Источники ошибок

Сектор потребителя

Сектор потребителя представляет собой комплект спутникового оборудования, который позволяет получать координаты пункта наблюдений, точное время, а также скорость и направление перемещения объекта. Во время работы осуществляется прием радиосигналов со спутников, регистрируются определяемые величины, производится предварительная обработка результатов непосредственно в полевых условиях и затем в камеральных условиях выполняется окончательная обработка (так называемая «пост-обработка») материалов, позволяющая получить окончательные значения величин, интересующих потребителя. Спутниковая аппаратура может быть использована для военных целей и поэтому должна работать оперативно и надежно в условиях проведения военных действий. При этом создаются условия, при которых использование системы позиционирования было недоступно для потенциального противника. Гражданское применение: спутниковой аппаратуры ориентировано на ее использование в навигации, а также в геодезии.

Спутниковая геодезическая аппаратура состоит из целого набора аксессуаров. В комплект одного спутникового приемника входят: антенна, приемник, контроллер (управляющее устройство), блок питания (для зарядки аккумуляторов и питания от сети), аккумуляторы или батареи, кабели, штатив или вешка, а также устройства крепления или установки антенны на них, рюкзак или кейс, чехлы и пр. оснащение. При работе в режиме реального времени должен быть радиомодем с блоком питания и радиоантенна. Для обработки результатов наблюдений необходим компьютер и программное обеспечение. В настоящее время спутниковые приемники выпускает более 400 фирм, и они характеризуются сравнительно большим разнообразием, но отличительные особенности приемных устройств, выпускаемых различными фирмами, в большинстве случаев, носят непринципиальный характер.

На точность определения координат существенное влияние оказывают ошибки, возникающие при выполнении процедуры измерений. Природа этих ошибок различна.

Неточное определение времени. При всей точности временных эталонов ИСЗ существует некоторая погрешность шкалы времени аппаратуры спутника. Она приводит к возникновению систематической ошибки определения координат около 0.6 м.

Ошибки вычисления орбит. Появляются вследствие неточностей прогноза и расчета эфемерид спутников, выполняемых в аппаратуре приемника. Эта погрешность также носит систематический характер и приводит к ошибке измерения координат около 0.6 м.

Инструментальная ошибка приемника. Обусловлена, прежде всего, наличием шумов в электронном тракте приемника. Отношение сигнал/шум приемника определяет точность процедуры сравнения принятого от ИСЗ и опорного сигналов, т.е. погрешность вычисления псевдодальности. Наличие данной погрешности приводит к возникновению координатной ошибки порядка 1.2 м.

Многопутность распространения сигнала. Появляется в результате вторичных отражений сигнала спутника от крупных препятствий, расположенных в непосредственной близости от приемника. При этом возникает явление интерференции, и измеренное расстояние оказывается больше действительного. Аналитически данную погрешность оценить достаточно трудно, а наилучшим способом борьбы с нею считается рациональное размещение антенны приемника относительно препятствий. В результате воздействия этого фактора ошибка определения псевдодальности может увеличиться на 2.0 м.

Ионосферные задержки сигнала. Ионосфера – это ионизированный атмосферный слой в диапазоне высот 50 – 500 км, который содержит свободные электроны. Наличие этих электронов вызывает задержку распространения сигнала спутника, которая прямо пропорциональна концентрации электронов и обратно пропорциональна квадрату частоты радиосигнала. Для компенсации возникающей при этом ошибки определения псевдодальности используется метод двухчастотных измерений на частотах L1 и L2 (в двухчастотных приемниках). Линейные комбинации двухчастотных измерений не содержат ионосферных погрешностей первого порядка. Кроме того, для частичной компенсации этой погрешности может быть использована модель коррекции, которая аналитически рассчитывается с использованием информации, содержащейся в навигационном сообщении. При этом величина остаточной немоделируемой ионосферной задержки может вызывать погрешность определения псевдодальности около 10 м.

Тропосферные задержки сигнала. Тропосфера – самый нижний от земной поверхности слой атмосферы (до высоты 8 – 13 км). Она также обуславливает задержку распространения радиосигнала от спутника. Величина задержки зависит от метеопараметров (давления, температуры, влажности), а также от высоты спутника над горизонтом. Компенсация тропосферных задержек производится путем расчета математической модели этого слоя атмосферы. Необходимые для этого коэффициенты содержатся в навигационном сообщении. Тропосферные задержки вызывают ошибки измерения псевдодальностей в 1 м.

Геометрическое расположение спутников. При вычислении суммарной ошибки необходимо еще учесть взаимное положение потребителя и спутников рабочего созвездия. Для этого вводится специальный коэффициент геометрического ухудшения точности PDOP (Position Dilution Of Precision), на который необходимо умножить все перечисленные выше ошибки, чтобы получить результирующую ошибку. Величина коэффициента PDOP зависит от взаимного расположения спутников и приемника. Она обратно пропорциональна объему фигуры, которая будет образована, если провести единичные векторы от приемника к спутникам. Большое значение PDOP говорит о неудачном расположении ИСЗ и большой величине ошибки. Типичное среднее значение PDOP колеблется от 4 до 6.

Дата добавления: 2015-07-02