Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
компенсируются переданными по линии передачи данных поправками.
^Дифференциальные подсистемы CHC НАВСТАР/ГЛОНАСС оделяют на широкозонные (протяженность рабочей зоны —
98
5000 км), региональные (400—500 км) и локальные (50 — 200 км). Их создание ведется в соответствии с требованиями, выдвинутыми национальными радионавигационными планами и требованиями или стандартами таких международных организаций как ИКАО, ИМО и др.
Фазовые методы измерений. Навигационно-временные определения, основанные на фазовых методах измерений, отличаются беспрецедентно высокой точностью. Например, потенциальная точность (1а) оценки задержки т = const по фазе несущей частоты G)Q определяется соотношением cz~\/q<uQ [23], где q2 — отношение сигнал/шум (отношение энергии сигнала к спектральной плотности аддитивного шума наблюдения). При рабочих-значениях q~ =10 имеем c1- = 7q/20 . Таким образом, потенциальная точность (1а) фазовых измерений составляет сотые доли периода сигнала на несущей частоте, что соответствует сотых долям длины волны излучаемого сигнала, т.е. миллиметрам.
В настоящее время фазовые методы измерений наиболее активно используются для решения задач инженерной геодезии, где требуемая точность (1а) относительных измерений плановых координат и нормальных высот составляет 120 мм, что не может быть достигнуто методами измерения задержки сигнала по коду, потенциальная точность которых составляет единицы метров. Фазовые измерения обеспечивают реальную возможность достижения на коротких расстояниях (до 12 км) точности (1а) передачи плановых координат порядка 0,5 NfM и высот примерно 1 мм [23]. Перспективным является применение фазовых методов из-мерений и для высокоточной навигации подвижных объектов, а также для определения параметров их пространственной ориентации.
Непосредственно фазовые измерения эквивалентны измерению псевдодальностей с неопределенной составляющей, равной целому числу длин волн несущей частоты. Поэтому основная проблема фазовых измерений — их неоднозначность в целое число циклов, которая имеет место, например, при восстановлении сигнала в случае его временной потери из-за помех естественного или искусственного происхождения. Из-за этого прямое использование фазовых измерений целесообразно только для сглаживания менее точных, но однозначных псевдодальномерных измерений по коду. Измеряемым радионавигационным парамет-
99
ром при использовании фазовых методов является разность фаз принимаемого спутникового сигнала на несущей частоте
Ф?(0-Л^(0 + Ф?(0 [где ф?(0 - полная фаза в циклах 2тс сигнала s спутника, принимаемого в / -м приемнике в момент времени t ; Nf(J) — полное число циклов фазы от момента излучения: §f (0 — дробная часть (в долях цикла) фазы] и опорного сигнала ФіОТ(0-^іоп(^+Фюп(0» сформированного в приемной аппаратуре СНС, т.е. ДФ/(0 = Ф,5(0-ФЮГ1(0 = Аф/(0+Мн5,.(0, где Дф/(0 -фактически измеренное (в долях цикла) значение разности фаз; Mftf (J) ~ Nf (J) - N10n (J) — неоднозначность фазовых измерений.
Разрешение неоднозначности можно выполнять на уровне как первичной (измерение радионавигационных параметров), так и вторичной (вычисление координат и составляющих вектора линейной скорости потребителя) обработки навигационной информации.
В дифференциальном режиме для определения относительных координат и взаимного расхождения шкал времени используют разности измерений псевдодальностей до одного и того же НИСЗ для одинаковых моментов времени в разнесенных точках приема. Поэтому для дифференциального режима первые разности измерений псевдодальностей по огибающей zoV кода и фазе 2ф несущей частоты можно записать в виде:
(1.5.15)
z$(k,i,t) = Apk>ll + X1Jm1J + Дл?л/ + п^(к.і,1), где Ар/,-,-/ — разность геометрических дальностей в к-я момент
времени между г -м НИСЗ и двумя точками приема по / -му частотному каналу; Ди?,/,Aw^1-/ - некомпенсированные погрешности измерения псевдодальностей, обусловленные в основном нестабильностью опорных генераторов двух ПА СНС, размещенных в точках приема; Xj / — длина волны сигнала, излучаемого / -м НИСЗ по / -му частотному каналу; тЛ j — смещение в целое число длин волн (неоднозначность) в фазовых измерениях; «$?(?,/,/) ,n$n(k,i,l) — флюктуационньїе (шумовые)
100
составляющие измерений псевдодальностей по огибающей и зе сигнала.
Неоднозначность фазовых измерений отражена в (1.5.15) Со. ставляющей .
Для исключения систематических погрешностей в измерения); (1.5.15), обусловленньгх нестабильностью опорных генераторов двух ПА СНС, на практике в большинстве случаев используй вторые разности фазовых измерений, уравнения для которые имеют вид, аналогичный (1.5.15). При этом если первые разности это разности одновременных измерений двумя приемниками сигнала одного и того же спутника, то вторые - разности первых полученных по измерениям для разных НИСЗ. Кроме того, если измерения в приемниках проводить синхронно, то также исключается влияние различия шкал времени в ПА СНС. Однако использование вторых разностей не устраняет неоднозначности фазовых измерений. Одним из путей решения данной проблемы является применение третьих разностей — приращения вторых разностей псевдодальностей за некоторое время. Известны результаты по использованию в ПА СНС, работающей по сигналам ГЛОНАСС, третьих разностей [59]. Недостатком этого подхода является длительное время наблюдения (-20 мин) для получения оценки вектора базы с сантиметровой точностью.
