russian-Cuban Colocation Station for Radio Astronomical Observation and Monitoring of Near-Earth Space // Astrophysical Bulletin, Volume 73, Issue 2, 257–266 (2018)
N. Shuygina, D. Ivanov, A. Ipatov, I. Gayazov, D. Marshalov, A. Melnikov, S. Kurdubov, M. Vasilyev, G. Ilin, E. Skurikhina, I. Surkis, V. Mardyshkin, A. Mikhailov, A. Salnikov, A. Vytnov, I. Rakhimov, A. Dyakov, V. Olifirov: Russian VLBI network “Quasar”: Current status and outlook // Geodesy and Geodynamics, Volume 10, Issue 2 , 150–156 (2019)
Suvorkin V., Kurdubov S., Gayazov I.: GNSS processing in Institute of Applied Astronomy RAS // Proceedings of the Journées 2014 "Systèmes de Référence Spatio-Temporels", Z. Malkin and N. Capitaine (eds), Pulkovo observatory, 252-253 (2015)