3 Факторы, искажающие результаты навигационных измерений

Источники погрешностей, воздействующих на результаты измерений псев­додальностей, могут быть условно разделены на три группы, связанные, соответственно, со спутником, приемником, а также со средой распространения сигнала.

Как бы точны ни были атомные часы на спутниках, все же и у них имеются источники небольших погрешностей. Специальные станции следят за этими часами и могут выверить их, если выявиться хотя бы незначительный уход.

Наши приемники на Земле также иногда ошибаются. Компьютер приемника может округлить математическую операцию, или электрические помехи могут привести к ошибочной обработке навигационных сигналов.

При прохождении через атмосферу скорость распространения радио­волн отличается от скорости света в вакууме, поэтому в вычисленные значения псевдодальностей необходимо ввести поправку.

Принято значе­ние этой поправки разбивать на три части, одна из которых относится к свободному пространству между спутником и ионосферой, вторая – к ионосфере, содержащей электрически заряженные частицы и третья – к нижней (до 10 км) части атмосферы - тропосфере.

Эффекты многолучевости. Они возникают, когда сигналы, передаваемые со спутника, многократно переотражаются от окружающих предметов и поверхностей до того, как попадают в приемник.

Релятивистские эффекты. Их влияние сказывается на орбитах спутников, на распростра­нении сигналов и на ходе часов спутника.

Все источники погрешностей, которые мы обсудили, суммируются и придают каждому измерению навигационных параметров некоторую неопределенность.

Итак, используя классификацию навигации, приведенную на рис. 1, можем заключить, что СРНС используют космическое пространство для размещения радионавигационных передатчиков, позиционный тип и дальномерно-аналитический способы извлечения информации.

3.1 Влияние среды на распространение навигационных сигналов

Радиосигнал, распространяющийся от НКА до потребителя, проходит три существенно различные среды, влияющие на поглощение энергии навигационного сигнала, его скорость и траекторию.

Расчет амплитудных и траекторных характеристик радиоволны, распространяющейся в какой-либо среде, производится на основе решения уравнений Максвелла, которые в дифференциальном виде записываются следующим образом:

(3.1)

Уравнения (3.1) называются уравнениями поля.

D=_aE,

B=H, (3.2)

j=(E+E^ст).

Уравнения (3.2) называются уравнениями состояния и характеризуют свойства среды, в которой происходят электромагнитные процессы. Характеристиками среды являются величины: _а=₀, _а=₀ и , где  - проводимость среды,  и  - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость среды. Эти величины с нулевым индексом относятся к вакууму или так называемому свободному пространству и имеют значения:

, Ф/м и ₀=410^-7 , Гн/м.

В общем случае ,  и  могут быть функциями времени и координат, особенно это относится к величинам  и  для реальной земной поверхности и атмосферы, свойства которых неоднородны и непостоянны во времени.

Также следует отметить, что среда влияет на поглощение, траекторию (отражение, дифракция, преломление) и скорость распространения радиоволн. Магнитное поле Земли в ионизированной плазме приводит к расщеплению радиосигнала на обыкновенную и необыкновенную составляющие, которые имеют специфические дисперсионные характеристики взаимодействия со средой.

Даже от одного излучателя в пункт приема приходит несколько волн, распространяющихся различными траекториями (модами). Векторное сложение этих волн приводит к таким эффектам как интерференция, вращение плоскости поляризации, сопровождаемые нежелательными федингами амплитуды суммарного сигнала.