Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 59

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

0.022 0.02 0.018 0.016 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 V 0.002 I □ % -0.002 и -0.004 .|: -0.006 -0.008 -0.01 -0.012 -0.014 -0.016 -0.01 G -0.02 -0.022 -□.□24

2 008

Эпоха (год)

Рис. 3. Уход координаты N станции EVRS

График ухода координаты Е станции EVRS во времени

 

 

 

и

 

 

 

.......................

 

■ ■

 

 

 

 

■ ■  ■ ■

 

........................................................_.......

 

.    .    .          _ и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...................-......-......-...................-----■........

 

2 00S

Эпоха (год)

Рис. 4. Уход координаты E станции EVRS

График ухода координаты U станции EVRS во времени

ж 0.02 І 0.01 I 0

2 003

Эпоха (год)

Рис. 5. Уход координаты U станции EVRS

Заключение

В результате проведенной работы автором были уточнены координаты антенн станций сети СКНОУ с помощью программного обеспечения Gamit/Globk. При расчете СКО базовых векторов (расстояний между станциями) не превысило l0 мм, а СКО опре­деления координат станций сети СКНОУ не превысило 9 мм. Изменения значений коор­динат станций за период с января 2007 года по июнь 2008 года являются незначительны­ми, поддаются научному обоснованию и могут использоваться потребителями.

Литература

1. Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences Massachusetts Institute of Technology, Scripps Institution of Oceanography University of California at San Diego Documenta­tion for the GAMIT GPS Analysis Software, 2004.

2. http://www-gpsg.mit.edu/~simon/gtgk/.

ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТЫ СКНОУ МЕТОДОМ ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕСТОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ПРИЕМНИКОВ

А.В. Рудич, А.И. Яковченко, И.Г. Ноздрин Открытое акционерное общество «АО Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений» 61054, г. Харьков, ул. Академика Павлова 271, Тел. 738-32-00, факс (+380 057) 738-41-12 In article the problem of an estimation of quality of work of Coordinate Navigation Main­tenance System of Ukraine is considered. For the solution of the given problem the method of virtual test navigating receivers is offered. The brief description of realization of the given method is given.

Введение. В Украине ведутся работы по созданию Системы Координатно-временного Навигационного Обеспечения Украины (СКНОУ). Задачей СКНОУ является формирование и предоставление в реальном времени потребителям, расположенным на территории Украины, дифференциальной корректирующей информации. СКНОУ пред­ставляет собой сеть референцных станций, соединенных с центром сбора и обработки информации. СКНОУ строится в соответствии со стандартами EUPOS с применением технологии FKP [1]. В настоящее время завершается развертывание подсистемы СКНОУ, которая обслуживает потребителей, оснащенных одночастотной кодовой нави­гационной GPS аппаратурой. Для оценки эффективности работы этой подсистемы СКНОУ и выбора путей улучшения её характеристик необходимо осуществлять перио­дический контроль распределения погрешностей определения координат потребителя по территории Украины при использовании дифференциальной корректирующей информа­ции СКНОУ. В работе предлагается методика, которая позволит решить данную пробле­му при сравнительно небольших затратах.

Сущность. Наиболее естественный способ тестирования работы СКНОУ состоит в следующем (в дальнейшем в работе этот способ называется методом тестовых измерений в реальном времени). На территории Украины осуществляется выбор эталонных точек, в которых будут проводится тестовые измерения. Потребители, оснащенные навигацион­ной аппаратурой и устройствами приема поправок от СКНОУ, размещаются в эталонных точках и проводят сеанс навигационных определений, в ходе которого они определяют свое местоположение с применением поправок СКНОУ. Полученные в ходе сеанса нави­гационных определений координаты сравниваются с эталонными координатами и по ре­зультатам сравнения делается вывод о качестве работы СКНОУ. Основным недостатком метода тестовых измерений в реальном времени является то, что он требует довольно больших материальных затрат. Так, для того чтобы охватить всю территорию Украины нужно привлечь несколько десятков, а то и сотен, потребителей, оснащенных соответст­вующей навигационной аппаратурой и средствами приема поправок от СКНОУ, размес­тить их в заранее выбранных эталонных точках и синхронизовать их работу. В связи с этим возникает необходимость найти другой способ решения задачи тестирования рабо­ты СКНОУ. В качестве такого способа в работе предлагается способ, условно названный «методом виртуальных тестовых навигационных приемников».

Прежде чем описать предлагаемый способ, рассмотрим процесс определения коор­динат потребителя с использованием одночастотной навигационной GPS аппаратуры.

Одночастотная кодовая навигационная GPS аппаратура осуществляет определение координат потребителя на основе измерений псевдодальностей по спутникам системы GPS. Условно измеренную относительно какого-нибудь спутника системы GPS псевдо­дальность PR можно представить в виде [2]:

PR = R(xuser,xsv) + с (Atuser-Atsv) + Asyst +Sfluct , (1)где с - скорость света в вакууме; xuser - координаты потребителя (неизвестная величи­на); Atuser - смещения шкалы времени навигационного приемника потребителя от шкалы

времени системы GPS; xsv - оценка координат спутника, полученная по информации, передаваемой с борта спутника; Atsv - оценка смещения шкалы времени спутника отно­сительно шкалы времени системы GPS, полученная по информации, передаваемой с бор­та спутника; Asyst - суммарная систематическая погрешность определения псевдодально­сти; Sfjuct - суммарная флуктуационная погрешность определения псевдодальности. Величина Asyst может быть представлена в виде:

ASySt = Ef - с 8AtSv + Trop + Iono , (2)

где Ef - составляющая, обусловленная погрешностями определения координат спутника по информации, передаваемой с борта спутника; SAtsv - погрешность определения сме­щения шкалы времени спутника относительно шкалы времени системы GPS по инфор­мации, передаваемой с борта спутника; Trop - величина, обусловленная задержкой сиг­нала спутника в тропосфере; Iono - величина, обусловленная задержкой сигнала спутни­ка в ионосфере.

Величина Sfiuct может быть представлена в виде:

Sfiuct = MP +SN , (3)

где MP - погрешность измерения псевдодальности, обусловленная наличием эффекта многолучевости в точке расположения потребителя; SN - погрешность, обусловленная наличием шумов в результатах измерений.

Как следует из соотношения (1), точность определения координат потребителя за­висит от величины суммарной систематической погрешности Asyst и от величины сум­марной флуктуационной погрешности Sfiuct. Назначение системы СКНОУ (как и любой

другой системы формирования дифференциальной корректирующей информации) состо­ит в том, чтобы формировать дифференциальную корректирующую информацию, кото­рая будет уменьшать вклад именно суммарной систематической погрешности Asyst . До­пуская вольность речи, можно сказать, что СКНОУ доставляет потребителю величину AysT (xuser), которая является оценкой суммарной систематической погрешности Asyst в

точке расположения потребителя. После внесения поправок, величина скорректирован­ной PRcorrect псевдодальности может быть записана в виде:

РКсоггеС(   Р(хтег' xsv) + с' {Ашег   А/^у) + ЯуЯ(   А     (хияег)) +3^1ис( , (4)

Таким образом, точность определения координат потребителя зависит от величин уЛ - А^™ (хшег)) и Здис(. Поскольку величина <5дис( определяется исключительно ап­паратурой потребителя и условиями проведения навигационных измерений (поэтому, при тестировании работы СКНОУ методом тестовых измерений в реальном времени необхо­димо принять меры для того чтобы максимально уменьшить величину Здис(), то для того,

чтобы   охарактеризовать  качество  работы   СКНОУ,  достаточно  оценить величину

      е     ")) У'-isyst    us■syst \лшет>)

В настоящее время существует сервис [3, 4], который предоставляет в послесеанс-ном режиме данные, позволяющие в любой точке Земного шара (в том числе и на терри­тории Украины) в любой момент времени определить величину слагаемых Е/, -ЗА/^ и

1опо в параметре . Оценка величины параметра Тгор в тестовых точках, может быть выполнена на основе функциональной зависимости параметра Тгор от координат точек на территории Украины. Данная функциональная зависимость может быть построена, например, на основе данных метеорологических станций (давление, температура, влаж­ность) или же на основе результатов измерений перманентных станций, расположенных на территории Украины.

Следовательно, существует возможность определить в послесеансном режиме для любой точки территории Украины (на заданный момент времени) по какому рабочему созвездию работал бы одночастотный кодовый навигационный приемник, если бы он на­ходился в этой точке, а также для каждого спутника из рабочего созвездия определить

величину (Я(хшег, ху) + с (А/шег - ) + ). Данная величина равна результату измере­ния псевдодальности, который должен был бы получить этот навигационный приемник (в данной точке и в данный момент времени) при условии отсутствия флуктуационных погрешностей. Эти соображения лежат в основе метода виртуальных тестовых навигаци­онных приемников, который предлагается использовать для тестирования СКНОУ (наря­ду с методом измерений в реальном времени). В соответствии с методом виртуальных тестовых навигационных приемников, тестирование работы СКНОУ проводится в сле­дующей последовательности:

1) На территории Украины задается набор эталонных точек, для которых будет проводится исследование. Эти точки используются для «размещения» виртуальных тес­товых навигационных приемников, т. е. для этих точек будет формироваться рабочее со­звездие и определяться какие значения измеренных псевдодальностей получил бы реаль­ный навигационный приемник, при условии что он выполнял бы измерения в данной точке в данный момент времени и при отсутствии флуктуационного слагаемого в псевдо­дальности (т.е. при условии, что в соотношении (1) величина 8^ис1 = 0);

2) Задаются моменты времени, на которые осуществляется формирование резуль­татов измерений виртуальных тестовых навигационных приемников. На эти моменты времени должны быть записаны дифференциальные поправки, сформированные СКНОУ (т. е. должны быть заархивированы дифференциальные поправки, которые сформировала СКНОУ в эти моменты времени);

3) На каждый заданный момент времени для каждого виртуального тестового на­вигационного приемника определяются:

3.1) Рабочее созвездие виртуального навигационного приемника;

3.2) Для каждого спутника из рабочего созвездия определяются величина псевдо­дальности, которую бы измерил реальный приемник, при условии отсутствия многолуче-вости и шумов измерения (т.е. при условии, что 8/1ис1 = 0). Для вычисления псевдодаль­ности используются точные эфемериды [3] и точная модель ионосферы [4,5], которые сформированы на данный момент времени, а также величина тропосферной задержки, полученная, например, в результате обработки данных от перманентных станций, распо­ложенных на территории Украины;

3.3) Используя заархивированные на данный момент дифференциальные поправки СКНОУ производится коррекция псевдодальностей (т.е. определяется величина РЯсоггес/ в соответствии с формулой (4), при условии, что 8/1ис1 = 0) и решается навигационная

задача. Далее определяется отклонение координат, полученных в результате решения на­вигационной задачи, от эталонных координат.

Очевидно, что метод виртуальных тестовых навигационных приемников позволяет (правда в послесеансном режиме) определить распределение по территории Украины погрешностей навигационных определений с использованием дифференциальной корректирующей информации СКНОУ. Этот метод целесообразно использовать совместно с методом тестовых измерений в реальном времени. Например, может бытьпредложена следующая методика такого тестирования. На первом этапе, с помощью метода виртуальных тестовых станций определяются на территории Украины точки тестирования. В качестве таких точек целесообразно выбирать точки, в которых обеспечивается наименьшая и наибольшая погрешность определения координат потребителя. На втором этапе, в точках тестирования производятся реальные навигационные измерения с привлечением дифференциальных поправок СКНОУ. На третьем этапе, на моменты времени выполнения тестирования в реальном времени, повторно проводятся вычисления с использованием метода виртуальных тестовых навигационных приемников.

Выводы. Для тестирования систем формирования дифференциальной коррекции, подобных СКНОУ, целесообразно использовать комбинированный подход, который включает как проведение натурных испытаний, так и метод виртуальных тестовых нави­гационных приемников. Такой подход позволяет, во-первых, построить карты распреде­ления погрешностей навигационных определений, выполняемых с применением диффе­ренциальных поправок, формируемых данной системой; во-вторых, проверить работу аппаратной части тестируемой системы формирования дифференциальной коррекции.

Литература

1. EUPOS. European Position Determination System. Standard Summary. Topicality June 11, 2003.

2. Kaplan Elliot D./ Understanding GPS. Principles and Applications./ ARTECH HOUSE, INC. 1996.

3. ftp://igscb .jpl.nasa.gov/igscb/product/

4. http://www.aiub.unibe.ch

5. Boubeker Belabbas / UERE Analysis for Static Single Frequency Positioning Using Data of IGS Stations / ION NTM 2005, 24-26 January 2005, San Diego, CA.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТОЧНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ GPS-НАБЛЮДЕНИЙ

А.И.Яковченко

ОАО «АО Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений» 61054 Украина, г. Харьков, ул. Академика Павлова, 271, тел. (057) 738-32-00,

E-mail: yackovchenko@niiri.kharkov.com; факс (057) 738-41-12 Comparative description of different methods of navigation determinations is resulted in the article, the results of determinations are resulted in the different modes. It is rotined that the use of technology of the exact keeping allows by the unique receiver to arrive at exactness of determinations, comparable with the method of relative determinations.

Введение. Классическим методом повышения точности навигационных определе­ний является использование дифференциального (относительного) режима определений (DGPS). DGPS предполагает использование одного или более базовых приёмников, раз­мещённых в точках с известными координатами, которые одновременно с приёмником потребителя (подвижным, или роверным приёмником) осуществляют приём сигналов одних и тех же спутников. Повышение точности навигационных определений достигает­ся за счёт того, что ошибки измерения навигационных параметров роверного и базовых приёмников являются похожими (коррелированными). При формировании разностей измеряемых параметров большая часть систематических погрешностей компенсируется. Недостатки и ограничения DGPS вытекают из самого принципа измерений. Во-первых, для проведения измерений необходимо наличие одного или более дополнительных базо­вых приёмников, что значительно удорожает съёмку и не всегда может быть осуществи­мо. Во-вторых, точность DGPS-измерений зависит от степени коррелированности оши­бок измерений. При уменьшении корреляции ошибок (а это происходит при удалении роверного приёмника от базового, а также при различных условиях проведения измере­ний) эффективность метода DGPS снижается и может быть вообще сведена к нулю. Кро­ме того, при DGPS-измерениях компенсируются только систематические ошибки, такие, как неточности знания эфемерид и часов спутника, неточности компенсации ошибок ат­мосферы, а случайные ошибки, такие, как многолучёвость, шумовые ошибки приёмни­ков, оказываются нескомпенсированными. Последние достижения в области обработки GPS-наблюдений показывают, что с использованием одного приёмника и продуктов IGS в послесеансном режиме возможно получение точности, сравнимой с точностью DGPS. Такой метод получил название технологии точного позиционирования - PPP (Precise Point Positioning). В последнее время этот метод набирает популярность и может соста­вить серьёзную конкуренцию DGPS. Достаточно упомянуть процессор PPP в ПО Graf-Nav/GrafNet, ПО IPAS PPP фирмы Leica, онлайн-сервис Canadian Spatial Reference System (CSRS) по обработке файлов потребителя в режиме PPP.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа