ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Повышенные требования к достоверности навигационных определений при решении ответственных задач таких, как управление воздушным движением в ближней зоне аэропорта и при точном заходе на посадку, управление морским (речным) транспортом в узких акваториях, организация (синхронизация) движения мобильных объектов и железнодорожного транспорта, точное решение с вероятностью не менее 0,995 специальных задач и т.п. предопределяет необходимость проведения мониторинга навигационного поля. Включение этой задачи в состав требований на новую систему диктуется основной целью ее создания — расширением функциональных возможностей конечной НАП. На первом этапе для решения проблемы мониторинга целесообразно использовать систему мониторинга ГЛОНАСС, для чего она должна быть максимально объединена с РДП.
Мониторинг частотно-временных радионавигационных параметров сигналов НС, а также передаваемых данных, проводится по всем спутникам в зоне радиовидимости сети ССИ. При выходе значений контролируемых параметров за пределы зоны априорных допусков потребителям выдается сигнал о неисправности спутника. Допустимые же отклонения параметров ГЛОНАСС/бРЯ компенсируются корректирующей информацией, которая передается в НАП через дифференциальную подсистему (рис.
12.5). Для потребителей, оборудованных обычной (не дифференциальной) НАП, в РДП появляется возможность индивидуальной коррекции по конечному навигационному параметру (по координатам и скоростям), что позволяет провести квазидифференциальную коррекцию. При этом корректирующая информация может вводиться в фильтр комплекса как данные. 470 Глава Г2 Ограниченная сеть ССИ состоит из нескольких независимых, двухчастотных приемников, с высокой точностью привязанных к заданной системе координат и расположенных на максимально возможном удалении. Их положение задается известными векторами Исси, 7' =1,М .
В состав сети входит также базовая станция, координаты которой известны и задаются вектором Кьс . На ССИ ьс,. и БС в результате приема и обработки сигналов НС формируются оценки псевдо дальностей Д,, (~~) и псевдо скоростей Гь, (г~),~' = О,У (при необходимости и псевдо фаз ф,, (Г, ) ). Сформированный набор оценок (" ~'сси =~дь7 "Д', " ~'ьу" 1', ~ ~со=~дю "д,о" ~,0" 1",0 .7'=1ж по каналам связи передается в Центр обработки, где выполняется расчет СВП по алгоритму, структура которого приведена на рис.
12.7. Туда же передаются измеренные отклонения характеристик эталона времени и частоты (ЭВЧ) БС относительно ЭВЧ СРНС. Рис. 12.7. Структура алгоритма расчета СВП 472 Дифференииальны й режим СРНС ГЛОНАСС Сначала вычисляются первые разности оценок псевдо дальностей и псевдо скоростей, полученных на всех ССИ, относительно аналогичных оценок, полученных на БС: 4Ц, =Д,, — Д... ~ =1,Ж, ~'=1,н. Далее сформированные первые разности используются для вычисления вторых разностей по различным НС: Л~Д; ~ = ЛД,, — ЛД,, Во вторых разностях удается устранить зависимость от координат ССИ, что позволяет вычислить векторные поправки ЛХ,,Л1;, характеризующие погрешности априорного знания эфемерид НС.
Используя сформированные векторные поправки и измеренные на БС отклонения характеристик БЭВЧ относительно ЭВЧ СРНС, вычисляют скалярные поправки к псевдо дальностям и псевдо скоростям Лр,, ЛГ, ~ =1,п, которые в дальнейшем усредняются по времени на соответствующим образом выбранных временных интервалах. Сформированные в Центре обработки СВП по каналам связи передаются в Центр управления СРНС для коррекции закладываемой на борт НС эфемеридной информации и потребителям СРНС. Рассмотренные глобальные дифференциальные поправки по сути представляют собой поправки к эфемеридам НС и частотно-временные поправки. Точность и достоверность их определения обеспечивается обработкой всех доступных к моменту принятия решения измерений, собираемых в квазиреальном времени с сети станций ССИ.
В отличие от штатной ЭВИ спутника, глобальные поправки не имеют жестких ограничений по частоте обновления, что позволяет значительно сократить время прогноза и получать наиболее точную ЭВИ в реальном времени. Сами поправки по величине не превосходят нескольких десятков метров по координатам и нескольких наносекунд по ЧВП, что сокращает объем передаваемых данных. Принципиально возможна реализация двух разных систем глобальных дифференциальных коррекций. Вадипим 1.
Предполагается, что система глобальных дифференциальных коррекций предназначена для повышения точности ГЛОНАСС. Распространение глобальных коррекций принципиально возможно даже непосредственно с самих НС ГЛОНАСС, например, в рамках навигационных сообщений новых сигналов. В этом случае достаточно передачи небольшого объема данных, а частота обновления поправок соизмерима с частотой обновления ЭВИ и составляет 1 раз в 30 мин.
Вариант 2. Полагается, что система глобальных дифференциальных яоррекций предназначена для получения поправок к ЭВИ вне зависимости от штатного эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС. Частота обновления поправок может быть сколь угодно высокой, вплоть до 1 раза в секунду. Объем передаваемых данных в такой системе существенно больше.
473 Глава 12 Для получения поправок в Центре обработки в режиме реального времени проводится уточнение и прогнозирование ЭВИ, а также сбор бортовой ЭВИ. Согласно опыту 103 при наличии глобальной сети из 12...18 станций современные методы обработки позволяют получать и прогнозировать орбиты НС на интервале до нескольких часов с точностью до 50 см. При этом основная часть ошибки сосредоточена вдоль орбиты, поэтому вклад эфемерид в эквивалентную дальномерную погрешность (БЕКЕ) составляет не более 20...30 см.
На основании полученных орбит на 30-минутных интервалах, соответствующих периодам действия штатных эфемерид, происходит уточнение эфемерид в моделях, предусмотренных документацией на ГЛОНАСС/бРЯ. Затем на основании полученных и штатных эфемерид определяются глобальные поправки к эфемеридам НС.
При этом для расчета поправок должны использоваться эфемериды, получаемые из навигационных сообщений с учетом отсечения младших разрядов данных повышенной точности. Таким образом, глобальные поправки к эфемеридам ГЛОНАСС/бРЯ остаются неизменными на 30-минутном интервале действия бортовых эфемерид, что существенно сокращает объем передаваемых данных. Получение высокоточных эфемерид требует решения сложных краевых задач на длительных интервалах времени (2...4 суток) с уточнением большого числа параметров. Решение таких задач требует определенного времени (возможно, десятков минут), поэтому такие решения должны использоваться в основном для получения орбит, с использованием которых могут рассчитываться поправки к ЧВП.
С учетом медленного ухудшения точности получаемых орбит со временем, такие решения должны проводиться 1 раз в 2...6 ч. При условии доведения стабильности бортовых стандартов НС «Глонасс-К» до сегодняшнего уровня стандартов ОРИ создание первого варианта системы глобальных поправок потребует только таких решений. Полные решения могут проводиться 1 раз в 30 мин перед переходом на новые бортовые эфемериды и ЧВП (прогноз ЧВП на срок до 1 ч обеспечивает ошибки часов на уровне 0,5 нс). Принципиальная разница между разными вариантами системы глобальных поправок заключается в сборе и обработке данных. В первом случае допускается, что измерения собираются и обрабатываются с некоторым запаздыванием, и при достаточной стабильности часов можно построить систему глобальных поправок без сбора и обработки измерений в реальном времени.
Во втором случае система сложнее, поскольку она требует обработки данных в реальном времени. Решения по уточнению орбит одинаковы в обоих вариантах системы, а решения по уточнению параметров часов отличаются принципиально используемыми методами оценивания: во втором варианте возможны только рекуррентные схемы оценивания типа фильтра Калмана. Получение поправок к ЧВП происходит аналогично поправкам к эфемеридам. В режиме квазиреального времени с учетом всех доступных измерений производится уточнение поправок бортовых часов.
При этом используются ор- 474 Дифференциальный режим СРНС ГЛОНАСС биты, по которым рассчитывались поправки к эфемеридам. За счет корреляции параметров орбит и бортовых часов суммарный вклад ЭВИ в СЕВЕ получается меньше, чем в случае, когда высокоточные эфемериды и ЧВП рассчитывались независимо, т.е. поправки бортовых часов частично компенсируют неточность эфемерид. Современные методы обработки позволяют получать поправки часов на уровне лучше 0,5 нс. Таким образом, суммарный вклад ЭВИ в БЕКЕ при условии точного прогноза бортовых часов может составить порядка 20 см.
Точность прогноза часов и, следовательно, частота обновления поправок к ЧВП в первом варианте системы определяется характеристиками бортовых стандартов частоты. Для существующих бортовых стандартов ГЛОНАСС прогнозирование ЧВП с указанной точностью проблематично даже на относительно коротких интервалах времени (несколько десятков секунд). Поэтому вероятно, что даже для первого варианта на 30-минутном интервале действия одного набора ЭВИ потребуется несколько поправок к ЧВП. Минимальный шаг обновления поправок определяет темп проведения решений по уточнению параметров бортовых часов.
Во втором варианте должно проводиться постоянное уточнение поправок часов. Технологический цикл получения глобальных ДП Штатный технологический цикл ЭВО включает все операции от проведения измерения до формирования ЭВИ, закладываемой на борт. Функционально они могут быть разделены на несколько групп: сбор и предварительная обработка измерений на пунктах сети; сбор измерений с сети ССИ и их предварительная обработка в Центре обработки, получение штатной ЭВИ ГЛОНАСС; уточнение параметров орбит и часов; формирование высокоточной ЭВИ и расчет глобальных поправок. Каждая группа задач может решаться в отдельном контуре(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
