Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Это требует введения поправок при определении дальности до НИСЗ. Тропосферная рефракционная погрешность измерения квазидальности согласно [166] определяется следующим соотношением: л!(л) аь аг (5.17) Лггн = Ьг (! гр Л и 'гр Л и .с, с, нг Кр) (5.12) (5.13) 4,04 1О' Л', !»»Сà — 0,91соз'у Лг„= 4,04 ° 10'! з ] Нг(з, (и (5.14) (5.!8) где Н,=( НнЛ. й) 4,04 10' Г 'Г[„ !'(с, — с,) ~ (»В (5.15) 81 ЛС(Н) = [п([с) — ! ]! О' (5.! 1 ) — приведенный показатель преломления воздуха (индекс рефракции), п(Н) — коэффициент преломления воздуха на высоте (с над поверхностью Земли. Для расчета рефракпионной погрешности (5.10) используются различные аппроксимации реальных высотных профилей коэффициента преломления НМ).
Анализ возможных аппроксимаций [63! показал, что при расчетах различнью варианты профилей не имеют существенных преимушеств адин перед другим. На практике наиболее часто применяется экспоненцнвльная модель нейтральной атмосферы (тропосферы и стратосферы), задаваемая соотношениями [46, 63, !18] Нз ехр ( — рЛ), Л ( Н, — Л„ ж (л) = Н,ехр[ — Р,(Л+Л,— Н,)], Л)Н,— Л„ где Н,=9 км — высота тропосферы; Л, — высота над уровнем моря поверхности Земли в месте расположения П; Н, — приземное значение Ч; Н,= 105— значение Н на высоте Нц Р = 1п(Нз/Н)7(Н, — Л ), й, = 01424 1О 'м Ионосферную погрешность Лг., см, измерения квазидальиости от П до НИСЗ оценивают по формуле ]46] где [[Гц] — рабочая частота, з ]см] — групповой путь, вдоль которого распростра.
няется радиосигнал, принятый прямолинейным, Н [см з! — распределение электронной концентрации вдоль трассы распространения сигнала. Ионосферную погрешность Лг. измерения скорости можно определить дифференцированием погрешности Лг;. где с, и с, — достаточно близкие моменты времени. Таким образом, оба алгоритма (5.14) и (5.15) сводятсн к вычислению интегральной электронной концентрации Нх =[ Уг(э вдоль линии внзиро- вания. Распределение электронной концентрации Н имеет очажную структуру и изменяется в течение суток, от месяца к месяцу, с изменением солнечной активности. При глобатьиых расчетах ноносферных погрешностей используют ионосферную модель [90, 100), дополненную моделью плазмосферы [163].Модел~ [90, 100! представляет собой набор аналитических формул с эмпирически подобранными значениями констант.
При ее создании использовалнсь данные 58 ионосферных станций, 8 арктических и 8 антарктических станций за длителысый период наблюдения В основе модели лежит предположение а том, что значение электронной концентрации в любой точке пространства в произвольный момент времени для всех значений солнечной активности есть сумма вкладов от трех слоев Е, Р, и Ез. ! з Н=Х Нг (5.16) Концентрация в каждом слое Н, определяется амплитудным параметром, профильной функцией и пиковым значением плотности этектронов в слое. Модель [90, 100] используется для расчета электронной концентрации до высот около 500 км.
Для расчета концентрации заряженных частиц в интервале высот 500...20 000 км применяется модель плазмосферы [163], основанная на расчетах днффузионно-равновесного распределении концентрации ионов водорода. Входными параметрами для расчета ноносферных погрешностей измерения РНП с использованием моделей ионосферы — плазмосферы [90, 100, 163] являются: частота [, широта, долгота, высота потребителя (гр„, Х., Н.) и спутника (грь М, Н,), местное время П Сп номер месяца С» в году, среднемесячное число солнечных пятен ш (число Вольфа) и индекс магнитной актив«!геен К,: Алгоригм (5.17) включает большой объем вычислений как при расчетах электронной концентрации Н, так н при численном интегрировании идол~ пути (»).
Поэтому на практике иногда пользуются упрощенной, двумерной моделью ионосферы [46], в основе которой лежит предположение а сфернчески-слоистом характере распределения электронной концентрации в ионосфере; прн этом учитывается также, что основная часть интеграл~ной концентрации содержится в окрестности максимума слоя Гз, а его высота принимается Л„ 300 км. При указанных предположениях вычисление интеграла Лс, вдеть наклонной трассы (з) сводится к интегралу вдоль вертикали (1), а зависимость от угла места записывается в явном виде Символ (2) в формуле (5.18) отражает тот факт, что погрешность рассчитывается по двумерной модели ионосферы в отличие от погрешности, рассчитываемой по формуле (5.17), где использована трехмерная ионосферная модель.
Дальнейшее упрощение расчетов связано с усреднением величины Н, по гелио-геофизнческим условиям. В [46] принято Н~=3.10" эл/см'. Тогда вместо (5 18) будет 1 21 1О" Лг'„" = [ех(1 — 09!соз'у Исходными данными при расчете по (5.19) при фиксированной частоте ) является угол места потребителя. При 1=1,6 ГГц Лг',»1 изменяется от 5 до 15,2 и при изменении угла места П от 90 до 5'. Однако, как показывают экспериментальные данные [160, 178, 182, 184] и расчеты по моделям [90, 100, 163], вариация в течение суток ионосферных погрешностей может составлять до пяти раз, а внутри 11-летнего цикла солнечной активности -- до трех раз; зависимость ионосфериой погрешности от азимута из П на спутник наиболее ярко проявляется в средних широтах и неучет этой зависимости также может вызвать изменение погрешности в два раза.
Тем не менее величина Лг отражася ет картину в среднем Моделирование ионосферных погрешностей измерения квазидальностей, проведенное для сравнения дву- и трехмерной моделей ионосферы, показало, что для системы типа «Навстар» при рабочих углах места П у) 1О', равно- вероятном расположении П по поверхности Земли и случайном времени из интервала повториемости конфигурации системы средние значения рассчитан- ных ионссферных погрешнпстей отличаются незначительно, в тп время иак средне. квадратические птклниения указанных погрешностей различаются более чем в три раза Поэтому для оценок пп средним значениям можно пользоваться упрпщеинпй, двумерной мпдезшю, а для более точных — вероятигютиых— оценок («2п», «Зп» и т. д.) целесообразно применять трехмерную мпдель ионосферы.
Пп оценкам, приведенным в !!82, 1841, при у=б' возможны ипипсфериые погрешности дп 100 м, чтп будет соответствовать году высокпй сплиечиай активности и неблагпприятипму расположению П и НИСЗ. В4. слОсОеы уменьшение 4тмООФВРных ЙОГРешнОстеЙ ДАЛЬНОМЕРНОГО И ДОЛЛЕРОВСНОГО ИЗМЕРЕНИЙ Тропосферная коррекция. Основана на предварительной оценке рефракционной погрешности и введении соответствующей поправки в результаты измерений, Для расчета тропосферной поправки по формулам (5.10), (5.12) необходимо предварительно оценить приземное значение индекса рефракции гу,=Ф(Ь,).
При наличии метеоданных для места расположения П значение А'х можно рассчитать по формуле [118) '= 'г 'т+ 'т" (5.20) где Т вЂ” температура, К; р — полное атмосферное давление, мбар; е — парциальное давление водяного пара, мбар; й, и Ьз-- коэффициенты, полученные в результате обработки экспериментальных данных: Ь,=77,6 К/мбар; йз=3,73 ° !О' (К)з/мбар. (5.21) Указанные значения Ь~ и Ьз обеспечивают средцеквадратическую погрешность расчета индекса рефракции ие более 0,5 % на частотах до 30 ГГц при обычно встречающихся вариациях давления, температуры и влажности [!!8). Из (5.20) можно получить зависимость погрешности определения значения индекса рефракции от погрешностей измерения метеопараметров.
При независимых измерениях параметров р, е и Т имеем ан =( аа,) +( Ьа) -1-(са )и (5.22) В [1! 8) приводятся значения коэффициентов а, Ь, с для стандартной атмосферы, рекомендованной 1САО, при относительной влаж- ности воздуха 60 %. Величины а, Ь, с зависят не только от пара метров стандартной атмосферы (р, Т, е), но и от высоты расположения приемного пункта над уровнем моря Ь. При Ь = 0 формула (5.22) согласно данным [1'18) принимает следующий вид: ан(0) =(1,27аг) +(4,50,) +(0,270,) .
(5.23) 82 где т„, А, Т, и Р (постоянное смешение, амплитуда, фаза и период) — параметры, с помощью которых рассчитывается вертикальная ионосферная задержка (7=90'), Лт„з измеряется в секундах. В алгоритме используется раз- дшн, не за ложение косинуса в степеннои ряд к' к' 1 сзтча = тн + А [ 1 — 2 + — 4) при )х) «- 2 ' (5.25) где х = 2п(г' — Т,) /Р, ! — местное время в подионосферной точке —— точке пересечения линией визирования фазового экрана. В алгоритме принята высота фазового экрана Ам=350 км*.
' В отечественной литературе принимается й =300 км. йт 11 4 8 12 1 Е 24 24 йч Рис. 5.2. Суточный хпд ионосферипй задержки и егп кпсииусиая аппроксимация Погрешность расчета индекса рефракции по метеоданным наиболее чувствительна к вариациям относительной влажности и наименее — к изменению давления. Ионосфер н а я коррекция измерений РНП в системах типа «Навстар» может быть проведена по крайней мере тремя различными способами; алгоритмическим, основанным на использовании дополнительной информации, передаваемой в кадре навигационного сообщения; «полусуммы», использующим квазидальномерные и фазовые измерения; двухчастотным, использующим измерения на двух несущих частотах.
Каждый из указанных способов требует аппаратурных затрат или соответствующего математического обеспечения П. Рассмотрим более подробно каждый из них. Ал гор итм и чее к а я и он осферн а я коррекция. Основывается на упрощенной модели интегральной электронной концентрации, описанной в [160, !78]. В алгоритме используется аппроксимация вариации !у~ положительной полуволной косинуса в дневные часы и постоянной величиной — в ночные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
