Точность глобальной навигации наземных подвижных объектов

Точность глобальной навигации наземных подвижных объектов

 

Проведем оценку точности определения координат наземного подвижного объекта при глобальной оперативной навигации с помощью многоканальной НАП, использующей узкополосные навигационные радиосигналы с частотой 1600 МГц в системе ГЛОНАСС с полной ОГ штатных НКА.

Погрешность определения координат подвижного объекта зависит от геометрических факторов используемого в сеансе навигации созвездия радиовидимых НКА и обусловлены погрешностями ЭИ и ЧВП в кадрах ЦИ, принимаемых от НКА, и погрешностями измерений в НАП псевдодальностей до НКА.

При оценке точности координат подвижного объекта погрешности ЭИ и ЧВП можно пересчитать в эквивалентные погрешности псевдодальностей до НКА.

Погрешности координат НКА, пересчитанные в эквивалентные погрешности псевдодальности, есть проекции погрешностей координат НКА на направление от НКА до объекта. Обозначим: d H , d M  ѕ  погрешности координат НКА в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Из простых геометрических построений можно получить следующие формулы для пересчета погрешностей координат НКА в эквивалентные погрешности псевдодальностей (дальностей) от объекта до НКА:

  1. для околозенитных НКА
  2. S1 = d H1 при b 1  =  9 0 ° ;

    S1 = d H1 +0,15d M1 при b 1  =  45° ;

  3. для пригоризонтного НКА

d S2 = d H2 +0,25d M2 при b 2 =  0.

Погрешности ЭИ при прогнозе на сутки для НКА первой модификации (см. выше) в среднем составляют s (H) = 4 м, s (L) = 15 м, и, следовательно, эквивалентные погрешности псевдодальностей составят:

s (S1) = 4,0...4,6 м и s (S2) = 5,5 м.

Погрешность ЧВП при прогнозе на 12 ч для НКА первой модификации составляет s ( t Б)  = 14 нс и, соответственно, эквивалентная погрешность псевдодальности равна s ( S) = 4,2 м.

При использовании узкополосных навигационных радиосигналов погрешности измерений псевдодальности для околозенитного s ( S1) и пригоризонтного s ( S2) НКА приведены выше.

Составим суммарный бюджет погрешностей псевдодальностей без ионосферы (который будем называть инструментальной погрешностью псевдодальности) для многоканальной НАП, использующей узкополосные однодиапазонные (1600 МГц) навигационные радиосигналы (T0 = 1 с):

 

s ( S1) , м

s ( S2) , м

погрешности ЭИ

4,0...4,6

5,5

погрешности ЧВП

4,2

4,2

шумы (T0=1c)

2,0

3,0...6,0

тропосфера

0,3

1,5...3,0

многолучевость

-

0...3,0

Итого

6,2...6,6

7,7...9,6

 В шестиканальной НАП на наземном подвижном объекте максимальные (0,95) инструментальные погрешности определения местоположения объекта в горизонтальной p и вертикальной z плоскостях связаны с инструментальными погрешностями псевдодальности до “высокого” (околозенитного) НКА s (S1) и до “низкого” (пригоризонтного) НКА s (S2) следующим образом (см. выше):

в лучших ситуациях d  p = 2,0 s (S2); d  z = 2,0 s (a);

в худших ситуациях d  p = 2,2 s (S2); d  z = 2,2 s (a),

 где

s (a) = [4s 2(S1)+2s 2(S2)]1/2.

Используя эти формулы и полученные выше значения инструментальных погрешностей псевдодальностей , найдем оценки максимальных инструментальных погрешностей определения местоположения наземных динамичных (T0=1 с) объектов при использовании узкополосных навигационных радиосигналов в однодиапазонной шестиканальной НАП (1600 МГц):

  1. в лучших ситуациях s (S1) = 6,2 м; s (S1) = 7,7 м и соответственно d p = 15,4 м; d z = 34 м;
  2. в худших ситуациях s (S1) = 6,6 м; s (S1) = 9,6 м и соответственно d p = 21 м; d z = 42 м.

Строгая оценка вклада ионосферных погрешностей определения координат наземного объекта при применении однодиапазонной НАП является достаточно сложной задачей, дадим приблизительный анализ.

В предыдущем разделе были оценены ионосферные погрешности измерения псевдодальностей в однодиапазонной НАП. Было показано, что ионосферная погрешность псевдодальности (дальности) до пригоризонтного НКА (b =5° . . . 10° ) равна d  R2=3d  R1, где d  R1 ѕ  ионосферная погрешность дальности при вертикальном радиолуче. Ионосферные погрешности псевдодальностей в сеансе зависят от времени проведения сеанса: минимальны ночью, максимальны днем.

Пусть наземный объект находится под пересечением двух орбитальных колец , и в сеансе навигации используются шесть НКА: два околозенитных и четыре пригоризонтных . Очевидно, что если сеанс навигации проводится в околополуденное время, то ионосферные погрешности псевдодальностей для пригоризонтных НКА будут мало отличаться друг от друга и соответственно четыре разности между псевдодальностью до пригоризонтного и до зенитного НКА будут приблизительно одинаковы d D = d R2-d R1=2d R1. В этой ситуации ионосферные погрешности определения координат наземного объекта в сеансе навигации в околополуденное время можно оценить как

d  z=2d  D=4d  R1; d  x,d  y=± 0,5d  D=± d  R1.

Если сеанс навигации проводится в утреннее или вечернее время, то ионосферные погрешности псевдодальностей до пригоризонтных НКА будут сильно отличаться , и для таких сеансов навигации ионосферные погрешности определения координат можно приблизительно оценить как: d  x,d  y,d  z = ± 2d  R1, где d  R1 ѕ ионосферная погрешность псевдодальности до зенитного НКА в дневное время.

Если наземный объект равноудален от трех орбитальных колец, то в сеансе навигации нет околозенитного НКА, и “высокие” НКА имеют углы возвышения b 1 = 41° ... 45° . Ионосферные погрешности определения координат наземного объекта в таком сеансе навигации будут не больше, чем в сеансе, в котором имеется околозенитный НКА.

Таким образом, в сеансах навигации наземных объектов при использовании шестиканальной однодиапазонной НАП максимальные ионосферные погрешности определения координат объекта можно оценить следующим образом: 

d  x,d  y = (1...2) d  R1; d  z = (2...4) d  R1,

 где d  R1 ѕ  ионосферная погрешность при вертикальном радиолуче в дневное время.

В худший сезон (зимний день) в годы максимальной солнечной активности d  R1 = 15 м. Следовательно, максимальные ионосферные погрешности определения местоположения наземного объекта составят 

d  p = [(d  x)2+(d  y)2]1/2 = 21...42 м; d  z = 30...60 м.

 Приведем полученные оценки максимальных суммарных (инструментальных и ионосферных) погрешностей глобальной навигации в СРНС ГЛОНАСС при использовании узкополосных навигационных радиосигналов 1600 МГц в шестиканальной НАП на динамичных (T0 = 1с) наземных объектах в годы максимальной солнечной активности:

 

d  p, м

d  z, м

инструментальные (0,95)

15...21

34...42

ионосферные в худший сезон

21...42

30...60

Итого

36...63

64...102

 В годы минимальной солнечной активности ионосферные погрешности будут в 5...6 раз меньше, и соответственно максимальные суммарные погрешности глобальной навигации наземных подвижных объектов составят:

 

d  p, м

d  z, м

инструментальные (0,95)

15...21

34...42

ионосферные в худший сезон

5...7

6...10

Итого

20...28

40...52

 В соответствии с 11-летним циклом ближайшим годом максимальной солнечной активности будет 2001 г.

 

НАЗАД

Содержание

ВПЕРЕД

Реклама: Влаговпитывающие коврики устраиваются во входной входные коврики влаговпитывающие.