Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Ýôåìåðèäíàÿ ïîãðåøíîñòü δý èìååò òðè êîìïîíåíòû:ïðîäîëüíóþ δl (ïî êàñàòåëüíîé ê òðàåêòîðèè), ðàäèàëüíóþ δr (ïîíàïðàâëåíèþ ê öåíòðó Çåìëè) è íîðìàëüíóþ δn (ïåðïåíäèêóëÿðíóþ ïëîñêîñòè îðáèòû). Ñîîòâåòñòâóþùàÿ ýôåìåðåäíîé ïîãðåøíîñòè ñîñòàâëÿþùàÿ ÝÏÄ δý ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîåêöèþ âåêòîðà {δl; δr; δn} íà ëèíèþ, ñîåäèíÿþùóþ ïîòðåáèòåëÿ è ÍÊÀ; ååäèñïåðñèÿ ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíà ïî ôîðìóëåσ 2 (δ ý ) = kr σ 2 (δr ) + kn [σ 2 (δ n ) + σ 2 (δl )],ãäå kr, kn êîýôôèöèåíòû, ó÷èòûâàþùèå âçàèìíîå ïîëîæåíèå ÍÊÀè ïîòðåáèòåëÿ.Çíà÷åíèÿ ýòèõ êîýôôèöèåíòîâ, ïðèâîäèìûå â ëèòåðàòóðå, íåñêîëüêî ðàçëè÷àþòñÿ, îäíàêî â öåëîì èìåþùèåñÿ äàííûå ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùèå âûâîäû: ïðîäîëüíàÿ è ïîïåðå÷íàÿ ñîñòàâëÿþùèå, èìåþùèå ÑÊÎ == 3 6 ì, âõîäÿò â ÝÏÄ ñ êîýôôèöèåíòîì kn ≤ 0,25; ÑÊÎ ðàäèàëüíîé ñîñòàâëÿþùåé ëåæèò â ïðåäåëàõ 0,6 2 ì,ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ (ñ êîýôôèöèåíòîì kr ≈ 0,95) âõîäèò â äàëüíîìåðíóþ ïîãðåøíîñòü.Ñ ó÷åòîì ïðèâåäåííûõ îöåíîê ýôåìåðèäíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ÝÏÄèìååò ÑÊÎ σ(δý) = 1,5 4 ì [2].9.2.
Ïîãðåøíîñòè, âíîñèìûå íà òðàññåðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà îò ÍÊÀ äî ÀÏÏîãðåøíîñòè, âîçíèêàþùèå íà òðàññå ðàñïðîñòðàíåíèÿ, â îñíîâíîì îáóñëîâëåíû îòëè÷èåì ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîñèãíàëîâ â àòìîñôåðå Çåìëè ñà îò ñêîðîñòè èõ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ââàêóóìå ñ 0, à òàêæå çàâèñèìîñòüþ çíà÷åíèèÿ ñêîðîñòè ñ à îòôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàçëè÷íûõ ñëîåâ àòìîñôåðû.
Î÷åâèäíî, ÷òîíåîïðåäåëåííîñòü ñêîðîñòè ñà è äðóãèõ ïàðàìåòðîâ àòìîñôåðûïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ â ðàñ÷åòå ïñåâäîäàëüíîñòè ïîãðåøíîñòè∆Rà = (ñ0 ñà ) τà, ãäå τà âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà ÷åðåçàòìîñôåðó è ñîîòâåòñòâóþùèì ïîãðåøíîñòÿì ÍÂÎ. Êðîìå òîãî, íàòî÷íîñòü ÍÂÎ âëèÿåò èíòåðôåðåíöèÿ ñèãíàëîâ â òî÷êå ïðèåìà, âîçíèêàþùàÿ ïðè ìíîãîëó÷åâîì ðàñïðîñòðàíåíèè.
Ìåòîäû áîðüáû ñýòèìè ïîãðåøíîñòÿìè ðàññìàòðèâàþòñÿ äàëåå.Ïðè àíàëèçå àòìîñôåðíûõ ïîãðåøíîñòåé ñëåäóåò èìåòü â âèäó,÷òî ìåõàíèçìû, âëèÿþùèå íà ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà âòðîïîñôåðå (íèæíèé ñëîé àòìîñôåðû, ðàñïîëîæåííûé íà âûñîòàõ1230...10 êì) è èîíîñôåðå (âåðõíèå ñëîè àòìîñôåðû, ðàñïîëîæåííûå íàâûñîòàõ 60 1000 êì), ðàçëè÷íû, ñîîòâåòñòâåííî îòëè÷àþòñÿ ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ ïîãðåøíîñòåé è èõ êîìïåíñàöèè.Èîíîñôåðíûå ïîãðåøíîñòè. Èîíîñôåðà ÿâëÿåòñÿ äèñïåðãèðóþùåé ñðåäîé, ò. å.
ãðóïïîâàÿ è ôàçîâàÿ ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿâ íèõ ñèãíàëà çàâèñÿò îò ÷àñòîòû ïîñëåäíåãî, ÷òî îáóñëîâëåíî âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ (áîëåå 103/ñì3). Ðàçëè÷èÿ â äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè ñëîåâ, ðàñïîëîæåííûõ íàðàçíûõ âûñîòàõ, à òàêæå íàëè÷èå ëîêàëüíûõ íåîäíîðîäíîñòåé ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî çàäåðæêà ñèãíàëà ÍÊÀ â èîíîñôåðå (ïî ñðàâíåíèþ ñ åãî ðàñïðîñòðàíåíèåì â âàêóóìå) èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ â çàâèñèìîñòè îò ðàéîíà Çåìëè, ãäå íàõîäèòñÿ ïîòðåáèòåëü,âðåìåíè ñóòîê, ãîäà, ñîëíå÷íîé è ãåîìàãíèòíîé àêòèâíîñòè è ò. ä.Ïî äàííûì, ïðèâåäåííûì â ëèòåðàòóðå, äëÿ èñòî÷íèêà, íàõîäÿùåãîñÿ â çåíèòå, åå çíà÷åíèå ñîñòàâëÿåò îò 10 íñ (ÝÏÄ = 3 ì) â íî÷íîå âðåìÿ äî 50 íñ (ÝÏÄ = 15 ì) â äíåâíîå.
Äëÿ óãëîâ âîçâûøåíèÿ ìåíåå 10° çàäåðæêà ìîæåò äîïîëíèòåëüíî âîçðàñòàòü äî 3 ðàç,ÝÏÄ ïðè ýòîì ñîñòàâëÿåò 9 45 ì. Î÷åâèäíî, ÷òî äëÿ ìíîãèõ ïðèëîæåíèé òàêèå îøèáêè íåäîïóñòèìî âåëèêè.Íàèáîëåå ðàäèêàëüíûì ñïîñîáîì áîðüáû ñ èîíîñôåðíîé ïîãðåøíîñòü ÿâëÿåòñÿ åå îöåíêà è êîìïåíñàöèÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ÷àñòîòíîãî ïðèåìíèêà. Ýòîò ìåòîä îñíîâàí íà òîì, ÷òî èç âñåõ âèäîâïîãðåøíîñòåé ïñåâäîçàäåðæêè òîëüêî èîíîñôåðíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿçàâèñèò îò ÷àñòîòû ñèãíàëà. Ïîýòîìó ðàçíîñòü çíà÷åíèé ïñåâäîçàäåðæêè τ( f2 ) è τ( f1 ), èçìåðåííûõ íà ÷àñòîòàõ f2 è f1, áóäåò ðàâíàðàçíîñòè èîíîñôåðíûõ çàäåðæåê:∆ ( τèîí ) = τ( f 2 ) − τ( f1 ) = δ( τè1 ) − δ( τè2 ),ãäå δ(τè1,2 ) çíà÷åíèå èîíîñôåðíîé çàäåðæêè ñîîòâåòñòâåííî íàóêàçàííûõ ÷àñòîòàõ.Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èçâåñòíà òåîðåòè÷åñêàÿ ìîäåëü çàâèñèìîñòèâåëè÷èíû èîíîñôåðíîé çàäåðæêè îò ðàçíîñòè ÷àñòîò:−1 f 2 2 − f12 ∆ (τèîí ) = δτ( f1 ) ,2f2ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ïðè èçâåñòíûõ çíà÷åíèÿõ ÷àñòîò f2 è f1 ìîæíîðàññ÷èòàòü çíà÷åíèå èîíîñôåðíîé çàäåðæêèf12 δτ( f1 ) = 1 − 2 ∆ (τèîí ),f2 124êîòîðîå èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå ïîïðàâêè ê èçìåðåíèÿì ïñåâäîçàäåðæêè íà ÷àñòîòå f1.
Êàê ñëåäóåò èç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ, ñïîìîùüþ òàêîé êîððåêöèè óäàåòñÿ îáåñïå÷èòü îñòàòî÷íóþ (íåñêîìïåíñèðîâàííóþ) èîíîñôåðíóþ ïîãðåøíîñòü îêîëî 2 ì (ÑÊÎ). îäíî÷àñòîòíîì ïðèåìíèêå ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î ðåàëüíîìçíà÷åíèè èîíîñôåðíîé çàäåðæêè ìîæíî çà ñ÷åò èçáûòî÷íûõ èçìåðåíèé.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå, ïîñêîëüêó âåëè÷èíà èîíîñôåðíîé çàäåðæêè ñèãíàëà îò êàæäîãî ÍÊÀ ÿâëÿåòñÿ íåçàâèñèìîé ïåðåìåííîé, äëÿ îäíîçíà÷íûõ ÍÂÎ íåîáõîäèìî ðåøèòü ñèñòåìó íå ìåíåå÷åì èç âîñüìè óðàâíåíèé, ñîîòâåòñòâåííî íåîáõîäèìî ïðîâîäèòüíàáëþäåíèÿ ïî âîñüìè è áîëåå ñïóòíèêàì.
Îäíàêî â íåñëîæíûõêîììåð÷åñêèõ GPS-ïðèåìíèêàõ ÷àùå èñïîëüçóåòñÿ êîìïåíñàöèÿýòîé ïîãðåøíîñòè íà îñíîâå ìîäåëüíîãî ïðîãíîçà ñîñòîÿíèÿ àòìîñôåðû. Êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ â ðàçëè÷íûõ âûñîòíûõ ñëîÿõ çàâèñèò îò î÷åíü ìíîãèõ ôàêòîðîâ, ïîýòîìó ïðåäñêàçàòü åå ñ âûñîêîéòî÷íîñòüþ íåâîçìîæíî. Òåì íå ìåíåå, êàê ïîêàçàë îïûò ýêñïëóàòàöèè GPS, èñïîëüçîâàíèå äàæå îòíîñèòåëüíî ãðóáîé (âîñüìèïàðàìåòðè÷åñêîé) ìîäåëè ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü çíà÷åíèå èîíîñôåðíîéïîãðåøíîñòè íà 75 %. Ïàðàìåòðû ýòîé ìîäåëè ðàññ÷èòûâàþòñÿ íàÍÊÓ GPS è çàòåì çàêëàäûâàþòñÿ â íàâèãàöèîííîå ñîîáùåíèå ÍÊÀäëÿ ïåðåäà÷è ïîòðåáèòåëþ, êîòîðûé èñïîëüçóåò èõ â ñâîåé àïïàðàòóðå. íàâèãàöèîííîì ñîîáùåíèè ÃËÎÍÀÑÑ ïîäîáíàÿ èíôîðìàöèÿîòñóòñòâóåò, ïîýòîìó äëÿ ðåàëèçàöèè ïðîöåäóðû êîìïåíñàöèèèîíîñôåðíîé ïîãðåøíîñòè â îäíî÷àñòîòíîì ïðèåìíèêå äîëæíà ïðèâëåêàòüñÿ èíôîðìàöèÿ îò äðóãèõ èñòî÷íèêîâ èëè ðåçóëüòàòû èçáûòî÷íûõ èçìåðåíèé.
Îñòàòî÷íàÿ ïîãðåøíîñòü â ýòîì ñëó÷àå ñîñòàâëÿåò 10 15 íñ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ÝÏÄ ≈ 3 4,5 ì.Òðîïîñôåðíûå ïîãðåøíîñòè. Íà ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà â òðîïîñôåðå îêàçûâàþò âëèÿíèå íåéòðàëüíûå àòîìû è ìîëåêóëû, ðàçëè÷èå êîíöåíòðàöèè êîòîðûõ ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ ëîêàëüíûõ íåîäíîðîäíîñòåé, îòëè÷àþùèõñÿ âåëè÷èíîé äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè è, ñîîòâåòñòâåííî, âåëè÷èíîé òðîïîñôåðíîéçàäåðæêè.Ïîñêîëüêó â äèàïàçîíå ÑÐÍÑ âåëè÷èíà çàäåðæêè â òðîïîñôåðåíå çàâèñèò îò ÷àñòîòû (äèñïåðñèÿ ñèãíàëà îòñóòñòâóåò), èçìåðèòüýòó çàäåðæêó ñ ïîìîùüþ äâóõ÷àñòîòíîãî ñèãíàëà íåâîçìîæíî.
Ïîýòîìó îöåíêà òðîïîñôåðíîé çàäåðæêè âûïîëíÿåòñÿ ïðîãíîçíûì ìåòîäîì. Ïî äàííûì òåîðèè è ýêñïåðèìåíòîâ äëÿ ÷àñòîò ñèãíàëîâ ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ ãèãàãåðö äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü òðîïîñôåðû, â îñíîâíîì, çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ è âëàæíîñòè125âîçäóõà, à òàêæå îò âçàèìíûõ êîîðäèíàò ÍÊÀ è ÀÏ [1]. Óêàçàííûåïàðàìåòðû îáû÷íî äîñòàòî÷íî òî÷íî èçâåñòíû è õîðîøî ïðîãíîçèðóþòñÿ, ïîýòîìó â ÀÏ èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ðàñ÷åòà òðîïîñôåðíîéçàäåðæêè, ïîçâîëÿþùèé óìåíüøèòü îñòàòî÷íóþ ïîãðåøíîñòè äîåäèíèö íàíîñåêóíä.
Êàê ïîêàçûâàþò ðàñ÷åòû, âåëè÷èíà òðîïîñôåðíîé çàäåðæêè ìîæåò ñîñòàâëÿòü îò 7 íñ (ÝÏÄ ≈ 2 ì) äëÿ ñïóòíèêîâ,ðàñïîëîæåííûõ âáëèçè çåíèòà, äî 85 íñ (ÝÏÄ ≈ 28 ì) äëÿ ñïóòíèêîâ, ðàñïîëîæåííûõ ïîä óãëàìè ìåñòà ìåíåå 5°.Ñ ó÷åòîì ýòîãî îáñòîÿòåëüñòâà â ðàáî÷åå ñîçâåçäèå, ïî êîòîðîìó ïðîâîäÿòñÿ ÍÂÎ, ðåêîìåíäóåòñÿ âêëþ÷àòü òîëüêî òå ÍÊÀ, óãîëâîçâûøåíèÿ êîòîðûõ ïðåâûøàåò íåêîòîðîå çíà÷åíèå («óãîë ìàñêè»), óñòàíàâëèâàåìîå ïîòðåáèòåëåì.
Îáû÷íî ýòîò óãîë ñîñòàâëÿåò 5...10°.Ìíîãîëó÷åâîå ðàñïðîñòðàíåíèå. Ìíîãîëó÷åâîé õàðàêòåð ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëîâ ÍÊÀ â òî÷êå ðàñïîëîæåíèÿ àíòåííû ÀÏ îáóñëîâëåí èõ îòðàæåíèåì îò çåìíîé è ìîðñêîé ïîâåðõíîñòåé è áëèçëåæàùèõ îáúåêòîâ, íàïðèìåð, ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè íîñèòåëÿ ÀÏ.Óðîâåíü îòðàæåííîãî ñèãíàëà ìîæåò áûòü ñîèçìåðèìûì ñ ïðÿìûìñèãíàëîì, à åãî çàäåðæêà îòíîñèòåëüíî ïðÿìîãî ñèãíàëà äëÿ ÍÊÀ,íàõîäÿùåãîñÿ â çåíèòå, ìîæåò ñîñòàâëÿòü îò åäèíèö äî ñîòåí ìèêðîñåêóíä (ïðè ðàñïîëîæåíèè ÀÏ íà áîðòó ñàìîëåòà); ïðè íåáîëüøèõóãëàõ âîçâûøåíèÿ ÍÊÀ ýòî çíà÷åíèå óìåíüøàåòñÿ íà ïîðÿäîê. Èíòåðôåðåíöèîííàÿ êàðòèíà, âîçíèêàþùàÿ ïðè ìíîãîëó÷åâîì ðàñïðîñòðàíåíèè, ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííûì èñêàæåíèÿì ïàðàìåòðîâ (çàäåðæêè, ÷àñòîòû è ôàçû) ïîëåçíîãî ñèãíàëà è ê ñîîòâåòñòâóþùèì ïîãðåøíîñòÿì â ñõåìàõ ñëåæåíèÿ. Î÷åâèäíî, ÷òî ïîñêîëüêó äëÿÔÌ-ñèãíàëîâ øèðèíà ïèêà àâòîêîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè (ÀÊÔ) íåïðåâûøàåò äëèòåëüíîñòè ñèìâîëà τc, âëèÿíèåì ïåðåîòðàæåííûõ ñèãíàëîâ, çàäåðæàííûõ íà âåëè÷èíó ïîðÿäêà τc è áîëåå, ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Ñëåäîâàòåëüíî, îöåíêà ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû ïîãðåøíîñòè, îáóñëîâëåííîé ìíîãîëó÷åâûì ðàñïðîñòðàíåíèåì, ∆(τìëð ) ≤ τñ ñ.Ýòà âåëè÷èíà äëÿ ÑÒ-êîäà ÃËÎÍÀÑÑ ñîñòàâëÿåò ∆τìëð = 2 ìêñ,à äëÿ ÂÒ-êîäà ∆τìëð = 0,2 ìêñ. Ïîëàãàÿ ïîãðåøíîñòü ãàóññîâñêîéñëó÷àéíîé âåëè÷èíîé, ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå îöåíêè ÑÊÎ ÝÏÄ:∆ ìëð∆ ìëð≤ 10 ì ÂÒ-êîä.σìëð =≤ 100 ì ÑÒ-êîä è σìëð =66Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ñíèæåíèÿ âëèÿíèÿ ïåðåîòðàæåííûõ ñèãíàëîâ æåëàòåëüíî èñïîëüçîâàòü øèðîêîïîëîñíûå ñèãíàëû âûñîêîéòî÷íîñòè ñ óçêèì ãëàâíûì ïèêîì âçàèìíîêîððåëÿöèîííîé ôóíêöèåé (ÂÊÔ) è íèçêèì óðîâíåì åå áîêîâûõ ëåïåñòêîâ. Ïðè èñïîëüçî126âàíèè â óñëîâèÿõ ìíîãîëó÷åâîãî ïðèåìà áîëåå óçêîïîëîñíûõ ñèãíàëîâ ñòàíäàðòíîé òî÷íîñòè ïðèìåíÿþò ìåòîäû êîððåêöèè èìïóëüñíîé õàðàêòåðèñòèêè êîððåëÿòîðà, à òàêæå äèñêðèìèíàòîðû ñ óçêîéàïåðòóðîé äèñêðèìèíàöèîííîé õàðàêòåðèñòèêè, ÷òî ïîçâîëÿåò ñíèçèòü âåðîÿòíîñòü çàõâàòà ñõåìàìè ñëåæåíèÿ ïèêîâ ÂÊÔ, îáóñëîâëåííûõ ïðèåìîì îòðàæåííûõ ñèãíàëîâ.Íàõîäÿò ïðèìåíåíèå òàêæå ìåòîäû ïîëÿðèçàöèîííîé ñåëåêöèè,îñíîâàííûå íà òîì, ÷òî ïîëÿðèçàöèÿ ñèãíàëîâ èçìåíÿåòñÿ ïðè îòðàæåíèè îò ìåñòíûõ ïðåäìåòîâ.
Ïîýòîìó èñïîëüçîâàíèå íà ïðèåìåàíòåíí, ñîãëàñîâàííûõ ñ ïîëÿðèçàöèåé ñïóòíèêîâîãî ñèãíàëà (ïðàâàÿ êðóãîâàÿ), ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ìîùíîñòü ïåðåîòðàæåííîãî ñèãíàëà â ïðåäåëàõ äî 3 äÁ.Íàêîíåö, ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà óðîâåíü è ñòðóêòóðó ïåðåîòðàæåííûõ ñèãíàëîâ îêàçûâàþò óãëû, ïîä êîòîðûìè ñèãíàëû ÍÊÀïàäàþò íà ìåñòíûå ïðåäìåòû, à òàêæå âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå àíòåííû ÀÏ, îòðàæàòåëåé è ÍÊÀ. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ öåëåñîîáðàçíî ïðè âûáîðå ðàáî÷åãî ñîçâåçäèÿ èñïîëüçîâàòü «óãëû ìàñêè», àòàêæå âíèìàòåëüíî îòíîñèòüñÿ ê âûáîðó òî÷êè ðàñïîëîæåíèÿ àíòåííû, â ÷àñòíîñòè, ðàñïîëàãàòü åå ïî âîçìîæíîñòè íàä ïðåäìåòàìè, êîòîðûå ìîãóò ñûãðàòü ðîëü îòðàæàòåëåé.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
