Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Постановка задачи исследований беззапросных технологий траекторных измерений методами имитационного моделирования
1.1 Переход эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС на беззапросные технологии траекторных измерений
1.2 Обзор методов и средств имитации навигационных полей 15
1.3 Основное уравнение беззапросных траекторных измерений 21
1.4 Структура программного имитатора 24
1.4.1 Расчет движения орбитальной группировки НС ГЛОНАСС с учетом действующих на НС возмущений
1.4.2 Задание сети БИС в геоцентрической системе координат 27
1.4.3 Расчет геометрических дальностей от каждого НС до каждой 28 БИС
1.5 Критерии оценки качества беззапросных траекторных 28
измерений и их реализация в программном имитаторе «ModBis 24»
1.6 Основные результаты и выводы 30
2 Математические модели движения орбитальной группировки и факторов, влияющих на точность траекторных измерений
2.1 Описание движения НС в ОСК 32
2.1.1 Возмущения, действующие на НС 40
2.2 Расчет геометрической дальности между НС и БИС 41
2.3 Факторы, влияющие на точность траекторных измерений 41
2.3.1 Модель ухода бортовых часов и часов приемной аппаратуры 44
2.3.2 Модель ионосферной задержки навигационного сигнала 50
2.3.3 Модель тропосферной задержки навигационного сигнала 54
2.3.4 Учет смещения фазовых центров передающей и приемной антенн
2.3.5 Учет релятивистских эффектов 58
2.3.6 Погрешности от многолучевости распространения 59
навигационного сигнала
2.3.7 Скачки фазовой неоднозначности 61
2.3.8 Шумовая составляющая погрешности 63
2.3.9 Преобразование систем координат с учетом погрешности 65
задания параметров вращения Земли
2.4 Основные результаты и выводы 66
3 Численная реализация программного имитатора 67
3.1 Обзор численных схем 67
3.2 Анализ численной схемы Кранка-Николсона с экстраполяцией по Ричардсону
3.3 Выбор метода Адамса 7-го порядка 74
3.4 Численная реализация факторов, влияющих на точность траекторных измерений
3.5 Основные результаты и выводы 81
4 Исследование метрологических характеристик пронраммного имитатора измерительной информации
4.1 Метрологические характеристики системы беззапросных траекторных измерений
4.2 Метрологические характеристики программного имитатора «ModBis 24»
4.3 Методика беззапросных траекторных измерений на основе применения программного имитатора «ModBis 24»
4.4 Методика компенсации тропосферных погрешностей на основе применения программного имитатора «ModBis 24»
4.5 Экспериментальные исследования влияния многолучевости на точность траекторных измерений
4.5.1 Методика Rinex Analize 92
4.5.2 Моделирование проявления многолучевости распространения навигационного сигнала в виде пачек выбросов
4.6 Основные результаты и выводы 95
Заключение 96
Список использованных источников
- Обзор методов и средств имитации навигационных полей
- Расчет геометрической дальности между НС и БИС
- Анализ численной схемы Кранка-Николсона с экстраполяцией по Ричардсону
- Методика беззапросных траекторных измерений на основе применения программного имитатора «ModBis
Введение к работе
Актуальность темы
Повышение конкурентной способности отечественной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, повышение точности и надежности координат-но-временных определений на основе применения ГЛОНАСС обеспечивается за счет привлечения новых измерительных технологий.
В соответствии с федеральной целевой программой «Глобальная спутниковая навигационная система» важнейший сегмент космического комплекса эфемеридно-временное обеспечение (ЭВО) ГЛОНАСС переводится на беззапросные технологии траекторных измерений. Это значит, что в качестве основного источника исходных данных для формирования эфемеридно-временной информации в ГЛОНАСС будут использоваться результаты траекторных измерений, выполняемых с сети беззапросных измерительных станций (БИС) по навигационным спутникам (НС) ГЛОНАСС.
Сама технология беззапросных траекторных измерений для целей ЭВО ГЛОНАСС является новой и нуждается в отработке методик измерений, определении метрологических характеристик измерительных трактов и исследованиях погрешностей, возникающих в процессе измерений.
Важность совершенствования измерительных технологий, применяемых для целей ЭВО, отмечена в работах ученых: Решетнева М.Ф., Эльясберга П.Е., Жда-нюка Б.Ф., Шебшаевича B.C., Пасынкова В.В., Лебедева А.А., Данилюка А.Ю., Забокрицкого А.В., Бартенева В.А., Гречкосеева А.К., Кокорина В.И, Гребенникова А.В., Владимирова В.М., Толстикова А.С.
Сложность процесса беззапросных траекторных измерений, зависимость результатов измерений от большого числа факторов не позволяют провести необходимые исследования точностных характеристик беззапросных измерительных трактов на основе тех или иных аналитических соотношений.
Проведенный анализ задачи беззапросных измерений для целей ЭВО привел к выводам о целесообразности применения для таких исследований метода имитационного моделирования. Именно эти вопросы применения метода имитационного моделирования для исследования точности беззапросных траекторных измерений и разработка и использование для таких исследований специального программного имитатора измерительной информации составляет основной предмет диссертационных исследований.
Важность самой задачи исследований точности беззапросных траекторных измерений для целей ЭВО ГЛОНАСС и необходимость в определении метрологических характеристик беззапросных измерительных трактов определяют актуальность темы диссертационных исследований.
Целью работы является создание методической основы для исследований точности беззапросных траекторных измерений и разработка программного имитатора измерительной информации, поступающей с сети беззапросных измерительных станций, на которых выполняются траекторные измерения по навигационным спутникам ГЛОНАСС и GPS в интересах формирования эфеме-ридной информации ГЛОНАСС.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи.
Выполняется анализ факторов, влияющих на точность беззапросных тра-екторных измерений и выбираются адекватные математические модели:
для описания движения навигационных спутников и действующих на спутники возмущений;
для представления факторов, влияющих на результаты траекторных измерений.
Производится обоснованный выбор численных методов для расчета движения орбитальной группировки навигационных спутников и учета факторов, влияющих на точность траекторных измерений.
Выбираются критерии оценки точности траекторных измерений и анализируются метрологические характеристики программного имитатора измерительной информации.
В соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009 «Методики (методы) измерений» разрабатывается методика беззапросных траекторных измерений по навигационным спутникам ГЛОНАСС и GPS на основе применения программного имитатора измерительной информации.
Объектом исследования является технология беззапросных траекторных измерений, выполняемых для целей эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС.
Предметом исследования являются:
- составляющие инфраструктуры навигационного комплекса ГЛОНАСС,
включающие:
сегмент эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС;
орбитальную группировку навигационных спутников ГЛОНАСС;
беззапросные измерительные станции, а также:
- методы и средства имитационного моделирования измерительной ин
формации, поступающей с сети беззапросных измерительных станций по нави
гационным спутникам ГЛОНАСС и GPS.
Методы исследования
Для выполнения поставленных задач в работе использованы методы имитационного моделирования, математического анализа, а также методы математической статистики.
Научная новизна:
1) впервые разработан и применяется для отработки технологии безза
просных траекторных измерений программный имитатор измерительной ин
формации, поступающей с сети БИС по НС ГЛОНАСС и НС GPS;
на основе применения программного имитатора разработана методика беззапросных траекторных измерений;
разработаны предложения по расширению функций физических имитаторов навигационных сигналов за счет привлечения функций программного имитатора измерительной информации, поступающей с сети БИС по НС ГЛОНАСС и НС GPS.
Основные положения, выносимые на защиту:
применение метода имитационного моделирования беззапросных траекторных измерений, выполненных с сети пространственно-разнесенных беззапросных измерительных станций по орбитальной группировке навигационных спутников ГЛОНАСС в условиях действия влияющих факторов;
математические модели влияющих факторов, адекватные методу имитационного моделирования, учитывающие уходы бортовых часов и часов приемной аппаратуры, задержку навигационного сигнала в тропосфере и ионосфере, модель случайного процесса, описывающего проявление многолучевости распространения навигационного сигнала;
методика траекторных измерений, выполняемых для целей эфемеридно-временного обеспечения на основе применения программного имитатора измерительной информации;
программный имитатор измерительной информации, поступающей с сети БИС, используемый для расчета тропосферных поправок в системе Государственного эталона ВЭТ 1-19.
Практическая значимость работы связана с непосредственным участием автора в выполнении составных частей ОКР «Эталон» и ОКР «Метрология» Федеральной целевой программы «Глобальная спутниковая навигационная система» в части отработки технологии беззапросных траекторных измерений и исследования точностных характеристик эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС. Эти исследования выполнены методом имитационного моделирования на основе применения программного имитатора измерительной информации.
Материалы диссертационных исследований и разработанный программный имитатор могут быть использованы:
разработчиками аппаратуры приема навигационных сигналов;
пользователями аппаратуры приема навигационных сигналов для компенсации факторов, влияющих на точность координатно-временных определений, и для планирования измерительных сессий.
Достоверность результатов и выводов работы обеспечена корректностью применения методов математического анализа и математической статистики. Полученные теоретические результаты хорошо согласуются с данными обработки траекторных измерений и с результатами модельных исследований. Достоверность подтверждается обсуждением материалов диссертационной работы на всероссийских и международных конференциях и конгрессах.
Внедрение результатов работы
В ФГУП «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» (г. Новосибирск) внедрены и используются:
программный имитатор «ModBis 24» измерительной информации, поступающей с беззапросных измерительных станций по навигационным спутникам ГЛОНАСС и GPS;
методика беззапросных траекторных измерений на основе применения программного имитатора «ModBis 24»;
- методика компенсации тропосферных погрешностей беззапросных траек-торных измерений на основе программного имитатора «ModBis 24» для предварительной подготовки измерительной информации.
В ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» (г. Новосибирск) материалы диссертационных исследований использованы в учебном процессе при подготовке курсов лекций по дисциплинам «Общая теория измерений» и «Организация и планирование эксперимента» по специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение» и в дипломном проектировании.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на Международных научных конгрессах «ГЕО-СИБИРЬ» в г. Новосибирске (2008, 2009, 2010, 2011 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» в г. Красноярске (2010 г.), на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» в г. Новосибирске (2010 г.), на Межотраслевой конференции по проблемам новых технологий в г. Миассе (2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из которых 1 статья - в издании из Перечня определенных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 105 наименований, и 2 приложений. Объем диссертации составляет 125 страниц. Работа содержит 20 рисунков и 6 таблиц.
Обзор методов и средств имитации навигационных полей
Спутниковая навигационная система (СНС) «ГЛОНАСС» представляет собой сложную многоуровневую измерительную систему, обеспечивающую измерение потребителем своих координат и воспроизведение текущей шкалы времени. ГЛОНАСС функционирует в трех основных сегментах [1,2]: - наземный комплекс управления (НКУ); космический сегмент, включающий в себя орбитальную группировку навигационных спутников; - сегмент потребителей, располагающих аппаратурой приема и обработки навигационных сигналов. Функционирующая СНС ГЛОНАСС опирается на работу обеспечивающих подсистем, среди которых важнейшими являются подсистемы [3]: - эфемеридно-баллистического обеспечения (ЭБО), - эфемеридно-временного обеспечения (ЭВО), - геодезического обеспечения, - геодинамического обеспечения, включающего средства и методы определения ориентации Земли в инерциальной системе координат (определения параметров вращения Земли (ТЮЗ)), - метрологического обеспечения (приобретает значительный вес с появлением проблемы конкурентной способности СНС ГЛОНАСС) [4]. Во всех перечисленных сегментах возникает необходимость в решении задач траекторных измерений, исходным материалом для которых являются результаты высокоточных измерений наклонных дальностей р(ис,ип) от навигационного спутника (НС) до приемника, на момент прихода сигнала на антенну приемника [1]. р(ис,ип) = у](хс -xnf+{yc-ynf+{zc-znf . (1.1) В (1.1) - urc = [xc,yc,zc],uTп = [xn,yn,zn] - векторы текущих координат НС и потребителя.
Для получения удовлетворительных результатов, необходимо иметь точное представление о положении спутника в околоземном пространстве, то есть, знать его координаты, называемые эфемеридами [5]. Таким образом, качество решения задачи пространственно-временных определений напрямую зависит от точности эфемеридно-временного обеспечения (ЭВО).
ЭВО ГЛОНАСС представляет собой комплекс организационных, технических и технологических мероприятий, которые обеспечивают определение эфемеридной и частотно-временной информации и передачу ее потребителям в составе навигационного кадра [6]. Целью развития ЭВО является повышение точностных характеристик эфемеридно-временной информации ГЛОНАСС.
С момента развертывания СНС ГЛОНАСС и до настоящего времени эфемеридно-временная информация формируется и закладывается на борт НС наземным комплексом управления (НКУ) СНС по данным запросных измерений.
Запросные технологии измерений предполагают использование передатчика на измерительной станции, и требуют размещения на борту НС специального оборудования [7]. Точность запросных измерений недостаточна, а производительность самой технологии ограничена (работа может вестись только по одному спутнику).
В настоящее время, в рамках выполнения Федеральной Целевой Программы «Глобальная спутниковая навигационная система» для целей формирования ЭВО отрабатывается беззапросная технология траекторных измерений[7-9]. Следует отметить, что ЭВО СНС GPS основано на данной технологии.
По сравнению с запросными технологиями, беззапросные траекторные измерения обладают рядом преимуществ, таких как: потенциально более высокая точность, чем в запросных радиоизмерениях; возможность одновременных измерений наклонных дальностей по всей радиовидимой орбитальной группировке; возможность наращивания контрольного сегмента наземного комплекса управления за счет расширения сети беззапросных измерительных станций (БИС) [7].
В силу того, что технология беззапросных траекторных измерений находится в стадии внедрения и является новой, имеется необходимость: - в исследовании метрологических характеристик измерительных трактов; - в исследовании погрешностей, возникающих в процессе измерений; - в отработке методик измерений.
Сложность процесса беззапросных траекторных измерений, влияние большого количества факторов на точность данных измерений, не допускают проведения необходимых исследований точностных характеристик беззапросных измерительных трактов на основе тех или иных аналитических соотношений [10].
Поэтому, в данной работе предлагается такие исследования проводить методом имитационного моделирования [11].
Основной целью диссертационной работы является создание методической основы для исследований точности беззапросных траекторных измерений и разработка программного имитатора измерительной информации, поступающей с сети беззапросных измерительных станций, на которых выполняются траекторные измерения по навигационным спутникам ГЛОНАСС и GPS в интересах формирования эфемеридной информации ГЛОНАСС.
Расчет геометрической дальности между НС и БИС
Третья задача заключается в расчете геометрических дальностей р(ис,иБИС)от каждого НС до каждой БИС, который выполняется в соответствии с равенством (1.1).
Необходимой операцией для расчета геометрических дальностей р(ис,иБИС)является приведение с помощью известных формализмов [38] оскулирующих элементов орбиты J-го НС в инерциальную систему координат ИСК 2000 и, далее, в выбранную геоцентрическую систему координат связанную с вращающейся Землей. На последнем этапе должны быть применены параметры вращения Земли (текущие координаты полюса х ,ур и поправка DUTI, характеризующая неравномерность вращения
Земли), определенные на момент проведения модельных исследований. Связь между системами координат ИСК, ГСК и ОСК устанавливается векторно-матричными соотношениями, приведенными в Приложении А.
Далее для того чтобы реализовать программный имитатор возникает четвертая задача, связанная с имитацией факторов, влияющих на точность траекторных измерений. Описание данных факторов, а также выбор математических моделей для влияющих факторов описываются в п.п. 2.3.
Общая оценка погрешности воспроизведения траектории программным имитатором «ModBis 24» складывается из следующих погрешностей: погрешностей воспроизведения текущих навигационных параметров с помощью модели движения НС; погрешности воспроизведения факторов, влияющих на точность траекторных измерений; погрешности задания параметров вращения Земли и координат БИС.
Погрешность задания текущих навигационных параметров в оскулирующих элементах определяется: - погрешностями задания возмущений, действующих на НС: погрешность учета возмущений от нецентральности гравитационного поля Земли; погрешность учета возмущений от гравитационного воздействия Луны и Солнца; погрешность учета возмущений от радиационного давления на НС солнечного излучения; - погрешностью применения численных методов.
Погрешность учета возмущений от нецентральности гравитационного поля Земли зависит от точности модели, задающей распределение гравитационного потенциала Земли.
Погрешность учета возмущений от гравитационного воздействия Луны и Солнца зависит от адекватности применяемых математических моделей и от эфемерид Луны и Солнца.
Погрешность учета возмущений от радиационного давления на НС солнечного излучения зависит от адекватности применяемой математической модели для этих возмущений.
Погрешность применения численных методов зависит от выбранной схемы, применяемой для расчета параметров движения НС, которая описана в главе 3.
Погрешность воспроизведения факторов зависит от адекватности применяемой математической модели и от степени реализации этой модели. На основе литературных источников автором проведен анализ, на основе которого были выбраны наиболее приемлемые математические модели для факторов, влияющих на точность траекторных измерений, описанный в п.п. 2.3. Одним из основных критериев выбора служила простота реализации в программном имитаторе выбранной математической модели.
Для ионосферной задержки навигационного сигнала такая погрешность составляет от 1 до 3 м (ночью), от 5 до 15 м (днем) при угле места 90, от 2 до 9 м (ночью), от 10 до 45 м (днем) при угле места менее 15.
Для тропосферной задержки погрешность составляет от 2 до 24 м. Для ухода часов приемной аппаратуры погрешность (СКО) составляет от 100 до 200 не. Показана целесообразность выбора метода имитационного моделирования для отработки беззапросной технологии траекторных измерений. Для этой цели при непосредственном участии автора разработан и применяется программный имитатор измерительной информации сети БИС, получаемой по НС ГЛОНАСС и НС GPS, под общим названием «ModBis 24». 1.6.2 Разработаны предложения по расширению функций физических имитаторов навигационных сигналов за счет привлечения функций программного имитатора измерительной информации, поступающей с сети БИС по НС ГЛОНАСС и НС GPS 1.6.3 На основе проведенных исследований получены требования к построению основных блоков программного имитатора: требования к расчету движения орбитальной группировки НС ГЛОНАСС с учетом действующих на НС возмущений; требования к задаче сети БИС в гринвичской системе координат; требования к расчету геометрических дальностей от НС до БИС; требования к учету факторов, влияющих на точность траекторных измерений. 1.6.4 В программном имитаторе «ModBis 24» выбрано описание движения орбитальной группировки НС с учетом действующих на НС возмущений в оскулирующих элементах.
Анализ численной схемы Кранка-Николсона с экстраполяцией по Ричардсону
Влияние факторов pt(t) на результаты КВО может быть снижено не только путем применения компенсирующих поправок р,(0 в уравнении измерений (2.12), но и за счет использования разностей результатов траекторных измерений [5,36,49].
В настоящей главе описываются факторы pk(t), влияющие на точность траекторных измерений, и производится выбор математических моделей для этих факторов. На основе сравнительного анализа таких описаний, приведенных в многочисленных библиографических источниках (см. например [5,6,35,50,51]), ставятся задачи: - определения вклада каждого влияющего фактора pk{t) в общую погрешность траекторных измерений; - определение уровней остаточных погрешностей компенсации 8рк it). Ниже будет проведен сравнительный анализ факторов, влияющих на точность траекторных измерений, по степени влияния на результаты измерений, и возможности их компенсации.
Целью анализа является выбор адекватных математических моделей, для реализации их в программном имитаторе «ModBis 24», таким образом, чтобы удалось скомпенсировать факторы pk(t) влияющие на точность измерения дальности и добиться минимизации некомпенсированных остатков 8t (?). В главе рассматриваются следующие факторы:
Приведенные ниже описания факторов Рк{ ) были использованы в программном имитаторе измерительной информации, поступающей с сети БИС по орбитальным группировкам НС ГЛОНАСС и GPS «ModBis 24» [52].
Модель ухода бортовых часов и часов приемной аппаратуры В исследованиях точностных характеристик беззапросных технологий траекторных измерений большую важность приобретает изучение характера нестабильности часов, применяемых на борту НС и в беззапросных измерительных станциях [53]. Это связано с тем, что уходы бортовых часов и часов БИС относительно шкалы времени центрального синхронизатора, порождают погрешность в измерениях наклонной дальности от НС до БИС, что влечет за собой появление погрешностей позиционирования при координатных определениях, и погрешностей в воспроизведении орбит, при расчетах эфемеридно временного обеспечения. Например, временной сдвиг в 1 мс может привести к эквивалентной дальномерной погрешности в 300 км [51]. Для успешного решения указанного круга задач важно располагать математическими моделями нестабильностей часов, позволяющими рассчитывать прогнозы ухода часов и имитировать дрейфы частот часов в задачах имитационного моделирования. Необходимость в применении математических моделей нестабильностей часов также возникает при
формировании шкал групповых хранителей времени, при решении задачи синхронизации пространственно разнесенных хранителей времени и в других задачах. Уходы бортовых часов px{t) = c-ATc(t) и часов приемной аппаратуры p2(t) = с ATn(t), выраженные в единицах длины, согласно (1.2), непосредственно влияют на результаты псевдодальномерных измерений.
Компенсация уходов бортовых часов от шкалы времени центрального синхронизатора (ЦС) СНС обеспечивается следующим образом. Вначале, для каждого НС оцениваются рассогласования АТС (?) по результатам специально поставленных траекторных измерений. Далее, в наземном комплексе управления (НКУ) СНС рассчитываются частотно - временные поправки (ЧВП) в виде коэффициентов линейного полинома для ГЛОНАСС [54] и коэффициентов полинома второй степени для GPS и дважды в сутки ЧВП закладываются на борт каждого НС. Погрешности взаимной синхронизации НС ГЛОНАСС составляют 20 не (СКО), для НС ГЛОНАСС - М - 8 не (СКО)
По сути, ЧВП являются оценками математической модели долговременной нестабильности бортовых часов [55-59]. Эта модель применяется для прогнозирования уходов бортовых часов на интервалы времени между закладками служебной информации на борт НС. Для расчета ЧВП приходится решать задачу параметрической идентификации полной математической модели нестабильности часов. Необходимыми условиями для идентификации уходов бортовых часов на основе формулы (1.2) являются: синхронность хода часов БИС и часов ЦС; знание координат антенного модуля БИС; максимально возможная компенсация факторовpt(t) в уравнении (1.2). Характеризуя погрешности синхронизации, отметим следующие два случая:
Методика беззапросных траекторных измерений на основе применения программного имитатора «ModBis
Ионосферная поправка может быть рассчитана с помощью глобальной модели IRI 2000 (International Reference Ionosphere) [5], дающей общую картину распределения ТЕС для заданного времени и заданных координат подионосферной точки. Довольно трудоемкая процедура расчета компенсирующей поправки ADM(t) по каждой радиотрассе включает в себя: расчет координат подионосферной точки по известным координатам потребителя и измеренным углу места и азимуту каждого радиовидимого НС; определение в текущем режиме ТЕС с помощью IRI 2000; расчет по формуле (2.18) поправки ADM(t) в предложении постоянства толщины ионосферного слоя в зоне радиовидимости потребителя.
Необходимо отметить, что IRI 2000 достаточно хорошо представляет распределение ТЕС в периоды «спокойного Солнца». В периоды солнечной активности относительные погрешности представления ТЕС могут превышать - 100%.
Региональные модели ионосферы [67], воспроизводящие распределение ТЕС в области с радиусом 1,5-2 т.км. от места расположения ионосферной измерительной станции, обеспечивают расчет более точных компенсирующих поправок ADM(t) для одночастотных спутниковых траекторных измерений типа С1. Погрешность расчета ЛОя(/), определяется главным образом погрешностями оценивания зенитных ТЕС по результатам одночастотных траекторных измерений и в относительных единицах
составляет 50% от максимальных значений ТЕС. Следует заметить, что региональные модели ионосферы требуют калибровки для зенитных ТЕС по данным двухчастотных или одночастотных кодово-фазовых спутниковых измерений.
Применение точечных ионосферных моделей типа модели «Клобухара» [66] заключается в представлении зенитной задержки в виде функции г (0 = А+А-cos х — ,при( - А Д, /4) А4 F (2.20) иначеЛ, где TM(t) = ADM(t)/c, Ах - значение зенитной ионосферной задержки в ночное время (Ах = 5нс), А2 =50400 с. соответствует 14-00 часам местного времени, Аъ и А4 рассчитываются по формулам [24] с учетом координат пользователя и 8-ми постоянных коэффициентов, передаваемых в составе навигационного GPS сигнала [45].
Модель «Клобухара» обеспечивает компенсацию до 50% ионосферной задержки ДОЯ(0 в кодовых измерениях для потребителя, находящегося в средних широтах.
Для компенсации ADM(t) при одночастотных траекторных измерениях в [35] предлагается использовать то обстоятельство, что в кодовых С1 и фазовых Ф1 измерениях ионосферные задержки имеют противоположные знаки. При текущем суммировании кодовых С1 и фазовых измерений псевдодальности ионосферная составляющая p3(t) в уравнении измерений компенсируется.
Однако этому суммированию должно предшествовать устранение фазовой неоднозначности р5= N -А и снижение влияния компонент
При двухчастотных кодовых измерениях в диапазонах Ы и L2 ионосферная задержка может быть скомпенсирована на основе зависимости Д я(/) от частоты несущей. Свободная от ионосферной задержки псевдодальность D(t) в этом случае рассчитывается по формуле [5] D(t) = 2.546 -Dn(t) -1.546 -DL2(t), (2.21) в которой DLl(t) и DL2(t) - кодовые псевдодальности, измеренные в частотных диапазонах ІЛ и Ы. Погрешности компенсации dpt{t) при использовании зависимости (2.16) составляют 2% от m ах р3 (0
Однако при этом должно быть сведено к минимуму влияние факторов p,(t)- i = 1,2,4,... 12 в уравнении измерений, что не обеспечивается в достаточной степени. Тем не менее, принято считать [5], что в двухчастотных измерениях влияние ионосферной погрешности p3(t) в силу (2.16) исключено.
Проблема включения неизвестного зенитного или наклонного ТЕС в разряд оцениваемых параметров существует только для одночастотных траекторных измерений.
На рисунке 2.9, в качестве иллюстрации показано моделирование ионосферной задержки навигационного сигнала Модель тропосферной задержки навигационного сигнала Исследованиям тропосферной рефракции навигационных сигналов также посвящено большое количество на трассе прохождения. м
работ (обзор таких работ содержится в [5]).
Прохождение навигационного сигнала через тропосферу (близлежащий к поверхности Земли слой атмосферы толщиной 20 км) сопровождается появлением тропосферной задержки. В уравнении измерений (1.2) тропосферная задержка учитывается компонентой p4(t) = DTP(t); в кодовых О и фазовых Ф\ измерениях проявляется одинаковым образом.
Тропосферная задержка зависит от состояния атмосферы в месте установки приемной антенны (характеризующейся набором метеопараметров: - температура воздуха Т, давление Р, влажность v), имеет сложную структуру, неоднородную вблизи Земли.
