Glavy_1-7_1

- 39 -

до 4-х НИСЗ, а при меньшем числе НИСЗ решение невозможно. Именно поэтому данную задачу в наиболее общем виде удобнее решать в криволинейной геодезической системе координат B,L,H.

Для решения задачи определения координат станции по неограниченному числу измеренных псевдодальностей в криволинейной геодезической системе координат в формуле (12) заменим геоцентрические координаты пункта (X, Y, Z) на геодезические (B,L,H) с использованием соотношений (9), при этом формула (12) примет вид:

Uij = { ((N+H)*cos B*cos L - Xi)² + ((N+H)*cos B*sin L - Yi)²
+ ((N+H -e²* N)*sin B - Zi)²}½ - (D*i - δD) = 0;	(5.19)

где N - радиус кривизны первого вертикала станции в соответствии с формулой (10):

Теперь, разложив в ряд Тейлора функцию (14) в окрестностях счислимой точки (B○, L○, H○) и ограничиваясь только линейными членами разложения получим следующее линейное уравнение:

- δD + ai * δB + bi * δL + ci * δH - (D*i - D°i) = 0	(5.20)
где ai = - µ * tg B *( a´i * X + b´i * Y) + ν * Z *ctg B,
bi = ( b´i * X - a´i *Y) ;
ci= a´i * cos B*cos L + b´i * cos B*sin L + c´i *sin B;	(5.21)
µ = 1 - (a *e² * cos² B) / ( N+H); ν = 1+ (a *e² * sin² B) /( N(1 - e² ) + H);

Теперь можно записать систему параметрических уравнений, возникающих при решение уравнения ( 5.20) по методу наименьших квадратов:

- δD + ai * δB + bi * δL + ci * δH = li +vi ,

(5.22)

где l i- свободный член параметрического уравнения, вычисляемый по формуле:

l i= D*i- { (X○ - Xi)² + (Y○- Yi)²

+ (Z○- Zi)²}½

v i – поправка в измеренную псевдодальность от станции до і-го НИСЗ из

решения системы

уравнений (16) по методу наименьших квадратов.

При условии равноточности измерений всех

псевдодальностей результат решения в матричной форме предстанет в виде:

δX

= ( Ат * А ) –1 * Ат* Ĺ ,

(5.23)

где

δX =

δD δB δL δH

т,

-1

a

1

b1

c1

-1

a 2

b2

c2

А =

-1

a 3

b3

c3

,

(5.24)

… …

… …

-1

an

bn

cn

l1

l2

Ĺ =

l3

,

(5.25)

ln

…

Получив вектор поправок первого приближения, находим искомые неизвестные:

δD1 , δB1 , δL1 , δH1 , после чего определяем значения уточненных координат:

B1= B○+ δB1 ,

L1 = L○ + δL1 , H1= H○ +δH1 ;

(5.26)

а также дальностей:

D1

i = D*i

+ δD1 ;

и с ними повторяем все вычисления. Если после этого оказалось, что:

δX ( 2)

≤ ε

- 40 -

где ε – точность вычислений, то переходим к оценке точности; если же δX ( 2) > ε, до выполняется следующее приближение и так до тех пор, пока в k - ом приближение выполнится неравенство:

δX ( ķ ) ≤ ε;

Заметим, что из решения системы (5.23) поправки: δH , δD получаются в метрах, а δB, δL - в радианах.

Далее переходим к вопросам оценки точности. В общем случае, при неравноточных, коррелированных измерениях псевдодальностей из ковариационная матрица может быть записана в виде:

	m2 1 r12 *m1 *m 2	r13* m1 *m3 … r1n* m1 *mn
	m22	r23 * m2 * m3 … r2n * m2 * mn
К =		m2 3	… r3n * m3 * mn	5.27)
			… …
			m2 n

где r – коэффициенты корреляции измерений псевдодальностей,

mi - средняя квадратическая погрешность измерения i – ой псевдодальностей

Решение системы линейных уравнений по МНК для неравноточных, коррелированных измерений приводит к условию:

[ Vт * K –1 * V] – min,

(5.28)

где Vт = | v1 v2

v 3 … v n | - транспонированный вектор поправок в измеренные псевдодальности,

при этом решение получается в виде:

δX

= ( Ат *

K –1 * А ) –1 * ( Ат* K –1 *

Ĺ ),

(5.29)

Для случая равноточных некоррелированнных измерений ( m1

= m2 =… = mn = m)

МНК приводит к условию:

[ Vт *V] – min,

(5.30)

При этом: K –1

= Р =

(µ 2/m2) * E,

(5.31)

Где µ – средняя квадратическая ошибка единицы веса,

E- единичная матрица , а Р –весовая матрица

измерений псевдодальностей.

При условии:

µ 2=m2 ,

Р = E, тогда решение получается в виде (5.32).

Введем обозначение: Q== ( Ат * А ) –1 , тогда:

δX = Q * (

Ат* Ĺ) ,

(5.32)

а ковариационная матрица вектора δX предстанет в виде: К x = µ 2 * Q .

(5.33)

Раскроем содержание членов весовой матрицы Q, используя традиционные обозначения,

принятые в геодезии и гидрографии:

1

- [a]

-[b]

-[c]

-1

qD

qDB

qD L

qDH

К x = = µ 2 *

[aa]

-[ab]

–[ac]

= µ2 *

qB

qB L

qBH

-[bb]

-[bc]

q L

q LH

(5.34)

[cc]

qH

где [aa],[bb], [cc] – гауссовы суммы коэффициентов параметрических уравнений, отсюда имеем: m D = µ *√qD , mB = µ* √qB , m L = µ*√q L , mH = µ*√qH .

Практически ошибку единицы веса целесообразно получать по результатам уравнивания в виде:

µ= { [vv]/(n-4)} ½

здесь [vv] – гауссовы суммы поправок дальностей, полученные на основе уравнивания,

-41 -

аn- общее число измеренных псевдодальностей.

При этом оценка точности определения составляющих вектора δX окончательно предстанет в виде:

m D =µ *√qD, m B = к *µ*√qB , m L= к*µ*√q L, mH = µ*√qH

(5.35)

где к – коэффициент для перевода радиан в метры

Элементы весовой матрицы Q определяют «геометрический» фактор определения по СРНС. Часто встречающийся в английской аббревиатуре геометрический фактор PDOP определяет точность положения точки в пространстве, HDOP- в горизонтальной плоскости и VDOP – в вертикальной плоскости. Соответственной полный геометрических фактор определения носит наименование

GDOP.	Аббревиатура DOP (Dilution of Precision) – обозначает уменьшение точности, а первые
буква P (Position), H (Horizontal), V(Vertical)					обозначают о каком уменьшение точности идет речь.
Указанные величины уменьшения точности вычисляются по следующим формулам:
GDOP =	(qD	+ qB	+q L + qH) ½,
PDOP =	(qB	+ q L	+ qH ) ½,
HDOP =	(qB	+ q L ) ½.,		VDOP = qH ½ ..	(5.36)

В заключение отметим, что в случае видимости только 3-х НИСЗ данный алгоритм легко видоизменяется путем исключения из решения поправки δH в векторе (20) и

столбца с коэффициентами «с» в матрице А (21). При этом геодезическая высота станции вводится как известная величина и в результате определению подлежит только вектор:

δx = | δD δB δL |т		5.37)
Такое решение носит наименование 2D определение , в отличие от 3D решения,		при котором
производится определение полного вектора:	δX = | δD δB δL δH |т

5.3.Оценка точности спутникового местоопределения.

Остановимся подробнее на вопросе оценки точности спутникового определения. Известно, что всеобъемлющей характеристикой точности положения пункта, заданного координатами B, L, H в пространстве является ковариационная матрица координат, элементы которой могут быть получены из матрицы (31). На этой основе могут быть получены параметры среднеквадратического пространственного эллипса, наиболее полно характеризующего положение пункта в трехмерном пространстве. Однако, на практике пользуются следующими характеристиками точности спутникового определения.

Среднеквадратическое радиальное отклонение (СРО) в метрах которое может быть получено в виде:

m =	{ mB 2 + m L 2 }½
m =	σ * (qB + q L ) ½., = σ * HDOP	(5.38)

где σ- средняя квадратическая ошибка измерения псевдодальности

В англоязычной литературе СРО имеет наименование: «distanse RMS» (DRMS) Среднеквадратическое сферическое отклонение (ССО) в метрах может быть получено в виде:

		М = { mB 2 + m L 2 + mH2 }½
		М = σ * (qD		+ qB +q L ) ½, =			σ * PDOP .			(5.39)
Элементы среднеквадратического (плоского) эллипса погрешностей на основе параметров
ковариационной матрицы (31) могут быть представлены в виде:
а2	=	(к* σ) 2/ 2 * {	qB	+q L +	[ (qD	- qB	) 2	+ (2* qB L) 2 ]	½ }
в2	=	(к* σ) 2/ 2 * {	qB	+q L -	[ (qD	- qB	) 2	+ (2* qB L) 2 ]	½ }	(5.40)

tg 2*θ = 2* qB L / (qD - qB )

Рис.5.1. Варианты оценки точности планового положения

- 42 -

где а – большая полуось эллипса погрешностей, в – малая полуось, θ- азимут большой полуоси. Величины а,в, θ, а также σ , mB m L и mH могут передаться из СНА в составе сообщения формата NMEA 0183 - предложение «GST». При этом в тексте протокола NMEA 0183 используются следующие англоязычные обозначения: σ – RMS (Root mean square) value of the pseudorange residuals; mB- - Latitude 1 sigma error; m L- - Longitude 1 sigma error; mH - - Altitude 1 sigma error; а – error ellipse semi-major axis 1 sigma error; в - error ellipse semi-minor axis 1 sigma error; θ - error ellipse orientation (degrees from true north). В Стандарте на гидрографическую съемки S-44 (редакция 5)

принятом в 2008 году Международной Гидрографической организацией, в качестве оценки точности планового положения принята величина, полученная на уровне 95 % доверительной вероятности. Необходимо знать, каким образом перейти от оценок, выраженных в виде СРО к оценке точности на уровне 95 % доверительной вероятности.

На рис.5.1. в графическом виде показаны варианты оценки точности планового положения с разным уровнем доверительной вероятности.

Понимание этих вопросов полезно также и для сравнения различных показателей точности СНА, приводимых в технической документации производителями зарубежной спутниковой аппаратуры. Сравнение различных показателей точности спутникового определения приведено в таблице 5.1..

Таблица 5.1.

	Наименование	Вероят-	к	1	2	3	4	5	6	7
	Русское (английское)	ность (%)
1	Среднеквадратичес-	39. 35	1	1	1.18	1.41	2	2.45	2.83	3
	кий Эллипс (СКЭ)
	(1-sigma ellipse
2	Вероятная	50.	1.117	0.85	1	1.20	1.70	2.08	2.40	2.55
	погрешность Circular
	Error Probable(CEP)
3	СРО (DRMS)	63.21	1.414	0.71	0.83	1	1.41	1.73	2	2.12
4	Двойной СКЭ	86.47	2	0.5	0.59	0.71	1	1.22	1.41	1.5
	(2-sigma ellipse
5	(95% confidence level)	95	2.448	0.41	0.48	0.58	0.82	1	1.16	1.23
6	Удвоенное СРО	98.17	2.828	0.35	0.42	0.5	0.71	0.87	1	1.06
	(2 DRMS)
7	Тройной СКЭ	98.89	3	0.33	0.39	0.47	0.67	0.82	0.94	1
	(3-sigma ellipse)

Основными показателем точности являются величины СРО (DRMS) и параметры «а»,»в» среднеквадратического эллипса (1-sigma ellipse), ввиду того, что эти величины рассчитываются в результате решения задачи определения вероятнейших координат. При этом в соответствии с таблицей вероятность нахождения пункта внутри круга с радиусом СРО составляет 63.21 %, а вероятность нахождения пункта внутри эллипса с параметрами «а» и «в» составляет 39.35%

- 43 -

Вероятная погрешность (Circular Error Probable) не используемая в отечественной практике, но довольно часто встречающаяся в зарубежной технической документации (CEP), представля-ет собой радиус круга внутри которого с вероятностью 50% будут находится координат определяемого пункта.

С помощью таблицы можно решить задачу получения оценок точности положения определяемого пункта на плоскости, соответствующих различному уровню доверительной вероятности. Например, в результате решения задачи расчета вероятнейших координат пункта по даннвм СРНС получены: mB (Latitude 1 sigma error) и m L (Longitude 1 sigma error) равные: 4 и 3 м., и,

следовательно, величина СРО составляет: 5 м. Таким образом, вероятность нахождения пункта внутри круга с радиусом 5 м. составляет 63.21%. Для того, чтобы перейти к оценке точности на уровне 95 % доверительной вероятности (в соответствии с требованиями S-44/4) необходимо полученную величину умножить на коэффициент к=1.73 и, таким образом, оценка координат планового местоположения составит: 5* 1.73 = 8.65 м.

Для получения оценки на уровне 50 % доверительной вероятности (CEP) в этом случае достаточно базовую величину 5 м. умножить на коэффициент к=0.71. Таким образом,

Точность местоположения по критерию CEP составит: 5 *0.83 = 4.15 м.

Геометрический фактор изменения точности (Geometric Dilution of Precision-GDOP) – коэффициент характеризующий изменение точности определения места и времени за счет геометрических соотношенийносит абстрактный характер и не пригоден для практических целей, в то время как HDOP (Horizontal Dilution of Precision) – обозначающий уменьшение точности в горизонтальной плоскости имеет очевидную практическую ценность, так как обес-печивает возможность оперативной оценки спутникового определения. Для этого необходимо иметь оценку величины σ- средней квадратической ошибки измерения псевдодальности Основными погрешностями при определении псевдодальности являются:

σэ - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет погрешностей эфемерид

σч - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет погрешности

определения частотно временных поправок (синхронизация системы),

σп - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет шумовой погрешностей СНА

σи - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет воздействия ионосферы

σт - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет воздействия тропосферы

σм - средняя квадратическая погрешность псевдодальности за счет воздействия многолучевости

Считая индивидуальные погрешности случайными величинами, распределенными по нормальному закону, результирующую среднюю квадратическую погрешность определения псевдодальности представим в виде:

σ = (σэ2 +σч2+ σп2 + σи2 + σт2 + σм2)½	(5.41)
Конкретные величины средних квадратических погрешностей включенных в	формулу (39) будут

зависеть от технических характеристик СНА (шумовая погрешность), варианта кодовых измерений (С\А- код или Р-код), а также варианта устранения воздействий ионосферы (двухчастотные измерения или модель ионосферы).

Ориентировочные значения СКП основных источников ошибок определения псевдодаль-ности (м) при кодовых измерениях приведены в таблице:

- 44 -

Таблица 5.2

Источники ошибок	С\А-код	Р-код
Погрешности эфемеридной информации	0.2-0.5	0.2-0.5
Синхронизация системы	3.6	3.6
Шумы приемника СНА	1.5	0.6
Учет влияние Ионосферы	7	0.01-2.25
Учет влияния тропосферы	0.7	0.7
Влияние многолучевости	1.2	1.2-1.8
Итого	8.1	3.9 – 4.7

В таблице 5.2. не учтено влияние избирательного доступа (SA) который до 01.05.2000 использовался в СРНС Навстар для понижения точности измерений по С\А-коду (гражданский канал). Влияние искусственного загрубления точности в режиме избирательного доступа оценивалось СКП:

1024.0 м. С учетом этих,	намеренно вводимых Правительством США квазислучайных		погрешно-
стей, значения СКП квазидальности по С\А-коду возрастали до 12.8-25.3 м.		Из таблицы 5.2.
следует, что при типичном значение плоского геометрического фактора HDOP,		равной 2 точность
определения координат	пункта на поверхности –СРО (DRMS) составит для С\А –кода 16.2 м., а
для Р-кода –8-9 м.
Данные таблицы	также свидетельствует, что наибольшее влияние		на точность

определения псевдодальностей оказывает внешняя среда и в первую очередь ионосфера. На пути от НИСЗ до антенны СНА у поверхности Земле радиосигнал претерпевает возмущения в ионо-сфере, нижних слоях атмосферы, особенно в тропосфере, а также вблизи самой поверхности.

Глава 6. Влияние внешней среды на точность измерений псевдодальностей. 6.1. Ионосфера.

Влияние ионосферы наиболее существенно. Ионосфера простирается примерно на высотах от 50 до 1000 (1500) километров над поверхностью Земли. В ионосфере содержатся свободные электроны и ионы. Под воздействием радиоволн заряженные частицы приходят в вынужденное колебательное движение. Путь и скорость радиоволн в результате такого воздействия изменяются. Наибольшее влияние оказывают электроны.

Концентрация электронов зависит от угла возвышения спутника, географического местоположения, времени суток, года и активности Солнца. В средних широтах искажения могут достигать десятков метров. В среднем они равны 10 м. Для конкретного сеанса измерений ионосферные погрешности являются медленноменяющимися и сильно коррелированными.Важным является то, что величина искажения дальности от воздействия ионосферы обратно пропорциональна квадрату частоты, а следовательно сами величина зависит от длины волны.

Спутниковые системы первого поколения ТRANSIТ и ЦИКАДА использовали несущие волны длиной 2 и 0,75 метра. Системы второго поколения ГЛОНАСС и GPS

Рис. 6.1. Слои ионосферы Земли	работают на несущих волнах длиной около 0,2 метра.

- 45 -

Таким образом, основная несущая волна L1 в ГЛОНАСС и GPS в десять раз короче, чем в системах первого поколения. Поэтому в современных системах выбором длин радиоволн влияние ионосферы на задержку сигнала уменьшено практически в сто раз.

Известная функциональная зависимость ионосферной погрешности (искажения дальности) от частот позволяет исключать ее измерением на двух частотах. L1 и L2. Этот метод, позволяющий практически полностью исключить ионосферную погрешность вне зависимости от угла места НИСЗ и динамических характеристик ионосферы, применяется в наиболее совершенной СНА, используемой для проведения высокоточных работ.

В одночастотной СНА для компенсации ионосферных погрешностей используется уточненная модель ионосферы. Считается, что учет поправки, рассчитанной с использовани-ем этой модели, в два раза повышает точность получаемой псевдодальности. Аргументами для расчета поправки за воздействие ионосферы являются параметры ионосферы, передаваемые в составе навигационного сообщения НИСЗ, угол места и и азимут НИСЗ, а также координаты станции и геомагнитная широта (широта проекции на поверхность Земли точки пересечения ионосферы прямой «НИСЗСНА»). При этом средняя высота ионосферы предполагается равной 350 км..

6.2.Влияние нижних слоев атмосферы.

Внижних слоях атмосферы скорость распространения радиоволн равна V = с/n , где с - скорость в вакууме, n- показатель преломления атмосферы. Показатель n для радиоволн зависит только от метеоусловий и может быть вычислен по формуле:

	(n – 1) 106 = A (P + B)		(6.1.)
где А = 77,6/Т,	В = 4810 е/Т,	Т = 273,2 + t°С, Р - атмосферное давление в миллибарах, е -
давление водяных паров (влажность) в миллибарах.

Внижних слоях атмосферы скорость не зависит от длины радиоволны и исключить ее влияние измерениями на двух частотах, как это делалось в отношении ионосферы, невозможно

Всвободном пространстве распространение радиолучей происходит по прямой линии, а в земной атмосфере неоднородности показателя преломления приводят к рефракции - искривлению траектории луча.

Разработан РЯД формул для поправок за атмосферу. В качестве исходных данных используют метеорологические параметры пункта наблюдений. Одну из них дадим в преобразованном виде:

∆атм = 0,002277 [Р + (0,05 + 1255/Т) е – tg2Z]/соsZ (м).

(6.2.)

Приняв давление Р = 1013 мб, температуру Т = 288° К или 15°С, влажность е =10 мб, получим следующие ∆атм в зависимости от зенитных расстояний Z:

Таблица 6.1.

Z°	0	20	40	60	70	80	85
∆атм(м)	2.41	2.56	3.14	4.80	7.0	13.4	24.2

При высотах НИСЗ над горизонтом менее 10° (Z > 80°) атмосферные задержки сигналов превышают 10 м. Поэтому, когда высоты КА <10°, а иногда <15+20°, наблюдений не производят.

Формулы поправок за влияние атмосферы дают представление о величинах искажений дальности. На деле применение измеренных на станции метеоданных не имеет преимуществ перед использованием моделей стандартной атмосферы. Наоборот - многие исследователи отмечают, что они ухудшают

- 46 -

результаты; особенно снижается точность определения высот. Достаточно точные результаты дает следующая формула для определения поправки за воздействие анмосферы:

∆атм= 8.8 cosec {(π/2)-Z)} (6.3.)

при этом средняя квадратическая погрешность определения данной поправки составляет менее 10 % ее величины.

6.3. Многолучевость.

К антенне СНА приходят радиолучи непосредственно от спутника, а также радиолучи, обогнувшие вследствие дифракции мелкие предметы и отраженные от морской иземной поверхности, конструкций, зданий и других объектов местности. Многолучевость ведет к искажению измеренных псевдодальностей.

Рассмотрим, как влияют отраженные радиолучи . Допустим, что к приемной антенне подошел радиолуч от спутника и отраженный от поверхности земли. Отраженный луч отличается от прямого по амплитуде и по фазе. Разность хода ∆R прямого и отраженного лучей зависит от высоты установки антенны СНА (h) и угла скольжения γ. Благодаря движению спутника меняется угол, что ведет к непрерывным изменениям разности хода ∆R. Вслед за изменениями ∆R меняются и погрешность

измеренной псевдодальности (∆отраж). Очень важно, что погрешности		∆отраж	во времени
меняются периодически. Если наблюдения длятся	дольше периода	изменения	погрешностей,
а затем накопленные измерения обрабатывают	совместно, то	искажения	существенно

компенсируются.

Влияние многолучевости на кодовые измерения более значительны, чем на фазовые; СПК дальности за счет многолучевости оценивают величиной в несколько метров.

Борьба с многолучевостью осуществляется на программном и конструктивном уровнях. В высокоточной кодовой аппаратуре используются специальные программы подавления многолучевости. В геодезических антеннах устанавливают металлические экраны, отсекающие лучи, отраженные от земной или водной поверхности.

6.4.Препятствия на пути радиосигналов.

Из физики известно, что дифракция, огибание предметов, заметно проявляется, когда размеры препятствия соизмеримы с длиной волны. В данном случае длины несущих волн СРНС около 2 дециметров. Мелкие предметы волны обогнут, но здания и листвой покрытые деревья на пути радиолуча приведут к срыву фазовых измерений. Нетрудно подсчитать, на каком удалении от антенны не должно быть препятствий. Из рис. 6.2. имеем:

I = Dtgν + h, (6.4.)

где h - высота центра антенны, ν - угол наклона радиолуча, D -расстояние до препятствия, I - высота препятствия. При углах ν < 10° наблюдений не ведут и для допустимых расстояний D имеем:

Высота антенны,	h	(м)	1.5	2.5
Высота препятствия,	I (м)		5	20
Допустимая дальность,	D	(м)	20	100

Рис.6.2. Препятствия на пути радиосигналов

-47 -

Вфазовом методе в измерениях участвует каждая волна, и метод весьма чувствителен к срывам сигналов. При кодовых измерениях картина несколько иная. Сигналы имеют довольно широкий частотный спектр. В GPS символ С/А - кода вмещает свыше полутора тысяч несущих волн L1. Принять такой сигнал легче. Наблюдения иногда возможны даже под кронами деревьев.

Работе могут помешать мощные радиолокационные и телевизионные передающие станции, если они расположены ближе полукилометра. При установке на судне антенна СНА должна располагаться вне зоны действия антенны судовой радиолокационной станции. Инструкцию по размещению приемной антенны СНА, как правило, приводится в технической документации.

6.5. Условия проведения спутниковых определений.

Основным показателем, характеризующим условия спутникового определения координат станции, является величина геометрического фактора изменения точности местоположения в пространстве (Position Dilution of Precision) –PDOP. При этом для оценка качества спутникового определения пользуются следующей шкалой:

PDOP	Вербальная оценка
< 4	Хорошая
5 - 7	Удовлетворительная
> 8	Плохая

Результаты моделирования и натурные эксперименты позволяют дать следующие оценки распределения пространственного геометрического фактора (PDOP) вблизи поверхности Земли. На открытой местности имеет место соотношение: 1.6< PDOP<∞. Наличие 24 рабочих НИСЗ СРНС Навстар на открытой местности постоянно обеспечивают надежное определение положения станции. При уменьшении числа рабочих НИСЗ до 18 точность падает, но определение местоположения при условии PDOP<4 возможно лишь в 70% случаев. При отключение половины НИСЗ (12 рабочих спутников) нарушается непрерывность определений, при этом PDOP>10, местоопределения с высокой точностью становятся невозможны, а в 50% случаев задача пространственной засечки не имеет решения. Влияние внешней среды приводит к тому, что псевдодальности с малыми углами НИСЗ над горизонтом (угол места НИСЗ) необхо-димо вообще исключать из решения навигационной задачи. Опыт использования СРНС показывает, что надежные измерения псевдодальностей возможны по НИСЗ с углом места более10°. Однако запрет использования «низких» НИСЗ ведет к уменьшению количества используемых измерений, что в свою очередь приводит к ухудшению точности определения. Так, в случае, когда не используются измерения с углом места менее 30° маловероятно PDOP<4, а при исключение всех НИСЗ с углом места менее 40° задача местоопределения не имеет решения. Таким образом, в горной местности из-за больших углов закрытия горизонта условия позиционирования значительно ухудшаются. На широтах менее 20° при исключение всех НИСЗ с углом места менее 30° имеет место нулевая вероятность одновременного наблюдения по четырем НИСЗ. Для задания условий спутникового определения в программе профессиональной СНА обеспечивается задание следующих установок:

1)допустимой величины угла места НИСЗ , получившего наименование «маска высоты»

(Elevation_Mask);

2)допустимого значения пространственного геометрического фактора, получившего наименования «маска геометрического фактора»(PDOP Mask);

-48 -

3)допустимой величины соотношения сигнал\шум, получившей наименование «маска сигнала НИСЗ» (Signal Strength Mask);

4)варианта автоматического переключения режима работы СНА.(Position Fix Mode).

Каждой из установок п.п. 1-3 по умолчанию присваивается определенное значение. Так, например, в СНА марки GeoExplorer 3 фирма Trimble по умолчанию присвоены следующие установки: Elevation_Mask=15°, PDOP Mask=6, Signal Strength Mask=6, Position Fix Mode=Manual 3D

Рассмотрим опции варианта автоматического переключения режима работы СНА.

В профессиональной СНА как правило возможен следующий выбор:“3D Overdetermined” ”Manual 3D”, “Manual 2D”, “Auto 2D/3D”.

Вариант «“3D Overdetermined”» (Фиксированный режим 3 D) предполагает что для расчета пространственных координат станции (широта, долгота, высота) будут использованы результаты измерений псевдодальнойстей по крайней мере до пяти НИСЗ, имеющим допустимые значения: угла места, соотношения сигнал\шум и пространственного геометрического фактора.

Вариант «“Manual3D”» (Ручной режим 3 D) предполагает что для расчета пространственных координат станции (широта, долгота, высота) будут использованы результаты измерений псевдодальнойстей оптимального созвездия НИСЗ. Если количества НИСЗ для расчета 3 D позиции недостаточно, то расчет местоположения прекращается. Режимы “3D Overdetermined” и ”Manual 3D”

используются	для	получения		наиболее	точных	результатов.
Вариант «“Manual2D”» (Ручной режим 2			D) предполагает что будут рассчитаны только				широта и
долгота станции,	а геодезическая высота		будет введена в качестве исходного данного.				При этом

будут использованы результаты измерений псевдодальнойстей до трех и более НИСЗ. Данный режим предполагает ручной ввод в СНА величины текущего значения геодезической высоты. Если геодезическая величина не введена, то будет использовано ее значение, полученное из последнего 3 D

решения.
Вариант «Auto 2D/3D»	предполагает расчет 3D координат когда это возможно. Однако, когда
величина PDOP 3D превысит маску или доступны измерения только трех псевдодальностей, СНА
автоматически перейдет	в режим 2D. При переключении в режим 2D в качестве текущего значения

геодезической высоты будет использовано ее значение, полученное из последнего 3 D решения. Этот режим обеспечивает наиболее полную регистрацию координат даже в случае видимости только трех НИСЗ. Однако следует помнить, что решение 2D как правило, менее точное по сравнению с 3D.

Имеются программа окончательной обработки, позволяющие отфильтровать (отбраковать) решения 2D при окончательной обработке файлов съемки.

Глава 7. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ В СРНС НАВСТАР.

7.1. Кодовые и фазовые измерения.

Как уже было показано, для вычисления трехмерных координат станции (3-D решение) и поправки к местной шкале времени необходимо измерить псевдодальности от четырех НИСЗ, т.е. измерить время задержки принимаемых СНА сигналов, относительно сигналов, излучаемых спутниками. Информация о времени распространения сигнала от НИСЗ к наземной станции может быть получена либо путем измерения задержки принимаемых модулирующих последовательностей относительно опорной, либо