Введение. Спутниковые методы в геодезии (стр. 8 )

Сравнение уравнений (4.5) и (4.38) показывает, что оба они содержат геометрическую дальность , члены с поправками часов и тропосферной задержкой . Знаки ионосферной задержки противоположные, а члены для учета многопутности и задержки сигналов в оборудовании присутствуют в обоих уравнениях, но имеют разные значения. К примеру, многопутность для псевдодальности может быть до нескольких метров, в то время как многопутность для фазы обычно в пределах нескольких сантиметров, то-есть . Наконец, уравнение наблюдений фазы несущей содержит член , учитывающий начальные фазы генераторов, и член неоднозначности . В уравнении (4.38) учтены все возможные факторы, за исключением релятивистско-гравитационных эффектов (РГЭ). Влияние общей для всех потребителей части РГЭ на частоту учитывается путем корректировки на спутниках частоты несущих колебаний, их периодическая часть учитывается на стадии первичной обработки сигнала в приемнике. Вращение координатных систем может учитываться как при первичной, так и при вторичной обработке сигнала. Остальные РГЭ, как правило, не учитываются из-за их малости по сравнению с погрешностями измерений. Подробнее об учете РГЭ см. в [116].

Неизвестными параметрами в уравнении (4.38) являются координаты пункта XA, YA, ZA, содержащиеся в геометрической дальности , поправка часов приемника dtA(t) и начальная фазовая неоднозначность . Выражения в круглых скобках показывают, к какой эпохе должна относиться та или иная величина. Например, в геометрической дальности положение пункта относится к эпохе приема сигнала t, а положение спутника - к эпохе выхода сигнала со спутника , где - время прохождения сигнала, равное .

Решение уравнения (4.38) с точностью на уровне шума измерений требует значительных усилий. Во-первых, из-за того, что в каждом измерении фазы содержится неоднозначность , наблюдения одной эпохи всегда содержат больше неизвестных, чем число измерений. Минимальное число неизвестных в одном уравнении (4.38) равно 5, а при наблюдении s спутников число неизвестных в системе уравнений одной эпохи равно s+4, что неизбежно приводит к дефекту ранга в матрице нормальных уравнений. Поэтому определение координат фазовым методом в кинематическом режиме теоретически невозможно, а в статическом режиме необходимо наблюдать не менее двух эпох. При этом фазовые данные не должны иметь потерь счета циклов, то-есть должны представлять собой непрерывное измерение.

Во-вторых, для того, чтобы был максимальный эффект от использования точных фазовых измерений, необходимо иметь координаты спутников и поправки их часов значительно точнее, чем обеспечивает навигационное сообщение. Известно, что точность эфемерид спутников GPS составляет в лучшем случае 3 м, а ошибки часов могут доходить до 10 нс, то-есть также давать погрешность до трех метров. Единственный выход здесь - использование файлов точных эфемерид и поправок часов. Эти файлы получаются из совместной обработки наблюдений в центрах анализа Международной геодинамической службы (МГС) и доступны через Интернет в формате SP3 примерно через две недели после проведенных измерений. Дискретность данных в формате SP3 составляет 15 минут, точность положений - 5-10 см и точность поправок часов 0.1 нс. Обычный интервал фазовых наблюдений составляет 5,или 30 с. Если включен режим выборочной доступности SA, то информация о времени оказывается недоступной.

В-третьих, для получения решения с точностью фазовых измерений необходимо иметь очень точные модели тропосферной и ионосферной поправок, а также иметь данные о задержках в аппаратуре. Некоторые параметры, например, межканальные сдвиги, целесообразно исключать в процессе обработки путем образования одинарных (между спутниками) разностей. Для учета тропосферы спутниковые наблюдения необходимо сопровождать отслеживанием метеорологических параметров, а для учета ионосферы с максимально возможной точностью необходимы фазовые двухчастотные измерения, чтобы получать ионосферно свободную комбинацию фаз. Кроме того, для уверенного разрешения неоднозначностей необходимо, чтобы одновременно с измерениями фаз определялись P(Y)-кодовые псевдодальности.

Разработанный в Лаборатории реактивного движения алгоритм обработки абсолютных фазовых измерений позволяет добиваться точность определения координат 2 см за суточный сеанс наблюдений [147].

4.4. Дифференциальный метод определения координат

4.4.1. Дифференциальный метод СРНС

В дифференциальном методе работы СРНС (DGPS, DGLONASS) используется не менее двух приемников, измеряющих псевдодальности (или псевдодальности и фазы). Один из приемников постоянно установлен в пункте с известным положением в общеземной системе координат ПЗ-90 или WGS-84. Его называют опорной станцией, коллективной базовой станцией или контрольно-корректирующей станцией (ККС). Второй приемник находится в точке, координаты которой необходимо определить. Для этого приемника используются термины: полевой приемник, ровер, удаленная станция, потребитель, транспортируемая аппаратура потребителя. Поскольку базовая станция часто располагается в комфортных условиях офиса, то для второго приемника на наш взгляд более подходит термин полевой приемник (ПП).

Суть дифференциального метода сводится к тому, что приемник ККС, используя точные координаты фазового центра своей антенны, определяет из наблюдений спутников поправки для координат или псевдодальностей (или для фаз), которыми полевой приемник исправляет свои соответствующие параметры и в результате получает точные координаты. В основе этого приема лежит положение о том, что влияние различных источников ошибок на результаты измерений одинаково, как для базового, так и для полевого приемника. Более строго нужно говорить не об одинаковом влиянии ошибок, а об его медленном изменении со временем и с удалением между приемниками или об их пространственно-временной корреляции. Например, ошибка в эфемеридах спутника в 100 м при удалении между приемниками в 500 км приводит к расхождению между поправками в псевдодальности в 1 м [16].

Падение точности дифференциального метода из-за уменьшения корреляции между ошибками по мере удаления полевых приемников от базовой станции привело к идее использования нескольких базовых станций. На этом основана работа региональных и широкозонных подсистем DGPS, в которых по данным сети базовых станций строится пространственно-временная модель поправок.

Дифференциальные поправки от базовой станции к полевому приемнику могут передаваться при постобработке или в реальном времени. В первом случае после выполнения наблюдений файлы с результатами измерений доставляются на один компьютер, где и происходит их совместная обработка специальным программным обеспечением. Во втором случае поправки от базовой станции передаются к полевому приемнику через радио модем. Это дает возможность получать координаты ПП на объекте работ через несколько секунд после очередного измерения. Для оперативной передачи данных применяется специальный стандарт RTCM SC 104, разработанный Специальным комитетом 104 Радиотехнической комиссии по мореплаванию США. Версия стандарта 2.2 позволяет передавать данные как по спутникам GPS, так и ГЛОНАСС. В тех случаях, когда точное положение полевого приемника необходимо знать на базовой станции, используется инверсный, т. е. обратный дифференциальный метод (IDGPS), когда поток данных измерений идет от полевого приемника к базовой станции. Он также может осуществляться и в реальном времени, и с постобработкой. Такой вариант дифференциального метода находит широкое применение, например, при отслеживании транспортных средств.

Передача поправок в дифференциальном методе вместо исходных наблюдений позволяет значительно уменьшить объем передаваемой информации и повысить оперативность результатов, хотя и без достижения самой высокой точности. Наилучшим образом для этого подходят наблюдения в реальном времени.

4.4.2. Определение координат в дифференциальном методе по кодовым измерениям

Для получения дифференциальных поправок по кодовым измерениям используются преимущественно два метода вычислений: коррекция по навигационному параметру и коррекция координат [74].

При коррекции по навигационному параметру на ККС отыскиваются поправки в псевдодальности для всех наблюдаемых спутников. Метод требует, чтобы опорная станция А измеряла псевдодальности до всех спутников, а так же получала разность между и геометрической дальностью . Последняя вычисляется по формулам (4.8), (4.9) с использованием данных навигационного сообщения и эталонных координат опорной станции. Дифференциальные поправки вычисляются после исключения из псевдодальностей ошибок часов приемника ККС:

. (4.39)

Полученные поправки вводятся в псевдодальности , измеренные полевым приемником В. Потребитель корректирует их, выбирая из всего объема поправок необходимые, и получает уточненные псевдодальности :.

, (4.40)

с которыми производится вычисление координат потребителя.

Поскольку спутники находятся в движении, и может быть введен режим SA, необходимо вычислять и передавать пользователям скорость изменения поправок для каждого спутника. Более строгий алгоритм метода можно найти в [104].

При коррекции по навигационному параметру ККС не нужно знать, какое созвездие спутников используется любым из участников, поскольку поправки в псевдодальности передаются для всех видимых спутников. Каждый участник, таким образом, выбирает соответствующий набор поправок и применяет его в обрабатываемой позиции. В этом методе передаются следующие данные:

- поправки в псевдодальности для каждого НС;

- скорость изменения поправок для каждого НС;

- возраст эфемерид AODE, используемых опорной станцией.

AODE включается для того, чтобы убедиться в использовании одних и тех же эфемерид и поправок часов спутника как опорным, так и удаленным приемником, поскольку один из них может считывать и применять вновь загруженные данные. Преимущество этого метода состоит в том, что получать и использовать данные дифференциальных поправок может любое число приемников, и исправленное положение может быть известно потребителю в реальном времени.

Коррекция координат может производиться в том случае, когда ККС и ПП наблюдали одно и то же созвездие спутников не менее чем из четырех спутников. Этот метод применяется на сравнительно небольшом удалении от базовой станции и сравнительно небольших интервалах времени, а также при использовании однотипной приемной аппаратуры. Алгоритм получения дифференциальных поправок этим методом:

, (4.41)

, (4.42)

где - векторы оценок координат контрольно-корректирующей станции и приемника потребителя по сигналам СРНС, - эталонные координаты ККС, - вектор дифференциальных поправок, - вектор уточненных координат потребителя.

Данные, передаваемые от ККС к ПП (или от ПП к ККС в инверсном режиме). включают в себя:

-  вектор поправок для каждого пользовательского набора НС;

-  скорость изменения поправок ;

-  возраст эфемерид АОDЕ для каждого спутника;

-  адреса участников.

Преимущества этого метода при работе в режиме реального времени проявляются в том, что исправленные положения сразу доступны в полевом приемнике. Недостатки же перевешивают его преимущества:

1.   Метод требует средств связи, как для передачи поправок, так и наличие средств обработки у всех участников.

2.   Участник вынужден сообщать свое рабочее созвездие 4 спутников.

Второй недостаток этого метода гораздо существеннее, так как ограничивает дальность действия. Потребитель обычно использует оптимальное для своего места созвездие спутников, следовательно, ККС тоже должна применять его при измерениях. Поправки, вычисленные ККС, относятся к созвездию спутников оптимальному для нее, и поэтому применять их для потребителя использующего другое созвездие или даже находящегося на значительном расстоянии (у спутников сильно различаются высоты над горизонтом) нецелесообразно. При большем количестве пользователей непрактично требовать, чтобы все они использовали одно и то же созвездие из 4 спутников (из-за препятствий у антенн). В противном случае возможно до 70 комбинаций наблюдаемых созвездий из 4 спутников, когда над горизонтом (углом отсечки) 8 спутников. Таким образом, проектировщик должен потребовать, чтобы

1. либо все участники использовали одно и то же созвездие;

2. либо каждый участник сообщал набор спутников, которые он использует, чтобы опорная станция давала соответствующие поправки каждому пользователю;

3. либо чтобы ККС передавала поправки для всех возможных комбинаций КА.

Преодоление этого недостатка путем отказа от требования использовать одно и тот же созвездие на ККС и ПП уменьшает возможные требования к точности проведения дифференциальной коррекции.

4.4.3. Определение координат кодовым приемником

Съемки в дифференциальном методе с применением кодовых GPS-приемников чаще всего применяются для работ с точность порядка 1-5 м. Режимы и установки базового и полевого приемников должны не только обеспечивать необходимый уровень точности определений координат, но также должны обеспечивать возможность выполнения самой дифференциальной коррекции положений полевого приемника. Для этого установки базового и полевого приемников должны быть взаимно согласованными. К таким установкам относят:

- динамический код (Land, Sea, Air),

- режим позиционирования (3D, 2D, Auto 2D/3D, overdetermined 3D),

- максимальный PDOP или GDOP (качество геометрии засечки пункта),

- минимальное значение величины SNR (отношение уровней сигнала и шума),

- значение PDOP для переключения режимов Auto 2D/3D,

- угол отсечки по высоте (маска высоты),

- интервал записи данных (интервал между эпохами или дискретность данных).

Динамический код должен соответствовать среде окружения каждого приемника. Он учитывает состояние антенны и обеспечивает оптимальный захват спутников в зависимости от среды и характера движения: на земле антенна неподвижна или перемещается с умеренной скоростью, на море - перемещается и совершает колебания, в воздухе - быстро перемещается.

Режим позиционирования для базовой станции должен быть более совершенным. чем для полевого приемника. Недопустима, например, ситуация, когда режим ККС - 2D, а полевого приемника - 3D.

Геометрические факторы у полевого приемника должна быть меньше или такими же, как у базового приемника, например 4 - у полевого и 8 у базового приемника. Уменьшение величины PDOP приводит к повышению точности, но может так же и быть причиной прекращения позиционирования из-за отсутствия созвездия с хорошей геометрией.

Маска SNR и PDOP переключателя режимов для обоих приемников устанавливаются либо одинаковыми, либо у полевого приемника ставятся более жесткие значения, чем у базового.

Угол отсечки по высоте для полевого приемника увеличивается на 1° на каждые 100 км удаления от ККС. Соблюдение этого условия позволяет обоим приемникам наблюдать одни и те же созвездия спутников, поскольку базовый приемник будет начинать наблюдения раньше, а заканчивать позднее, чем полевой. Повышение масок высоты способствует прохождению лучей при более благоприятных условиях, снижает влияние атмосферы и вероятность возникновения многопутности, но иногда приводит к ухудшению геометрических факторов из-за уменьшения числа доступных спутников.

Выбор интервалов записи данных (измеренных псевдодальностей и вычисленных координат) в файл влияет на точность измерений и на возможность выполнения дифференциальной коррекции. Для коррекции по методу навигационного параметра важна дискретность измерения псевдодальностей DtА для базовой станции и DtВ для полевого приемника. Лучше всего, когда они установлены равными в обоих приемниках, тогда наблюдения оказываются синхронными. Если DtА меньше, чем DtВ, то большой объем данных из базового файла не будет востребован. При этом потребуется большой объем памяти в компьютере. Если интервал DtА больше, чем DtВ, то будет производиться интерполяция поправок, и в этом случае рекомендуется интервалы делать кратными. Обычно оба интервала устанавливаются в 5 - 10, но не более 20 с, а DtВ от 1 до 3 с. Если планируется выполнять коррекцию по методу координат, то задается интервал записи положений, обычно в 5 с.

Для полевого кодового навигационно-топографического приемника возможны два режима полевых операций: статика и кинематика. В статическом режиме антенна приемника во время позиционирования неподвижна, поэтому можно записать большое число измерений на каждой точке и вычислить из них среднее при обработке. В кинематическом режиме антенна перемещается, а запись измерений производится через установленный временной или линейный интервал. Каждая позиция измеряется однократно.

Прибыв на точку, наблюдатель должен выполнить следующее:

- оценить возможность проведения наблюдений на точке (наличие препятствий, источников радиопомех, многопутности), здесь пригодятся материалы, полученные при рекогносцировке и планировании съемки;

- собрать аппаратуру: соединить кабели, подключить аккумулятор, если нужно - внешнюю антенну;

- установить антенну над точкой. Если используется внутренняя антенна, то наблюдатель располагается над точкой, удерживая приемник горизонтально на уровне глаз и, следя за тем, чтобы собственное тело не служило дополнительной преградой для сигналов. Внешняя антенна устанавливается на шесте или на штативе;

- включить приемник, дождаться начала позиционирования, ввести имя файла, или оставить имя, предложенное приемником, измерить и ввести высоту антенны, произвести запись файла.

Для приемников, работающих по спутникам системы NAVSTAR, при съемке возле препятствий лучший обзор спутников будет с южной стороны, так как на широтах Москвы, Новосибирска и севернее большая часть спутников находится в южной стороне неба.

Время начала позиционирования на первой точке может оказаться весьма продолжительным, особенно, если после предыдущего наблюдения приемник переместился на большое расстояние, или прошло несколько суток. Приемник должен накопить новый альманах, время сбора которого 12.5 мин. для системы NAVSTAR и 2.5 мин. - для ГЛОНАСС, и произвести итеративный цикл вычислений координат. При следующем включении позиционирование обычно начинается через несколько секунд. Задержки с началом позиционирования могут происходить из-за недостаточного количества спутников (объективная реальность или наличие препятствий), неверного задания установок, из-за неисправности аппаратуры. Разобраться с этим оператору помогает специальная информация, выводимая на экраны. Оператор может выяснить горизонтальные координаты спутников, уровень сигнала, величину URA и т. п.

Объем измерений устанавливается на основе рекомендаций фирмы-изготовителя аппаратуры и собственных исследований. Минимальная продолжительность наблюдений приемником - 2 – 3 мин. при интервале записи положений 3 с.

В процессе съемки необходимо вести журнал, в котором записывается номер точки, дата и время наблюдений, имя файла, число позиций, высота антенны, элементы приведения, характер препятствий и т. п.

Обработка кодовых измерений производится по специальным программам, которые поставляются вместе с аппаратурой. Эти программы производят следующие виды операций:

- перевод данных из приемника в компьютер (и обратно);

- создание, редактирование и удаление проектов;

- визуализация данных измерений;

- текстовое или графическое редактирование файлов измерений;

- работа с путевыми точками;

- объединение нескольких файлов в один;

- дифференциальная коррекция измерений;

- осреднение измерений с оценкой точности;

- представление различных видов сервиса, таких как преобразования координат и высот, вывод данных в графическом и цифровом виде на различные носители и т. д.

Обработка производится в каталоге проекта, в который переводятся файлы базового и полевого приемников. Если наблюдения происходили в разные даты, то для каждой из них удобно создать свою проектную директорию.

Наиболее важная часть этой работы - дифференциальная коррекция позиций полевого приемника.

Возможно несколько причин неудачной коррекции:

- полевой и базовый файлы относятся к разному времени. Здесь возможны ошибки как наблюдателей, так и оператора ЭВМ;

- приемники наблюдали созвездия из разных спутников. Возможные причины: несогласованные маски по высоте, SNR или неполный обзор неба у одного или обоих приемников. Если, например, базовый приемник наблюдал 3, 4, 5, 10, 12, 24 и 32 спутники, а полевой - 3, 10, 16 и 18, то такие данные не будут откорректированы из-за отсутствия измерений 16 и 18 спутников у базового приемника;

- слишком большое расстояние между приемниками (например, более 500 км);

- большая ошибка в опорной позиции базового приемника;

Если коррекция с первого раза не прошла, нужно попытаться сделать ее снова с учетом следующих предложений:

- проконтролировать правильность назначения файлов, интервалы времени наблюдений, даты, интервалы записи измерений и координат,

- проверить правильность опорной позиции базовой станции и систему координат, в которой она введена;

- испытать альтернативный метод дифференциальной коррекции.

Как абсолютные определения на точках, так и относительные определения по базовым линиям являются независимыми и не подлежат уравниванию, за исключением осреднения (статистическая обработка). Исправление координат точек потребуется при уточнении опорной позиции базы или при выявлении ошибки в высоте для режима 2D, а также для учета поправок за центрировку и высоту антенны.

4.4.4. Съемки с кодовым приемником в лесу

Наблюдения с кодовым приемником в лесу обычно невозможны, так как сигналы спутников либо не доходят до антенны, либо доходят переотраженные сигналы (явление многопутности). Это особенно тормозит работу, когда невозможно отойти в сторону, чтобы выбрать чистое место. Примером таких ситуаций может служить съемка на геологоразведочных профилях (маршрутах) или при поквартальной съемке лесных массивов, когда точки съемки или съемочная трасса являются заданными и не могут быть изменены.

Группой сотрудников СНИИГГиМС (г. Новосибирск) разработан метод съемки с кодовой аппаратурой в лесу [64]. Задачей изобретения является уменьшение влияния многопутности на принимаемый спутниковым приемником радионавигационный сигнал и повышение точности местоопределения. Задача решается за счет изменения в ходе приема высоты антенны спутникового приемника и обработки усредненного результата. Антенну приемника на измеряемой точке располагают на выносной штанге с возможностью вращательно-поступательного движения относительно вертикальной оси, проходящей через точку (рис. 4.5).

При наблюдениях после установки антенны на штанге, и после того, как приемник захватил сигнал хотя бы одного спутника, включается режим записи измерений, и

Рис. 4.5. Антенно-поворотное устройство

антенну начинают поднимать, поворачивая вокруг вертикальной оси. Фазовый центр антенны описывает поверхность кругового цилиндра с радиусом и высотой в несколько длин волн (обычно около 0.5 м). После достижения высшей точки антенна перемещается в обратном направлении. В изобретении описывается три типа конструкций для перемещения антенны. Проведенные испытания показали уменьшение средней квадратической ошибки в два раза, как в плане, так и по высоте.

4.4.5. О точности определений координат кодовой аппаратурой

Для оценки точности определения координат или времени используется формула (4.28) с различными коэффициентами понижения точности DOP (геометрическими факторами) и с априорной средней квадратической ошибкой единицы веса m0, характеризующей точность измерения псевдодальности. Последняя может быть оценена, исходя из анализа точности измерений [74].

Составляющие дальномерной погрешности можно разделить на три группы:

- погрешности, вносимые навигационным спутником и подсистемой контроля и управления (ПКУ),

- погрешности, вносимые на трассе распространения сигнала от спутника к приемнику,

- погрешности, вносимые в приемнике.

Первая группа ошибок включает в себя: погрешности частотно-временного обеспечения, вызванные нестабильностью частоты опорного генератора спутника, неточной привязкой бортовой шкалы времени к шкале системного времени, погрешностями модели ухода часов. Эта часть ошибок обычно обозначается как «ошибки часов спутника». Дополнительный вклад вносит неполный учет релятивистских и гравитационных эффектов.

Эфемеридные погрешности вызываются неточностью определения параметров орбиты на станциях слежения ПКУ, ошибками прогнозирования орбиты, увеличивающимися с увеличением «возраста» данных, и ошибками интерполирования относительно расчетных точек орбиты, даваемых в навигационном сообщении. Погрешности эфемерид i-го спутника образуют вектор , в котором , , - соответственно его радиальная, трансверсальная и бинормальная составляющие. Их значения для СРНС GPS при отсутствии режима выборочной доступности составляют от 0.6 м до 10 м. Наибольшие из них - и , - входят в погрешность псевдодальности с коэффициентом не более 0.25, а радиальная компонента , равная 0.6-2.0 м, входит полностью. В итоге, вклад средней квадратической ошибки для GPS составляет 1- 3 м. В СРНС ГЛОНАСС составляющая псевдодальности от ошибок часов и орбиты составляет 9.2 м [16].

Кроме указанных погрешностей, выделяют еще один вид ошибок дальномерных измерений с однопутным прохождением сигнала: групповую задержку навигационного сигнала в аппаратуре, представляющую собой задержку между выходным навигационным сигналом и выходным сигналом бортового эталона времени и частоты. Случайная составляющая этой величины для системы GPS не превышает 3 нс.

Вторая группа ошибок вызвана неточным знанием условий распространения сигнала на трассе НС - приемник. Сюда относят погрешности определения тропосферной и ионосферной задержек и многопутность принимаемых сигналов. Учет преломления радиоволн в тропосфере производится путем моделирования. Остаточные погрешности моделирования тропосферы составляют единицы наносекунд. Влияние ионосферы для одночастотных измерений моделируется, как правило, по данным навигационного сообщения (модель Clobuchar’а). Считается, что точность этой модели составляет около 50%. Поэтому остаточные погрешности могут доходить до 10 и более метров. Двухчастотные измерения позволяют почти полностью исключить влияние ионосферы.

Влияние многопутности зависит от взаимного расположения спутника, приемной антенны и отражающих поверхностей. Многочисленные эксперименты показали, что погрешность в дальности может колебаться от м в лучшем случае до 100 м в неблагоприятных ситуациях (около высоких зданий). Использование специальных антенн, узкополосных корреляторов и других способов первичной обработки сигнала позволяет уменьшить влияние этого фактора.

Погрешности, вносимые приемником сигналов GPS, складываются из шумов измерений, зависящих от типа сигнала (C/A-код или Р-код), погрешностей квантования, погрешностей хода часов.

Примерные значения ряда погрешностей приведены в таблице 4.3. Суммарное влияние различных факторов дается в виде эквивалентной погрешности измерения дальности или UERE (User Equivalent Range Error). Однако наиболее существенным источником ошибок для гражданских пользователей является режим SA –выборочной доступности системы NAVSTAR. Чтобы иметь возможность оценивать точность положения по четырем спутникам, используется информация об априорной точности измерений в виде величины URA - пользовательской точности псевдодальности. Она приводится в навигационном сообщении спутников GPS и при включенном режиме SA обычно равна 32 м. С 1 мая 2000 г. Министерство обороны США отменило режим выборочной доступности. Это привело к значительному улучшению точности абсолютных определений. Величина URA после отмены режима находится в пределах 2-5 м, а точность определения положения в плане обычно находится в пределах 5 м, а по высоте доходит до 15-30 м.

В дифференциальном методе опорный и полевой приемники измеряют псевдодальности до одних и тех же спутников. Одна группа ошибок измерений у них оказывается общей, другая - индивидуальной для каждого приемника. К первой группе ошибок относятся ошибки часов и эфемерид спутника, ошибки тропосферной и ионосферной задержек. Ошибки второй группы - это влияние многопутности, шумы в приемнике, ошибки квантования. Предполагается, что ошибка часов приемника достаточно надежно определяется и исключается из общего числа ошибок.

Таблица 4.3

Источники ошибок определения координат по измерениям псевдодальностей

в абсолютном и дифференциальном режиме GPS

№№	Источники ошибок	Абсолютный режим	Дифференциальный режим
п. п.		Стандарт-ный код	Точный код	Стандарт-ный код	Точный код
1	Ошибки часов спутника	3.0	3.0	0	0
2	Ошибки эфемерид	2.5	2.5	0	0
3	Ионосферная задержка	6.4	0.4	0.1	0.1
4	Тропосферная задержка	0.4	0.4	0.1	0.1
5	Шумы в приемнике, ошибки квантования	2.5	0.2	2.5	0.25
6	Межканальные сдвиги в приемнике	0.6	0.15	0.6	0.15
7	Многопутность	3.0	1.2	3.0	1.2
8	Суммарная ошибка	8.5		4.0	1.3

С увеличением расстояния между базовым и полевым приемниками имеет место некоторая декорреляция ошибок эфемерид из-за разностей в углах, под которыми наблюдается спутник с разных точек. Исследования показывают, что наиболее неблагоприятный случай, когда вектор ошибок эфемерид направлен вдоль орбиты. При расстоянии между приемниками 200 км дополнительная ошибка в положении полевого приемника в 0.5 м возникает при увеличении ошибки эфемерид вдоль орбиты на каждые 100 м. Из-за изменений в атмосфере нарушается корреляция также в ионосферной задержке. Декорреляция в тропосферной задержке может происходить еще быстрее, поскольку происходит от более низких слоев атмосферы. Оценка неодинаковости ионосферной задержки приводит к ошибке положения порядка 1 м при удалении приемников на 500 км. Тропосферные задержки можно считать одинаковыми, когда приемники на одинаковой высоте и сравнительно близко (до 100 км). Полагают, что ионосферные и тропосферные задержки имеют некоррелированные ошибки режима, которые объединяются в общую остаточную ошибку. Ошибки из-за шумов приемников, квантования и многопутности остаются такими же, как в навигационном абсолютном режиме (табл.4.3). Однако, ошибки, связанные непосредственно с аппаратурой, со временем уменьшаются из-за ее непрерывного совершенствования. Это же касается влияния многопутности. Считается, что многопутность при определении по кодам не должна вызывать ошибку более 1 м. Следует также отметить, что здесь определенную роль играет и искусство наблюдателя выбирать места с меньшей многопутностью. При малых ошибках эфемерид, шумов приемника и многопутности основное влияние будут оказывать нескомпенсированные ионосферные ошибки. Сводка источников ошибок для дифференциального режима приводится в табл. 4.3 [74].