4.6. Причины и методы искусственного занижения точности GPS-измерений

Разработанная по заказу Министерства обороны США система GPS в своем первоначальном предназначении была ориентирована на удовлетворение запросов военных потребителей. При этом предполагалось, что доступ к использованию всех потенциальных возможностей рассматриваемой системы со стороны других несанкционированных (прежде всего, гражданских) потребителей будет ограниченным. С учетом этого были созданы две различные службы сервисного обслуживания: служба точного позиционирования (PPS) для санкционированных (главным образом, военных) пользователей и служба стандартного позиционирования (SPS), ориентированная на обслуживание потребителей, не имеющих официального допуска к системе GPS. Отмеченное разделение подразумевает, прежде всего, возможность реализации различных уровней точности при работе приемной GPS-аппаратуры в навигационном режиме (т.е. в режиме использования одиночно работающих приемников). Осуществление двух различных уровней точности производится за счет введение двух способов ограничений. Первый из них - это избирательный доступ (SA), а второй — дополнительная зашифровка Р-ко- да, получившая название «антимистификация» (A-S).

Избирательный доступ (SA) включает в себя две формы воздействия на результаты спутниковых измерений:

-добавление псевдослучайного сигнала к показаниям спутниковых часов или их систематическая дестабилизация по известной для санкционированных потребителей закономерности;

-загрубление передаваемых со спутника значений эфемерид, т.е. его текущих местоположений.

Перечисленные меры «искусственного зашумления»,обусловленные действием SA, существенно влияют на точность определения мгновенных значений псевдодальностей. По имеющимся в литературе данным за счет воздействия SA погрешность определения псевдодальностей на основе использования С/А-кода возрастает с 40 до 100 м. Что касается характерных для геодезических спутниковых измерений дифференциальных методов, то влияние SA на точность получаемых результатов оказывается весьма слабым. Это обусловлено тем, что вводимые в показания спутниковых часов искажения практически полностью исключаются за счет использования при обработке вторых разностей. Загрубления значений эфемерид воспринимаются как повышенная погрешность их знания на момент выполнения спутниковых измерений, причем при дифферен-

174

циальных методах это влияние оценивается относительной ошибкой (см. подраздел 2.2), которая даже при погрешности знания эфемерид в 100 м приводит к погрешности определения базисных линий на земной поверхности на уровне 5 мм/км. Если в процессе обработки использовать апостериорные методы получения эфемерид (см. подраздел 4.2), то сравнительно легко устраняется и такая небольшая погрешность. Ко всему вышеизложенному следует добавить, что начиная с 2000 г. «искусственное зашумление» исключено из режима работы системы GPS.

Второй способ (A-S), базирующийся на дополнительной зашифровке Р-кода (т. е. на использовании защищенного Р-кода) приводит не только к невозможности выполнения несанкционированными потребителями псевдодальномерных измерений с применением Р-кода, но и вызывает существенные затруднения, связанные с захватом радиосигналов от соответствующего спутника на частоте L2. В результате этого возникают дополнительные затруднения при разрешении характерных для фазовых измерений неоднозначностей, а также при учете влияния ионосферы за счет использования двух несущих частот.

Для преодоления отмеченных трудностей, связанных с селекцией сигналов от наблюдаемых спутников на частоте L2, в современных приемниках применяют так называемый метод квадратирования, базирующийся на применении для упомянутого выше захвата очищенных от модуляции несущих колебаний. Однако захват сигналов оказывается при этом не таким надежным, как при использовании Р-кода. Продолжающийся поиск решения такой задачи привел к разработке специального метода захвата сигнала на частоте L2, который не требует расшифровки в приемной аппаратуре потребителя Р-кода. Он основан на том, что при захвате с помощью Р-кода сигнала на частоте L1 от наблюдаемого спутника удается выделить нерасшифрованный сигнал Р-кода (а точнее У-кода), который может быть применен в качестве опорного при захвате сигнала на второй несущей частоте L2. Наряду с описанными выше приемами устранение проблемы зашифровки Р-кода решается отдельными фир- мами-изготовителями на легитимной основе посредством получения у Министерства обороны США права доступа к Р-коду. При этом такие операции, как захват радиосигналов на частоте L2 и проведение псевдодальномерных измерений с применением Р-кода, полностью отпадают.

На основе вышеизложенного представляется возможным сделать вывод о том, что предпринимаемые Министерством обороны США меры ограничения в использовании GPS несанкционирован-

175

ными потребителями затрагивают, прежде всего, интересы того круга потребителей, которые применяют спутниковую GPS-аппаратуру в навигационных целях, а также при разработке достаточно точных кинематических методов. Что касается статических методов, широко используемых при решении геодезических задач, то рассмотренные выше способы искусственного занижения точности GPS-изме- рений преодолеваются достаточно эффективно без существенных потерь в точности.