Источники погрешностей GPS-навигаторов

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

В действительности, на практике все выглядит несколько сложнее, чем в теории. Это объясняется влиянием на GPS-измерения различного рода ошибок.

Можно выделить три категории ошибок:

1. ошибки системы;

2. ошибки, связанные с распространением навигационного сигнала;

3. ошибки приемной аппаратуры.

Ошибки системы связаны точностью атомных часов спутников и соответствием реальной траектории спутников заданной орбите. Несмотря на то, что в каждом GPS-спутнике используются высокоточные атомные часы, они тоже могут содержать ошибки и отклоняться от истинного значения системного эталона времени. Отклонение в 30 нс ведет к ошибке определения расстояния в 10 м. Поэтому, все отклонения бортовых часов отслеживаются и их значения передаются в составе навигационных сообщений и учитываются GPS-приемником в вычислениях позиции.

Второй тип системных ошибок связан с неточностью передаваемых эфемерид. В математической модели учитываются множество факторов, влияющих на изменение траектории орбит GPS-спутников, но небольшие ошибки все равно присутствуют.

Наиболее существенный «вклад» в навигационные измерения вносят ошибки, связанные с распространением сигнала атмосфере Земли, а именно в ионосферных и тропосферных ее слоях. Ионосфера Земли представляет собой слой заряженных частиц на высоте от 120 до 200 км. Эти частицы снижают скорость распространения сигнала, и, следовательно, увеличивают его время. Соответственно вносится ошибка в оценку расстояния от GPS приемника до спутника. Эти задержки могут быть смоделированы для разного времени суток, усреднены и внесены в измерения, но, к сожалению, эти модели не могут точно отобразить реальную ситуацию. После прохождения ионосферного слоя, навигационный сигнал попадает в тропосферный слой, в котором происходят все погодные явления и присутствуют водяные пары, также влияющее на скорость распространения сигнала. Для борьбы с ионосферными задержками используют дифференциальный метод определения позиции. Корректирующие поправки передаются с помощью геостационарных спутников WAAS/EGNOS и позволяют повысить точность позиционирования до 1 м.

Листва деревьев, особенно после дождя, существенно ослабляет уровень принимаемого GPS-приемником навигационного сигнала.

Ошибки многолучевости можно одновременно отнести и к категории ошибок, связанных с распространением навигационного GPS-сигнала, и к ошибкам GPS-приемника. Ошибка многолучевости связана с «переотражением» навигационного сигнала от близкорасположенных объектов – зданий, металлических конструкций, деревьев и т.п. В результате этого эффекта время распространения отраженного сигнала превышает время «прямого» сигнала. Если уровень «переотраженного» сигнала выше уровня «прямого» сигнала, то происходит ошибочный «захват», и в результате, вносится ошибка в вычисления расстояния до спутника.

Ошибка приемной аппаратуры связана с «шумами» возникающими в радио-части GPS-навигатора. Эти ошибки, во многом, определяются качеством используемой элементной базы GPS-приемников.

Точность GPS-навигатора может быть улучшена еще больше с применением дифференциального GPS-приемника (DGPS), который может работать от нескольких возможных источников, уменьшая некоторые из описанных выше ошибок.

спутник навигатор альманах приемник

5. Дифференциальная коррекция

Дифференциальная коррекция – это метод, который значительно увеличивает точность собираемых GPS-приемником данных. Используя такой метод, можно определить местоположение буквально до сантиметров. В этом случае один приемник расположен в точке с известными координатами (базовая станция), а второй приемник собирает данные в точке с неизвестными координатами (ваш передвижной приемник). Так как координаты базовой станции известны, то она может вычислить ошибки, содержащиеся в спутниковом сигнале. То есть базовая станция может уточнить координаты спутников и передать скорректированные данные подвижному приемнику. Уточненные данные называются дифференциальными коррекциями и используются для точного определения месторасположения.

Дифференциальные коррекции передаются с базовой станции на приемник посредством радиосвязи. Например, в США скорректированный сигнал передается береговой охраной через морские радио-буи, работающие на частоте 283.5 – 325 кГц. Пользоваться этим сервисом может каждый, кто имеет специальный DGPS-приемник. Он подключается к пользовательскому GPS-терминалу и принимает корректированный сигнал.

Под Санкт-Петербургом в феврале 1998 г. была установлена первая базовая станция DGPS. Она передает дифференциальную поправку на частоте 298.5 кГц. Выходная мощность передатчика 100 Вт. Это позволяет принимать дифференциальные коррекции на расстоянии до 300 км на море или 150 км на суше.

Размещено на Allbest.ru

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии