Управление точностью фазовых измерений ГНСС путем выявления и снижения влияния выбросов Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 004.67

УПРАВЛЕНИЕ ТОЧНОСТЬЮ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ГНСС ПУТЕМ ВЫЯВЛЕНИЯ

И СНИЖЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ

А. С. Свиридова, Ю. В. Сажина

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Приводится обоснование влияния фазовых измерений на точность определения координат в глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС). Для последующего учета погрешности, связанной с фазовыми измерениями, проводится анализ видов выбросов на примере реальных навигационных сигналов.

Ключевые слова: навигационная система, фазовые измерения, приемник, многолучевость, погрешность, неоднозначность.

CONTROLLING THE ACCURACY OF THE PHASE MEASUREMENTS OF GNSS BY IDENTIFYING AND REDUCING THE EFFECT OF EMISSIONS

A. S. Sviridova, U. V. Sazhina

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The substantiation of influence ofphase measurements on accuracy of determination of coordinates in global navigation satellite systems (GNSS). For the subsequent account of the error connected with phase measurements the analysis of types of emissions on the example of real navigation signals is carried out.

Keywords: navigation system, phase measurements, receiver, multipath, error, ambiguity.

Глобальные навигационные спутниковые системы позволяют с высокой точностью осуществлять решение задач координатно-временного и навигационного обеспечения. Однако поддержание заданной точности и улучшение точностных характеристик базируется на обеспечении качества измерений. Навигационное определение проводится по нескольким видам измерений (кодовая псевдодальность, фаза несущей), но существенное значение среди них имеют фазовые ГНСС измерения [1].

В зависимости от происхождения можно выделить следующие источники погрешностей, возникающих в фазовых ГНСС измерениях [2]:

- погрешности, относящиеся к спутнику;

- погрешности, относящиеся к приемнику;

- погрешности математической составляющей;

- не моделируемые погрешности.

Если погрешности, относящиеся к спутнику, равно как и не моделируемые погрешности учесть достаточно сложно, то погрешности, относящиеся к приемнику достаточно просто отследить. Для этого проводится анализ полученных приемником измерений за определенный период времени. Наблюдаемые на приемники сбои, скачки и выбросы, как правило, являются результатом аппаратной погрешности.

В фазовых ГНСС измерениях зачастую можно наблюдать такой проявление погрешности, как срывы фазовых измерений, скачки в счете циклов, вызван-

ные потерей захвата фазы приемником, искажения в измеренных данных [3].

Наиболее яркими примерами влияния выбросов фазовых измерений являются:

- скачки в счете циклов, вызванные потерей захвата фазы приемником, а так же разрывы в измеренных данных, которые можно наблюдать в виде пропусков в наборе данных (рис. 1);

- потери захвата спутникового сигнала, результатом которого является сброс числа циклов на начало отсчета (рис. 2);

- искажения в измеренных данных, которые возникают, когда измеренное значение является ошибочным в отдельно взятую эпоху. Причинами появления искажения могут быть сбои в приемнике, потери связи между приемником и оборудованием, неверные начальные условия работы приемника, ошибочная работа генератора частоты [4].

Рассмотренные примеры выбросов в фазовых измерениях являются наиболее часто встречаемыми и могут зависеть от многих факторов. В ряде случаев причиной такого поведения фазовых измерений являются сбои в приемном оборудовании. Однако следствием неверной работы приёмника, кроме неполадок в самом приемнике, могут являться многолучевость, возникающая в результате переотражения сигналов со спутника, влияние ионосферы и тропосферы, малые углы места комического аппарата [5].

Решетневские чтения. 2018

Дата/время (1.1ДВ)

Рис. 1. Целочисленная потеря счета циклов

Рис. 2. Потери захвата спутникового сигнала

Библиографические ссылки

1. Антонович К. М. Учет набега фазы при ГНСС измерениях // ГЕО-Сибирь-2008 : IV Междунар. науч. конф. : сб. материалов в 5 т. (22-24 апр. 2008, г. Новосибирск). Новосибирск: СТГА, 2008. Т. 1, ч. 1. С. 242-245.

2. Косарев Н. С. Восстановление фазы несущей: проблемы и пути решения // Вестник СГГА. 2012. Вып. 1 (17). С. 53-60.

3. Кондратьев А. С., Яновский В. В. Исследование методов разрешения фазовой неоднозначности и реализация алгоритма обработки двухчастотных измере-

ний на базе программной библиотеки ЯТКЫБ // Современные технологии в теории и практике программирования: материалы научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, СПб, 25 апр. 2017 г. СПб. : Изд-во Политехнич. ун-та, 2017. С. 96-98.

4. Перов А. И., Болденков Е. Н., Бакитько Р. В. Анализ влияния межсистемных помех на аппаратуру потребителей спутниковых радионавигационных систем // Радиотехника. 2009. Вып. № 1. С. 20-28.

5. Бахолдин В. С. Разрешение неоднозначности фазовых измерений и выбор несущих частот в спутниковой навигационной системе // Известия высших

учебных заведений. Приборостроение. 2015. № 58. С. 24-27.

References

1. Antonovich K. M. Uchet nabega fazy pri GNSS izmereniyah // GE0-Sibir'-2008: IV Mezhdunar. Nauch. Konf.: sb. materialov v 5 t., Novosibirsk, 22-24 apr. 2008. Novosibirsk: STGA, 2008. T. 1, ch. 1. Р. 242-245.

2. Kosarev N. S. Vosstanovlenie fazy nesushchej: problemy i puti resheniya // Vestnik SGGA. 2012. Vol. 1 (17). Р. 53-60.

3. Kondrat'ev A. S., YAnovskij V. V. Issledovanie metodov razresheniya fazovoj neodnoznachnosti i realizaciya algoritma obrabotki dvuhchastotnyh izmerenij na baze programmnoj biblioteki RTKLIB // Sovremennye

tekhnologii v teorii i praktike programmirovaniya: materialy nauchno-prakticheskoj konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchenyh, SPb, 25 apr. 2017 g. SPb, Izd-vo Politekhn. un-ta, 2017. Р. 96-98.

4. Perov A. I., Boldenkov E. N., Bakit'ko R. V. Analiz vliyaniya mezhsistemnyh pomekh na apparaturu potrebitelej sputnikovyh radionavigacionnyh sistem // Radiotekhnika. 2009. Vol. 1. Р. 20-28.

5. Baholdin V. S. Razreshenie neodnoznachnosti fazovyh izmerenij i vybor nesushchih chastot v sputnikovoj navigacionnoj sisteme // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Priborostroenie. 2015. Vol. 58. Р. 24-27.

© Свиридова А. С., Сажина Ю. В., 2018