Аппаратура пользователя

Аппаратура пользователя представлена спутниковыми навигационными приемниками, которые различаются по способности приема и обработки сигналов одной или нескольких навигационных систем (GPS/ГЛОНАСС/Galileo), числу каналов (определяющему число одновременно наблюдаемых спутников), виду обрабатываемых сигналов (кодовые, фазовые) и др.

Фирмы, осуществляющие выпуск и распространение спутниковых приемников, классифицируют их по области применения:

• навигация (морские, речные, автомобильные, авиационные и др. приемники);

• геодезия (приемники для построения геодезических сетей, топографической съемки, специальных работ);

• ГИС (для сбора и анализа данных);

• телекоммуникация (мобильная связь) и пр.

Удобство такой классификации заключается в том, что ориентированный на конкретное использование приемник заранее комплектуется графическим дисплеем, прикладным программным обеспечением, навигационными картами и средствами их редактирования и др. (рис. 10.10).

Современные приемники обычно принимают сигналы одной, двух или трех навигационных систем, обеспечивают возможность кодовых и фазовых измерений и пр. Они имеют по 6 – 12 и более каналов, что позволяет отслеживать практически все навигационные спутники в зоне радиовидимости объекта; если каналов меньше, чем «видимых» спутников, то автоматически выбирается их оптимальное сочетание.

Дифференциальная подсистема (дпс)

Дифференциальная подсистема (ДПС) представляет собой группу объединенных в единую сеть пунктов с известными координатами, называемыми базовыми станциями, на которых выполняются непрерывные спутниковые измерения. На основе этих измерений строится оптимальная модель влияния каждого источника погрешностей (хода часов, эфемерид, ионосферных задержек и пр.), определяются ее параметры для зоны действия ДПС и используются для исправления измеренных дальностей (PDGPS) или координат (DGPS).

В зависимости от зоны действия ДПС различают:

• локальные ДПС, действующие в радиусе 50 – 200 км и обеспечи­вающие точность позиционирования на уровне 2,0 – 4,5 м;

• региональные ДПС, действующие в радиусе от 400 км до 2000 км (например, сеть Startfix с заявленной погрешностью не более 3 м);

• глобальные и широкозонные ДПС, действующие в радиусе до 5000 км (например, EGNOS, WAAS, MSAS, OmniSTAR и др.);

Дифференциальный метод позиционирования предполагает, что на каждой базо­вой станции независимо от других станций формируются и распростра­няются потребителям поправки для наблюдений каждого спутника в отдельности, и остающиеся после коррекции погрешности положения пунктов будут обусловлены влиянием ионо­сферных и тропосферных погрешностей, многолучевости, а также орбитальными погрешностями. При этом «… для погрешностей с сильной пространственно-временной корреляцией (атмосферные и орбитальные эффекты) эффективность их коррекции уменьшается с увеличением расстояния между базовой станцией и потребителем и на больших удалениях (500 – 2000 км) точность DGPS-местоопределения может быть практически сравнимой с точностью автономного местоопределения …» [45].

Э то обстоятельство обусловило появление так называемых широкозонных дифференциальных подсистем как функциональных дополнений GPS (GNSS), в которых наблюдения разреженной сети базовых GPS-станций обрабатываются совместно, путем моделирования атмосферных и орбитальных (эфемеридных) погрешностей в зоне покрытия сети референцных станций с учетом свойства пространственно-временной корреляции. Такой подход позволяет значимо повысить уровень точности и надежности позиционирования, обеспечить практически равномерное распределение точности коррекций по всей зоне покрытия сети станций и носит наименование WADGPS.

Сущность коррекции спутниковых измерений поясним на примере системы OmniSTAR, включающей около 100 референцных станций, три Центра загрузки данных на спутники и два Центра сбора, обработки и управления глобальной сети референцных GPS-станций (рис. 10.11).

Результаты измерений на референцных станциях (2) через выделенные каналы передаются в Центры сбора и управления (1). Эти Центры принимают данные, контролируют их и передают на геостационарный спутник GEO_S для трансляции в L-диапазоне на приемники потребителей (3) с целью получения оптимального решения путем взвешенной обработки данных референцных станций, причем веса являются функциями расстояний между потребителем и станциями. В результате множество коррекций по каждому спутнику заменяется единственной оптимальной.

Точность позиционирования с коррекцией OmniSTAR для коммерческих приемников высокого качества с вероятностью 95% составляет менее 1 м по плановым координатам и 2 – 2,5 м по высоте.

В настоящее время работает несколько ДПС аналогичного класса:

• на американском континенте – WAAS (Wide Area Augmentation System) и LAAS (Local Area Augmentation System);

• в Европе – EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System);

• в Японии – MSAS (MTSAT Space-based Augmentation System, где MTSAT – Multifunctional Transport Satellite System).

В России региональные дифференциальные подсистемы и станции только начинают развиваться, и главной преградой на их пути являются законодательные ограничения точности.