Диссертация (1102264), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Причем для космического сегмента из этих двухпредставлений лучше восстановил поправки метод с меньшим порядком, т.е.четвертым (см. рис. 4.28). А для наземного – пятый. Итоговое суммарное покосмическому и наземному сегменту значение отклонений в данномконкретном случае для обоих порядков (4 и 5) имеют практически одинаковыезначения. Необходимо отметить, что при увеличении количества приемниковбаланс сместится в сторону оптимального для наземного сегмента порядкааппроксимации распределения вертикального ПЭС.110Таблица 4.8. Средние значения отклонения DCB приемников ГЛОНАСС, нс.№1Порядок√ 223√ 2√ 245√ 2√ 230,323 0,591 0,509 -0,137 0,479 0,470 0,053 0,496 0,505 0,176 0,612 0,601 -0,326 0,674 0,60440,343 0,589 0,492 -0,153 0,480 0,467 0,044 0,487 0,497 0,212 0,601 0,577 -0,148 0,593 0,58950,364 0,579 0,463 -0,152 0,477 0,463 0,024 0,478 0,489 0,158 0,570 0,561 -0,091 0,548 0,55460,382 0,594 0,468 -0,130 0,471 0,464 0,090 0,498 0,502 0,211 0,604 0,580 -0,129 0,579 0,578Таблица 4.9.
Средние значения отклонения DCB спутников ГЛОНАСС, нс.№1Порядок3√ 22√ 23√ 24√ 25√ 27,42E-12 0,735 0,751 -8,33E-05 0,628 0,642 8,33E-05 0,722 0,737 -5,15E-12 0,780 0,797 4,17E-05 0,857 0,8754 -9,45E-11 0,739 0,755 -8,33E-05 0,663 0,677 8,33E-05 0,760 0,776 -1,85E-10 0,773 0,790 4,17E-05 0,889 0,90853,24E-10 0,760 0,776 -8,33E-05 0,680 0,695 8,33E-05 0,767 0,783 5,80E-10 0,774 0,791 4,17E-05 0,907 0,92664,80E-09 0,782 0,799 -8,33E-05 0,683 0,698 8,33E-05 0,773 0,790 5,82E-09 0,783 0,800 4,17E-05 0,911 0,9311110,800,700,600,50нс340,4050,3060,200,100,0012345Рис.
4.27. Среднеквадратичное отклонение DCB приемников1,000,900,800,70нс0,6030,50450,4060,300,200,100,0012345Рис. 4.28. Среднеквадратичное отклонение DCB спутников11225,00020,00015,0003410,000565,0000,000123День45Рис. 4.29. Процентное отклонение RMS DCB от минимального (приемники)9,0008,0007,0006,0005,00034,00043,00052,00061,0000,000123День45Рис.
4.30. Процентное отклонение RMS DCB от минимального (спутники)113Определениеоптимальногораспределениявертикального4.3.3.порядкаПЭСприаппроксимациииспользованииглобальной сети станций ГНССНеобходимо отметить, что при описании глобального распределенияПЭС данной аппроксимацией возможно восстановить лишь неоднородностиполя интегрального содержания электронов. Как было показано ранее [73],максимальныйпорядокусеченногонаборасферическихгармоникаппроксимации распределения вертикального ПЭС диктует характерныеразмеры, описываемые данной аппроксимацией.гдеΔ–разрешениеΔ =2mΔ =2mпошироте,Δ–разрешениепосолнечнофиксированной долготе и местному времени.Таким образом, использование более высоких порядков разложениядолжно позволять описывать состояние ионосферы более качественно.
Длявыявленияоптимальногопорядкааппроксимациираспределениявертикального ПЭС был поставлен численный эксперимент, позволяющийоценить затраты временных и вычислительных ресурсов и точностьопределения поправок.В диссертационной работе рассматривались несколько различныхпорядков аппроксимации глобального распределения вертикального ПЭС от10 до 25. При проведении статистического анализа случая использования всехданных ГНСС находящихся в открытом доступе сети IGS рассматривалисьнесколько отдельно взятых дней (март 2014). В виду большой вариативностистанций как по количеству, так и по составу основное внимание было уделеносравнению расчетных значений DCB с эталонными для космическогосегмента.Вкачествеэталонныхвыступализначенияпоправок,предоставленные центром CODE.
Состав наземного сегмента и набор114поправок CODE не были постоянными при переходе от одного дня к другому(в отличие от ситуации с космическим сегментом), что может вноситьдополнительные ошибки при оценке оптимального порядка разложения. Вкачестве количественнойоценкибыла выбрана среднеквадратичнааявеличина отклонения расчетных значений DCB от эталонных. Полученныерезультаты сравнения демонстрируют увеличение отклонения расчетныхзначений от эталонных при использовании набора сферических гармоник,содержащего меньшее количество элементов. Наглядно эти результатыпредставлены на рис.
4.31.0,6440,642Отклонение от CODE, нс0,6400,6380,6360,6340,6320,6300,628101415162025Рис. 4.31. Зависимость отклонения расчетных значений DCB (отэталонных) от порядка аппроксимации распределения вертикального ПЭСНо при увеличении порядка разложения растет и объем занимаемойоперативной памяти RAM. Как было показано в формулах (3.20) и (3.23) объемосновной матрицы системы систем линейных уравнений (СЛУ)напрямую зависит от квадрата используемого порядка разложения ПЭС.Объем используемый при нахождении вектор-столбца X (решении СЛУ) более115чем в 2 раза превосходит .
Зависимость объема памяти, занимаемогостатическим массивом основной матрицы СЛУ, представлена на рис. 4.31По мере увеличения количества неизвестных при решении СЛУ,возрастает и время, затраченное на расчёт. Зависимость данного параметра отпорядка аппроксимации распределения вертикального ПЭС приведена на рис.4.32. Расчеты проводились на сервере, использующем 16 процессоров Intel(R)Xeon(R) CPU E5640 @2.67GHz с объемом кэш-памяти 12 Мб, и объемомоперативной памяти 24 Гб.16,0014,00Объем памяти, Гб12,0010,008,006,004,002,000,00101415162025Рис. 4.32.
Зависимость объем памяти, занимаемый статическим массивомосновной матрицы СЛУ от порядка аппроксимации распределениявертикального ПЭС1167000,0Время обработки, сек6000,05000,04000,03000,02000,01000,00,0101415162025Рис. 4.33. Зависимость времени обработки данных от порядкааппроксимации распределения вертикального ПЭСНа основе подготовленных выборок данных спутниковых наблюдений сназемных отечественных и зарубежных приемников можно сделатьследующие выводы. Разработанный алгоритм позволяет быстро и эффективнонаходить значения дифференциальной поправки для каждого спутника иприемника.В диссертационной работе продемонстрированы результаты проверкиработоспособности метода расчета DCB для большого количества станцийединовременно в режиме приближенному к реальному времени. Определенмасштаб характерных скоростей временной изменчивости дифференциальныхаппаратных задержек.Из приведенных выше экспериментов следует, что оптимальныйпорядок аппроксимации распределения вертикального ПЭС варьируется взависимости от размеров рассматриваемого региона.
При рассмотрениирегиональной аппроксимации распределения вертикального ПЭС длякосмического сегмента, очевидно, что увеличение порядка разложения ведет117к увеличению ошибки. Для отдельно взятого космического спутникадетализация поля интегрального распределения электронной концентрации внебольшом регионе является излишней.На основе приведенных данных, можно сделать вывод, что точностьопределения дифференциальных поправок для системы GPS оказаласьнесколько лучше, чем для отечественной системы ГЛОНАСС. Такой результатможет быть обусловлен меньшим количеством наблюдений вследствиеменьшего состава созвездия системы, либо большей зашумленностью данныхГНСС.Показано, что с увеличением количества станций возрастает вкладоптимального порядка аппроксимации распределения вертикального ПЭСназемного сегмента ГНСС и уменьшается вклад космического.
По результатаманализа для дальнейшего изучения DCB на примере европейского регионаиспользовался 4ый порядок аппроксимации распределения вертикальногоПЭС при составе наземного сегмента не более 25 станций ГНСС. Длябольшего количества станций ГНСС в рамках данного региона распределениевертикального ПЭС следовало бы аппроксимировать пятым порядком.Согласнопроведеннымсравнениямоптимальнымпорядкомаппроксимации распределения вертикального ПЭС при использованииглобальной сети станций ГНСС для нашей конфигурации является 16-ый.ПроведенысравненияполученныхзначенийDCB:а)спредоставленными DCB аналитическим центром; б) с имеющимисяаналогами.
Сравнение результатов проведенных расчетов показываетпревосходствометоданадсуществующимианалогамиихорошуюсогласованность с результатами пост-обработки аналитических центров.4.4 Расчет дифференциальных аппаратных задержек по даннымреального времениМониторинг состояния ионосферы Земли в режиме реального временидает возможность обеспечить надежное функционирование систем связи,118учитыватьвлияниеионосферынараспространениерадиоволннепосредственно в момент эксперимента, повысить точность определениятекущего местоположения объектов системами спутниковой навигации (GPS,ГЛОНАСС и др.).Очевидно,чтоусовершенствованияразработкаоднимтехнологииалгоритма,ассимилироватьизнаиболеемониторингапозволяющегонавигационныеданныеважныхнаправленийионосферыполучать,являетсяобрабатыватьсоответствующиеиреальномувремени.
И как следствие оценивать текущие аппаратные задержки.В качестве инструмента получения данных наблюдений ГНСС в режимереального времени автором был выбран программный комплекс (ПК) BKGNtrip Клиент. BKG Ntrip Клиент (BNC) - это программа для одновременногополучения, декодирования, преобразования и обработки в реальном временипотоков данных ГНСС [97]. ПК был разработан в рамках совместной работыевропейской комиссии IAG (International Association of Geodesy) EUREF иМеждународной службы ГНСС IGS.Выбор BNC был обусловлен тем, что данный ПК используетсяподавляющим большинством европейских аналитических центров сетейГНСС и Международной службой ГНСС. Около 400 институтов и научныхучреждений используют программный комплекс Bernese GNSS Software [87]для широкого спектра работ, а именно для быстрой обработки коротких сессийнаблюдений на одной или двух частотах, автоматической обработки данныхпостоянно действующих станций ГНСС, комбинированной обработкиГЛОНАСС/GPS-наблюдений и прочих целей.ПК BNC не является единственным клиентом, способным работать спротоколом NTRIP.
Но предпочтение при выборе клиента была отдано впользу данного ПК, поскольку программное обеспечение BNC находится впостоянномпроцессеразвитияисовершенствованиякачественная обратная связь с командой разработчиков.119исуществует4.4.1 Описание программного комплекса BNCBNC было написано под лицензией GNU General Public License (GPL).Данный программный комплекс работает с данными стандарта RTCM (RadioTechnical Commission for Maritime Services), по средствам протокола NTRIP.Основанный на протоколе передачи гипертекста HTTP/1.1, NTRIP являетсяпротоколом прикладного уровня, передающий данные со станций ГНСС черезИнтернет.Система NTRIP в целом реализуется в трех программных компонентах: Клиент (NtripClients), Сервер (NtripServers), Распределитель (NtripCasters).Рис.
4.34. Потоковая система NTRIPРаспределителем фактически является программа HTTP-сервер, тогдакак NtripClient и NtripServer действуют как HTTP клиенты. Схематично120взаимодействие основных компонент системы представлено на рис. 4.34.Данные со всех приемников поступают на распределитель, который в своюочередь обрабатывает запросы пользователей, и транслирует им необходимуюинформацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
