Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Диаграмма, поясняющая зависи- мость остаточной погрешности измерений от удаления потребителя от ККС жет возрасти вдвое. В такой ситуа- ции использование ДР с применени- ем псевдоспутников в качестве ККС может ее снизить. ! нй По мере отработки систем «Глонасс» и «Навстар» точность прогнозирования эфемерид и временных и поправок будет возрастать, что приведет к повышению относительного вклада погрешностей из-за распространения радиоволн н шумовых погрешностей АП. Следует при этом иметь в виду, что погрешности нз-за ггр и смещения ШВ при ДР могут быть полностью скомпенсированы. Компенсация эфемеридных, тропосферных и ионосферных погрешностей ухудшается с разнесением трасс распространения сигналов от НИСЗ соответственно к ККС и к потребителю. Происходит как бы геометрическая декорреляция эфемеридиых погрешностей и пространственная декорреляция ионосферной погрешности.
Вопросы пространственно-временной корреляции погрешностей измерения псевдодальностей и снижения шумовой погрешности измерений являются предметом усиленных теоретических и экспериментальных исследований. Остаточная эфемеридная погрешность и ее зависимость от расстояния между потребителем и ККС. Если в точке размещения ККС можно полностью скомпенсировать сильнокоррелированные погрешности измерений, то с удалением потребителя от ККС появляется нескомпенсированная (остаточная) погрешность, которая будет возрастать с увеличением расстояния между ККС и потребителем.
Этот эффект можно наглядно проследить с помощью упрощенной диаграммы (158) влияния неточностей прогноза эфемерид и ухода БШВ (рис. 20.6). 30! Вели бы эфемериды н )ВВ были бсэошнпччшэми, ~ч нрн )ннчнинчкг. нни спутника з некоторой истинной точнс )! ИСЗ. в момент ! расчетное его положение НИСЗ, в тот жс момент совпало бы с истинным. В действительности же прн наличии зфемеридиой Ь и временной Л! погрсш. ностей расчет на ККС и у потребителя момента н места излучении сигнала дает смещенную точку НИСЗ, и искаженный момент (г+Л!) излучения сигнала. Поэтому при обработке данных о исевдодалыюсти поивятсп соответствующие погрешности, причем временные погрешности ЛГ для ККС н оотребителя будут одинаковыми, а зфемеридные погрешности окажутся различными, так как проекция отрезка НИСЗ.— НИСЗр (длиной Ь) на направлении радио- трасс НИСЗ,— ККС (Лгкс ) и НИСЗр — потребитель (Лгп ) будут неодинаковыми.
С удалением потребители от ККС, т. е. с ростом г(, это различие в общем случае будет увеличиватьсн. Для ККС в этом случае расчетное значение момента прихода сигнала Гг =гкс /с+/+Л/яз (гкс +Лгкс )/с+ Г+ЛГ, а нстнниое значение Г. гкс /с+ Л так что погрешность в измерении задержки сигнала Лгкс яэ Лгхс/с + ЛЛ (20.6) Для потребителя погрешмость в мзмеренин задержки сигнала будет иной: (20.7) Лт„ш Лгп/с+ ЛЛ Соответствующие (20.6) и (20.7) погрешности при обработке дамных о псевдодальности Лгкс Лгкс + сЛГ, Лгп = Лгп + сдд (20.6) Из (20Л) видно, что, ио-первых погрешность из-за ухода спутниковой ШВ ие зависит от расстояния о и будет полностью компенсироваться и, во-вторых, что остаточная погрешность определится разностью Лг~=дгкс— -ЛгпОстаточную погрешность можно выразить через 6, б и г, если учесть, что Лг =Ьз)пм, а Лг =Ьз!п(и-е).
Тогда, имея в виду, что е — малая величина кс и (е~к/г), получаем Лгчт б соз мз, откуда следует Лг, < (Ы/г) соха. (20.9) Отметим, что остаточная погрешиостгь обусловленная неточностью прогноза эфемерид, существенно уменьшается, если зфемеридная погрешность направасиа по радиолиннн (а=90'). К ошибкам же вдоль орбиты система в ДР наиболее чувствительна. В противоположность этому стандартнан система весьма чувствительна к погрешностям именно вдоль радиолинии и малочуаствительиа к погрешностям вдоль орбиты.
В наихудшем случае (а= О), когда вектор эфемеридиой погрешности иаправлеи вдоль орбиты, верхняя граница оценки Ьг, ( Я/г. (20.10) По соотношению (20.10) нетрудно подсчитать, что при эфемеридиой погрешности б=! км остаточная погрешность для удалеиий 100 и 500 км будет составлять соответственно 5 и 25 м, а при 5=100 м остаточная погрешность иа тех же удалениях составит 0,5 и 2,5 м. Видно, что остлто пши погрешность растет линейно с удалением потребителя от ККС*, Следует при этом имсть в виду, что погрешиости в изыереиии лссвдодальпости пересчитываются в погрешиости определения координат через геометрический фактор. Последний обычно удерживается иа уровне до 3. Поэтому в соответствии с (20.10) при 5=100 и иа удалении с(=500 км остаточная 'погрешность определения координат может достигать 7,5 и. 'Недавно предложена методика, исключающан такой рост.
302 Снижение эфемеридных погрешностей будет уменьшать остаточную погрешность, причем ограничением здесь является шумовая погрешность измерений, которая не должна маскировать выигрыш от применения Д<<>!. Остаточная иоиосферная н тропосферная погрев<ности. В стандартном режиме при работе по коду Р ноносфсрная погрешность устраняется путем использования двухчастотного приема, а при работе по коду С/А — внесением поправок, рассчитываемых потребителем по некоторой модели ионосферы, задаваемой набором коэффициентов.
Если в ДР использовать алгоритм коррекции с применением модели ионосферы, надо, чтобы модель одинаково точно описывала состояние ионосферы н для ККС, н для потребителя. На это нельзя рассчитывать, так как местныс возмущения у потребителя не поддаются прогнозу с ККС, вследствие чего реальные условия прохождения радиоволн к ККС и к потребителю будут по-разному отличаться от модельных и компенсация не будет полной. Поэтому в ДР рекомендуется не проводить особую алгоритмическую компенсацию ноносферных погрешностей, а устранять их заодно с другими при внесении дифференциальных поправок.
Если на ККС вводится поправка и КИ будет содержать лишь ее нескомпеисированную часть, причем потребитель сам не может рассчитать поправку, то данные о ней должнь< отдельно сообщаться потребителю для ввода им такой же коррекции. Если же потребитель получит возможность пользоваться точной ионосферной моделью, то алгоритмическую коррекцию можно возложить на него самого. Тогда ионосферная поправка, вводимая на ККС, не будет содержаться в сообщаемой потребителю КИ.
В случае ее неучета на ККС надо будст сообщать значение погрешности потребителю. В ДР, когда КИ включает и ионосфсрпую погрешность, а потребитель не проводит собственной коррекции ноносферной погрешности, остаточная погрешность у потребителя будет включать составляющую ионосферного происхождения. Последняя вызывается двумя факторами: различием углов возвышения НИСЗ относительно ККС и потребителя, что приводит к различной протяженности путей радиосигнала в ионизированной среде; наличием нерегулярных изменений в вертикальном распределении плотности ионнзации. что создает различныс условия на раднотрассах к ККС и к потрсбителк>. По им< к>щимся оиспкам, первый фактор даст вклад порядка 1 и, второй - около 0,0> и.
Тропосфсра прн угле возвышения !!ИСЗ меп«5" мож< т шн стн в измерения пссвдодальпостн погрешность до 30 м. Ошшко супцствуют модели тропосферы, с<п>собные учитывать такие погрешности с точностью до 1...3 м. Прн использовании ДР остаточная погрешность за счет тропосферы составит десятые доли метра. Имеет место н другая причина тропосферной остаточной погрешности — разность высот ККС н потреби1еля, проявляющансп зоз нм/нлг д г р ду ав дв дв хр тг ив/бзо при навигационных определениях на воздушных объектах.
Однако она может компенсироваться самим потребителем, вводящим в используемую модель высоту полета. Считается, что остаточная погрешность за счет тропосферы будет менее ! м, если углы возвышения НИСЗ будут больше 5'. Точностиый выигрыш дифФеренциального режима, Точностной выигрыш (ТВ) дифференциального режима удобно оценивать сопоставлением его точности с точностью стандартного режима.
Мерой ТВ может явиться отношение погрешности местоопределения стандартного режима о„к погрешности местоопределения диффсренциального режима охр. Выразительные характеристики ТВ были получены в результате аналитических исследований, проведенных для условий, когда систематические погрешности за счет рефракции в ионосфере и тропосфере составляют менее 0,5 от уровня эфемеридных погрешностей*. Для этих условий ТВ определяется двумя основными факторами: отношением погрешностей измерения в АП радионавигационного параметра о. к эфемеридной погрешности о,е и временем устаревания корректирующей информации Лй При этом в погрешность измерения РНП включаются случайные погрешности — инструментальная, хранителя времени, из-за многолучевого приема, остаточные рефракционные и все прочие, сопутствующие измерениям. Типовой характер изменения ТВ в зависимости от упомянутых факторов показан на рис.
20.7. Здесь представлены графики ТВ (о,в/о,р) в функции отношения ов/о,е для различных значений времени устаревания Л! (О, 5, !О и )5 мин). При этом для каждого значения Лг' приведены две зааи- 7 симости, верхняя из которых относится к АП в точке распов ложения контрольной станции, л -р а нижняя — к АП на удалении мин )000 км от нее. грини Графики показывают, что ТВ будет наибольшим вблизи контрольной станции и при исуо"ин» пользовании свежей КИ.
С удалением от контролышй станции и с устареванием КИ выигрыш будет падать. Однако наибольшее влияние на значе- Рис. 20.7. Вынгрыгл дифференциалы ного режима ио сравнению со стаи- аартиым режимом ' Исследовании ироведены канд. техн. наук В. А. Федоровичем. ние ТВ оказывает отношение погрешности измерения о. к эфемеридной погрешности о,». Видно, что высокая эффективность ДР достигается при значениях о„/о,ф (О,1, что диктует необходимость снижения о., Наряду с этим четко просматривается и малоэффектнвность ДР (ТВ=!) в условиях, когда о„)о,». Отсутствие выигрыша в этом случае понятно и нз физики явления: несмотря на устранение систематических погрешностей, точность местоопределения будет ограничиваться уровнем шумовых погрешностей измерений.
Если же в измерениях будут присутсгвовать более значимые систематические погрешности за счет рефракции сигнала, то это приведет к более высоким значениям оценок ТВ. Одной нз кардинальных мер снижения о„может явиться переход от измерения по огибаюшей сигнала к измерениям по фазе несушей частоты. ХВ.Г. ИЗМЕРЕНИЯ РНП ПО ФАЗЕ НЕСУЩИХ КОЛЕБАНИЯ Сетевые спутниковые РНС целесообразно применить для высокоточного абсолютного и относительного координирования объектов в интересах навигации и геодезии [165, 184, 193).
Поскольку точностные характеристики АП ССРНС «Глонасс» и «Навстар» при штатном режиме работы не позволяют получить требуемых для высокоточной навигации и геодезии определяемых параметров, 'то необходимо применить специальные способы обработки навигационных радиосигналов. Наиболее перспективны фазовые измерения на несущей частоте радиосигналов и дифференциальные методы обработки навигационной информации. Эффективность дифференциальных методов навигационных определений возрастает при увеличении отношения систематических погрешностей к шумовым.
При определении координат по ССРНС традиционными способами обычно измеряют задержки принимаемых модулируюших ПСП относительно местной ШВ. Прн таких измерениях эффект от снижения систематических погрешностей за счет дифференциальной обработки ограничивается уровнем шумовых погрешностей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
