Анализ погрешностей спутниковой радионавигационной системы, работающей в дифференциальном режиме

4. В широкодиапазонных системах дифференциальной навигации (WADGPS) используется сеть станций сбора информации (ССИ) и принципиально иной метод формирования дифференциальных поправок. Этот метод получил название the state-space approach (дословно - метод коррекции параметров пространства состояния или, более содержательно, метод коррекции параметров моделей движения КА, параметров модели ионосф

ерных задержек и смещений шкал времени навигационных спутников). В широкодиапазонных системах измерения двухчастотных навигационных приёмников, расположенных на станциях сбора информации (ССИ), собираются в единый центр, где осуществляется их совместная обработка с целью оперативного уточнения параметров моделей движения КА, смещения шкал времени спутников и составления карт вертикальных ионосферных задержек. Все перечисленные данные затем оперативно передаются тем или иным способом потребителю, который использует их для уточнения данных, извлекаемых им из сигналов навигационных спутников. Согласно [8], широкодиапазонные системы дифференциальной навигации обеспечивают точность местоопределения со среднеквадратической ошибкой ~0,5 м в области, охватываемой сетью ССИ, и смежных с ней областях. В [8] указывается на сильную корреляцию между ошибками оценки смещений шкал времени и ошибками оценки вертикальных координат приёмника. Такая корреляция возникает вследствие идентичности соответствующих частных производных, особенно для спутников с большими углами места. Стабилизация опорных частот приёмников станций сбора информации и приёмника потребителя с помощью рубидиевых генераторов позволяет лучше разделять ошибки оценки смещения шкал времени и вертикальных координат приёмника. Результаты соответствующих экспериментов демонстрируют среднеквадратические ошибки вертикальных координат меньше 0,4 м.

Дополнительным, очень важным свойством широкодиапазонных систем является возможность резкого повышения целостности, по сравнению с целостностью, свойственной базовыми спутниковыми системами.

В настоящее время в мире известны только две широкодиапазонных системы дифференциальной навигации. Первая система WADGPS принадлежит фирме Satloc. Вторая система WAAS (Wide Area Augmentation System) прина длежит правительству США. Обе системы развёрнуты и эксплуатируются на территории США. В системе WADGPS фирмы Satloc потребителю сообщается карта вертикальных ионосферных задержек с шагом 2°. В системе WAAS, в зависимости от класса точности, потребитель может использовать карты вертикальных ионосферных задержек разной точности. Наиболее подробные карты содержат до 929 точек прокола ионосферы (IPP - ionosphere pierce points) [8].

Согласно [8], функционирование широкодиапазонных систем дифференциальной навигации основано на использовании трёх основных видов программного обеспечения. Первый вид — программное обеспечение уточнения параметров орбит и смещения шкал времени спутников. Второй вид — вычисление подробных карт вертикальных ионосферных задержек. Третий вид — программное обеспечение, организующее непрерывное функционирование наземной сети дифференциальной системы в реальном масштабе времени.

5. По своей структуре глобальные системы дифференциальной навигации (GDGPS) очень схожи с широкодиапазонными системами (WADGPS). Они так же используют наземную сеть станций сбора информации и тот же метод формирования дифференциальных поправок (the state-space approach). Основное отличие заключается в том, что исключение ионо-сферных ошибок в глобальных системах дифференциальной навигации осуществляется путём использования двухчастотных измерений [8].

В настоящее время можно указать на существование пока что единственной в мире глобальной системы дифференциальной навигации, использующей в качестве основы станции глобальной GPS сети (GGN) NASA. Для передачи измерений в центр обработки используется глобальная сеть Internet.

3.2 Методы дифференциальной коррекции

Предполагается, что за счет соответствующего исключения влияния движения спутника и обработки измеренных данных, информация может быть, в принципе, оптимально отфильтрована с тем, чтобы обеспечить прогнозирование ошибок по дальности и по скорости изменения дальности для следующей передачи сообщений. Ошибка по дальности и по скорости изменения дальности для каждого спутника может быть величиной, которая обеспечивает наилучшие среднеквадратические ошибки для периода следующего сообщения. Причиной такого предположения является тот факт, что наземная станция, будучи стационарной и выполняющей обработку информации о фазе несущей, может выполнять прогнозирующую фильтрацию сигналов спутников и может обеспечивать лучшие оценки поправок, чем может генерировать приемник пользователя.

Однако это является выгодным только для тех приложений, где пользователи применяют коррекцию в заранее определенных и равных интервалах по отношению к метке времени поправок. Для общего целевого использования рекомендуется, чтобы каждая поправка псевдодальности или изменения скорости псевдодальности была наилучшей оценкой для момента идентифицированного меткой времени.

Метка времени, отнесенная к DGNSS поправкам, представляется счетчиком времени, размещенным в заголовке сообщения. Взаимосвязь этой метки времени () с реальным временем () имеет значительное влияние на способ, которым пользователь может использовать поправки. Здесь представлены три метода работы опорной станции, чтобы дать некоторое понимание о работе DGNSS в дифференциальном режиме.

По прошедшему: Счетчик времени может представлять некоторую величину в прошлом, которая имеет достаточно измеренной информации до и после счета времени (), чтобы сделать очень точную оценку PRC и RRC в момент счета времени (). Передаваемые поправки, полученные на основе такой техники, подразумевают пост-обработку определенного типа со стороны пользователя. Пользователь может выполнять обработку близко к реальному времени, выполняя свое решение в интервале . Измерения псевдодальности сохраняются пока не получена поправка для этого момента. После этого пользователь будет применять поправки без какой-либо задержки корректирующих данных. Чтобы получить навигационную информацию в реальном времени, приемник пользователя должен прогнозировать данные местоположения на текущее время , используя данные о скорости, или инерциальные, или другие датчики. Эта техника также хорошо применима к методу “Текущий”.

Текущий: Счет времени () для PRC и RRC должен быть в пределах 0.6 секунды от последней последовательности измерений, используемых в формировании данной поправки. В этом случае время ожидания в поправках может быть вызвано только задержками в передаче сообщений от опорной станции через некоторый промежуточный передатчик и приемник пользователя. Этот метод будет выдавать точные результаты в реальном времени. Пользователь может компенсировать задержку в линии передачи данных также, как вслучае техники “По прошедшему”, представленной выше.

 Скачать реферат