Тема 8. Структура похибок gps-спостережень

8.1. Загальна характеристика похибок при gps– вимірюваннях

Точність GPS–вимірів обумовлена цілим рядом джерел похибок як випадкового так і систематичного походження.

Загальна похибка GPS-спостережень

Похибки обумовлені

сузір’ям супутників

зовнішніми умовами

GPS-приймачем

геометрія сузір’я супутників
визначення часу атомним годинником GPS-супутника
визначення ефемерид і координат супутника

іоносфери

тропосфери

інструмен- тальна помилка приймача

ексцентриситет фазового центру антени
центрування антени

багатошля- ховостю поширення сигналу

реляти- вістськими ефектами

Рис.8.1 Структура похибок, що виникають при GPS-спостереженнях

Ці джерела похибок поділяють на три групи, пов’язані із (рис. 8.1):

• сузір’ям супутників;

• зовнішніми умовами;

• GPS – приймачем.

Розглянемо більш детально кожну з груп похибок.

2. Похибк,и обумовлені сузір'ям супутників, критерії їх оцінки

До похибок, обумовлених сузір’ям відносяться:

1. Випадкова похибка, обумовлена геометрією сузір’я супутників;

2. Систематична похибка визначення часу атомним годинником GPS- супутника;

3. Систематична похибка визначення ефемерид і координат супутника.

Розглянемо детальніше кожну із цих похибок.

1. На визначення координат місцеположення приймача суттєвий вплив має конфігурація сузір’я супутників, від яких одночасно приймаються сигнали, та їх кількість. Утворена одиничними векторами від антени до супутників просторова засічка має пірамідальну форму і точність визначення координат антени є найвищою при набуванні нею максимального об’єму, але цьому випадку не завжди відповідає максимальна кількість супутників, від яких приймаються сигнали (рис. 8.2). Однак, максимальний

„об’єм” засічки дає більш вагомий внесок у точність визначення координат, ніж кількість супутників.

Для оцінки конфігурації сузір’я супутників введено спеціальні критерії, які визначаються коефіцієнтами погіршення точності Dilution of Precision (DOP). Вони є функціями кореляційної матриці вимірів, які визначають засічку антени приймача.

Рис. 8.2 Випадки геометрії супутників при GPS-зніманні

Серед критеріїв точності визначення розрізняють наступні: GDOP – Geometric DOP (просторово-часовий параметр); PDOP – Position DOP (просторове (координатне)

положення);

HDOP – Horizontal DOP (планове положення); VDOP – Vertical DOP (висотне положення);

TDOP – Time DOP (одномірний часовий параметр).

Прийнято, що між відповідними DOP має місце таке співвідношення:

GDOP²

PDOP²

TDOP²

HDOP²

VDOP²

^TDOP2 . (8.1)

Найбільш поширеним є критерій GDOP, який може змінюватись у межах від одиниці до нескінченності. Як правило, GPS – вимірювання дозволяється проводити при значенні GDOP у межах 8- ми одиниць.

2. Похибка атомного годинника супутника визначається станціями контрольного сегменту і передається на бортовий комп’ютер супутника. Інформація про цю похибку передається із супутниковим сигналом у вигляді коефіцієнтів

поліному

^af₀ .- поправка годинника (с),

af₁ - швидкість зміни

2

af₀

(с/c), af₂ - прискорення зміни ^af₀ (с/c ).

3. Похибка ефемерид та координат супутника також визначається контрольним сегментом і передається на супутник. Точність передачі координат супутника у

реальному часі за супутниковим сигналом складає 2 м, а за остаточними ефемеридами IGS складає 5 см.