Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Последняя оценка демонстрирует особую эффективность ДР в условиях нештатного функционирования системы, когда резко возрастают, сильнокоррелироваиные погрешности. Приведенные оценки относятся к случаям благоприятной геометрии, когда ГФ не более 3. Если же окажется, что в сеансе не участвуют НИСЗ с высокими углами места, то погрешность определения высотной координаты потребителя мо- жет возрасти вдвое. В такой ситуации использование ДР с применени- ! ем псевдоспутников в качестве ККС ! может ее снизить. ! По мере отработки систем «Глонаес» и «Навстар» точность прогно- нй зирования эфемерид и временных и поправок будет возрастать, что при- ! ведет к повышению относительного вклада погрешностей из-за распространения радиоволн и шумовых по- ! грешностей АП. Следует при этом иметь в виду, что погрешности из-за смещения ШВ при ДР могут быть полностью скомпенсированы.
Компенсация эфемеридных, тропосферных и ионосферных погрешностей ухудшается с разнесением трасс распространения сигналов от НИСЗ соответственно к ККС и к потребителю. Происходит как бы геометрическая декорреляция эфемеридных погрешностей и пространственная декорреляция ионосферной погрешности.
Вопросы пространственно-времеиной корреляции погрешностей измерения псевдодальностей и снижения шумовой погрешности измерений являются предметом усиленных теоретических и экспериментальных исследований. Остаточная эфемерндная погрешность и ее зависимость от расстояния между потребителем и ККС. Если в точке размещения ККС можно полностью скомпенсировать сильнокоррелированные погрешности измерений, то с удалением потребителя от ККС появляется нескомпенсированная (остаточная) погрешность, которая будет возрастать с увеличением расстояния между ККС и потребителем.
Этот эффект можно наглядно проследить с помощью упрощенной диаграммы [158) влияния неточностей прогноза эфемерид и ухода БШВ (рис. 20.6). Если бы эфемериды и ШВ были безошибочиычи, то при расположении спутника в некоторой истинной точке НИСЗ. в момент ( расчетное его положение НИСЗ, в тот же момент совпало бы с истинным. В действительности же при наличии зфемеридной Л и временной ЛЕ погрешностей расчет на ККС н у потребителя момента и месте излучения сигнала дает смещенную точку НИСЗ, и искаженный момент ((+Л() излучения сигнала. Поэтому при обработке данных о псевдодальности появятся соответствующие погрешности, причем временные погрешности ЛЕ для ККС и потребителя будут одинаковыми, а эфемеридные погрешности окажутся различными, так как проекция отрезка НИСЗ,— ЙИСЗр (длиной б) на направления радио- 301 трасс НИСЗр — ККС (Лгкс ) и НИСЗ,— потребитель (Лгп ) будут неодинаковыми.
С удалением потребителя от ККС, т. е. с ростом б, зто различие в общем случае будет увеличиваться. Для ККС в жом случае расчетное значение момента прихода сигнала Гр=с кс /С+т+Лтпа (Гкс +ЛГкс )!С+ (+Лт а истинное значение Т.=гас /с+т, так что погрешность в измерении задержки сигнала Лà — Лг !с + л). (20.6) Для потребителя погрешность в измерении задержки сигнала будет иной: ЛГп Лгп!с + лт.
(20.7) Соответствующие (20.0) и (20.7) погрешности при обработке данных о псевлодальности *гас Лгкс + сдг -'Лгп Лгп + сЛ(. (20 8) Из (20.8) видно, что, во-первых погрешность нз-за ухода спутниковой ШВ не зависит от расстояния и' и будет полностью компенсироваться и, во-вторых, что остаточная погрегпность определится разностью Лг...=Лгьс— — Лги. Остаточную погрешность можно выразить через б, Ы и г, если учесть. что Лг =бэ)пщ а Лг =.бэ)п рх — е) Тогда, имея в виду, что е — малая величина кс и' (ещг(/г), получаем Лг„,=б соэ пг, откуда следует Лг„, ( (бд) г) солсо (20.9) Отметим, что остаточная погрешность, обусловленная неточностью прогноза эфемерид, существенно умеаыпается, если эфемеридиая погрешность направлена по радиолинни (о=90').
К ошибкам же вдоль орбиты система в ДР наиболее чувствительна. В противоположность этому стандартная система весьма чувствительна к погрешностям именно вдоль радиолииии и малочувствительиа к погрешностям вдоль орбиты. В наихудшем случае (и=0), когда вектор эфемеридной погрешности направлен вдоль орбиты, верхняя граница оценки Лг„,<бсУ/г. (20.10) По соотношению (20.10) нетрудно подсчитать, что при эфемеридной погрешности б=! км остаточная погрешность для удалений 100 и 500 км будет составлять соответственно 5 и 25 м, а при б= 100 м остаточная погрешность на тех же удалениях составит 0,5 и 2,5 м.
В адно, что остаточная погрешность растет линейно с удалением потребителя от ККС*. Следует при этом иметь в виду, что погрешности в измерении псевдодальности пересчитываются в погрешности определения координат через геометрический фактор. Последний обычно удерживается на уровне до 3. Поэтому в соответствии с (20.!О) при 5=-100 м на удалении г(=500 км остаточная погрешность определения координат может достигать 7,5 м. *Недавно предложена методика, исключающая такой рост. 302 Снижение эфемеридных погрешностей будет уменьшать остаточную погрешность, причем ограничением здесь является шумовая погрешность измерений, которая не должна маскировать выигрыш от применения ДМ. Остаточная ионосферная и тропосфернвя погрешности.
В стандартном режиме при работе по коду Р ионосферная погрешность устраняется путем использования двухчастотного приема, а прн работе по коду Сггл — внесением поправок, рассчитываемых потребителем по некоторой модели ионосферы, задаваемой набором коэффициентов. Если в ДР использовать алгоритм коррекции с применением модели ионосферы, надо, чтобы модель одинаково точно описывала состояние ионосферы и для ККС, и для потребителя. На это нельзя рассчитывать, так как местные возмущения у потребителя не поддаются прогнозу с ККС, вследствие чего реальные условия прохождения радиоволн к ККС и к потребителю будут по-разному отличаться от модельных и компенсация не будет полной. Поэтому в ДР рекомендуется не проводить особую алго- ритмическую компенсацию иоцосферных погрешностей, а устра нять их заодно с другими прн внесении дифференциальных поправок.
Если на ККС вводится поправка и КИ будет содержать лишь ее нескомпенсированную часть, причем потребитель сам не может рассчитать поправку, то данные о ней должны отдельно сообщаться потребителю для ввода им такой же коррекции. Если же потребитель получит возможность пользоваться точной ионосферной моделью, то алгоритмическую коррекцию можно возложить на него самого. Тогда ионосферная поправка, вводимая на ККС, не будет содержаться в сообщаемой потребителю КИ. В случае ее неучета на ККС надо будет сообщать значение погрешности потребителю. В ДР, когда КИ включает н ионосферную погрешность, а потребитель не проводит собственной коррекции ионосферной погрешности, остаточная погрешность у потребителя будет включать составляющую ионосферного происхождения Последняя вызывается двумя факторами: различием углов возвышения НИСЗ относительно ККС и потребителя, что приводит к различной протяженности путей радиосигнала в ионнзированной среде; наличием нерегулярных изменений в вертикальном распределении плотности ионнзации, что создает различные условия на радиотрассах к ККС н к потребителю.
По имеющимся оценкам, первый фактор дает вклад порядка 1 м, второй — около 0,5 м. Тропосфера при угле возвышения НИСЗ менее 5' может внести в измерения псевдодальности погрешность до 30 м. Однако существуют модели тропосферы, способные учитывать такие погрешности с точностью до 1...3 м. При использовании ДР остаточная погрешность за счет тропосферы составит десятые дачи метра. Имеет место и другая причина тропосферной остаточной погрешности — разность высот ККС н потребителя, проявляющаяся 303 нсвт бар б т и бг ав аб дб вд ег бит'бвв Рис 20 ' Выигрыш дифференциального режима по сравнению со стаидартнын режниои 004 ' Исследования проведены канд теин наук В Л. Федоровичем. при навигационных определениях на воздушных объектах. Однако она может компенсироваться самим потребителем, вводящим в используемую модель высоту полета, Считается, что остаточная погрешность за счет тропосферы будет менее ! м, если углы возвышения НИСЗ будут больше 5' Точностный выигрыш дифференциального режима.
Точностной выигрыш (ТВ) дифференциального режима удобно оценивать сопоставлением его точности с точностью стандартного режима. Мерой ТВ может явиться отношение погрешности местоопределения стандартного режима оп, к погрешности местоопределения дифференциального режима олр. Выразительные характеристики ТВ были получены в результате аналитических исследований, проведенных для условий, когда систематические погрешности за счет рефракции в ионосфере и тропосфере составляют менее 0,5 от уровня эфемеридных погрешностей*.
Для этих условий ТВ определяется двумя основными факторами: отношением погрешностей измерения в АП радионавигационного параметра о„к эфемеридной погрешности пто и временем устаревания корректирующей информации М. При этом в погрешность измерения РНП включаются случайные погрешности — инструментальная, хранителя времени, из-за многолучевого приема, остаточные рефракционные и все прочие, сопутствующие измерениям. Типовой характер изменения ТВ в зависимости от упомянутых факторов показан на рис. 20.7.
Здесь представлены графики ТВ (оси<<пан) в функции отношения о„уп,ф для различных значений времени устаревания Л! (О, 5, 10 и !5 мин). При этом для каждого значения Л! приведены две зависимости, верхняя из которых относится к АП в точке распоб ложения контрольной станции, а нижняя — к АП на удалении б мин 1000 км от нее. а инн Графики показывают, что ТВ будет наибольшим вблизи контрольной станции и при нс15нви пользовании свежей КИ. С удалением от контрольной станции и с устареванием КИ выигрыш будет падать.
Однако наибольшее влияние на значе- ние ТВ оказывает отношение погрешности измерения о„к эфемеридной погрешности о,в. Видно, что высокая эффективность ДР достигается при значениях а„/п,вв 0,1, что диктует необходимость снижения 0,. Наряду с этим четко просматривается и малоэффективность ДР (ТВ=! ) в условиях, когда а„) ами Отсутствие выигрыша в этом случае понятно и нз физики явления; несмотря на устранение систематических погрешностей, точность местоопределения будет ограничиваться уровнем шумовых погрешностей измерений.
Если же в измерениях будут присутствовать более значимые систематические погрешности за счет рефракции сигнала, то это приведет к более высоким значениям оценок ТВ. Одной из кардинальных мер снижения о„может явиться переход от измерения по огибающей сигнала к измерениям по фазе несущей частоты. 2ВЗП ИЗМЕРЕНИЯ РНП ПО ЯВ»ГЗЕ НЕСУЩИХ КОЛЕЬтЬНИИ Сетевые спутниковые РНС целесообразно применять для высокоточного абсолютного и относительного координирования объектов в интересах навигации и геодезии !165, 184, 193]. Поскольку точностные характеристики АП ССРНС «Глонасс» и «Навстар» при штатном режиме работы не позволяют получить требуемых для высокоточной навигации и геодезии определяемых параметров, то необходимо применить специальные способы обработки навигационных радиосигналов.
Наиболее перспективны фазовые измеренпя на несущей частоте радиосигналов н дифференциальные методы обработки навигационной информации. Эффективность дифференциальных методов навигационных определений возрастает при увеличении отношения систематических погрешностей к шумовым. При определении координат по ССРНС традиционными способами обычно измеряют задержки принимаемых модулирующих ПСП относительно местной ШВ. При таких измерениях эффект от снижения систематических погрешностей за счет дифференциальной обработки ограничивается уровнем шумовых погрешностей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
