Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 60

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 

Описание технологи точного позиционирования и сравнение результатов об­работки в различных режимах. Рассмотрим основные факторы, влияющие на точность навигационных определений. В таблице приведены основные источники ошибок и их вклад в результирующую погрешность [1]. В результате влияния указанных ошибок ко­ординаты потребителя определяются с погрешностью, которая зачастую не удовлетворя­ет требованиям потребителя. Типичная картина результатов абсолютных определений представлена на рис. 1 и 2. При измерениях потребитель оставался неподвижным, но ре­шение производилось независимо в каждой точке. Истинные координаты потребителя на рис. 1 обозначены прямоугольником, истинная высота на рис. 2 обозначена горизонталь­ной прямой.

При использовании дифференциального режима навигационных определений большая часть систематических погрешностей, приведенных в таблице, компенсируется. Результаты определения координат потребителя в дифференциальном режиме приведены на рис. 3 и 4.

Основные источники ошибок ОР8-наблюдений

Сегмент

Источник ошибки

Среднеквадратическая ошибка, м

Космический сегмент

Стабильность часов спутника

3.0

 

Предсказуемость пертурбаций спутника

1.0

 

Другие (термальная радиация и т.д.)

0.5

Сегмент контроля

Ошибка предсказания эфемерид

4.2

 

Другие (работа двигателя и т.д.)

0.9

Пользовательский сегмент

Ионосферная ошибка

2.3

 

Тропосферная ошибка

2.0

 

Шумы приёмника

1.5

 

Многолучёвость

1.2

 

Другие (межчастотные смещения и т.д.)

0.5

-3 -2 б і 2

Рис. 1. Результаты абсолютных определений координат потребителя в плоскости горизонта

135

4:00     5:00     6:00     7:00     8:00     9:00    10:00   11:00   12:00   13:00   14:00   15:00   16:00   17:00   18:00 19:00

Рис. 2. Результаты абсолютных определений координат потребителя по высоте

145 144­143 142­141 140­139

138­5:00      6:00      7:00      8:00      9:00     10:00    11:00    12:00    13:00    14:00    15:00    16:00 17:00

Рис. 4. Результаты относительных определений координат потребителя по высоте

Сравнение результатов показывает, что за счёт компенсации коррелированных сис­тематических ошибок в режиме относительных определений координаты потребителя определяются гораздо точнее.

Вместе с тем, ошибки наблюдений, приведенные в таблице, можно скомпенсиро­вать и другими способами. В частности, ошибки часов спутника и ошибки эфемерид можно значительно уменьшить, используя точные параметры часов спутника и точные эфемериды, распространяемые Международной службой IGS (International GPS Service). Точность финальных эфемерид IGS составляет 3-5 см, точность параметров часов - 0,1 нс. При использовании одночастотных приёмников, когда нет возможности скомпенси­ровать ионосферную задержку по двухчастотным измерениям, возможно использования глобальных ионосферных карт. Карты представляют собой значения вертикальной элек­тронной концентрации (TECU) в узлах сетки, расположенных по всей поверхности Земли и позволяют рассчитать ионосферную задержку в любой точке. Точность таких карт со­ставляет 8-9 TECU. Вместе с ионосферными картами передаются уточнённые оценки межчастотных смещений в аппаратуре спутника.

Использование продуктов IGS положено в основу метода PPP. Кроме того, при применении PPP учитываются дополнительные «тонкие» эффекты, которые обычно не используют в режиме DGPS, в частности, моделируются приливы земной поверхности, учитывается т.н. «wind-up effect» - смещение фазового центра спутника при его наблюде­нии под разными углами, межчастотные смещения в приёмнике. Всё это позволяет дос­тигать сантиметровой точности определения координат потребителя при использовании единственного роверного приёмника (без базового). Так, заявленная точность определе­ния координат ПО ОгагКау/ОгайЧеІ в режиме РРР составляет 2-10 см в статике и 10-40 см в кинематике.

На рис. 5 и 6 представлены результаты определения координат потребителя, полу­ченные с помощью точных эфемерид, параметров часов, учёте влияния приливов земной поверхности и сглаживании кодовых измерений с помощью фазовых.

Рис. 5. Результаты определений координат потребителя в плоскости горизонта при применении технологии точного позиционирования

Рис. 6. Результаты определений координат потребителя по высоте при применении технологии точного позиционирования

Как видно из рисунков, точность навигационных определений по сравнению с ре­жимом абсолютных определений (рисунки 1 и 2) значительно возросла и сравнима с ре­жимом DGPS (рисунки 3 и 4).

Заключение. Применение технологии точного позиционирования позволяет при использовании единственного роверного приёмника получать в послесеансном режиме обработки точность навигационных определений, сравнимую с точностью определений в дифференциальном режиме.

Литература

1. Elliott D.Kaplan, Understanding GPS: Principles and Applications // Artech House, Boston, London, 1996.

2. Airborne Precise Point Positioning (PPP) in GrafNav 7.80 with Comparisons to Cana­dian Spatial Reference System (CSRS) Solutions // Waypoint Products Group NovAtel Inc.December 2006.

3. http://www.geod.nrcan.gc.ca/ppp_e.php. 4. http://igs.org.

АНАЛИЗ РАБОТЫ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ФРАГМЕНТА КОДОВОЙ ПШДК СКНОУ

Галевич М.Н., Конышева Г.Н. Открытое акционерное общество «АО Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений» 61054, г. Харьков, ул. Академика Павлова 271, тел. 738-32-00, E-mail: galevich@niiri.kharkov.com; факс (+380 057) 738-41-12 This article contains results of research of working fragment of Coordinate Navigation Maintenance System of Ukraine with use of the information from the permanent reference sta­tions located in the territory of Ukraine.

Введение. Назначением Системы Координатно-временного Обеспечения Украины (СКНОУ), создаваемая в Украине, является в первую очередь, формирование и доставка в реальном времени потребителям дифференциальной корректирующей информации. СКНОУ строится в соответствии со стандартами EUPOS [1]. На данном этапе завершается развертывание подсистемы СКНОУ, которая будет предоставлять дифференциальную корректирующую информацию потребителям, оснащенным одночастотной кодовой навигационной аппаратурой, способной обрабатывать поправки в формате RTCM. В работе эта подсистема будет называться кодовой Подсистемой Широкозонных Дифференциальных Коррекций (кодовой ПШДК). Формирование дифференциальной корректирующей информации в кодовой ПШДК осуществляется по технологии FKP, предусмотренной EUPOS [1].

В соответствии с этой технологией потребителю предоставляются следующие типы RTCM сообщений: сообщение типа 1 (содержит дифференциальные поправки в псевдо­дальности спутников системы GPS); сообщение типа 59 (содержит поправочные коэффи­циенты для уточнения данных сообщения типа 1 на местоположение потребителя, в со­ответствии с технологией FKP); сообщение типа 3 (содержит координаты референцной станции, относительно которой сформированы сообщения типов 1 и 59).

Основным средством доставки дифференциальной корректирующей информации в кодовой ПШДК СКНОУ является Internet. В настоящее время стоит задача проведения тестирования работы действующего фрагмента кодовой ПШДК СКНОУ в составе рефе-ренцных станций, расположенных в г.г. Харьков, Чернигов и Евпатория (в ближайшее время планируется ввести в эксплуатацию новые референцные станции). Проведение тес­тирования в реальном времени требует привлечения значительных материальных ресур­сов, т. к. необходимо провести измерения в различных точках территории Украины. В то же время, на территории Украины действует сеть перманентных референцных станций, измерения которых могут быть использованы для тестирования работы СКНОУ, а имен­но для уточнения распределения по территории Украины погрешностей вычисления ко­ординат потребителя с использованием дифференциальной корректирующей информа­ции СКНОУ.

Целью исследования является тестирование действующего фрагмента кодовой ПШДК СКНОУ с использованием информации от действующих на территории Украины перманентных референцных станций. Критерием оценки качества работы действующего фрагмента кодовой ПШДК СКНОУ является точность определения координат потреби­теля, оснащенного одночастотной кодовой навигационной GPS аппаратурой и исполь­зующего дифференциальную корректирующую информацию СКНОУ.

Сущность. Оценка проведена на основе измерительной информации перманентных референцных станций, расположенных на территории Украины. На рис. 1 приведена кар­та Украины, на которой звездочками обозначены референцные станции, входящие в со­став кодовой ПШДК СКНОУ, а белыми квадратами обозначены перманентные рефе-ренцные станции.

Рис. 1. Карта размещения по территории Украины действующих референцных станций кодовой ПШДК СКНОУ (обозначены звездочками) и перменентных станций, /использованных для оценки точности (обозначены белыми квадратами)

В табл. 1 приведены координаты перманентных станций, а в табл. 2 приведены рас­стояния от перманентных референцных станций до референцных станций из состава дей­ствующего фрагмента кодовой ПШДК СКНОУ.

Таблица 1

Координаты перманентных станций

 

Широта (град)

Долгота (град)

ЛЬСІ (Алчевск)

48.46

38.91

ШНЬ (Ужгород)

48.63

22.3

8ИЬР (Львов)

49.84

24.01

РОЬУ (Полтава)

49.6

34.54

МІКЬ (Николаев)

46.97

31.97

ОЬ8У (Голосеево)

50.36

30.5

Таблица 2

Расстояния от перманентных станций до референцных станций действующего фрагмента ПШДК СКНОУ

СНКЗ(Чернигов)       БУК5(Евпатория) КНК5(Харьков)

ЛЬСІ(Алчевск)

639.3                        565.9 255.7

ШНЦУжгород)

721.8                        908.9 1028

81ЛЛ>(Львов)

550.5                        857.7 882

РОЬУ(Полтава)

310.7                        497.8 135.5

МІКЬ(Николаев)

507.2                        215.5 465.8

ОЬ8У(Голосеево)

141.4                        605.5 417.4

Оценка точности проводилась по следующей методике.

На первом этапе были выбраны интервалы времени и на этих интервалах времени были зарегистрированы дифференциальные поправки, сформированные действующим фрагментом кодовой ПШДК СКНОУ, а именно были зарегистрированы ЯТСМ сообще­ние типа 1, ЯТСМ сообщение типа 59 и ЯТСМ сообщение типа 3. Для расчетов были вы­браны следующие интервалы: 17 июля (921 - 1554); 18 июля (900 - 1114); 21 июля (1300 - 1557).

На втором этапе по результатам измерений на частоте Ы, выполненных перманентными референцными станциями в эти интервалы времени, было проведено решение навигационной задачи с применением зарегистрированных дифференциальных поправок действующего фрагмента кодовой ПШДК СКНОУ.

Координаты, полученные в результате решения навигационной задачи, пересчиты-вались в опорную местную систему координат (ОМСК) данной перманентной референц-ной станции.

ОМСК задается следующим образом:

- центр - эталонными координатами данной перманентной станции;

- ось Ох - направлением «Юг-Север»;

- ось     - направлением «Запад-Восток»;

- ось Оу - направлением «надир-зенит».

Таким образом, значения координат, пересчитанных в ОМСК, являются фактически погрешностями определения координат потребителя с использованием дифференциаль­ной корректирующей информации, сформированной данным фрагментом кодовой ПШДК СКНОУ в направлениях «Юг-Север», «Запад - Восток», вертикаль.

Для оценки точности были построены гистограммы распределения погрешностей определения координат в горизонтальной плоскости и по вертикали. В качестве критерия величины погрешности был использован уровень 95%, что соответствует 2о для нор­мального распределения. В таблице 3 приведены: результаты в горизонтальной плоско­сти; в табл. 4 - по вертикали.

17 июля на интервале 921 - 1554 в ЬШЧБХ файле станции ЛЬС1 отсутствуют данные. Поэтому в табл. 3 и 4 в колонке, соответствующей 17.07.2008 отсутствуют данные для перманентной станции ЛЬС1.

Таблица 3

Граница 95% интервала (м) распределения погрешностей определения координат потребителя в горизонтальной плоскости

17.07.2008

18.07.2008

21.07.2008

ЛЬСІ

-

1.43

1.76

ШНЬ

3.17

2.58

3.69

 

2.58

2.44

2.56

РОГУ

1.09

0.91

1.20

МІКЬ

1.61

1.35

1.53

 

1.42

1.15

1.33

Таблица 4

Граница 95% интервала (м) распределения погрешностей определения координат потребителя по вертикали

17.07.2008

18.07.2008

21.07.2008

ЛЬСІ

-

1.80

1.96

ШНЬ

5.26

5.33

7.23

8ИЬР

3.21

4.16

4.89

РОЬУ

1.51

1.24

1.57

МІКЬ

1.85

1.82

2.26

 

1.78

1.49

1.87

СРРСН'2008

І-ч.1

- 335

МРФ'2008

Выводы. Как следует из результатов расчетов, действующий фрагмент кодовой ПШДК СКНОУ, в составе референцных станций, расположенных в гг. Харьков, Черни­гов, Евпатория, позволяет потребителю, оснащенному одночастной кодовой навигацион­ной GPS аппаратурой, определять свои координаты с погрешностью (2а) от 0.91м до 3.69м по горизонтали; и от 1.24м до 7.23м по вертикали. Величина погрешности зависит от расстояния между перманентными станциями и референцными станциями СКНОУ. Так для наиболее близко расположенных перманентных станций ALCI (Алчевск), РОЬУ(Полтава), MIKL (Николаев) и GLSV (Голосеево) погрешность (2а) определения координат составляет 0.91м - 1.76м по горизонтали и 1.24м - 1.96м по вертикали. Для удаленных станций погрешность определения координат потребителя существенно воз­растает и составляет 2.44м - 3.69м по горизонтали и 3.21м - 7.23м по вертикали.

На основании полученных результатов можно сделать следующий вывод: дейст­вующий фрагмент кодовой ПШДК СКНОУ позволяет потребителю определять в реаль­ном времени свои координаты с погрешностью: не больше 1.76м по горизонтали и 1.96м по высоте на востоке Украины (где дислоцирован указанный фрагмент СКНОУ).

Для повышения точности навигационных определений для западной Украины не­обходимо расширить сеть референцных станций кодовой ПШДК СКНОУ.

Литература

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

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ НАЗЕМНЫХ РТК СПУТНИКОВЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Д.П. Пашков, Козелкова Е.С., Ломоносов С.Е., Рачинський А.П.

Национальная академия обороны Украины г. Киев, пр. Воздухофлотский, 28, ер1к @,8расесет~ег.аоу.иа.

Национальная академия обороны Украины г. Киев, пр. Воздухофлотский, 28, ер1к @,8расесет~ег.аоу.иа. Национальный центр управления и испытаний космических средств

г. Евпатория-19, сккр (й^расесетег.аоу.иа. Национальный центр управления и испытаний космических средств г. Евпатория-19, сккр@,8расесет~ег.аоу.иа.

Введение. Основная особенность спутниковых линий связи (СЛС)- наличие боль­ших энергетических потерь радиосигнала, обусловленных затуханием на трассе распро­странения. Помимо ослабления, сигнал подвержен искажениям из-за большого количест­ва различных воздействий [1]. Одним из существенных факторов влияющих на радиосиг­налы при его распространении являются частотно-селективные замирания [2,3] в ионо­сферном слое атмосферы Земли, которые приводят к изменению его параметров.

В этих условиях задача моделирования состояния ионосферы является актуальной и позволяет осуществлять оценку качества функционирования спутниковых в сложных усло­виях помеховой обстановки, возникающих на трассе распространения радиоволн (РРВ).

Постановка задачи. Таким образом, необходимо произвести математическое моде­лирование состояния ионосферы приемлемое для анализа влияния факторов трансионо­сферного РРВ на помехоустойчивость приемных устройств СЛС.

Решение задачи. Как известно основное влияние на помехоустойчивость СЛС ока­зывают частотно-селективные замирания, зависящие от распределения ЭК ионосферы [4], которая по высоте может характеризоваться совокупностью некоторого регулярного сред­него значения и случайными отклонениями в пространстве относительно этого среднего. Детерминированную составляющую распределения ЭК можно охарактеризовать с помо­щью интегральной средней. Согласно ее модель представляется в виде однородного слоя с эквивалентной толщиной еэ и электронной концентрацией ]Чэт.

Флуктуационная составляющая распределения ЭК в неоднородностях ионосферы по всей ее толщине /э, определяется флуктуациями интегральной средне ЭК [3]. Тогда ее мо­дель представляется в виде тонкого слоя неоднородностей с флуктуациями ЭК ДМг(р), раз­мещенного на выходе ионосферного слоя толщиной 7э.

Таким образом, комплексную модель распределения ЭК в ионосфере можно предста­вить в виде совокупности однородного слоя толщиной еэ с электронной концентрацией ]Чем и расположенного над ним тонкого слоя неоднородностей с флуктуациями ЭК, соответст­вующими Дт(р).

Математический аппарат описания пространственных неоднородностей ЭК ионосфе­ры представляется в виде статистического однородного случайного поля со стандартным среднеквадратическим отклонением аД№=соп81 и математическим ожиданием Д]Че(г)=0. Поэтому наиболее полно флуктуации ЭК ионосферы в пространстве описывается их кор­реляционной функцией, либо связанным с ней преобразованием Винера-Хинчена про­странственным спектром флуктуаций ЭК. Последний характеризует распределение дис­персии флуктуаций ЭК аД№ по различным участкам диапазона пространственных частот к=2л//. Область применения размеров неоднородностей I (для турбулентного механизма их образования) рассматривается в инерционном интервале /т</<Ь0, где /т, Ь0 соответственно, внутренний и внешний масштабы ионосферных турбулентностей.

Более простой количественной характеристикой флуктуаций ЭК в ионосфере являет­ся интенсивность ее неоднородностей Р=аД№/]Чеср [3]. В соответствии с условием статисти­ческой однородности ионосферы считается, что Р остается примерно постоянной для лю­бой высоты

Согласно экспериментальным данным [33-35], пространственный спектр неоднород-ностей невозмущенной ионосферы имеет степенную зависимость от к=2п/1 вида ФЛNe(K)~K-p, где спектральный показатель р«4. При этом размеры турбулентных неодно-родностей ионосферы находятся в интервале от единиц метров (lm) до 30 км (L0). Интен­сивность неоднородностей в зависимости от географической широты имеет значение Р~10-2 - 10-1 (нижнее значение более характерно для среднеширотной ионосферы, верхнее -для экваториальной и высокоширотной).

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