Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Для разрешения начальной фазоРие. 8.4. Антенна АП МРК-27 вой неоднозначности в МРК-11 при- 118 Аппаратура МРК-27 представляет собой трехантенный интерферометр, рассчитанный на прием сигналов СРНС ГЛОНАСС и ОРЯ. Возможность работы по сигналам двух СРНС увеличивасг число одновременно наблюдаемых НКА, что позволяет применять алгоритмы, использующие измерения по избыточным НКА. Кроме того, повышается надежность измерений в условиях ограниченной радиовидимости НКА. Технические характеристики приемника МРК-27 приведены ниже: менен комбинированный метод, использующий избыточные изме рення не менее чем по четырем ЯКА, причем учитывается их соб. ственное движение.
Данный метод позволяет максимально сокра тить время начальной калибровки аппаратуры на объекте. При расстоянии между антеннами (базе интерферометра) не ме. нее 2 м СКО определения углов пространственной ориентации у АП МРК-27 составляет менее 10 угл. мин. Контрольные вопросы 1. Какие линии на объекте обычно выбирают в качестве осей ОСК? 2. Как ориентированы оси ТЦСК? 3. Какими параметрами можно описать пространственную ориенташпо объекта? 4. Какие параметры нужно знать, какие — рассчитать, а какие — измерить, чтобы определить пространственную ориентацию объекта по сигналам НКА? 5. Что такое «параметр фазовой неоднозначностю>? Какие существуют способы ее устранения? б. Какое минимальное число НКА нужно наблюдать, чтобы определить угловую ориентацию и почему? 7.
Какой вид имеет теоретическая зависимость точности измерений от длины базы интерферометра? При каких длинах базы она справедлива? 8. Какие факторы ограничивают точность измерений при дальнейшем увеличении длины базы? 9. Какие варианты схем построения аппаратуры используются при длине базы более 1О м? 10. Какую минимальную величину погрешности измерений может обеспечить современная угломерная АП? 9.
ТОЧНОСТЬ НАВИГАЦИОННО-ВРЕМЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ В СРНС На точность навигационно-временных определений с помощью СРНС линяет множество фахтороа. Они связаны с характеристиками используемых сигналов, среды распространения, с особенностями построения АП и используемых в ней алгоритмов определения РНП н НП и т. д. В зааиснмосгн ст локализации источника состаалякяцие дальномерной погрешности измерений СРНС можно подразделить на три категории: 1) системные погрешности, вносимые на НКА или КИК СРНС; 2) погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала ст НКА ло АП; 3) погрешности аппаратуры потребителя.
Для удобства анализа влияние различных факгороа на качество НВО опениаают через величину погрешности измерения дальности, обуслоалениой тем ипи иным фактором. Эту величину называют эквивалентной погрешностью дальности (ЭПД).
Кроме перечисленных погрешностей на точность НВО существенно влияет взаимное расположение НКА и потребителя. Для количественной оценки этого влияния вводится так называемый геометрический фактор. Рассмотрим осноаные особенности погрешностей, относящихся к перечисленным категориям. 9Л. Погрешности, вносимые на НКА или КИК СРНС Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры НКА и КИК СРНС, обусловлены а основном несоаершенстаом частотно-временного и эфемеридного обеспечения. Погрешности частотно-временного обеспечения обусловлены «Уходами» бортоаого эталона, а также конечной точностью процедур сверки бортовой ШВ с системной. Как следе~вне, возникает смещение фаз излучаемых дальномерных кодов и меток времени, что приводит к погрешностям измерения РНП и а итоге — к снижению точности НВО.
В случаях, когда «уход» ЬШВ относительно СШВ превышает допустимые значения, проводится ее коррекция 121 либо путем фазирования (совмещения временных интервалов БШВ и СШВ) на физическом уровне, либо путем изменения цифрового кода БШВ на целое число единиц времени. Коррекция БШВ ГЛОНАСС производится таким образом, чтобы ее сдвиг относительно системной ШВ не превосходил 10 нс, т. е. примерно соответствовал суточной нестабильности БШВ, которая для НКА ГЛОНАСС-М составляет 1.! 0 зз. Однако проведение таких непосредственных коррекций возможно только эпизодически, в моменты нахождения НКА в зоне видимости наземных средств наблюдения.
В то же время максимальное отклонение бортовой ШВ относительно СШВ уже через 2 ч после коррекции составляет примерно 10 нс, а через сутки после коррекции он достигает примерно 25 нс для цезиевых и 110 нс для рубидиевых эталонов. Поэтому наряду с непосредственной используется алаоритмвческан коррекли», основанная иа прогнозировании систематической составляющей «ухода» БШВ. Возможность такой коррекции также базируется иа результатах многолетних наблюдений, которые показывают, что на интервалах времени порядка суток систематическая составляющая «ухода» БШВ изменяется по закону, близкому к линейному. С учетом сказанного для данного НКА на каждом витке рассчитываются частотно-временные поправки, которые дважды в сутки закладываются в бортовой компьютер НКА, а затем включаются в навигационное сообщение и передаются потребителю.
Поправки представляют собой два параметра линейной модели смещения БШВ относительно СШВ. Зта модель заложена в программном обеспечении АП, что позволяет учитывать принятые поправки при НВО. Для НКА ГЛОНАСС-М с цезиевым эталоном частоты при такой коррекции погрешность прогноза «ухода» БШВ на 12 ч составляет в среднем 5 нс (ЗПД = 1„5 м) [2, 7$ Существует еще одна составляющая погрешности времени— фазовый сдвиг (групповая задержка) навигационного сигнала в аппаратуре при его распространении от бортового эталона до передающей антенны НКА (14]. Систематическая составляющей этой задержки учитывается при расчете параметров коррекции БШВ, передаваемых потребителю в составе НИ.
Случайная составляющая групповой задержки, не превышающая 3 нс (ЗПД = 1,5 м), входит в дальномерную погрешность. Погрешности зфемеридного обеспечения вызваны неточностью расчета параметров орбит НКА на КИК и непрогнозируемымн 122 отклонениями реальной орбиты НКА относительно экстраполированной. Эфемеридная погрешность Ь, имеет три компоненты: продольную Ь1(по касательной к траектории), радиальную Ь, (по направлению к центру Земли) и нормальную Ь„(перпендикулярную плоскости орбиты). Соответствующая эфемередной погрешности составляющая ЭПД Ь представляет собой проекцию вектора (ББ Ь„Б„) на линию, соединяющую потребителя и НКА; ее дисперсия может быть рассчитана по формуле и (Б,) =/с„п (Ь,)+)с„[о (Б„)+и (Ь1)], где я Ʉ— коэффициенты, учитывающие взаимное положение НКА н потребителя. Значения этих коэффициентов, приводимые в литературе, несколько различаются, однако в целом имеющиеся данные позволяют сделать следующие выводы: продольная и поперечная составляющие, имеющие СКО = = 3...6 м, входят в ЭПД с коэффициентом А.„< 0,25; ° СКО радиальной составляющей лежит в пределах 0,6...2 м, практически полностью (с коэффициентом А„= 0,95) входит в дальномерную погрешность.
С учетом приведенных оценок эфемеридная составляющая ЭПД имеет СКО п(Ь,) = 1,5...4 м (21. 9.2. Погрешности, вносимые на трассе распространения сигнала от НКА до АП Погрешности, возникающие на трассе распространения, в основном обусловлены отличием скорости распространения радиосигналов в атмосфере Земли с, от скорости их распространения в вакууме со, а также зависимостью значениия скорости с, от физических свойств различных слоев атмосферы. Очевидно, что неопределенность скорости с, и других параметров атмосферы приводит к появлению в расчете псевдодальности погрешности ЛЛа = (со — с,)тм где т — время распространения сигнала через атмосферу и соответствующим погрешностям НВО.
Кроме того, на точность НВО влияет интерференция сигналов в точке приема, возникающая при многолучевом распространении. Методы борьбы с этими погрешностями рассматриваются далее. При анализе атмосферных погрешностей следует иметь в виду, что механизмы, влияющие на скорость распространения сигнала в тропосфере (нижннй слой кпиосферы, расположенный на высотах 123 0...10 км) и ионосфере (верхние слои атмосферы, расположенные на высотах 60...1000 км), различны, соответственно отличаются методы определения погрешностей и их компенсации, Иаиосферные погрешности. Ионосфера является дислергируюи1ей средой, т. е. групповая и фазовая скорости распространения в них сигнала зависят от частоты последнего, что обусловлено высокой концентрацией свободных электронов (более 1ОЗ/смз).
Различия в диэлектрической проницаемости слоев, расположенных на разных высотах, а также наличие локальных неоднородностей приводят к тому, что задержка сигнала НКА в ионосфере (по сравнению с его распространением в вакууме) изменяется в широких пределах в зависимости от района Земли, где находится потребитель, времени суток, года, солнечной и геомагнитной активности и т. д, По данным, приведенным в литературе, для источника, находящегося в зените, ее значение составляет от 10 нс (ЭПД = 3 м) в ночное время до 50 нс (ЭПД = 15 м) — в дневное. Для углов возвышения менее 10' задержка может дополнительно возрастать до 3 раз, ЭПД при этом составляет 9...45 м.
Очевидно, что для многих приложений такие ошибки недопустимо велики. Наиболее радикальным способом борьбы с ионосферной погрешность является ее оценка и компенсация с помощью двухчастотного приемника. Этот метод основан на том, что из всех видов погрешностей псевдозадержки только ионосферная составляющая зависит от частоты сигнала. Поэтому разность значений псевдозадержкн т()2) н т(/~), измеренных на частотах ~~ и Д~, будет равна разности ионосферных задержек: (тнон) =тЫ) т(А) =б(ти1) б(ти2)~ где Ь(ты 2) — значение ионосферной задержки соответственно на указанных частотах. С другой стороны, известна теоретическая модель зависимости величины ионосферной задержки от разности частот: А(тнон) =бт(Х!) 2 с помощью которой при известных значениях частот 12 иД~ можно рассчитать значение ионосферной задержки ~2 ') бтра ) 1 2 (тини ) 2 124 которое используется в качестве поправки к измерениям псевдозадержкн на частоте~о Как следует из литературных источников, с помощью такой коррекции удается обеспечить остаточную (нескомпенсированную) ионосферную погрешность около 2 м (СКО).
В одночастотном приемнике получить информацию о реальном значении ионосферной задержки можно за счет избыточных измерений. В последнем случае, поскольку величина ионосферной задержки сигнала от каждого НКА является независимой переменной, для однозначных НВО необходимо решить систему не менее чем из восьми уравнений, соответственно необходимо проводить наблюдения по восьми и более спутникам. Однако в несложных коммерческих ОРЯ-приемниках чаще используется компенсация этой погрешности на основе модельного прогноза состояния атмосферы. Концентрация электронов в различных высотных слоях зависит от очень многих факторов, поэтому предсказать ее с высокой точностью невозможно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
