Коррекция ошибок

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.

Многолучевость 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 случае преобладания отражений от земной поверхности, возможно расположение приемника в центре металлического листа, экранирующего отраженные лучи идущие снизу. В результате воздействия многолучевости ошибка определения псевдодальности может увеличиться на 2.0 м.

Ионосферные и тропосферные 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. 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. Существуют несколько методов, которые можно использовать, чтобы сделать ошибку минимальной. Для компенсации таких погрешностей используются дифференциальные поправки. Можно также предсказать, каково будет типичное изменение скорости в обычный день, при средних ионосферных условиях, а затем ввести поправку во все измерения. Но, к сожалению, не каждый день является обычным. Другой способ состоит в сравнении скоростей распространения двух сигналов, имеющих разные частоты несущих колебаний. Если сравнить время распространения двух разночастотных компонент сигнала, то можно выяснить, какое замедление имело место. Закрытый сигнал излучается на двух частотах f1 и f2. Измеренные значения дальностей на частотах f1 и f2 выражаются формулами

, ,

где D - истинная дальность, g - неизвестная вели­чина, зависящая от состояния ионосферы и траектории сигнала. Реше­ние системы уравнений позволяет определить D и g.

Геометрическое расположение спутников. При вычислении суммарной ошибки необходимо 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. В зависимости от угла между направлениями на спутники область пересечения размытых окружностей (область неопределенности местоположения) может быть либо аккуратным небольшим квадратиком, либо сильно растянутым и неправильным четырехугольником.

Рисунок 19 - Зависимость размера области неопределенности от взаимного расположения передатчиков

Чем больше угол между направлениями на спутники, тем точнее местоопределение. Исходя из этого, хорошие приемники снабжают вычислительными процедурами, которые анализируют относительные положения всех доступных для наблюдения спутников и выбирают из них четырех кандидатов, т.е. наилучшим образом расположенные четыре спутника. Большое значение PDOP говорит о неудачном расположении ИСЗ и большой величине ошибки. На рисунке приведены примеры удачного (а) и неудачного (б) геометрического положения спутников

Рисунок 20 - Примеры геометрического положения спутников

Вопросы для самоконтроля:

15. Ошибка, вызванная многолучевостью распространения сигнала возникает вследствие:

· отражений сигнала спутника от препятствий;

· влияния сигналов наземных радиостанций;

· взаимного влияния сигналов спутников с разными несущими частотами.

16. Какие из нижеперечисленных методов используются для компенсации ошибки, вызванной изменением скорости распространения сигналов в различных средах:

· Использование дифференциальных поправок;

· Предсказывание типичного изменения скорости;

· Сравнение скоростей двух сигналов, имеющих разные частоты несущих колебаний.

17. Выберите неверное утверждение:

· Величина коэффициента геометрического ухудшения точности пропорциональна объему фигуры, которая образуется проведением векторов от приемника к спутникам;

· Чем больше угол между направлениями на спутники, тем меньше область неопределенности местоположения;

· Для уменьшения коэффициента геометрического ухудшения точности выбираются спутники с наилучшим расположением.

Дата добавления: 2014-01-07