08. Точность навигационно-временных определений в СРНС (1151894)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

8. Точность навигационно-временных определений в СРНСНа точность навигационно-временных определенийс помощьюСРНС влияет множество факторов. Они связаны с характеристикамииспользуемыхсигналов,средыраспространения,сособенностямипостроения АП и используемых в ней алгоритмов определения РНП и НП ит. д. Рассмотрим основные источники погрешностей этих измеренийприменительно к псевдодальномерному методу навигационно-временныхопределений (см. п.

8.4).В зависимостиотлокализации источникасоставляющиедальномерной погрешности измерений СРНС можно разделить наследующие категории:1. Погрешности, вносимые на НКА или КИК СРНС.2. Погрешности, вносимые на трассе распространения сигнала отНКА до АП.3. Аппаратурные погрешности АП.Для удобства анализа влияния различных факторов на качество НВОвводят так называемую эквивалентную погрешность дальности (ЭПД) .Кроме перечисленных погрешностей на точность НВО существенновлияет взаимное расположение НКА и потребителя. Для количественнойоценки этого влияния вводится так называемый геометрический фактор.Ниже рассмотрены основные типыпогрешностей, относящихся кперечисленным категориям.8.1. Погрешности, вносимые на НКА или КИК СРНСПогрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратурыНКА и КИК СРНС обусловлены в основном несовершенством частотновременного и эфемеридного обеспечения.Погрешности частотно-временного обеспечения возникают вследствиенесовершенства аппаратуры бортового эталона, а также процедур сверкибортовой ШВ с системным эталоном.

Они проявляются, например, в1смещении фаз излучаемых дальномерных кодов и меток времени, чтоприводит к погрешностям измерения расстояния до спутника и расчета егокоординат.По результатам многолетних наблюдений СКО сдвига бортовой ШВчерез 2 часа после коррекции составляет примерно 9 нс, а через сутки послекоррекции он достигает 25,4 нс для цезиевых и 108 нс для рубидиевыхэталонов.Командно-измерительный комплекс СРНС корректирует бортовую ШВтаким образом, чтобы СКО ее сдвига относительно системной ШВ непревосходила 10 нс.

При этом погрешность бортовой ШВ обусловлена двумяосновными факторами: собственнымипогрешностямиизмерений,выполняемыхбеззапросным и запросным методами; погрешностью используемой модели прогноза расхождения БШВотносительно системной ШВ.Погрешности беззапросных измерений псевдодальности составляют 3…5м, погрешности запросных измерений дальности имеют порядок 1,0 м,соответственно,методическаяпогрешностьизмеренийсдвигаБШВотносительно ШВ системы составляет в среднем 5 нс. Погрешность прогнозаБШВ на 12 ч при использовании простейшей (линейной) модели расхождениясоставляет в среднем 14 нс [115].Погрешности эфемеридного обеспечения вызваны неточностьюрасчетапараметроворбитНКАнаКИКинепрогнозируемымиотклонениями реальной орбиты НКА относительно экстраполированной.Составляющие вектора этой погрешности: продольная, поперечная ирадиальная - имеют величины порядка 0,6...10 м [116].

Эфемериднаякомпонента ЭПДП, представляет собой проекцию указанного вектора налинию визирования НКА. При этом имеющие максимальную величинупродольная и поперечная составляющие входят в ЭПД с коэффициентом,обычно не превышающим 0,25, а радиальная составляющая, лежащая в2пределах 0,6…2 м практически полностью входит в дальномернуюпогрешность. Для СРНС GPS,по данным литературы, эфемериднаясоставляющая ЭПД равна примерно 1 м (СКО).Существует еще один вид погрешности дальномерных измерений —фазовый сдвиг (групповая задержка) навигационного сигнала относительнобортовогоэталонаваппаратуреспутника[114].Информацияосистематической составляющей содержится в НИ НКА (параметрыкоррекции бортовой шкалы времени), случайная составляющая, непревышающая 3 нс (СРНС GPS), входит в дальномерную погрешность.Суммарная составляющая ЭПД, вносимая на КИК и НКА (включаяпогрешности ШВ НКА, эфемеридные и другие компоненты), в СРНСГЛОНАСС не превышает 9,2 м (наиболее пессимистическая оценка).8.2.

Погрешности, вносимые на трассе распространения сигнала отНКА до АППогрешностей возникающие на трассе распространения в основномобусловлены рефракцией сигналов в атмосфере (тропосфере и ионосфере)Земли,атакжеособенностямиинтерференциисигналовНКА,обусловленной их многолучевым распространением в точке расположенияантенны АП.Основная составляющая тропосферной погрешности навигационныхопределений в СРНС обусловлена тропосферной рефракцией, связанной снеоднородностямидиэлектрическойпроницаемости.Дополнительнаязадержка сигнала НКА в тропосфере может достигать 8...80 нс(экспериментальные данные для СРНС GPS) Поскольку в диапазоне СРНСвеличина задержки в тропосфере не зависит от частоты (дисперсия сигналаотсутствует), измерить эту задержку с помощью двухчастотного сигналаневозможно.

Однако значение тропосферной погрешности в основномзависит от взаимных координат НКА и АП, температуры, давления и3влажности воздуха. Указанные параметры обычно достаточно точноизвестны и хорошо прогнозируются, поэтому в АП используется методрасчета тропосферной задержки, позволяющий уменьшить эту погрешностидо единиц наносекунд.Значение тропосферной рефракции, пропорциональное длине путисигнала в тропосфере, максимально при малых углах возвышения НКА надгоризонтом.

Поэтому для уменьшения атмосферных погрешностей в АПизмерения производятся только тех НКА, угол возвышения которыхпревышаетнекотороезначение("уголмаски"),устанавливаемоепотребителем. Обычно этот угол составляет 5...10°.Ионосферная рефракция сигнала НКА, вызванная различиямидиэлектрической проницаемости слоев, расположенных на разных высотах,а также локальными неоднородностями, изменяется в широких пределах взависимости от района Земли, где расположена АП, времени суток, года,солнечной и геомагнитной активности и т. д., и составляет 5...500 нс .Среднее значение этой погрешности для углов возвышения близкихк 900 составляет в ночное время 5...10 нс и 30...50 нс – в дневное.

При углахвозвышения порядка 150 эти величины возрастают в 2...3 раза. Такимобразом, учитывать эти погрешности необходимо только в случаях, когдасуммарная погрешность местоопределения АП не должна превышать 5…10м.Ионосфера, в отличие от тропосферы, является диспергирующейсредой, поэтому для оценки задержки сигнала в ней может бытьиспользован метод двухчастотных измерений, обеспечивающий остаточнуюпогрешность порядка 1…2 м. Кроме того, для определения и учетаионосферной погрешности в АП в настоящее время применяются методмоделирования условий на трассе распространения сигналов НКА и методизбыточных одночастотных измерений.МноголучевостьраспространениясигналовНКАвточкерасположения антенны АП имеет своей причиной их переотражение от4земной и морской поверхностей и близлежащих объектов, например,элементов конструкции носителя АП.

Уровень отраженного сигнала можетбыть соизмеримым с прямым сигналом, а его задержка относительнопрямого сигнала для НКА, находящегося в зените, может составлять отединиц до сотен мкс (при расположении АП на борту самолета); принебольших углах возвышения НКА это значение уменьшается на порядок.Многолучевость приводит к существенным искажениям полезного сигналаи к погрешностям в схемах слежения за задержкой, частотой и фазой. Легковидеть, что для снижения влияния переотраженных сигналов желательноиспользовать сигналы с возможно более узким главным пиком ВКФ инизким уровнем ее боковых лепестков.

С этой точки зрения в СРНСпредпочтительно использовать модулирующие ПСП с максимальной базой,например, Р(Y)-код GPS или ВТ-код ГЛОНАСС. Их применение позволяетснизить погрешности из-за многолучевости в среднем до 1...3 м (СКО) . Прииспользовании в условиях многолучевости более узкополосных сигналовстандартной точности (С/А GPS или ПТ ГЛОНАСС) применяютсяспециальные методы коррекции импульсной характеристики коррелятора,позволяющие снизить вероятность захвата схемами слежения пиков ВКФобусловленных приемом отраженных сигналов.8.3. Погрешности аппаратуры потребителейИсточниками дальномерных погрешностей в АП являются восновном схемы слежения за задержкой огибающей и несущей (ЧАП иФАП) сигналов НКА.СКО шумовой погрешности типовая некогерентная схема слеженияза огибающей описывается следующим выражением:k Пk П П    э  1 ссз  2 ссз пч2  Pc / N 0P/Nc00,5,5где э - длительность элемента кода ПСП;k1 , k 2 - постоянныекоэффициенты, зависящие от выбранной схемы слежения; Пссз , Ппч односторонняя ширина полосы замкнутой схемы слежения и тракта ПЧсоответственно; Рс / N 0 - отношение мощности сигнала к спектральноймощности шума на входе АП.При использовании в современной АП шаге квантования, равном1/64 э , соответствующие погрешности измеряемой дальности составляют0,27 м для P-кода и 2,66 м для C/A-кода GPS.С учетом этого типичное значение флуктуационной составляющейдальномерной погрешности АП (СКО), составляет приблизительно 0,2...1 мдля P-кода и 1,5 ...

10 м для C/A-кода GPS.Динамическую составляющую дальномерной погрешности АПможно оценить как  R д 1,12a 24 Пссздоплеровского сдвига частоты .установившегосярежимасхемы, где a - скорость измененияЭто соотношение справедливо дляслежениявторогопорядкаприквадратичном законе изменения задержки сигнала.Дляоценкиточностиизмеренияприращениядальностисиспользованием фазы несущей справедливо выражение Rф2 Пссз2 2  Рс / N 0 0, 5.Типовые значения этой погрешности составляют порядка 1,6 мм(СКО) для P-кода и 1,2 мм для C/A-кода GPS.Суммарное значение аппаратурной составляющей дальномернойпогрешности  2   д2  0,1 э при полосе Пссз =3 Гц и Рс / N 0 =30 дБГц.С учетом полученных выше оценок вклада различных факторов впогрешность дальномерных измерений, легко рассчитать, что суммарноезначение ЭПД составляет 5 м для P-кода и 15 м для C/A-кода GPS, при этомее флуктуационная составляющая лежит в пределах 4…6,5 м.68.4.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций