Диссертация (1102264), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Если полагать, чтоизменение в каждой из ячеек происходит 1 раз в час, то переменную ,,удастся свести к 15840 переменным.Рис. 3.7. Схематичное представление размера приграничной зоны.В таком случае, размер занимаемой памяти при составленииматрицырешениясистемыбудетсоставлять217.5Гб2.Конечно,использование разряженных матриц позволяет уменьшить занимаемый объем,но необходимо отметить, что при решении системы уравнений требуемыйвычислительный объем как минимум в 2 раза превосходит объем, занимаемыйсамой матрицей. Чтобы не прибегать к использованию дополнительныхвычислительных мощностей, был применен метод отличный от разбиения поячейкам.Наиболее часто встречающийся метод определения DCB одиночногоприемника - полиномиальное разложение вертикального ПЭС в точке IPP.
Такв работе [82] применяется второй порядок разложения, в [83, 84] – четвертый.Общий подход этих работ заключается в том, что ПЭС представим в видемногочлена от двух переменных:2( , ) = 0 + 1 + 2 + 3 + 4 2 + 5 + ⋯2Количество приемников было принято за 8070(3.21)где и - широта и долгота точки IPP в геомагнитных координатах.Данныйметоднеотслеживаетвременнуювариативностькоэффициентов и при измерениях проводимых менее суток информации содного или нескольких спутников может не хватать для целостности системы.В качестве альтернативы в диссертационной работе использоваласьпараметризация ПЭС с помощью разложения по сферическим гармоникам,предложенная [73] = (, ) = ∑ ∑ ( ) × ( () + ())(3.22)=0 =0где – нормализованные полиномы Лежандра; – географическая(или геомагнитная) широта точки прохождения луча через слой ионосферы(IPP); = − 0 – долгота IPP, скорректированная на положение(“долготу”) Солнца 0 ; – максимальная степень разложения; и –неизвестные коэффициенты сферических гармоник.Аналогичный подход также был применен для региональных моделей.В частности, [85] для Японии и [86] для полярной шапки.
Одним из важныхпреимуществ данного подхода является отсутствие необходимости учитыватьвременное изменение коэффициентов ввиду зависимости от долготы скорректировкой на локальное время. Общее количество неизвестныхопределяется следующим образом: = ( + 1)2 + + (3.23)Для 16-го порядка разложения (обоснование выбора порядка см.
раздел3.2) количество неизвестных не превосходит 600. Такое количествонеизвестных является приемлемым для вычислений даже на серверах собъемом памяти от 18 Гб.Выражение (3.22) в векторной форме:71(00 (sin ) 10 (sin ) cos()⋯ (sin ) sin( ))00101111⋮(3.24)( )При переносе неизвестных в одну сторону и обозначении вектора истолбца выражения (3.24) как и ( ↓), соответственно, уравнение(3.21) принимает следующий вид: = = (0 ⋯ ⋯ 0 | 0 ⋯ ⋯0|( ↓) = ( ( ↓) )( ↓))(3.25)̃,, = где = = − ×(1 2 )2(22 −12 )Задержки DCB характеризуют изменяющуюся со временем поправку,обусловленную аппаратной частью. Предполагается, что задержка вэлектрической цепи приемника и спутника независимы и, следовательно,общая задержка может быть представлена как сумма задержки приемника изадержки спутника.
Но для того, чтобы разделить их при решении системынеобходимо дополнительное условие. Таким условием часто выступаетравенство нулю математического ожидания задержек космических аппаратов(КА) навигационной системы.На рис. 3.8 приведена блок-схема алгоритма, реализующего методикуопределения дифференциальных аппаратных задержек, разработаннуюдиссертантом. Блок-схему условно можно разделить на три этапа:1. Сбор и подготовка исходных данных,2. Вычисление экспериментального ПЭС,3.
Решение переопределенной системы уравнений.72На этапе сбора и подготовки исходных данных выполняетсяконфигурирование системы, генерирование путей к входным данным,проверка наличия необходимых файлов на стороне ФГБУ ЦАО и/или навнешних сервисах (как отечественных, так и зарубежных). В качествеосновного источника входной информации был выбран центр SOPAC [37],являющийся крупнейшим международным центром сбора и обработки данныхГНСС. На этом же этапе сбора и подготовки происходит чтение идекодирование исходных файлов, а также проверка на наличие необходимойинформации в них за рассматриваеый период. О возможном отсутствии техили иных данных сообщается в процессе подготовки данных и предусмотренавозожность загрузить дополнительные данные с другого альтернативногоисточника (либо данные за предыдущий временной период в случаенавигационных файлов).На втором этапе происходит оценка результатов наблюдения.
Дляполучения максимально достоверных данных осуществляется фильтрациянаблюдений. В частности, в дальнейших расчетах не используются данные суглом наблюдений менее 10 градусов; наблюдения, содержащие менее 10фазовых измерений без скачка фазы; первые и последние измерения в каждомотдельном наборе измерений временного ряда спутниковых измерений,который использует одну и ту же фазовую задержку. На этом же этапеопределяется неоднозначность фазовых измерений, и формируются значенияПЭС вычисленных из результатов наблюдений.Решение переопределеннойсистемыуравнений(3.25)являетсязаключительным этапом и начинается с определения элементов матрицысистемы, состоящей из полиномов Лежандра и угловых функций MF. Процессраспаралелен на несколько ядер, чтобы ускорить определение компанентматрицы системы.
Адаптация алгоритмов, записанных в виде программ, дляих эффективного исполнения на вычислительной системе параллельнойархитектуры происходило по станциям ГНСС, поскольку для каждой станциив отдельности может быть сформирована матрица системы и элементы этих73матриц не будут являться взаимозависимыми. Аналогичным образомформируется столбец свободных членов, т.е. в отдельности для каждойстанции. В виду того, что полученная система является переопределенной, тоее решение находиться методом наименьших квадратов.
Для сравнения и/илиассимиляции полученные значения DCB переводятся во временнойэквивалент задержки.74Рис. 3.8. Блок-схема алгоритма определения DCB3.3 Входные данные3.3.1. Формат обмена навигационными данными RINEX. Файлынаблюдений.RINEX-этоширокораспространенныйформатобменанавигационными данными, используемый при обработке данных системГНСС. позволяет хранить и передавать измерения, а также проводитьпостобработку полученных данных.
Аппаратно-независимый формат обменанавигационными данными (Receiver Independent Exchange Format, RINEX)был создан в Астрономическом институте Университета Берна в 1993г [87].Формат оптимизирован для минимизации объема хранимой информации,независимоотчисларазличныхтиповнаблюдений,производимыхопределенным приемником, путем указания в заголовке типов сохраненныхданных наблюдений. Описание формата было опубликовано в бюллетеняхCSTG GPS 1989 и 1990 годов.
Полное описание наиболее распространенныхверсий RINEX приведено в [88,89,90].RINEX-формат спроектирован так, чтобы его можно было дополнять современем, адаптировать под новые типы измеряемых данных и новые75спутниковые навигационные системы. Формат RINEX содержит следующиетипыфайлов:данныенаблюдений,навигационныесообщения,метеорологические данные и данные часов спутников и приемников.Каждый тип файла состоит из секции заголовка и секции данных.Заголовок файла содержит глобальную информацию для всего файла ипомещается в начале.
В частности, заголовок RINEX файла данныхнаблюдений содержит приблизительные координаты приемника, типынаблюдений (псевдодальность, измерения по фазе, доплеровский сдвиг,значения сигнал-шум), содержащиеся в файле, одна или несколько системспутникового наблюдения поддерживаемые приемником. Сами наблюдениянаходятся в секции данных.Центр SOPAC является основным участником Международной ГНССслужбы (International GNSS Service - IGS) и исполняет роль мирового центраданных и глобального аналитического центра. В его архиве хранятся данныеболее чем по тысячи станций, входящих почти в 40 расположенных по всемумиру различных сетей. Именно поэтому центр SOPAC был выбран основнымисточником получения данных наблюдений ГНСС.Помимостанцийбольшинство,сетиIGS,использовалисьрасположенныенатерриториикоторые,ведомственныеРоссииибезусловно,российскиесоставляютстанции,функционирующиеподметодическим руководством ФГБУ ИПГ им.
Федорова, ФБГУ ЦАО, иИнститута космических исследований ИКИ.Описание формата и пример файла наблюдений приведены вприложении А и Б.3.3.2. Формат обмена навигационными данными RINEX. Навигационныефайлы.Для определения местоположения космического сегмента систем GPS иГЛОНАСС можно воспользоваться навигационными файлами RINEX,которые также могут быть получены из данных с приемника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
