Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Поскольку в диапазоне СРНС величина задержки в тропосфере не зависит от частоты (дисперсия сигнала отсутствует), измерить эту задержку с помощью двухчастотного сигнала невозможно. Однако значение тропосферной погрешности зависит от вза- 491 8. Спутниковыерадионавигаиионные системы имных координат НКА и АП, температуры, давления и влажности воздуха. Указанные параметры достаточно точно известны и хорошо прогнозируются, поэтому в АП используется метод расчета тропосферной задержки, позволяющий уменьшить эту погрешность до единиц наносекунд [115, 1161.
Значение тропосферной рефракции, пропорциональное длине пути сигнала в тропосфере, максимально при малых углах возвышения НКА над горизонтом. Поэтому для уменьшения атмосферных погрешностей в АП измерения проводят только для тех НКА, угол возвышения которых превышает некоторое значение («угол маски»), устанавливаемое потребителем, Обычно этот угол составляет 5...10'. Ионосферная рефракция сигнала НКА, вызванная различиями диэлектрической проницаемости слоев, расположенных на разных высотах, а также локальными неоднородностями ионосферы, изменяется в широких пределах в зависимости от района Земли, где размещена АП, времени суток, года, солнечной и геомагнитной активности, и составляет 5...500 нс [115, 116].
Среднее значение этой погрешности для углов возвышения, близких к 90', составляет 5...10 нс в ночное время и 30...50 нс — в дневное. При углах возвышения около 15' эти величины возрастают в 2 — 3 раза. Таким образом, учитывать эти погрешности необходимо только в тех случаях, когда суммарная погрешность местоопределения АП не должна превышать 5...10 м. Ионосфера, в отличие от тропосферы, является диспергирующей средой, поэтому для оценки задержки сигнала в ней может быль использован метод двухчастотных измерений, обеспечивающий остаточную погрешность порядка 1...2 м.
Кроме того, для определения и учета ионосферной погрешности в современной АП применяют метод моделирования условий на трассе распространения сигналов НКА и метод избыточных одночастотных измерений. Многолучевость распространения сигналов НКА в точке расположения антенны АП возникает из-за их переотражений от земной и морской поверхностей и близлежащих объектов, например элементов конструкции носителя АП.
Уровень отраженного сигнала может быть соизмеримым с прямым сигналом, а его задержка относительно прямого сигнала для НКА, находящегося в зените, может составлять от единиц до сотен микросекунд (при расположении АП на борту самолета); при небольших углах возвышения НКА зто значение уменьшается на порядок. Многолучевость приводит к существенным искажениям полезного сигнала и к погрешностям в схемах :лежения за задержкой, частотой и фазой. Легко видеть, что для снижения ы*'ихних переотраженных сигналов желательно использовать сигналы с возвожно более узким главным пиком ВКФ и низким уровнем ее боковых лезестков. С этой точки зрения, в СРНС предпочтительно использовать моду1ирующие ПСП с максимальной базой, например Р(У)-код ОРИ или ВТ-код ЛОНАСС.
Их применение позволяет снизить погрешности, связанные с '92 В.б. Точность навигационно-временных определений в СРНС многолучевостью, в среднем до 1...3 м (СКО) 1116]. При использовании в условиях многолучевости относительно узкополосных сигналов стандартной точности (С/А ОРИ или СТ ГЛОНАСС) применяются специальные методы коррекции импульсной характеристики коррелятора, позволяющие снизить вероятность захвата схемами слежения пиков ВКФ, обусловленных приемом отраженных сигналов. 8.6.3. Погрешности аппаратуры потребителей Источниками дальномерных погрешностей в АП являются схемы слежения за задержкой огибающей (ССЗ) и несущей (ЧАП и ФАПЧ) сигналов НКА. Типовую некогерентную схему слежения за задержкой, использующую огибающую спутникового сигнала (двоичную псевдослучайную последовательность), можно характеризовать шумовой погрешностью с СКО 1115, 116, 119] 0,5 ~1Пссз „~2ПссзППЧ ~с/ ~0 (Рс/'/0) где т, — длительность элемента кода ПСП; /гь /С2 — постоянньзе коэффициенты, зависящие от выбранной схемы слежения; Пссз, Ппч — односторонняя ширина полосы замкнутой схемы слежения и тракта ПЧ соответственно; Р, /Фв — отношение мощности сигнала к спектральной мощности шума на входе АП.
При использовании в современной АП шага временной дискретизации, 1 равного — т„соответствующие погрешности измеряемой дальности со- 64 ставляют 0,27 м для Р-кода и 2,66 м для С/А-кода ОРВ. С учетом этого суммарное значение флуктуацнонной составляющей дальномерной погрешности АП (СКО) равно приблизительно 0,2...1 м для Р-кода и 1,5...10 м для С/А-кода ОРИ. Динамическую составляющую дальномерной погрешности 1,12ЛаХ АП можно оценить как о (й) = ', где Аа — скорость изменения 4П ссз доплеровского сдвига частоты [119]. Это соотношение справедливо для установившегося режима схемы слежения второго порядка при квадратичном законе изменения задержки сигнала.
Для оценки точности измерения приращения дальности с использованием фазы несущей справедливо выражение (119] ссвпч 493 8. С~утниновые радионавигационные системы Типовые значения этой погрешности составляют примерно 1,6 мм (СКО) для Р-кода и 1,2 мм для С/А-кода ОРБ. Суммарное значение аппаратурной составляющей дальномерной по~щ и л Ще) °,~.5=ю,н, г и = ~ гн .Рс/Фс = 30 дБ/Гц.
С учетом полученных выше оценок вклада различных факторов в погрешность дальномерных измерений легко рассчитать, что суммарное значение ЭПД составляет 5 м для Р-кода и 15 м для С/А-кода ОРЗ, при этом ее флуктуационная составляющая лежит в диапазоне 4...6,5 м. 8.6.4. Геометрический фактор сти определяемых параметров от вектора Ь„погрешности измеряемых НП б. =8 -8е, = О ,'',дл =О 'б..
(8.9) С учетом (8.9) получим корреляционную матрицу ошибок навигационных определений потребителя в виде Рис. 8ЛЗ. Влияние положения НКА на точность местоопределения 494 При фиксированных значениях погрешностей измерения псевдодальностей существенное влияние на точность местоопределения оказывает взаимное положение АП и рабочих НКА, которое определяет углы пересечения поверхностей положения. Минимальным погрешностям местоопределения для дальномерных методов соответствует такое расположение НКА, при котором в точке расположения АП поверхности положения пересекаются под прямым углом (см.
рис. 8.13). Однако выполнить это условие при одновременном наблюдении более трех НКА невозможно. Количественной характеристикой погрешности местоопределения, связанной с особенностями пространственного положения НКА и АП, служит так называемый геометрический фактор Гж или коэффициент геометрии 11151. В англоязычной литературе используется обозначение О13ОР (от англ. Оеоп1е1пса1 бе1пз1оп оГ ргес1з1оп — геометрический фактор ухудшения точности), Для того чтобы уточнить математический смысл понятия геометрического фактора, представим уравнение (8.8) в й6 виде зависимости вектора б, погрешно- 8, б. Точность навигационно-временных определений в СРНС К =М1(8 — т Нб — ) 1 =С К„(С ) =(С К„С), (8 10) где К„= М )(8„— т„)(8„— т„) ~ — корреляционная матрица погрешностей измерения НП (псевдодальностей); т„т„— векторы математических ожи даний погрешностей Ь„б„соответственно.
Предположим, что составляющие вектора т„равны нулю. Тогда т, = 0 и дисперсии параметров (о„,ох,о,,п,), т. е. диагональные члены матрицы г г г г К„полностью определяют погрешности навигационного сеанса. Анализ выражения (8.10) показывает, что соотношение погрешностей определения вектора потребителя и измеряемых НП зависит только от вида матрицы градиентов С, т.
е. от геометрии взаимного положения НКА и АП. Как правило, Гг вводится для случая, когда погрешности измерения НП, т. е. элементы матрицы К, равновелики и некоррелированы. В этом случае соотношение (8.10) можно представить в виде к, =(с'к'„с) ' = „(с'с) '. Тогда, выразив дисперсию сеанса навигационных определений через след матрицы К,: пг =(пг вп'.ьог+ог)=сг(к ) можно представить геометрический фактор в виде коэффициента Г =|гг(С'С) '~ ' =(пг ьо'+и' ьпг)" /о .
При выборе орбитальных параметров НКА на этапе разработки СРНС, а также при формировании рабочего созвездия НКА в малоканальной аппаратуре коэффициент геометрии Гг является основным критерием. Иногда удобно рассматривать раздельно значения геометрических факторов, характеризующих точность определения различных компонент вектора состояния: соответствующий геометрический фактор для пространственных координат обозначают Гл (англ. РООР— Роз)1)оп ПОР), для плановых (горизонтальных) координат — Гг (англ, НООР— Ног)яоп1а1 ПОР), для высоты (вертикальной составляющей) — Гв (англ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
