CC BY
4
УДК 521.1
КОМПЕНСАЦИЯ ЭФФЕКТОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДРЕЙФОВ АНТЕННОГО ПОЛЯ ФГУП СНИИМ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Александр Сергеевич Толстяков
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры специальных устройств, инноватики и метрологии, тел. (383)361-07-45, e-mail: tolstikov@mail.ksn.ru
Анна Вадимовна Блукке
Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, магистрант, тел. (952)947-48-79, e-mail: anyablukke@yandex.ru
В статье показана актуальность повышения точности ГНСС измерений при решении штатных задач ГСВЧ ФГУП «СНИИМ». Повышение точности решения этих задач обеспечивается путем контроля дрейфа антенного поля и применения поправок, компенсирующих этот дрейф.
Ключевые слова: ГНСС, повышение точности, RTKPOST, дрейф сооружений, режим кинематики в относительном методе, метод PPP, компенсирующая поправка.
COMPENSATION OF EFFECTS OF TEMPERATURE GRAFOV ANTENNA FIELD OF THE FSUE SNIIM BASED ON THE USE OF SATELLITE NAVIGATION TECHNOLOGIES
Alexander S. Tolstikov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Professor, Department of Special-purpose Devices, Innovatics and Metrology, phone: (383)210-11-85, e-mail: tolstikov@mail.ksn.ru
Anna V. Blukke
Novosibirsk State Technical University, 20, Prospect K. Marx St., Novosibirsk, 630073, Russia, Graduate, phone: (952)947-48-79, e-mail: anyablukke@yandex.ru
The article shows the relevance of improving the accuracy of GNSS measurements in the solution of standard tasks SSTF FGUP «SNIIM». Improving the accuracy of these tasks is provided by controlling the drift of the antenna field and the use of amendments, compensating this drift.
Key words: GNSS, improving the accuracy, RTKPOST, drift of the structures, mode of kinematics in the relative method, method PPP, a compensating amendment.
В метрологическом пункте ГСВЧ ФГУП «СНИИМ» выполняется ряд штатных задач Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли, использующих результаты ГНСС измерений. Это:
- высокоточные координатно-временные измерения для целей определения параметров вращения Земли;
- сравнения шкал времени пространственно-разнесенных эталонов единиц времени и частоты на основе спутниковых навигационных технологий;
- контроль параметров навигационного поля ГЛОНАСС и GPS;
- координатно-временные измерения для широкозонных систем дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ).
Исходными данными для решения перечисленных задач являются результаты траекторных измерений, выполняемых в ФГУП «СНИИМ» по орбитальным группировкам навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS.
Важным условием обеспечения высокой точности и достоверности решений перечисленных задач ГСВЧ является знание с высокой точностью координат антенных модулей и используемых приемников навигационных сигналов.
Исследования показали, что антенное поле ФГУП «СНИИМ» испытывает дрейфы в пределах 2-3 см в плане по причине температурных деформаций корпуса №1 СНИИМ, на крыше которого размещено антенное поле приемников ГНСС сигналов.
Это обстоятельство делает актуальным задачу оценивания величины этих деформаций и применения определенных таким образом поправок для компенсации дрейфов антенного поля СНИИМ.
Ранее был проведен эксперимент с обработкой суточных данных для определения деформаций антенного поля ФГУП «СНИИМ». Были использованы следующие станции: базовая - НАП «NOVM» (ФГУП «СНИИМ»), «роверная» - НАП «NVSK» (Академгородок). На пункте NOVM используется приемник JPS LEGACY 2.6.0, антенна - JPSREGANT_SD_E1 NONE. На пункте NVSK приемник - TRIMBLE 4700, антенна - TRM33429.00+GP. Расстояние между пунктами составляет около 27 км, оба приёмника - двухчастотные.
На рис. 1 представлен анализ полученных данных, который показал дрейф контролируемого пункта с погрешностью 2-3 см.
2 см
I-1
Рис. 1. Оценка перемещений форового центра антенны в режиме кинематики
Полученные данные стали отправной точкой для дальнейших экспериментов по установлению величины дрейфа здания «СНИИМ», а также введения в расчеты полученной величины в качестве компенсирующей поправки.
Для оценки чувствительности технологии ЯТК на антенном поле СНИИМ был проведен эксперимент по смещению антенны ТР8СЯ3_ООВ на заданное расстояние. Для реализации данного эксперимента была изготовлена пластина толщиной 0,5 см и желобом длиной в 10 см, что позволило сместить антенну на данное расстояние.
Цель - подтвердить точность полученных результатов в ходе обработки суточных данных в ПО ЯТКРОБТ.
Условия эксперимента:
• Смещение антенны составило 10 см в плане и 0,5 по высоте;
• Скорость ветра 2 м/с;
• Видимость спутников от 2 до 7;
• В обработке использованы быстрые эфемериды;
• Взяты данные за 17, 18, 19 сентября;
• Обработка выполнена в ПО ЯТКРОБТ.
На рис. 2 показаны результаты совместной обработки суточных данных за 18.09 - 19.09.
Рис. 2. Результаты обработки суточных данных за 18.09 - 19.09 с принудительным смещением фазового центра антенны
Зафиксировано смещение антенны на 9,5 см на Восток и 4 см на Юг.
0АВ = ^9,52 + 42 + 0,52~10,32 см.
Модуль вектора составил 10,32 см, что полностью соответствует условиям задачи.
При обработке был использован метод РРР (РгеЫБеРо^РоБШош^) - это метод получения высокоточных координат в плане и по высоте местности сантиметровой точности, с помощью глобальных навигационных систем. Для устранения основных ошибок, которые происходят при фазовых ОРБ-измерениях, используются истинные значения эфемерид и поправок часовых спутников. Результаты, полученные данным методом, также соответствуют условиям эксперимента и заявленной точности, представлены в табл. 1.
Таблица 1
Направление Смещение
Восток (Е) 9,5 см
Юг (S) 3,5 см
Высота 0,5 см
Dab = V9,52 + 3,52 + 0,52~10,13 см.
Модуль вектора смещения фазового центра составил 10,13 см.
Был проведен эксперимент с использованием метода относительного позиционирования в режиме кинематики. Целью эксперимента было установить факт и саму величину деформации антенного поля СНИИМ, вызванной неоднородным нагревом западной стены первого корпуса СНИИМ, на котором развернуто антенное поле. Постобработка проводилась при помощи программы «RTKpost».
В качестве «ровера» использовался НАП «NOVM» (ФГУП «СНИИМ»), а в качестве базы НАП «NSKW» («СГУГИТ»). Расстояние между пунктами составляет 5,6 км, оба приёмника - двухчастотные. Использовались суточные данные за 17.06.2017 - 18.06.2017. Приведены результаты обработки на разных временных интервалах, учитывалось время восхода и захода Солнца, а также его время нахождения в зените.
На пункте NOVM используется приемник JPS LEGACY 2.6.0, антенна -JPSREGANT_SD_E 1 NONE. На пункте NSKW приемник - LEICA GRX1200GGPR0 8.71/3.822, антенна - LEIAX1202GG. На рис. 3 представлена схема расположения пункта NOVM.
Рис. 3. Расположение пункта NOVM
Обработка проведена в относительном методе в режиме «Кинематика» на основе фазовых измерений на частотах Ь1, L2.
Использовалась высокоточная ЭВИ в виде файлов в формате БР3, которую вычисляет и публикует «Информационно Международная служба ГНСС
(IGS)». В обработку включены Final - ЭВИ (Файлы SP3 из IGS содержат ЭВИ только для GPS).
Все решения выполнялись с отсечкой в 15° в двухсистемном режиме (GPS + ГЛОНАСС). Установлено, что обработка без ГЛОНАСС не дает видимых отличий.
В качестве интервалов испытания были выбраны следующие временные отрезки: 00:00:00 - 05:00:00, 05:00:00 - 13:00:00, 13:00:00 - 14:00:00, 14:00:00 -22:00:00, а также проведена суточная обработка.
Ниже представлены скриншоты обработки в программе «RTKpost» (рис. 4).
Рис. 4. Суточные данные за 17.06 (слева) и 18.06 (справа)
В табл. 2 представлены результаты обработки данных на каждом временном интервале.
Таблица 2
Модуль вектора (мм)
Интервал: 17.06 18.06
00:00-05:00 1 СВ 4|Ю
05:00-13:00 2,2 ЮЗ 4.1ЮВ
13:00-14:00 4 СВ 8.5^З
14:00-22:00 2,2^В 1 СВ
В результате эксперимента установлено, что наибольшие смещения всего антенного поля СНИИМ наблюдаются в период с 5:00 до 14:00 в пределах 8,5 мм. Эти результаты оценивания деформации и следует применять в виде поправки для компенсации дрейфа антенного поля СНИИМ.
На основе результатов проведенных исследований в ФГУП «СНИИМ» разрабатывается методика компенсации дрейфов антенного поля на крыше корпуса № 1 для целей повышения точности решения основных задач ГСВЧ.
Эта методика в полной мере может быть применена для мониторинга деформаций ответственных инженерных объектов для предотвращения техногенных катастроф.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Генике А. А., Побединский Г. Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применения в геодезии, 2004. - 355 с.
2. Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Том I, II, 2006. - 334 - 360 с.
3. Проблемы обеспечения точности координатно-временных определений на основе применения ГЛОНАСС/технологий / А. С. Толстиков, Ю. В. Сурнин, В. А. Ащеулов, К. М. Антонович // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 3-11.
© А. С. Толстиков, А. В. Блукке, 2018
