Д.А. Тучин Кодовые измерения псевдодальности системы GPS. Модель ошибок и
априорная оценка точности определения вектора положения
Введение
В Институте прикладной математики ведутся работы по созданию Автономной
Системы Навигации космического аппарата (АСН КА), обеспечивающей
определение параметров движения КА на всех этапах полета с использованием
спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС. Основным принципом создаваемой системы
является непосредственное использование измерений дальности (псевдодальности)
и скорости (псевдоскорости) на интервале времени для определения параметров
движения КА, в отличие от существующих систем, использующих вектора состояния,
полученные по одномоментной схеме.
Для построения надежных алгоритмов АСН и моделирования их работы на борту КА
проведен анализ источников ошибок измерений и построена статистическая модель
ошибок измерений псевдодальности.
Малая информационная база измерений псевдодальности и псевдоскорости бортовых
GPS/ГЛОНАСС-приемников заставила использовать для построения моделей измерения
наземных геодезических станций. Для проведения вычислительных экспериментов
были использованы измерения трех станций, которые регулярно публикуются в сети
Internet. Станции оснащены различными типами приемников и расположены на разных
широтах.
| станция | расположение |
тип приемника | широта |
долгота |
| bahr |
Бахрейн |
ASHTECH Z-X113 |
26.21 с.ш. |
50.61 |
| cena |
Аляска |
TRIMBLE 4000 SSI |
65.50 с.ш. |
215.32 |
| usno |
Вашингтон |
AOA SNR-12 ACT |
38.92 с.ш. |
282.93 |
Для анализа источников и построения статистической модели ошибок измерений
псевдодальности была обработана месячная база изохронных измерений
псевдодальности на C/A коде с дискретностью 30 секунд. Для обработки измерений
и расчета невязок использовались алгоритмы, изложенные в
[1].
Первая часть работы посвящена анализу источников ошибок измерений
псевдодальности, которые можно разделить на три группы:
- погрешности эфемеридного и частотно-временного обеспечения
навигационных КА (НКА);
- погрешности измерений, вызываемые атмосферой Земли;
- погрешности, вносимые аппаратно-программным комплексом потребителя.
Для оценки точности прогноза эфемерид и значения ухода часов, передаваемых с
борта в составе эфемеридного сообщения, были использованы эталонные орбиты и
значения ухода часов НКА, публикуемые в Internet на сервере NASA. Приведены
оценки влияния ошибок прогноза эфемерид и значения ухода часов на точность
определения вектора положения наземного наблюдателя.
С использованием измерений псевдодальностей на двух частотах была определена
ионосферная поправка измерений псевдодальности на C/A-коде. В работе приведены
статистические характеристики этой поправки.
Описан алгоритм вычисления тропосферной поправки измерений псевдодальности.
Приведены результаты вычислительных экспериментов.
Во второй части работы построена статистическая модель ошибки измерения
псевдодальности на C/A коде. Показано, что распределение ошибки измерения
псевдодальности есть композиция двух нормальных распределений.
По результатам построения ковариационной матрицы ошибки определения вектора
положения покоящегося наблюдателя была определена априорная оценка точности
измерения псевдодальности и проведено ее сравнение с фактической точностью.
Построены априорные оценки точности определения вектора положения покоящегося
наблюдателя.
Автор благодарит Э.Л. Акима, за внимание к работе, обсуждение, замечания и
рекомендации, а также Г.М. Дмитриеву за регулярную работу по сбору
измерительной информации.
Оглавление | Далее
Версия PDF:
ftp://ftp.kiam1.rssi.ru/pub/gps/lib/publications/preprint30_02.pdf
| 
