Псевдодальномерный метод ОМС по СНС

Базируется на уравнении дальномерного метода D_i=C*t_i (8.1),где t_i = tпрi – tизлi – время распространения сигнала от i спутника до потребителя. tпрi – момент приема сигнала от i спутника, фиксируемый по часам приемоиндикатора. tизлi - момент излучения сигнала i спутником, сообщается спутником. Очевидно, что степень согласования шкал времени спутников и приемоиндикаторов должна быть высокой. Технически достижимая точность s*t=10^-6с. дает погрешность дистанции s*D=c*s*t=300 м., что недопустимо. Требуемая точность согласования шкал времени s*t<=10^-10c, что технически недостижимо, проблема решается введением в систему уравнения (8.1) еще одно неизвестное Dt для разрешимости системы в этом случае необходимо еще одно уравнения, т.е. еще один спутник. При этом система (8.1) имеет вид: D_i=C*(t_i+Dt) (8.2), i=1,2,3.. – плоскость (j,l,Dt) 2-D позиционирование i=1,2,3,4 – пространство (j,l,H,Dt) – 3-D позиционирование. Шкалы времени спутников согласованы между собой с точностью - Dt<=10^-12c. – атомный стандарт. Dt<=10^-14 c. – водородный стандарт, т.е. идеальный к требованиям точности, поэтому Dt принимается общей для всех спутников. Одна из важнейших характеристик СНС является доступность навигационной временной информации, .т.е. вероятность получения обсервации в любое время суток, года и в любой точке земного шара.

Расчетная цифра – 0,999997 должна быть достигнута в 2000 г. она означает что в год вы остаетесь без обсервации на 1 минуту. На 1998 г. цифра равна=0,997. В результате во многих районах обсервация недоступна. Сущность расчета географических координат по (8.2) заключается в следующем: дистанция Di выражается через неизвестные прямоугольные геоцентрические координаты потребителя – X,Y,Z и известные прямоугольные координаты спутника X_si, Y_si, Z_si - которые сообщаются спутниками:

(8.3) i=1,2,3,4…. Координаты потребителя в (8.3) выражаются через географические известные соотношения:

X=[N+H]cosjcosl

Y=[N+H]cosjsinl

Z=[N(1-e²)+H]sinj

,где N – радиус кривизны принятого референт – эллипсоида или геометрическая модель земли, а применительно к картографии – система координат.

e – эксцентриситет принятого эллипсоида

Н – высота наблюдателя.

28. Точность автономного варианта GPS. Дифференциальные варианты.

Точность стандартного варианта системы(автономный вариант). Источниками ошибок являются:

- условия распространения радиоволн;- соотношение "сигнал/ шум";- интерференция прямых и отраженных сигналов;- рассогласование шкал времени спутников и ошибки зфемеридной ин­формации. Погрешность, вызываемая особенностями распространения радиоволн имеет две составляющие: ионосферную и тропосферную и обусловлена искрив­лением траектории за счет рефракции.

Ионосферная составляющая зависит от диэлектрических свойств среды и в наибольшей степени проявляется в районах тропиков при максимальной сол­нечной активности. Магнитные бури и изменение солнечной радиации обуслав­ливают случайный характер ошибок. Ионосферная погрешность зависит от частоты сигнала. Трансляция сигнала на двух частотах позволяет вычислить и исключить ионо­сферную составляющую, что практически и реализовано.

Тропосферная рефракция зависит от температуры, давления и влажности воздуха.

Погрешность за счет интерференции: в используемом диапазоне частот радиоволны отражаются от земной поверхности и суши, коэффициент отражения мал, а фаза отражённого сигнала изменя­ется на 180° => амплитуда и фаза суммарного сигнала будут иска­жены, что приведёт к ошибке - зависит от угла па­дения сигнала и возрастает с уменьшением угловой высоты спутника. Антенны потре­бителей ориентированны на верхнюю полусферу, а влияние боковых лепестков незначительно. Погрешность за счёт интерференции мала. Шумовая составляющая может в десятки раз превышать полезный сиг­нал. Для защиты системы излучаемый спутником сигнал формируется как псевдослучайная последовательность. Средеквадратическая погрешность измерения дальности до спутника. Используемые на спутниках генераторы частоты дают суточный уход шкал времени.Для учёта этих погрешностей назем­ные контрольно-измерительные пункты периодически контролируют шкалы вре­мени спутников, вычисляют коэффициенты ухода, экстраполированные на каж­дый час последующего времени и передают их на спутники.

В настоящее время реальным и практически реализуемым путем повы­шения точности являются дифференциальные варианты системы.

Дифференциальные варианты системы и их точность.

Наземными контрольными пунктами (КП) с известными координатами произ­водятся измерения навигационных параметров по сигналам системы. Параметры с периодичностью 1 мин транслируются потребителям, находящимся в окрестно­стях КП. Потребители принимают параметры контрольного пункта и сигналы системы. Их совместная обработка позволяет исключить регулярные (коррелиро­ванные) погрешности и существенно повысить точность определения координат потребителя. К коррелированным погрешностям измерений, общим для КП и потребителя относятся:

- погрешности эфемерид:- погрешность рассогласования шкал времени спутников;

- погрешности за условия распространения радиоволн;- геодезические погрешности.

Таким образом, точность определения координат повышается более чем в 4 раза. Эти цифры относятся и к определению скорости. Случайные погрешности снижают точность дифференциального метода примерно на 30%. Поэтому на КП принимаются спе­циальные меры для снижения случайных погрешностей. Точность снижается по мере удаления потребителя от КП.

По количеству КП и взаимодействию с КП потребителя дифференциаль­ные определения делятся на два варианта: общепринятый и развитый.