Диссертация (1102264), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Пример такого сравненияприведен на рис. 4.2. По оси абсцисс отложен порядковый номер PRNспутника GPS, по оси ординат – значение DCB в наносекундах. Чернымиквадратами обозначены расчеты проведенные автором работы, зеленые икрасные – аналитическими центрами JPL (Jet Propulsion Laboratory) и CODE,соответственно. Также проводились сравнения с данными центра CODEусредненными за несколько месяцев. Для многих спутников отличиесоставляло несколько нс. Что подтверждает наличие значительных вариацийнабора дифференциальных задержек.Для того, чтобы отследить возожные вариации DCB в течение болеекороткого периода был выбран период с 14-21 марта 2014, для каждого дня, в83котором были определены среднесуточные дифференциальныые аппаратныезадержкиспутниковиприемниковGPS.Результатырасчетадифференциальных задержек за данный период представлены на рис. 4.3.
Пооси абсцисс отложен порядковый номер спутника, по оси ординат – значениеDCB, цветом выделены значения полученные для различных дней. Как можновидеть, изменяние DCB изо дня в день незначительно. Для спутников PRN 6,11,21 и 25 разброс значений DCB в течение рассматриваемого периодасоставил менее 0.1 нс. Минимум был достигнут для PRN6, отклонениякоторого составили 0.005 нс. В единицах ПЭС TECU такая величинасоставляет порядка одной сотой единицы TECU (1TECU =1×1016 e/m2), чтоявляется принибрежимо малой малой меличиной в задачах мониторингасостояния ионосферы. При таких вариациях в пределах рассматриваемогопериода DCB могут быть приняты за постоянные.С другой стороны вариации DCB для четырех спутников с номерами 20,23, 26, 31 близки к единице.
Покажем какой вклад в определение ПЭС можетвносить погрешность в 1 нс при определении DCB. Изходя из выражения(3.15) вклад погрешности DCB может быть оценен следующим образом:(1 2 )2() =()(22 − 12 )(4.1)где () и () погрешности определения соответствующихвеличин. В виду того, что системы GPS и ГЛОНАСС используют различныечастоты величина погрешности () для этих систем немного отличается.В частности отклонение DCB на 1 нс в системе GPS дает ошибку приопределении ПЭС равную 2.853 TECU. Для системы ГЛОНАСС данноезначение варьируется от 2.909 до 2.936 TECU в зависимости от номерачастотного канала, используемого спутником, -7 и 6.
Такие вариации являютсязначительными и изменения дифференциальных задержек в течение неделинепременно должны быть учтены.84Оценка DCB, нсPRNРис. 4.3. Результаты расчета дифференциальных задержек.Сравнение с аналогичными среднесуточными DCB спутников GPSзарубежных центров показывает среднеквадратичное отклонение (СКО)порядка десятых долей наносекунд. На рис.
4.4 продемонстрированосравнение DCB спутников для указанного ранее периода. Сравнениепроведено только для данных аналитического центра JPL в виду малогоотличия последних от данных CODE. По оси абсцисс здесь отложенпорядковый номер дня года (73 день соответствует – первому дню в этомпериоде). Как можно видеть СКО полученных автором значений варьируютсяот 0.28 нс до 0.52 нс.
Такая ошибка DCB может приводить к ошибке вопределении ПЭС от 0.8 до 1.5 TECU.85Погрешность DCB, нс0.52 нс0.28 нсРис. 4.4. Среднеквадратичное отклонение DCB спутников GPS отзначений JPLНа рис. 4.5 представлено сравнение для одного отдельно взятого дня (19марта 2014). В сравнении участвуют все доступные станции, для которыхизмерения фазы и псевдодальности на двух частотах доступны на ftp-серверахОценка DCB, нсмеждународной службы IGS и значения DCB GPS определены центром JPL.приемникиРис. 4.5. Сравнение DCB приемников GPS для одного дня86При комплексной оценке СКО задержек глобальной сети приемниковнесколько сложнее, т.к.
набор станций изо дня в день может варьироваться.Для более детальной оценки был повторен эксперимент, представленный вработе [77].4.2.2. Сравнение разработанного метода оценки дифференциальныхаппаратных задержек с другими методамиДля сравнения эффективности метода диссертанта использовалисьрезультатывычислениядифференциальныхаппаратныхзадержек,представленные в [77]. В работе [77] проводились вычисления DCB системыGPS в период с 1 по 5 января 2010 года. Вместе с результатами оценки DCB вработе были приведены ссылки на исходные данные для вычисленийаппаратной задержки.
Результаты, представленные в [77] имеют хорошуюсогласованность с DCB аналитического центра IGS, что послужило причинойиспользования их для сравнения.Со страницы http://www.ngs.noaa.gov/gps-toolbox доступны исходныеданные. В архиве содержатся среднесуточные DCB для 6 станцийевропейского региона: ‘GOPE’, ‘GRAS’, ‘ONSA’, ‘POTS’, ‘PTBB’, ‘SOFI’, атакже DCB космического сегмента GPS. Именно по этим данным проводилосьсравнение. Пример сравнения рассчитанных в данной работе DCB приемниковприведен на рис. 4.6 для всех шести станций.
На рисунке приведеныаппаратные задержки, полученные в диссертации (синяя кривая), результаты,представленные в «GPS solution» за 2012 год [77] (красная) и значения центраIGS (серая), которые также содержались в архиве. В качестве эталонныхзначений DCB были выбраны Выбор DCB центра IGS. Отличие отличием DCBцентров CODE и JPL относительно IGS является незначительным. Отклоненияот эталонных значений представлены на рис. 4.7-4.11 для каждого из87анализируемых дней. За эталонные значения здесь принимаются значенияцентра IGS.Рис.
4.6. Сравнение DCB приемников (2010/01/01 UT)Рис. 4.7. Отклонение значений DCB приемников (2010/01/01 UT)88Рис. 4.8. Отклонение значений DCB приемников (2010/01/02 UT)Рис. 4.9. Отклонение значений DCB приемников (2010/01/03 UT)89Рис. 4.10. Отклонение значений DCB приемников (2010/01/04 UT)Рис.
4.11. Отклонение значений DCB приемников (2010/01/05 UT)90Рис. 4.12. Диаграмма значения DCB приемникаИз представленной статистики видно, что для всех дней значения СКОDCB, полученных в рамках данной диссертации, ниже в несколько раз посравнению с результатами, представленными в [70]. Среднее значение СКО повсем пяти дням для проведенных расчетов составляет 0.128 нс. Для сравненияаналогичный параметр, посчитанный для данных из архива NOAA, составляет0.452 нс. Более детально анализ отклонений суточных DCB для каждой изстанции в отдельности приведен в табл.
4.1 и 4.2.Аналогичный сравнительный анализ DCB был проведен и дляспутников. На рис. 4.13 представлен пример сопоставления полученных вдиссертации значений (синяя кривая) с результатами, представленными в«GPS solution» за 2012 год [70] (красная) и значениями центра IGS (серая).Результаты для каждого из дней представлены на рис 4.13-4.17. Средниевеличины отклонений DCB для каждого спутника, приведены в виде таблиц(табл.
4.3 и 4.4). Практически для всей приемо-передающей аппаратуры за всерассматриваемые дни ошибка определения DCB не превышала 0.4 нс.Максимальное отклонение для сравнения всего ряда DCB было получено для91спутника PRN 19 на 2010/01/03. Отклонение DCB составило 0.769 нс. Высокаявеличина отклонения, возможно, была вызвана малым количествомнаблюдений для этого PRN с предельно допустимым углом наблюдений, либоповышенным уровнем отношения сигнал-шум на некоторых участкахтраектории в тот день.Рис. 4.13.
Сравнение DCB КА (2010/01/01 UT)92Рис. 4.14. Отклонение значений DCB КА (2010/01/01 UT)Рис. 4.15. Отклонение значений DCB КА (2010/01/02 UT)93Рис. 4.16. Отклонение значений DCB КА (2010/01/03 UT)Рис. 4.17. Отклонение значений DCB КА (2010/01/04 UT)94Рис. 4.18. Отклонение значений DCB КА (2010/01/05 UT)Таблица 4.1. Средние квадратичное, арифметическое значения и СКОпогрешности приемников DCB, полученные диссертантомИдентификатор < >СКО 1GOPE0.1370.0890.1172GRAS0.1970.1730.1053ONSA0.2350.2160.1034POTS0.1570.0690.1585PTBB0.1680.1350.1116SOFI0.223-0.1560.1797Среднее значение0.1860.0880.129Таблица 4.2.
Средние квадратичное, арифметическое значения и СКОпогрешности приемников DCB, представленные в GPS Solution [70]Идентификатор < >СКО 1GOPE0.161-0.0160.1792GRAS0.566-0.5350.205953ONSA0.8700.8630.1234POTS0.2680.2260.1605PTBB0.3190.2790.1736SOFI0.313-0.2810.1567Среднее значение0.4160.0900.166Таблица 4.3. Средние квадратичное, арифметическое значения и СКОпогрешности DCB КА, полученные диссертантомPRN < >СКО 110.0960.0060.107220.267-0.1590.239330.1170.1060.053440.198-0.0520.213550.185-0.0610.195660.2200.1990.104770.165-0.1210.125880.329-0.3000.153990.1140.0500.11510100.366-0.3440.13811110.3670.3410.15412120.0820.0260.08713130.0570.0340.05214140.2280.0700.24315150.2140.1550.16516160.1460.1110.10617170.2860.2130.21318180.2280.2120.09119190.6040.5870.16120200.0990.0600.0889621210.086-0.0840.02322220.1600.0850.15223230.076-0.0250.08024240.243-0.2180.11925250.377-0.3510.15526260.189-0.0780.19227270.1530.0760.14828280.382-0.3760.07529290.327-0.3230.05730300.0860.0120.09531310.1990.1520.14532320.110-0.0030.12333 Среднее значение-6.25× 10−60.2110.130Таблица 4.4.
Средние квадратичное, арифметическое значения и СКОпогрешности DCB КА, представленные в GPS Solution [70]PRN < >СКО 110,1390,0800,127220,305-0,2320,221330,079-0,0540,064440,345-0,0650,378550,183-0,1220,152660,1030,0530,099770,141-0,0720,135880,263-0,2400,120990,1360,0910,11410100,389-0,3620,16011110,3410,2970,18612120,1880,1690,0909713130,1020,0650,08814140,2790,1800,23715150,1940,1590,12416160,0840,0340,08617170,3760,2780,28218180,1400,1180,08419190,5210,5030,15020200,1540,1350,08321210,090-0,0840,03522220,144-0,0030,16223230,079-0,0320,08124240,270-0,2620,07325250,368-0,3440,14526260,1730,0610,18127270,1890,1430,13928280,350-0,3430,07529290,346-0,3410,06230300,1300,0670,12531310,2190,0730,23032320,0930,0510,0870.216-6.13× 10−60.13733 Среднее значение984.3.
Определение оптимального порядка аппроксимации распределениявертикального полного электронного содержания.Определение4.3.1.оптимальногопорядкааппроксимациираспределения вертикального ПЭС для европейского региона(GPS)Для определения оптимального порядка разложения аппроксимациипространственного(3.22)распределенияинтегральногосодержанияэлектронов в вертикальном столбе были проведены численные эксперименты.Сравнивались дифференциальные аппаратные задержки, полученные прииспользовании различных максимальных степеней разложения, с эталоннымиданными. В качестве эталонных выступали DCB аналитических центровCODE и JPL.Первый эксперимент по численному сравнению оптимальностииспользования того или иного порядка разложения для европейского регионабыл реализован для периода 1-5 января 2010.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
