Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Поэтому применение только дифференциальных методов не позволяет в желаемой степени улучшить точностные характеристики навигационной АП. Если для измерения задержек использовать тонкую структуру сигналов — фазы несущих навигационных сигналов, то шумовые погрешности окажутся несоизмеримо малыми по сравнению с систематическими Поэтому дифференциальные методы обработки в сочетании с фазовыми измерениями в принципе позволят существенно повысить точность навигационных определений.
С другой стороны, применение фа за вы х из м е реп и й без дифференциальных методов обработки также нецелесообразно, 305 поскольку вклад квазисистематических составляющих в ошибку местоопределения существен. Использование в качестве измеряемого параметра фазы несущей обеспечивает ]165] определение псевдодальности с миллиметровой точностью, а кодовой задержки — с точностью порядка одного метра. Однако при фазовых измерениях возникает, проблема устранения многозначности.
так как псевдодальность в . этом случае измеряется только с точностью до целого числа длин волн. Возможны несколько способов получения дополнительной информации для устранения многозначности фазовых отсчетов: использование избыточных поверхностей положения за счет дополнительных высокоточных измерений по коду Р и измерений приращений дальности ]165]. Аппаратура, использующая такой подход к разрешению многозначности, должна обеспечивать возможность измерений фазы несущей, высокоточных измерений псевдодальности по коду Р и приращений псевдодальностей; использование разности несущих частот )"! и 7т в режиме дополнительных измерений на разностной частоте Л)=-1! — )з, что ' позволит расширить зону однозначных от('четов приблизительно в четыре раза.
Аппаратура, использующая такой вариант устранения многозначности, должна обеспечивать возможность фазовых измерений н измерения псевдодальностей по коду Р на двух несущих частотах (1!, )т); использование информации от избыточных спутников, число которых в ССРНС при углах места не менее 1О' колеблется от 1 до 5. Аппаратура должна обеспечивать возможность фазовых измерений и измерений псевдодальностей по коду Р но всем видимым НИСЗ системы. Метод разрешения многозначности с помощью информации об избыточных поверхностях положения описан, например, в ]157, 171] и состоит в отыскании тако~о набора значевий целых чисел длин волн, при котором среднеквадратическая погрешность местоопределения мшшмадьна.
Недостатком такого подхода является большая размерность задачи оценивания. Однако время обработки результатов на ЭВМ можно уменьшить, если использовать дополнительную разностную частоту Л) илн специально излучаемую для таких целей частоту )з, при этом вычислительные затраты при трехмерном местоопределении уменьшатся в ()г!1з )' Раз. Следует отметить, что использовать дополнительные частоты— Л1 или )з — длЯ РасшнРениЯ интеРвала однозначных опРеделений можно только при когерентности этих излучений с иззучением на частоте )'!, т. е.
при их согласовании по фазе и частоте. Реализовать указанное требование непросто, особенно при частотном разделении излучений различных НИСЗ, как это имеет место в системе «Глонасс», если на всех НИСЗ системы 306 использовать идентичную передающую аппаратуру, перестраиваемую в диапазоне всех излучаемых частот. Для реализации различных способов устранения многозначности (УМ) требуется различное аппаратурное и математическое обеспечение.
При отсутствии ограничений на канальность АП и доступности для потребителя высокоточных сигналов СРНС на двух частотах целесообразно устранить многозначность по каждой псевдодальности отдельно, используя два набора данных: измерения по кодам Р и фазовые измерения на каждой из двух частот (1! и )'э). Лтеханиэм исключения многозначности в этом случае состоит в следующем 11931. Рассмотрим приемник, расположенный на неподвижном объекте и измеряющий псевдодальиости до НИСЗ по коду Р иа частотах )е )=1, 2: г „,„= г+ с(Л(п — Л!с) + Лг, -1- Лг„-1- Лгси+ й, (20.1!) и" и фазы несущих й на те же моменты вреиени: гР,„,„= с ' йг + ) [Л(п — Л(с) + с ' ' 1, Лг, + Лгэч + ЛгР«и — л, + эг (20 !2) В формулах (20 ! 1), (20.12) обозначено г — геоиетрическое расстояние ме ду П и НИСЗ на момент измерения, с — скорость света: Лрп с — уход часов П и НИСЗ соответственно; Лг., ЛЧ.
— ионосфериые групповая н фазовая з ки соответственно, Лг,р, «Лэг„— тропосферные групповая и фазовая за, соответственно; и, — целое число периодов несущей 1» соответствующее рической дальности г; адерж тержки геомет- (20. ! з) г и.=,',— [=! — [, 'Л с [ — целая часть ( ), !., — длина волны частоты )ь 37 — шумовые погрел ности псевдодальномсрных измерений, е, — шумовые погрешности фазовых изме рений; гр — фазы, выраженные в долях фазового цикла, 0(гр(1. Воспользуемся известными приближеннымн соотношениями 1461 между фазо ными я групповымн задержками, выраженнымн в одинаковых единицах измере ння: Лгсл = Лгчд = Лйью Л, = Лггм, Х» )э г)г лт Х зт ) )«У)т л „, = а, р)х 71'ь Лми = — йлх у(с (20.!4) (20.16) (20.16) где Л(х — интегральная электронная концентрация вдоль луча г; д й, — коэффициенты пропорднональности, причем й, =йс.
Будем полагать, что для исключения тропосферных погрешностей использован один из известных высокоточных способов коррекции 1631 и остаточная тропосферная погрешность фазы Лт,р». Тогда уравневия (20.!1), (20.12) для скорректированных измерений с учетом соотношений (20.13) — (20.!6) и введения в уравнение (20.11) относительной переменной йги,„ путем нормирования псевлодальностей к «ллине волны» модулирующего колебания ),р, соответствующего кодУ Р ф...=Х 'г...=с '1 г,..., где (р — — т, ', т,— длительность элементаРного ! г ! символа кода, могут быть представлены в следующем виде: 307 1Р Ф = 1»(Р+ )+ — г»А1»+ »о 1» Ф = 1»(р+ т)+ — гйдгх+ $„ 1 Э, = 1, (р + т) — — ЬЛ' — л, + вп 1 р = 1, (р + т) — — ЬЬ( — л + е .
х г г (20.17) В уравнениях (20 17) приняты следующие обозначения: Тглгр, — скорректированные результаты измерения, соответствующие величинам фл,„, гр,„»„, р=с '.г— задержка сигнала, соответствующая геометрическому расстоянйю между П и НЙСЗ, т — суммарная остаточная погрешность, обусловленная расхождением временных шкал П и НИСЗ, погрешностями прогноза эфемерид и остаточнои тропосферной погрешностью.
Уравнения наблюдения (20.17) можно представить в матричио, атричиом виде при (20.18) Система (20.18) содержит четыре уравнения и четыре неизвестные величины: р»=р+т, й)ув, ль лг. Определяемые параметры л~ и лг можно представить в виде л, = — гр, +а,,р (20.19) л, = — гг, + а, 43 + Ьг фг, (20.20) где 1~ 1» 1» Ь, =- — 2 —, 1' — 1, '1» ' 11 1» 1Р 1 й 1 1'+1' аг=-2 — —, Ь = — —, 1 — й г'1 г Коэффициенты аг Ь, для систечы «Навстар» будут иметь одни и те же значения при УМ по всем НИСЗ системы.
а для системы «Глонасс» они будут различными при УМ по различным НИСЗ Таким образом, при фазовых измерениях многозначность мож- (20.20, но в принципе устранить, использовав алгоритмы (20.!9) б (' . О), если доступны измерения по высокоточному коду на дв х ли о частотах. ду на двух Наличие в измерениях шумов 9, и ц( приводит к погрешностям Лл, в определении величины л,. Условие устранения 308 1 43 1» % 1~4 1»1 ' 1~ 1» р + .
0 О! ЬЫ» — о!' 0 — 1( ! лг неоднозначности при наличии шумов может быть записано в следующем виде: (Лп(( < 0,5. (20.21) Вероятность Р„„ выполнения условия (20.2!) характеризует надежность УМ. При фазовых измерениях по системе «Глонасс» в погрешность Лл, дополнительно к шумовой войдет еше систематическая составляюшая, обусловленная отсутствием привязки фазы дальномерного кода к фазе несугцей, поэтому при одном и том же объеме обрабатываемых данных вероятность Р,„для системы «Глонасс» будет меньше. Для устранения этой дополнительной систематической погрешности следует включить начальное рассогласование фаз несущей и дальномерного кода в вектор оцениваемых параметров. Г!олучаемая таким способом точность местоопределения при полностью доступных высокоточных сигналах на двух частотах может составить единицы сантиметров.
Для широкого класса потребителей доступен меньший объем информации. Однако и в этом случае использование совместной обработки фазовых ИЗМЕРЕНИЙ И ПСЕВДОДаЛЬНОМЕРНЫХ ПО КОДУ СггА В СОЧЕтаНИИ с оптимальным сглаживанием результатов позволит получить точность местоопределения вплоть до дециметров ()64, 218, 219) для подвижных объектов и более высокую — для геодезических 1205, 2061. 20.8. РезультАты испытАниЙ. РеАлизАция дпс Интерес к использованию системы «Навстар» в ДР проявляют специалисты различных ведомств и служб.
Для оценки практических возможностей методики в большом объеме проводились натурные испытания, результаты которых подтвердили эффективность ДР [168, )9)1. Испытания на морских судах В ноябре 1983 г. Гидрографи. ческой службой Канады совчестио с фирмой Мог!есй (Норвегия) был проведен эксперимент в открытом море для определения точности и надежности ООР5 на различных расстояниях от береговой ККС Данная серия испьпаний показала, что на удалениях до 300 км ДР может обеспечить точность порядка 5...10 и, существеяно снижая систематилеские погрешности, при этом исключение ионосферной ошибки оказывается более эффективным, чем при двухчастотном способе работы Испытания на военных и гражданских вертолетах и с а и о л е т а х. Серии испытаний были посвящены применению ДР при навигационном обеспечении авиационных об!актов.
В 1984 г на полигоне Армии США Юма Управление объединенной программы ОР5 провело испытания ДМ с коррекцией псевдодальностей. Испытания проводились в интересах отработки системы бомбометания. В результате экспериментов было показано, что в ДР точност~ местоопределения вертолета составила 2..3 м, причем использование кодов Р и С)А дает вполне сравнимые точности. Наряду с этим выяснено, что период обновления дифференциальных поправок может достигать нескольких минут йр «п гр гй йз Рнс. 20.8. Экспернчентальные времен- ные завнснмостн погрешности места по высоте (/] н в плане (2) в стандартном режнме; 3 — погрешность в ДР Время 310 Параллельно с армейскнмн проаоднлнсь испытания ДМ прн обеспечении полетов гражданских вертолетов ((Н= 1, что было вызвано необходимостью проведения ряда работ (полеты на малой высоте в горной н малонзученной местности, посадка на неподготовленные площадкн, наведение на промысловые плавающие средства н т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
