Оценка точности омс по избыточным влп.

Оценку точности по избыточным ВЛП можно получить, применив метод наименьших квадратов. При равномерном распределении светил по всему горизонту рекомендуется удобная для запоминания формула, по которой вычисляется радиальная погрешность:

        (4.5)

k = 1 при симметричном расположении светил; k = 1,25 при отклонениях от симметричности; N - число линий положения. В среднем для трех ВЛП можно принимать M = 1,3m_h, а для четырех ВЛП - M = 1,1m_h

Достоинства и недостатки ОМС по 3-м светилам.

Если учитывать только случайные погрешности, то ОМС по 3-м ВЛП гораздо точнее (приблизительно на 20%), чем по двум светилам. Кроме того при ОМС по трем светилам исключаются систематические погрешности. Объём вычислений при ОМС по 3-м ВЛП на 50% больше объёма вычислений при ОМС по 2-м ВЛП.

2. Дифференциальные варианты СНС и их точность.

Идея дифференциального метода определения места заключается в тон что наземными контрольными пунктами (КП) с известными координатами производятся измерения навигационных параметров по сигналам системы Параметры с периодичностью 1 мин транслируются потребителям, находящимся в окрестностях КП. Потребители принимают параметры контрольного пункта и сигналы системы. Их совместная обработка позволяет исключить регулярные (коррелиро­ванные) погрешности и существенно повысить точность определения координат потребителя. К коррелированным погрешностям измерений, общим для КП и по­требителя, относятся:

• погрешности эфемерид;

• погрешность рассогласования шкал времени спутников;

• погрешности за условия распространения радиоволн;

• геодезические погрешности.

Если величина составляющих погрешностей соответствует среднестатической, результирующая погрешность квазидальности составляет 14 м и при гео­метрическом факторе 1,5 погрешность определения пространственных координат будет равна 36 м. Дифференциальный метод при коэффициенте корреляции вы­шеперечисленных составляющих равном 1 даёт погрешность 8,7 м. Таким обра­зом, точность определения координат повышается более чем в 4 раза. Эти цифры относятся и к определению скорости. Случайные погрешности снижают точность дифференциального метода примерно на 30%. Поэтому на КП принимаются спе­циальные меры для снижения случайных погрешностей. Точность снижается по мере удаления потребителя от КП.

Известны различные способы дифференциальных определений. В про­стейшем случае на КП вычисляются разности координат, полученных в результа­те определения по системе и известных координат пункта. Эти разности переда­ются потребителям, находящимся в рабочей зоне КП. Этот способ при посадке самолётов даёт погрешность определения высоты - 2 м, а координат и плане - 4 м, то есть весьма высокую точность. Однако в этом способе потребитель и КП Должны использовать при измерениях одно и то же рабочее созвездие. Очевидно, что по мере удаления от KП потребитель лишается права выбора оптимального созвездия спутников и будет проигрывать в точности.

Более перспективным является способ дифференциальных определений невязок ΔD, квазидальностей. На КП для каждого из видимых спутников впиваются и транслируются потребителям соответствующие ΔDi.Решение навигационных задач производится по скорректированным квазидальностям и за счет возможности выбора потребителем оптимального созвездия точность при удалении от КП не снижается.

Следует отметить, что преимущества дифференциального способа ус­ложняет аппаратуру потребителя: необходим приёмник дифференциальных по­правок и дополнительное математическое обеспечение. По количеству КП и взаимодействию с КП потребителя дифференциаль­ные определения делятся на два варианта: общепринятый и развитый.

Общепринятый дифференциальный вариант основан на работе потреби­теля с одним КП. Модель этого варианта учитывает зависимости погрешностей квазидальностей за счёт неточности эфемеридной информации, от угловых высот спутников, удаления пользователя от КП. Учитываются в модели также зависи­мости ошибок за условия распространения радиоволн. Однако суммарная по­грешность в такой модели достаточно велика и существенно возрастает при уда­лении от КП.

Развитый дифференциальный вариант позволяет сохранить высокую точ­ность навигационных определений в радиусе до 1000 миль, практически не зави­сящую от удаления от КН. В таком варианте ряд (порядка 4-х) периферийных КП замыкаются на г лавный КП, образуя сеть. Геометрия сети такова, что главный КП размещается в центре окружности, а периферийные КП - по радиусам. Главней КП принимает поправки от периферийных КП и после совместной обработки по довольно сложной модели объединяет их в формат дифференциального сообщения, которое действительно для района радиусом порядка 1000 миль. В дифференциальной сети рассчитываются погрешности эфемерид и рассогласование шкал времени спутников. Соответствующие поправки передаются спутникам. При этом эфемеридная погрешность снижается до 1 м, а погрешность за счет вза­имной синхронизации спутников – до 0,3 м. Развитый дифференциальный вари­ант снижает также и атмосферные погрешности: ионосферную до 2 м, а тропо­сферную до 0,4 м.

Береговая дифференциальная сеть "Навстар" была разработана береговой охраной США и состоит из двух главных КП. В этой системе используются пере­датчики существующих морских буев. Для прибрежной части России достаточно нескольких главных KП.

В настоящее время Международная Ассоциация маячных служб реко­мендует использовать для передачи дифференциальных сообщений навигацион­ные радиомаяки.

Однако, как известно, дальность действия радиомаяков и морских буев ограничена. При разведке и эксплуатации нефтегазоносных месторождении и добыче ископаемых на шельфе, при прокладке подводных кабелей и трубопроводов, в рыболовстве и в географических информационных системах сбора данных требуются весьма обширные зоны действия и более высокая точность. Эти проблемы породили другое направление создания дифференциальных служб СНС - с транс­ляцией поправок через ИСЗ морской спутниковой системы связи “Инмарсат” или собственные геостационарные ИСЗ. Глобальность в таких дифференциальных службах обеспечивается использованием вместо морских буёв и радиомаяков гео­стационарных спутников, а точность повышается за счет уменьшения интервала трансляции поправок. Примерами таких дифференциальных служб (систем) яв­ляются: STARFIX, SKYFIX, STARXIX GEOREF, SEASTAR и др. (всего около де­сяти систем). Система SKYFIX (Великобритания) действует с 1991г. в регионе Северо­западной Европы с использованием в качестве канала передачи данных Восточно­го атлантического спутника системы "Инмарсат". Первоначально в состав систе­мы входили четыре КП, каждый из которых обрабатывал информацию от восьми ИСЗ системы "Навстар". В настоящее время система развёрнута в регионах Сре­диземного моря, Среднего и Дальнего Востока, в Австралии и Мексиканском за­ливе и имеет следующие характеристики:

• зона действия (расстояние от KП) - до 2000 км;

• точность определения места - до 5 м;

• интервал трансляции поправок - 3 с.

Планируется дальнейшее увеличение зоны действия системы SKYFIX за счёт установки новых КП в Нигерии, ЮАР, Малайзии, Гонконге, Испании, Се­верной части Японии и США, что обеспечит трансляцию дифференциальных по­правок через ИСЗ системы "Инмарсат" для Индийского, Тихого и Атлантического океанов.

Система STARFIX является первой в мире коммерческой системой диф­ференциального режима. Разработчиком является бесспорный лидер в методоло­гии определения места с помощью ИСЗ - фирма JECA (США). В 1986г. впервые в мире система была использована по заказу нефтедобывающих компаний и Мек­сиканском заливе. С 1987 г. система STARFIX обеспечивала возможность. Система STARFIX является первой в мире коммерческой системой диф­ференциального режима. Разработчиком является бесспорный лидер в методоло­гии определения места с помощью ИСЗ - фирма JЕСА (США). В 1986г. впервые в мире система была использована по заказу нефтедобывающих компаний и Мек­сиканском заливе. С 1987 г. система STARFIX обеспечивала возможность определения места на территории США, включая 500-мильную прибрежную зону. 1988 г. зона действия системы охватывает Канаду, включая шельф Ньюфаулендской банки и большую часть Аляски. Система имеет около 60 КП и в настоящее время охватывает Тихоокеанские воды Дальнего Востока и побережье Австралии. Первоначально для передачи дифференциальных поправок система использовала собственные ИСЗ, в настоящее время - ИСЗ системы "Инмарсат". Точность опре­деления места составляет не хуже 5м при удалениях от КП до 500 миль. В 1994 г. была основана компания Fugro Starfix (Huropc) AS, как ответст­венный представитель за передачу дифференциальных поправок СНС "Навстар" в Европе, Средиземноморском регионе, странах СНГ, Африке, Среднем и Ближнем Востоке. Компания обслуживает системы STARFIX GEOREF и SEASTAR. Локальные КП систем расположены в каждом регионе. Дифференциальные поправки транслируются потребителем через геостационарные спутники "Инмарсат" Точность определения места по системе STARFIX GEOREF с вероятностью р=0,95 составляет 1-2 м при удалениях от КП до 1000 км и 5 м при удалениях от КП до 2 ООО км.

Дифференциальная система SEA STAR покрывает Северо-западную часть Европы и транслирует данные через ИСЗ Eutelsat. Поправки используются как функция места судна в рабочей зоне системы. Точность определения места не ху­же 3 м.

В 1992 г. российскими специалистами фирмы ROMONA Ltd. (Южно- Сахалинск) и НИЦ системы “Глонасс” в районах о. Сахалин и у побережья Юж­ного Вьетнама были проведены экспериментальные исследования собственной дифференциальной службы, состоящей из 17 КП. Испытания показали весьма вы­сокую точность: в 2-2,5 раза выше при удалении от КП до 3 500 км и на 10-15% выше при удалениях до 1000км по сравнению с подсистемой SKYFIX, располо­женной в Юго-Восточной Азии.