Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 45
Текст из файла (страница 45)
преемников, работающих только в диапазоне П, и для двухчастотных приемников, работающих в диапазонах Л1 и А2 . Наиболее просто проблема компенсации ионосферной погрешности решается в двухчастотном приемнике. Из всех составляющих погрешности определения псевдо дальности (7.2) лишь ионосферная погрешность зависит от частоты. Поэтому, если измерить псевдо дальности ДЯ), Д(72) на двух частотах, Источники погрешностей и точность ОВО то в погрешностях этих измерений только ионосферные погрешности будут различаться, следовательно, можно записать д(х)-л(л) = (~/...Я)-~/...(л)). (7.70) Запишем формулу (7.37) для группового запаздывания в ионосфере в виде А „(Д1т1) = д/~1т1 и подставим ее вь7.707: или м„.„(~) АФ х' (7.71) ДллСРНС ГЛОНАСС /// =7/т,следовательво 'л= (1 — 7~/та~) =1,531. Вычисленное в соответствии с (7.71) значение о/„,„можно использовать для коррекции измеренной псевдо дальности в диапазоне с частотой ~ .
Ошибки в оценке ионосферной задержки в соответствии с (7.71) определяются погрешностями оценки /1Д, которая, в первом приближении, определяется ошибками оценок псевдо дальностей (в диапазонах Е1 и Е2), обусловленными шумом приемника. Полагая их дисперсии сгдф равными в двух диа- 2 назонах, запишем выражение для дисперсии ошибки ионосферной задержки: 2 2 2/2 ст~;„,„= 2стдфк /с 295 Для стационарных объектов за счет дополнительного усреднения оценки псевдо дальности по времени флуктуационная ошибка сгдф может быть сделана менее 1 м.
Следовательно, среднеквадратичное значение ошибки оценки ионосферной погрешности может быть сг~;„,„< 2 м. Эта ошибка является одновременно и ошибкой компенсации ионосферной задержки (остаточной ошибкой после компенсации). В одночастотном приемнике недоступна дополнительная информация, характеризующая состояние ионосферы, поэтому здесь возможно лишь использование той или иной модели ионосферы. Основная проблема при таком подходе заключается в том, что состояние ионосферы очень изменчиво и зависит от многих факторов.
Поэтому невозможно предсказать с высокой точностью распределение концентрации электронов по высоте. Однако оказалось, что можно создать относительно грубую модель ионосферы, которая описывается незначительным числом параметров и позволяет скомпенсировать около 50;4 булава 7 общей погрешности. Такая восьмипараметрическая модель была разработана [7.61 применительно к системе ОРИ. При этом с СРНС ОРИ данные восемь параметров передаются в навигационном сообщении, что позволяет относительно просто реализовать процедуру компенсации в приемнике. В дальнейшем были разработаны более сложные модели ионосферы [7.71. Однако их использование не позволяет осуществлять компенсацию ионосферной погрешности лучше, чем на 75',4 .
В навигационном сообщении СРНС ГЛОНАСС информация о состоянии ионосферы не передается, поэтому для реализации компенсации ионосферной погрешности в одночастотном приемнике необходимо использовать дополнительную внешнюю информацию о параметрах ионосферы. Компенсация тропосферной погрешности Для компенсации тропосферной погрешности используется та или иная модель тропосферы. Одна из широко используемых моделей, предложенная в [7.4~, определяется формулой 0,002277 (1255 ссй~~,„= ' р+~ — +0,05)е — Вс18 (а) +сИ, яп(а) 1, Т ) где Т вЂ” температура в кельвинах в месте расположения приемника; р — атмосферное давление в миллибарах; е — парциальное давление водяного пара в миллибарах; а — угол места НС, для которого рассчитывается поправка; В и бЯ вЂ” корректирующие члены, зависящие от высоты Ь расположения приемника и угла а, для которых существуют специальные таблицы [7.41.
Известны и другие, более сложные модели тропосферы, например [7.81. Использование моделей тропосферы позволяет скомпенсировать до 90 ',4 общей погрешности так, что остаточная погрешность может составлять < 0,2 м для сигналов НС, находящегося в зените. Снижение погрешностей, обусловленных многолучевостью Методы снижения погрешностей определения псевдо дальности, обусловленных многолучевым распространением, обсуждены в п. 7.5, поэтому просто перечислим их: неиспользование при обработке сигналов, приходящих с направлений, ниже угла маски; поднятие антенны выше наиболее существенных отражающих объектов; использование антенн с правой круговой поляризацией; использование дискриминаторов задержки с узкой апертурой дискриминационной характеристики. Снижение погрешностей, обусловленных приемником Основным средством снижения погрешностей оценивания псевдо дальности и псевдо скорости в приемнике является оптимизация алгоритмов и уст- 296 Источники погрешностей и точность НВО ройств обработки сигналов и информации.
Так, говоря об оптимизации устройств обработки сигналов, можно иметь в виду: использование прецизионных малошумящих входных усилителей, позволяющих снизить (на 1,5...2 дБ) мощность внутреннего шума приемника; использование вы сокостабильных опорных генераторов, например, с уровнем спектральной плотности фазовых шумов (циклической фазы), равной — 100 ...
— 110 дБ на частоте 1 Гц; использование аналого-цифровых преобразователей с большим, чем два, числом уровней квантования; использование полосовых фильтров в высокочастотной части приемника с высокой избирательностью и т.д. Если говорить об оптимизации алгоритмов обработки информации, то можно отметить следующие направления: оптимизация структуры и параметров следящих систем за задержкой огибающей, фазой и частотой с учетом динамики конкретного потребителя; адаптация следящих систем к отношению сигнал/шум на входе приемника; использование комплексных следящих систем, совместно обрабатывающих сигналы с выходов дискриминаторов дальности, фазы и частоты; совместное использование кодовых (по огибающей) и фазовых измерений для НВО; переход от идеологии построения ппиемников с двухэтапной обработкой к приемникам с одноэтапной обработкой; использование дифференциальных методов НВО, при которых устраняются многие медленно меняющиеся коррелированные составляющие погрешностей; комплексирование алгоритмов обработки сигналов навигационного приемника и других навигационных систем потребителя, в первую очередь инерциальной системы навигации (ИНС).
Некоторые из отмеченных направлений частично рассмотрены в гл. 6. Вопросы более полного использования фазовых измерений в НАП, наряду с кодовыми, будут рассмотрены в гл. 15. Дифференциальные режимы работы НАП СРНС излагаются в гл. 12. Проблемы комплексирования НАП ГЛОНАСС и ИНС рассматриваются в гл, 17. 7.8. Бюджет погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости Подводя итог анализу погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости, приведем итоговую таблицу отдельных составляющих общей погрешности, которую принято называть бюджетом погрешностей.
В приводимой ниже табл. 7.1 полагается, что все составляющие погрешностей являются некоррелированными между собой случайными величинами с гауссовским законом распределения, имеющими нулевые математическое ожида- 297 Глава 7 ние и дисперсию ст . Поэтому дисперсия общей ошибки определяется как 2 сумма дисперсий отдельных составляющих. Приводимые в таблице значения отдельных составляющих соответствуют остаточным значениям погрешностей, т.е. предполагается, что в приемнике приняты меры по снижению погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости, описанные в п. 7.7.
Погрешность, вносимая приемником, дается для автономно работающего одно- частотного стационарного (неподвижного) приемника с двухэтапной обработкой сигналов, при приеме сигнала от НС, находящегося в зените. Учитывая данный комментарий, величина общей (итоговой) погрешности в табл. 7.1, 7.2 имеет смысл потенциальной, т.е. предельно достижимой в реальной аппаратуре.
Таблица 7.1. Бюджет погрешностей определения псевдо дальности Таблица 7.2. Бюджет погрешностей определения псевдо скорости 7.9. Погрешности, вносимые на этапе решения навигационной задачи Оценки псевдо дальностей и псевдо скоростей, полученные на этапе первичной обработки по четырем или более видимым НС, используются для расчета оценок координат и вектора скорости потребителя, составляющего суть вторичной обработки информации (см. п.
б.4) в приемнике (или решения навигационной задачи). При проведении необходимых расчетов используется 298 Источники погрешностей и точность НВО информация о координатах и составляющих вектора скорости (эфемериды) каждого НС, которая извлекается из навигационного сообщения. Точность этой эфемеридной информации непосредственно влияет на точность НВО.
Кроме того, при пересчете оценок псевдо дальностей в координаты потребителя осуществляется преобразование погрешностей определения псевдо дальностей в погрешности определения координат потребителя. При этом происходит ухудшение точности определения координат потребителя по сравнению с точностью определения псевдо дальностей, зависящее от геометрии расположения потребителя и НС, сигналы которых принимаются в обработку. Для количественной оценки данного эффекта используют понятие геометрического фактора. 7.9.1. Погрешности эфемеридного обеспечения Одной из основных задач наземного сегмента контроля и управления является формирование предсказанных на заданные моменты времени ~ь значений эфемерид всех НС и передача их на НС, где они закладываются в навигационное сообщение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
