09. Дифференциальная коррекция и относительные измерения в СРНС (1151895), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Для исключения начального рассогласованияи дрейфа шкалы времени АП используются разностные методы.6Рассмотрим принцип применения этих методов на примере обработкифазовых измерений.Принципиальная особенность фазовых измерений состоит в том, чтопоскольку интервал однозначного определения фазы равен (  ... ),измерения разности фаз между двумя АП являются однозначными толькопри длине базовой линии l   / 2 . Если длина базовой линии превосходитуказанную величину, измерения содержат неизвестный параметр  пj –целое число длин волн в разности расстояний от j-го НКА до антенн АП(далее – параметр фазовой неоднозначности) .Фаза сигнала j-го НКА, принятого потребителем в момент времени , относительно фазы сигнала ОГ АП может быть представлена в виде [120,121]( )  0п  0j  f j (Rп j ( )c  j  п   jи   jт  прм )   пj  eпj ,(9.1)где  0п ,  0j - начальные фазы сигналов генераторов АП и j -го НКА;f j — несущая частоты сигнала j -го НКА; R пj - расстояние между j -м НКА иП;  j - расхождение между шкалой времени j -го НКА и системной шкалойвремени;  п - расхождение между шкалой времени потребителя и системнойшкалойвремени; jи ,  jт —задержки,вызванныеионосфернойитропосферной рефракциями;  прм - задержка сигнала в радиочастотномтракте АП; e пj - шумовая ошибка измерения псевдодоплеровской фазы.Если прием сигналовj -го НКА ведется одновременно двумяпотребителями П1 и П2, то для исключения начальной фазы сигналагенератора j -го НКА и расхождения между шкалой времени j -го НКА исистемнойшкалойвременисформируемпервуюразностьпсевдодоплеровских фаз  1,2  1   2 , используя выражение (9.1)1,2 ( )  1,2 ( 0 )  f j (Rп1 j ( )  Rп2 j ( )c п   jи   jт  прм )   j  e j ,(9.2)7где  1,2 ( 0 ) — расхождение фаз сигналов генераторов потребителей П1 и П2; п   п1   п2 - разность расхождений шкал времени потребителей П1 и П2 исистемной шкалы времени;и  1,и  2,и ,т  1,т  2,т- разностизадержек сигналов, принятых потребителями П1 и П2, обусловленныеионосферной и тропосферной рефракциями; прм  прм1  прм2 - разностьзадержки сигналов в радиочастотных трактах потребителей П1 и П2;первая разность значений параметров фазовойM j  M п1, j  M п2, j -неоднозначности;e j  eп1, j  eп2, j -шумоваяошибкаизмеренияпсевдодоплеровской фазы.В (9.2) кроме координат потребителей П1 и П2 неизвестными являютсязначения ( 0 ) и  п   jи   jт   прм , одинаковые для всех первыхразностей.Для измерений по НКА СРНС GPS исключить значения расхожденияначальных фаз и разностей задержек и уходов можно путем вычислениявторых разностей, т.е.

путем вычитания первой разности по любому НКА извсех остальных. Для СРНС ГЛОНАСС необходимо учитывать различиенесущих частот сигналов НКА, т.е. в общем случае вторые разностипсевдодоплеровских фаз можно записать в виде: jk  f j Rп1 j ( )  Rп 2 j ( ) fk Rп1 k ( )  Rп 2 k ( )cc ( f j  f k )  ( п   jи   jт   прм )   jгдеM j  M j  M k(9.3)- вторая разность параметров фазовойнеоднозначности.Влитературе п   jи   jт   прмописаныалгоритмыоценкивеличиныпо измерениям псевдодальности, поэтому вторыеразности фаз могут рассматриваться как функции только координатпотребителей и параметров фазовой неоднозначности.Неоднозначностьфазовыхизмеренийможноисключить,сформировав третьи разности, используя вторые разности относящиеся к8разныммоментамвремени,приусловиинепрерывностислеженияприемниками за сигналами НКА между этими моментами времени: ij ( 1 ,  2 )   jk (  2 )   jk ( 1 )  f j (Rп1 j (  2 )  Rп 2 j (  2 ) fk  (cRп1 k (  2 )  Rп 2 k (  2 )cRп1 j ( 1 )  Rп 2 j ( 1 )) .cRп1 k ( 1 )  Rп 2 k ( 1 ))c(9.4)В (9.4) единственными неизвестными являются координаты потребителей П1 иП2.

Следовательно, погрешности, определяемые расхождением фаз и частотгенераторов потребителей и НКА, оказываются скомпенсированными.Вместе с тем, число полученных таким образом измерений в четыре разаменьше первоначального числа разностей фаз.Отметим, что аналогичный результат при том же общем количествеизмерений может быть получен путем включения неизвестных частотных ифазовых разностей в число параметров, определяемых при решенииуравнения соответствующей размерности.Впоследнеевремя,всвязисбыстрымростомвычислительных средств АП, предпочтение отдаютмощностивычислительнымметодам, использующим процедуры оптимизации поиска решенийпространстве целых чисел,неоднозначности прикоторыеобеспечиваютвразрешениеотносительно простой аппаратной реализацииантенных устройств и приемников.При использовании этих методов неизвестные значения параметранеоднозначности принимаются за дискретные случайные переменные сконечным числом реализаций.

В программной части должен бытьреализована система параллельных фильтров Калмана, где каждый фильтрмоделирует отдельную реализацию неизвестного параметра. Для решения отом, какаяреализация принимается за истинную, могут использоватьсяизвестныестатистическиеметоды:максимальногоправдоподобия;наименьших квадратов и другие. На основе этих методов специально дляразрешения неоднозначности в спутниковых навигационных приемниках9разработан lambda-метод, в котором использованы эффективные процедурыдекорреляции фазовых измерений и сокращения области поиска, чтопозволяет значительно уменьшить объем вычислений.Основнымиисточникамипогрешностейопределениякомпонентбазовой линии являются погрешности измерения относительной задержкисигналов, нестабильность генераторов, нескомпенсированные остаточныепогрешности, обусловленные ионосферной и тропосферной рефракциями;погрешности, обусловленные неточностью знания положения НКА.

Вкладслучайных и систематических компонент этих погрешностей в формированиепогрешностей определения длины базовой линии характеризуется данными,представленными в табл. 9.1.Таблица 9.1.Влияние различных источников на точность относительных определенийИсточник погрешностейИзмерение фазовой задержки наинтервале 4 сОтносительная нестабильностьгенератора НКАТропосферная рефракция (послекалибровки)Ионосферная рефракция (послекалибровки)Неточность знания положенияНКАПогрешность определениякомпонент базовой линии, смСКОсистематическая0,2…0,50,30,31,51,51111Основной областью наземных применений методов ОИ являетсяопределение положения пунктов с погрешностью менее 0,1 м (СКО) винтересах создания геодезических сетей различного назначения.Достигаемая при этом точность слежения за фазой несущей науровне единиц миллиметров позволяет проводить измерения базовых линийдо 1000 км с точностью на уровне нескольких единиц сантиметров.10В настоящее время в практических целяхприменяются дваосновных класса методов ОИ: статические, при которых относительноеположениеАПвпроцессеизмеренийостаетсянеизменным,икинематические, допускающие возможность изменения этого положения .Фундаментальным правилом кинематических методов является то, что всеАП в этом режиме должны непрерывно сопровождать не менее четырехобщих НКА в течение всего сеанса, в том числе, во время передвижений.

Донедавнего времени высокоточные геодезические измерения, требующиеиспользования сложных алгоритмов для обработки больших массивовданных, выполнялись в режиме постобработки.Наиболее современным и перспективным из кинематическихметодов ОИ является режим измерений и обработки их результатов вреальном времени (в англоязычной литературе – Real Time Kinematic, RTK).Особенностями этого режима являются наличие радиоканала для передачирезультатов первичных измерений по дальномерному коду и фазе несущейна пункт обработки со скоростью не менее 4,8 кбит/с и использованиеспециальных алгоритмов обработки, обеспечивающих разрешение фазовойнеоднозначности за минимальное время (не более 5 с).11.

Характеристики

Список файлов лекций