Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Прн глобальных расчетах ноносферных погрешностей используют ноносферную модель [90, 100), дополненную моделью плазмосферы 1163) . Модель [90, 1001 представляет собой набор аналнтнческнх формул с эмпнрпческн подобраннымн значгпнямн констант.
Прн ее создапнн кспользовплнсь данные 56 ноносфсрных станций, З лрктнчсскнх и 6 антаркгнчсскпх ствпцнй за длнтельный пернод наблюденкн. В основе модели лежит предположеянс о том, что значенне электронной концентрация в любой точке пространства в произвольный момент времени для псах зпаченнй солнечной актмвностн есть сумма внладоп от трех слоев Е, Г~ н гг: з Н=Х Нг ! 1 (5.16) Лля расчета рефракцнонной погрсшяостн (5ЛО) попользуются рвзлн шые аппрокснмацнн реальных высотных профнлей коэффнцнента преломлепня У(й). Анализ возможных вппрокснмацнй [63) показал, что прн расчетах различные. варнанты профилей не имеют существенных пренмушеств один перед другнм. На практике наиболее часто применяется экспоненцнальнав модель нейтральной атмосферы (тропосферы н стратосферы), задаваемая соотношениями [46, 63, Концентрация в каждом слое У, определяетси амплитудным параметром, профильной функцией и пиковым значением плотности элсктроноз в слое.
Модель [90, !00) используется дли расчета электронной концентрации до высот около 500 км. Для расчета нонцентрации заряженных частиц а интервале высот 500...20 000 нм применяется модель плаэмосферы [163), основанная на расчетах диффузноиио-равновесного распределения концентрации ионов водорода. Входными параметрами для рисчета ионосферных погрешностей измерения РНП с использованием моделей ионосферы — плазмосфсры [90, 100, 163[ являются: частота /, широта, долгота, высота потребителя (Ч>„, Х, Н„) и спутника (~р„ Х., 7/,), местное време П О, номер месяца !» в году, среднемесячное число солнечных пятен ю (число Вольфа) и индекс магнитной актив.
ности К»> (5.17) А 1И = Аг„[/1>(нй»,Н„;>8Я„Н;,(н(х;иЧК ) Алгоритм (5.17) включает большой объем вычислений как прн расчетах электронной концентрации А>, так и при численном интегрированип вдоль пути (з). Поэтому на практике иногда пользуются упрощенной, двумерной моделью ионосферы [46[, в основе ноторой лежит предположение о сфернческн-слоистом характере распределения электронной концентрации в ионосфере; при этом учитывается также, что основная часть интегральной концентрации содержится в окрестности максимума слоя Гь а его высота принимается й„ш300 км. При указанных предположениях вычисление интеграла й/х вдоль наклонной трассы (з) сводитсн к интегралу вдоль вертикали (!), а зависимость от угла места за. пнсывается в явном виде 4 04 !0>й/ бгп> >'ЧГ-'>»~-П>' (5.!8) где д/,= ~ й/бй. ГО Символ (2) в формуле (5.18) отражает тот факт, что погрешность рассчитывается по двумерной модели ншкюферы в отличие от погрешности, рассчн.
тываемой по формуле (5.17), где использована трехмерная ноносферная модель. Дальнейшее' упрощение расчетов связано с усреднением величины А/> по гелио-геофизическим условиям. В [46) принято Д/> 3 !О" эл/см', Тогда вместо (5.18) будет 81 1,21 Гбм (5,19) г7~:м~:.г. Исходными данными при расчете по (5.19) при фиксированной частоте / является угол места потребителя. Прк /=1,6 ГГц бгп> изменяется от 5 до 15,2 м прн нзмененин угла места П от 90 до 5'. Однако, как показывают эксперн. ментальные данные [160. 178, 182, 184) и расчеты по моделям [90, 100. 163), ва.
риация и течение суток ионосфериых погрешностей может составлять до пати рзз, а внутри 11-летнего цикла солнечной актннпостн — дп трех рнз; звниснмость ионосфсрной погргиииютн о> азимута нз 11 ип гнуты>х нниполгг ярко пронвлястсн н средних нн>ротах и нсучст этой зависимости также можш вызвать изменение погрешности в «вз раза. Тем не мсисе величина Ьг>и отражает картину в среднем. Моделирование ионосферных погрешностей измерения кназидальн»стсй, проведенное для сравнения дву- и трехмерной моделей ионосферы, кокззалп, что для системы типа «Навстар» при рабочих углах места П 7~»10', равно- вероятном расположении П по поверхности Земли и случайном времени нз интервала повторяемости конфигурации системы средине значения рассчитан- ных ионосферных погрешностей отличаются незначительно, в та время как средиеквадратические отклонения уназанных погрешностей различаются более чем в три раза.
Поэтому для оценок по средним значениям можно пользоваться упрощенной, двумерной моделью, а для более точных — вероятностных— оцеион 1«2о>, «Зое и т. д.) целесообразно применять трехмерную модель ионосферы. По оценкам, приведенным в !!82, !841, прн у=б' возможны ноносферные погрешности до !00 м, что будет соответствовать году высокой солнечной активности и неблагоприятному расположению П и ННСЗ. Гьа. СПОСОЕЫ УМЕНЬШЕНИЯ АТМОСЯГЕРНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДАЛЬНОМЕРНОГО И ДОПЛЕРОВСКОГО ИЗМЕРЕНИЙ Тропосферная коррекция.
Основана на предварительной оценке рефракционной погрешности и введении соответствующей поправки в результаты измерений. Для расчета тропосферной поправки по формулам (5.10), (5.12) необходимо предварительно оценить приземное значение индекса рефракции Ф,=!!!(й,). При наличии метеоданных для места расположения П значение гт!, можно рассчитать по формуле (118] Г + тт' (5.20) где Т вЂ” температура, К; р — полное атмосферное давление, мбар; е — парциальное давление водяного пара, мбар; й! и йт — коэффициенты, полученные в результате обработки экспериментальных данных: йз=3,73 10' (К)'умбар. (5.21) й!=77,6 К/мбар; и'„=(ао,) +(Ьа,) +(со,)' (5.22) В ]1! 8] приводятся значения коэффициентов а, (т, с для стандартной атмосферы, рскомспдовашитй! СЛО, при относительной влажности воздуха 60 К.
Величины а, о, с зависят не только от параметров стандартной атмосферы (р, Т, е), но и от высоты расположения приемного пункта над уровнем моря гг. При 8 =0 формула (5.22) согласно данным ]!'18] принимает следующий вид: оти(0) =(1,27ог) +(4,5о) +(0,27оа) . (5.23) 82 Указанные значения й! и йт обеспечивают среднеквадратическую погрешность расчета индекса рефракции не более 0,5 оо на частотах до 30 ГГц при обычно встречающихся вариациях давления, температуры и влажности ]118]. Из (5.20) можно получить зависимость погрешности определения значения индекса рефракции от погрешностей измерения метеопараметров.
При независимых измерениях параметров р, е и Т имеем Погрешность расчета индекса рефракции по метеоданным наиболее чувствительна к вариациям относительной влажности и наименее — к изменению давления. И о нос ферная коррекция измерений РНП в системах типа «Навстар» может быть проведена по крайней мере тремя различными способами; алгоритмическим, основанным на использовании дополнительной информации, передаваемой в кадре навигационного сообщения; «полусуммы», использующим квазндальномерные и фазовые измерения; двухчастотным, использующим измерения на двух несущих частотах.
Каждый из указанных способов требует аппаратурных затрат или соответствующего математического обеспечения П. Рассмот,рим более подробно каждый из них. Алгоритмическая ионосферная коррекция. Основывается на упрощенной модели интегральной электронной концентрации, описанной в [160, 178], В алгоритме используется аппроксимация вариации У~ положительной полунолной косинуса в дневные часы и постоянной величиной — в ночные.
Ионосферная задержка с точностью до постоянного множителя повторяет аппроксимацию интегральной концентрации. На рис. 5.2 приведен пример 1160, 178] суточного хода измеренной ионосфериой вертикальной задержки и его косинусная аппроксимация. Косинусная функция представляется в виде Лтко — — си + Асов~ 2п(à — Тр) /Р~], (5.24) где ти, А, Тл и Р (постоянное смешение, амплитуда, фаза и период) — параметры, с помощью которых рассчитывается вертикальная ноносферная задержка (у=90'), Лт„о измеряется в секундах.
В алгоритме используется раз- ложение косинуса в степеннои ряд хх хФт Ьтчо тл +А( 1 2 + 24 при ]к] ( —, (5,25) где к=2п(1 — Тк) ТР, 1 — местное время в подиопосфернрй точке— точке пересечения линией визирования фазового экрана. В алгоритме принята высота фазового экрана л =350 км*. а В отечественной литературе ириннмаетсн Ь 300 км. йт 0 а а а У2 Гктй ва 24 дч Рис. 5.2. Суточный ход иоиосферной задержки и его косииуснан аиироксимаиин Величины т„и Тр взяты постоянными: т„=5 нс, Тр 14.00 ч (50 400 с) местного времени.
Амплитуда А и период Р косинусной аппроксимации представляются полнномами третьей степени от геомагнитной широты подионосферной точки ~р: 3 з А = Х а. Ф", Р = Х 5. л!ь,. (5.26), (5.27) л О л О Коэффициенты полиномов а„и 5„, я=О, 1, 2, 3, передаются через спутники в кадре навигационного сообщения; эта информация обновляется каждые !О дней. Коэффициенты рассчитываются по прогнозу гелио-геофнзнческих условий. Для расчета геомагнитной широты подионосферной точки необходимы следующие данные: приближенные значения географических координат потребителя лрп, !Оп; угол места у и азимут из П на НИСЗ аз: ф = фр +! 1,6'сов(Х~ — 291'), (5.28) где 4Ч, Хр — географические координаты подионосферной точки, лрр = луп + фсозаг, !ч = 1~п + фа(паз/созсрь (5.29) (5.30) ф — центральный угол между П и НИСЗ, аппроксимнруемый функцией ф =, — 4, 445 — т+ эо Окончательно ионосферная поправка к квазидальности рассчитывается по формуле (5.3!) (У)! ~+ ( 2 + 24)1' 2' Ьг— сК(у) тю !х~ ) —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
