Диссертация (Высокоточное местоопределение в глобальных навигационных спутниковых системах в абсолютном режиме за счет разрешения неоднозначности псевдофазовых измерений), страница 7

непригодны для глобального использования. Таким образом, метод PPP-RTK имеет признаки какместоопределения в режиме PPP, так и сетевого метода Network RTK [6]. Характернымсвойством методов PPP-RTK является использование потребителем атмосферных коррекций,вычисленных в пределах локальной или региональной сети [41-43]. В статье [42] (CurtinUniversity) также описан метод PPP-RTK, в рамках которого реализовано местоопределение сразрешением неоднозначности псевдофазы по одночастотным измерениям. При этом полокальной сети станций оцениваются следующие параметры: разделѐнные смещения показаний28часов спутников (термин поясняется далее), значения ионосферных задержек по спутникам,интерполированных для грубого априорного местоположения потребителя.

Указанныепараметры в режиме квазиреального времени доставляются потребителю, позволяя реализоватьместоопределение в абсолютном режиме с использованием разрешения целочисленнойнеоднозначности псевдофазовых измерений. Важной особенностью работы [42] являетсяиспользование в том числе одночастотных измерений кода и псевдофазы, сформированныхотносительно дешѐвыми непрофессиональными навигационными приѐмниками (категория lowgrade-mass-market receiver). В [42] проводится сравнение эффективности предлагаемого методапри работе с одночастотными дешѐвым непрофессиональным навигационным приѐмником ипрофессиональным навигационным приѐмником (категория high-grade-mass-market receiver).Следует отметить, однако, что результаты в работе [42] получены при ряде допущений.

Встатье осуществляется независимая оценка параметров на каждую эпоху, т.к. режимклассическойкалмановскойфильтрацииприиспользованиидешѐвыходночастотныхприѐмников ввиду частых срывов слежения за фазой несущей практически нереализуем. Приэтом тропосферные задержки станций локальной сети принимаются одинаковыми, чтосправедливо только при удалении станций не более чем на несколько десятков километров.Также в [42] отмечается, что в течение первых 5 минут обработки измерений потребителемразрешение неоднозначности не используется, а период сходимости для вновь появившегосяспутника составляет порядка 25 минут.

Для устранения сингулярности в исходных системахуравнений в [42] используется подход, называемый в англоязычной литературе S-basis [44, 45],основанный на формировании оцениваемых комбинаций из исходных оцениваемых параметрови уменьшении общего числа оцениваемых параметров (более подробно алгебраические методырешения систем линейных уравнений в ГНСС, лежащие в основе S-basis описаны в разделе 3.3).Важно подчеркнуть, что описанное в [42] местоопределение с использованием разрешенияцелочисленной неоднозначности реализуемо только в пределах используемой локальной сетистанций.

Тогда как сам по себе подход PPP, в принципе, предполагает возможностьместоопределения потребителя в любой точке земного шара при условии наличия доступа квысокоточной ЭВИ, состав которой может быть различен. В этом проявляется принципиальнаяразница местоопределения в режимах PPP-RTK и PPP (Float PPP, Integer PPP).Третий класс методов можно охарактеризовать использованием так называемыхцелочисленных часов, которые включают в себя целочисленные фазовые часы (integer phaseclocks, CNES) [46] и так называемые разделѐнные часы (decoupled clocks, NRCan) [47]. В двухуказанныхметодахданногоклассанеоднозначностей целыми числами.осуществляетсянепосредственноеоценивание29В 2007 году авторы из CNES опубликовали работу [46], в которой представилидвухэтапный алгоритм, использующий ионосферосвободные кодовые и псевдофазовыекомбинацииизмеренийипозволяющийоценитьцелочисленныенеоднозначностипсевдофазовых измерений на исходных частотах системы GPS.

На первом этапе алгоритма посети станций производится разрешение неоднозначности на разностной шкале (wide-laneambiguity, разница неоднозначностей на несущих частотах GPS f 1G и f 2G , эквивалентная длинаволны 0.86 м). При этом в рассмотрение вводятся частичные задержки разностной шкалы(fractional widelane delays) для спутников и приѐмника. На втором этапе оценѐнныенеоднозначности разностной шкалы (wide-lane ambiguity) используются в фильтрационнойпроцедуре оценивания, основанной на обработке ионосферосвободной линейной комбинациипсевдофазовых измерений приѐмника потребителя. В процессе фильтрации оцениваетсядействительная оценка неоднозначности на частоте f 1G , связанная с эквивалентной длинойволны на суммарной шкале (narrowlane, сумма неоднозначностей на несущих частотах GPS f 1Gи f 2G с эквивалентной длиной волны около 0.11 м), которая после достижения сходимостипроцесса фильтрации округляется до ближайшего целого.

Позднее была опубликована работа[48] с описанием применения данного алгоритма к задаче определения спутниковых орбит. В2010 году те же авторы опубликовали работу [49], где использовался описанный ранееалгоритм, но были приведены дополнительные стандартизованные структуры представлениянеобходимых данных для работы алгоритма в режиме реального времени, а такжедемонстрировались результаты его применения для статического и динамического потребителя.В [49] величины, определѐнные в [46] как частичные задержки разностной шкалы (fractionalwidelane delays), называются задержками разностной шкалы (widelane delays).

Достигаемаягоризонтальная точность местоопределения составляет порядка 2 см. В настоящее времядоступен демонстрационный проект, использующий описанные алгоритмы и работающий вреальном времени [50].Альтернативный подход, также относящийся к третьему классу методов (использованиецелочисленных часов), был разработан в NRCan (Natural Resources Canada, Министерствоприродных ресурсов Канады). Осознание того, что наличие аппаратурных задержек наспутникеив приѐмникепотребителяявляетсяосновнойпричиной, затрудняющейиспользование целочисленной природы неоднозначностей псевдофазы, привело к рождениюнового подхода в высокоточном местоопределении, а именно – к разделению показаний часовспутника и приѐмника потребителя в зависимости от типа измерения.

В 2008 году в статье [47]была представлена модель измерений GPS с разделѐнными временными поправками спутникови приѐмника (decoupled clock model, далее обозначается как модель разделѐнных часов или30модель с разделѐнными часами), в рамках которой использовалось разделение показаний часовспутников и показаний часов приѐмника потребителя в соответствии с типом и частотойиспользуемых измерений. В модели предлагалось использовать псевдофазовые и кодовыеионосферосвободные комбинации (А.1), (А.2), а также ионосферосвободную кодово-фазовуюкомбинациюМельбурна-Вуббена(А.5).Врамкахданноймоделив[47]былопродемонстрировано, что в режиме Float PPP оценки неоднозначностей псевдофазовыхизмерений смещаются на величину комбинации аппаратурных задержек.

В частности, в [47]было показано, что в указанную комбинацию аппаратурных задержек входят не только фазовыесмещения, но также и кодовые. Это является одной из основных причин длительного периодасходимости режима Float PPP при использовании ставшего традиционным подхода,основанного на оценивании неоднозначностей псевдофазы действительным числом (раздел2.3).

В [47] проведѐн подробный анализ свойств разделѐнных часов предложенной к обработкемодели измерений. В [51] кратко описан процесс вычисления разделѐнных поправок кпоказаниям спутниковых часов по глобальной сети станций измерений, а местоопределениеанализируется для часовых файлов измерений. В результате, корректное целочисленноерешение получается в 90% случаев, достигается горизонтальная точность местоопределенияоколо 2 см. В [51] отмечено, что горизонтальная точность местоопределения существенноповышается с использованием разрешения неоднозначностей, тогда как высотная компонентапрактически не меняется. В [52] также отмечается, что высотная компонента местоопределенияне подвержена изменениям при использовании разрешения неоднозначности псевдофазовыхизмерений, тогда как для горизонтальной точности местоопределения в среднем наблюдаетсяповышение на 70%.Таким образом, в отличие от стандартного режима высокоточного местоопределения, гдевсем измерениям (разного типа и разного частотного диапазона) по данному спутникусоответствует одно значение смещения показаний его часов и разные аппаратурные смещения,в модели разделѐнных часов каждому измерению соответствует своѐ значение смещенияпоказаний часов спутника и приѐмника, включающее в себя аппаратурные смещения.

Инымисловами, в рамках разделѐнной модели часов, описанной в [47], для реализацииместоопределения потребителю необходимо получить доступ к трѐм различным коррекциям покаждому отслеживаемому спутнику, а не к одной, как ранее в традиционной модели измерений.В [53] приведѐн подробный анализ поправок к показаниям часов спутников разного типа измодели разделѐнных часов.Следует отметить, что сама идея разделения показаний часов в зависимости от типа ичастоты измерений высказывалась и раньше.

Например, в [54] и [55] модели измерений сразделѐнными часами уже приводились, но использовались они в дальнейшем для31относительных местоопределений, что позволяло избавиться от дефицита ранга. В [47] жеразделение часов впервые было описано в применении к безразностным измерениям, т.е.