Структура и алгоритмы работы спутниковых радионавигационных систем
Страница 26

где А, В, С — коэффициенты, характеризующие свойства среды распространения радиоволн. Для сигналов средневысотных СРНС вторым и третьим слагаемыми можно пренебречь (для частоты f =1,5 ГГц их значения оцениваются как В/f 3 < 0,08 нс и С/f 4 < 0,25 нс).В настоящее время известны следующие методы определения и учета моделирование условий на трассе распространения сигналов НС; двухчастотное измерение; избыточные одночастотные измерения.

Метод моделирования трассы. Этим методом рассчитывают атмосферную (в данном случае ионосферную) задержку с использованием известных функ­циональных зависимостей ее значения от параметров атмосферы на соответствующем участке радиотрассы. Используемые при этом соотношения должны быть оптимальны по критериям точности и приемлемой сложности. Такой подход широко применяют в одночастотной (гражданской ) аппаратуре поль­зователей СРНС. Коэффициент А, входящий в соотношение (7.2) и зависящий от интегральной (полной) концентрации свободных электронов на ионо­сферном участке трассы, известна лишь приблизительно, поэтому расчеты носят ориентировочный характер. Так, параметры модели ионосферы, передаваемые в служебных данных НС, позволяют уменьшить ионо­сферную погрешность приблизительно наполовину. В стационарных условиях при использовании даже сложных многопараметрических моделей сильная изменчивость значения интегральной концентрации свободных электронов в зависимости от многих факторов не позволяет прогнозировать ее с точностью выше 70 . 80 % [1.6].Алгоритмы метода моделирования трассысправедливы для усредненных в глобальном мас­штабе значений основных составляющих вариаций задержки. Они обеспечива­ют ориентировочно 50 %-ю компенсацию подобных компонент. Здесь не учи­тываются, например, суточные вариации, которые могут составлять 20 . 25 %. и региональные в приэкваториальной зоне и в высоких (более 75°) широтах,

Двухчастотный методтеоретически наиболее точный, однако, требует высокоточных измерений на двух частотах, что значительно усложняет аппа­ратуру потребителя. Кроме того, рассмотренная методика устранения ионо­сферных погрешностей приводит к значительному возрастанию важнейшей составляющей погрешности, обусловленной радиошумами, которую трудно скомпенсировать.

Метод избыточных одночастотных измерений. В этом случае проводятся измерения по сигналам нескольких НС (обычно более восьми). Здесь за счет усреднения пространственных характеристик ионосферы можно достичь значительного снижения ее влияния на точность определения координат потребителей. Для стационарного потребителя такая методика дает выигрыш в точно­сти на несколько порядков.Ионосфера может вызывать также вращение плоскости поляризации линейно поляризованных сигналов (эффект Фарадея), что приводит к появле­нию дополнительных потерь энергии сигнала, для уменьшения которых в СРНС применяют антенны с круговой поляризацией.

Погрешности из-за многолучевости.На приемную антенну аппаратуры потребителя СРНС может поступать не только прямой сигнал от навигационного спутника, но и множество переотраженных сигналов от земной и морской поверхностей и близлежащих объ­ектов, например зданий. Для авиационного потребителя СРНС задержка отра­женного сигнала может составлять 2/3 . 160 мкс для спутника, находящегося в зените; при небольших углах возвышения спутника это значение уменьшает­ся на порядок. Уровень отраженного сигнала может быть соизмеримым с пря­мым сигналом. Это приводит к существенным искажениям полезного сигнала и к погрешностям в схемах слежения за параметрами этого сигнала (задержкой, частотой и фазой). Эти погрешности во многом зависят от взаим­ного расположения спутника, приемной антенны и отражающих объектов. Экспериментальные исследования показали большой разброс значений дальномерной погрешности из-за многолучевости, которая составляет 0,5 . 2 м в лучшем случае (при использовании специальных антенн) и до 100 м в худшем. Использование приемников сигналов стандартной точности (С/А-сигналов СРНС GPS или СТ-сигналов СРНС ГЛОНАСС) с узкополосными корреляторами может снизить погрешности на порядок. Кроме того, использование высокоточных сигналов (например, Р(Y)-сигналов СРНС GPS или ВТ-сигналов СРНС ГЛО­НАСС) позволяет снизить погрешности из-за многолучевости в среднем до 1 . 3 м и в наихудшей ситуации до 8 м [7.8]. В наиболее неблагоприятных ситуациях может произойти срыв слежения в следящих системах особенно в фазовых.

Страницы: 22 23 24 25 26 27 28 29