2. Точность автономного варианта снс.

Под стандартным вариантом системы понимается вариант непосредственного определения места потребителя по навигационно-временной информации спутников без исправления результатов какими-либо дополнительными средства- и метопами. По погрешности метода квазидальномерные системы способны удовлетворить любого потребителя. Однако, ряд факторов существенно снижает точность. Основными источниками ошибок являются:

• условия распространения радиоволн;

• соотношение "сигнал/ шум";

• интерференция прямых и отраженных сигналов;

• рассогласование шкал времени спутников и ошибки эфемеридной ин­формации.

Погрешность, вызываемая особенностями распространения радиоволн, имеет две составляющие: ионосферную и тропосферную и обусловлена искрив­лением траектории за счет рефракции.

Ионосферная составляющая зависит от диэлектрических свойств среды и в наибольшей степени проявляется в районах тропиков при максимальной солнечной активности.

Магнитные бури и изменение солнечной радиации обуславливают случайный характер ошибок. Очевидно, что искривление траектории ми­нимально будет влиять на точность при углах возвышения спутника, близких к 90° и наоборот. Наконец, ионосферная погрешность зависит от частоты сигнала. Эта зависимость установлена довольно точным аналитическим описанием. Трансляция сигнала на двух частотах позволяет вычислить и исключи» ионо­сферную составляющую, что практически реализовано.

Тропосферная рефракция зависит от температуры, воздуха. Эта зависимость также достаточно изучена и может быть учтена. Реально погрешность определения координат составляет: порядка 3 м составляющая и порядка 1 м - тропосферная составляющая.

Погрешность за счет интерференции проявляется следующим образом. В используемом диапазоне частот радиоволны от земной поверхности и суши. Причем, коэффициент отражения мал, а фаза отраженного сигнала изменяется на 180°. Следовательно, амплитуда и фаза суммарного сигнала будут искажены, что приведет к ошибке определения места. Эта ошибка зависит от угла падения сигнала и возрастает с уменьшением угловой частоты спутника. Неровности земной поверхности и взволнованная морская поверхность рассеивают отраженные сигналы и искажения носят случайный характер. Приемные антенны потребителей ориентированы на верхнюю полусферу, а влияние боковых лепестков незначительно. В результате интерференция мала и составляет величину порядка 1 м.

Шумовая составляющая может в десятки раз превышать полезный сигнал. Естественно, знание закона изменения полезного сигнала решает проблему его выделения на фоне шумов, хотя и существенно усложняет аппаратуру потре­бителя. Для защиты системы (в том числе и от помех) излучаемой спутником сигнал формируется как псевдослучайная последовательность. При соотношении "сигнал / шум" равном 30 дВ/Гц и ширине полосы пропускания равной 1 Гц среднеквадратическая погрешность измерения дальности до спутника составляет 10 м по С/А - коду и 1м по Р - коду. Притом же в соотношении "сигнал/шум" и ширине полосы пропускания 20 Гц среднеквадратическая погрешность определения ско­рости судна составляет 0,45 м/с. Осреднение (сглаживание) вычисляемых потре­бителем координат и скорости снижает погрешность в 5-10 раз.

Смысл погрешностей за счёт рассогласования шкал времени спутников и ошибок эфемерид следующий. Уравнение квазидальномерной системы предполагает отсутствие расхождения шкал времени спутников. Используемые на спутниках генераторы частоты дают суточный уход шкал времени порядка 10"¹² (атомный стандарт) и 10'¹⁴ (водородный стандарт). При этом в уравнениях (1.1) вместо общего рассогласования δt будем иметь для каждого спутника δt. и, соот­ветственно, дополнительные погрешности. Для учёта этих погрешностей назем­ные контрольно-измерительные пункты периодически контролируют шкалы вре­мени спутников, вычисляют коэффициенты ухода, экстраполированные на каждый час последующего времени и передают их на спутники. Интервал экстрапо­ляции - сутки и более. При этом погрешность составляет величину порядка 2,7м.

В уравнениях, определяющих расстояния Di, координаты спутника из­вестны и транслируются в составе эфемеридной информации. Очевидно, что по­грешности координат спутников, их скоростей и ускорений будут трансформиро­ваться в результаты решаемых системой задач. Для уменьшения этих погрешно­стей наземные контрольно-измерительные пункты измеряют параметры орбит движения спутников и прогнозируют их данные, как и уход времени на каждый час вперёд. Таким образом, обеспечивается точность положения спутника поряд­ка 1,5 м.

Наконец, следует сказать о геодезических погрешностях, обусловленных неточностью геометрической модели Земли, из-за чего их количественная оценка затруднительна. Современные приёмоиндикаторы кроме основной модели WGS 84 имеют, как правило, поправки для отдельных районов плавания.

В заключение отметим, что погрешность определения места складывается, из рассмотренных составляющих и в зависимости от взаимоположения спутников и потребителя может трансформироваться в результаты определения места с ко­эффициентом (геометрическим фактором) существенно превышающим единицу. В аппаратуре потребителя, как правило, устанавливаются допустимые пределы геометрического фактора и в зависимости от решаемой задачи пользователю предлагаются его конкретные значения.

С учётом геометрического фактора система имеет следующие характери­стики точности:

• в определении координат - 9-200 м;

• в определении скорости -6-15 см/с.