Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Из последней формулы следует, что для кодов стандартной точности ГНСС (гз = 1...2 мкс) типичное значение флуктуационной составляющей дальномерной погрешности АП (СКО) составляет 1,5...10 м; для Р-кода СРЯ вЂ” 0,2...1 и. Динамическую составляющую дальномерной погрешности АП можно оценить формулой 1,12ЛаХ и "Д 4П2 ссз где Ла — скорость изменения доплеровского сдвига частоты.
Это соотношение справедшшо 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 2 0,5 )' Пссз 05яф = (2") Р,/А'0 Потенциальная точность измерения задержки по фазе несущей определяется соотношением и =1/(2п9ус), где уз — отношение энергии сигнала к спектральной плотности адаптивного шума, При рабочих значениях 9~ = 1О получаем о = 1/20$, соответственно ггяф = А~20.
Типовые значения этой погрешности составляют порядка 1,2 мм (СКО) для Р-кода и 1,6 мм для С/А-кода ПРИ. 9.3.3. Бюджет погрешностей стандартной и угломерной АП Рассмотренные выше составляющие погрешностей определения псевдодальности н псевдоскорости сведены в табл. 9.1 и 9.2, которые принято называть «бюджет погрешностей». При составлении этих таблиц принято допущение, что все составляющие погрешности являются гауссовскими случайными величинами с нулевым математическим ожиданием, поэтому дисперсия итоговой погрешности представляет собой сумму дисперсий составляющих. Погрешность АП соответствует одночастотному неподвижному приемнику с двухэтапной обработкой сигналов при наблюдении НКА, находящегося в зените.
Кроме того, предполагается, что в АН приняты описанные выше меры компенсации погрешностей, т. е. в табл. 9.1 и 9.2 приведены их остаточные значения. Таблица 9.1 Блеснет погрешностей определения псевд«дальности Таблица 9.2 Бюджет погрешностей определения псевдоскороети 130 В табл. 9.3 приведены оценочные значения основных составляющих погрепшости измерения угломерной АП при длине базы интерферометра 2 м.
Таблица 9З Типичные значения составляющих погрешности угловых измерений Следует обратить внимание на существенно меньшее по сравнению со стандартной аппаратурой влияние на точность угловых измерений атмосферных погрешностей. Это обстоятельство обьясняется тем, что интерферометрический метод по своей сути является дифференциальным (подробнее об этом см. разд. 10), поэтому атмосферная погрешность практически не влияет на точность угловых измерений, поскольку при размерах базы в пределах 100 м она оказьгвается полностью коррелнрованна для всех антенн.
9.4. Геометрический фактор При фиксированных значениях погрепгностей измерения псевдодальностей существенное влияние на точность местоопределения оказывает взаимное положение АП и рабочих НКА, которое определяет углы пересечения поверхностей положения (рис. 9.1). Минимальным погрешностям местоопределения для дальномерных методов соответствует такое расположение НКА, при котором в точке расположения АП поверхности положения пересекаются под прямым углом, 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 Гх, или коэффициент геометрии.
В иностранной литературе используется обозначение ИЭОР (от анпг. Кеотезт1са1 г(е!изгон о~'ргес1з1он — геометрический фактор ухудшения точности). 131 Рне. 9Л. Влияние геометрии созвездия НКА на точность местоопределения Чтобы уточнить математический смысл понятия геометрического фактора, запишем зависимость вектора Ь„погрешности определяемых параметров от вектора Ь„погрешности измеряемых НП вЂ” 1 -1 Ьо =Фс -Фс-1 =~~с-1~-"дя-1 =6 Ьи. (9.1) С учетом формулы (9.1) найдем корреляционную матрицу ошибок навигационных определений потребителя в виде где ʄ— корреляционная матрица погрешностей измерения НП (псевдодальностей), К„= Марбл — т„)(܄— гн„)~~; ги, гня — соответственно векторы математических ожиданий погрешностей Ь, Ь„.
Примем равными нулю составляющие вектора гн„. Тогда гн„= О н дисперсии определяемых параметров (а„, о, О~, О2т), т. е. диаго- 2 2 нальные члены матрицы К, полностью определяют погрешности навигационного сеанса Анализ выражения (9.2) показывает, что соотношение погрешностей определения вектора потребителя и измеряемых НП зависит только от вида матрицы градиентов 6, т.
е. от геометрии взаимного положения НКА и АП. Как правило, Гх вводится для случая, когда погрешности измерения НП, т. е. элементы матрицы К„, равновелики и некоррелированы. В этом случае соотношение (9.2) можно представить в следующем виде: гтрк(~'~) Тогда, выразив дисперсию сеанса навигационных определений через след матрицы К„: сг~~ =(о„+о~~+гт~+гз~) =1г(К,), 132 можно представить геометрический фактор в виде коэффициента При выборе орбитальных параметров НКА на этапе разработки СРНС, а также при выборе рабочего созвездия НКА в малоканальной аппаратуре Гх является основным критерием. Иногда удобно рассматривать раздельно значения геометрических факторов, характеризующих точность определения различных компонент вектора состояния: соответствующий геометрический фактор для пространственных координат обозначают Гп (Р13ОР— Роя1!оп 0ОР), для плановых (горизонтальных) координат — Г1- (англ.
НПОР— Ног)хоп1а! РОР), для высоты (вертикальной составляющей) — Гн (от англ. Ч13ОР— Чегбса! 13ОР), для временного параметра — Гт (англ. Т)3ОР— Типе ВОР). Между этими коэффициентами и суммарным геометрическим факторам суще<-,гвует простая связь. Гх Гп +Г Гг +Гн +Гт 2 2 2 2 2 2 Известно, что минимальное значение Гп = 1,5 достигается в случае, когда потребитель находится в центре правильного тетраэдра, Соответственно для наземного потребителя с учетом кривизны земной поверхности минимальное значение Г~ = 1,732 достигается тогда, когда один НКА находится в зените, а три других равномерно расположены в горизонтальной плоскости, т.
е. когда объем тетраэдра максимален. Однако такая геометрия рабочего созвездия, как уже говорилось, не оптимальна с точки зрения атмосферных ошибок, поэтому при используемых на практике углах возвышения («углах маски») более 10' минимальное значение Гх 2. Контрольные вопросы 1. Как классифицируются погрешности НВО по месту их возникновения? 2. Какую величину называют эквивалентной погрешностью дальности (ЭПД)? 3.
Чеы обусловлены и какой порядок имеют погрешности часютновременного обеспечения? 4. Чем обусловлены и какой порядок имеют погрешности зфемерилного обеспечения? 5. Что такое ионосферные погрешности, их особенности, возможные значения, методы компенсации? 133 б. Что такое тропосферные погрешности, их особенности, возможные значения, методы компенсации? ?.
Какое влияние на точность НВИ оказывает многолучевое распрост. ранение? Как снизить это влияние? 8, Какие факторы влияют на точность следящих систем АП? Что необ ходимо учитывать при выборе полосы пропускания этих систем? 9. Какой порядок имеют фпуктуационные ошибки измерений по огибающей и фазе? 1О. Что такое бюджет погрешности, какие виды погрешностей он учитывает, каков их порядок? 11.
Что такое геометрический фактор, каково его минимальное значение, какие значения он принимает на практике? 10. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ КОРРЕКЦИЯ И ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ГНСС Как следует из материалов разд. 9, современная АП ГНСС в стандартном режиме измерений может обеспечить ЭПД на уровне 5... 10 м (СКО), что позволяет потребителю при типовых значения геометрического фактора определять абсолютные координаты с точностью 10...30 и (СКО).
Для многих приложений: навигации в открытом море, полетов на высотах более 1000 м, слежения за автотранспортными средствами и т. и., такая точность вполне достаточна. Однако для решения таких задач, как судовождение в проливах, каналах, акваториях портов, автоматическая инструментальная посадка воздушных судов, геодезическая привязка различных объектов и т. п., часто требуется более высокая точность местоопределения (см.
табл. 10.1). Одним из наиболее эффективных путей решения указанных проблем является применение методов относительных измерений (ОИ) или методов дифференниальной корреклин (ДК). Основная идея указанных методов состоит в совместной обработке результатов НВО, полученных, по меньшей мере, в двух разнесенных точках рабочей зоны ГНСС. Принципиальная возможность повысить таким способом точность НВО следует из того, что погрешности измерений, выполненных в разных точках, содержат коррелированные во времени и пространстве составляющие.
При дифференциальной (разностной) обработке эти составляклцие компенсируются: при сильной корреляции— практически полностью, при слабой — частично. Необходимо отмстить, что одновременно возрастает дисперсия некоррелированной (шумовой) составляющей погрешности дифференциальных НВО, поскольку она равна сумме дисперсий шумовых ошибок независимых измерений.
Различие методов ДК и ОИ состоит в том, что при ДК по меньшей мере одна из точек, в которых проводятся измерения, принимается за опорную, т. е. ее абсолютные координаты считаются априори известными, принимаются за эталонные и используются для вычисления поправок к результатам НВО. Эти поправки передаются потребителю и используются им для уточнения собственных абсолютных координат в какой-либо глобальной (геоцентрической илн геодезической) системе. !35 Таблица 70.1 Требовании к навигационному обеспечению различных групп потребителей Рабочая зона Потребителя и решаемые имк задачи Полеты по маршруту (трассе) Глобальная, регио- нальная Район аэродрома Район аэродрома Зона средств посадки Локальная 0,25 — 5,8 км 200 м 50м 2,0-8,5 м 1 — 10м Полеты в зоне аэродрома Некятегорироваиный заход на посадку Заход и посадка по категориям ИКАО Геодезические и геофизические наблкпенна Плавание в открытом море (океане) 1,8 — 3,7 км 100-400 м Морская поверхность Земли Районы прибрежных вод Районы шшхспов к портам Акватории портов Глобальная Плавание в прибрежной зоне Прохождение узкостей, заходы в по(п ы (гавани) Маневрирование в портах Исследовательские суда морских ресурсов Движение судов по внутренним водным путям: свободные реки каналы расстановка знаков, картография н х д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
