Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
7 w л
или, переходя к приращениям расстояний
V = Cr1-T1V = ^k/*.-/.««, hi-W11]. (2.31)
где Хяр0 — длина волны характерных для приемника опорных колебаний.
Первое слагаемое в квадратных скобках формулы (2.31) не связано с доплеровским эффектом и обусловлено неравенством частот несущих колебаний, генерируемых в приемнике и на спутнике. Для устранения влияния такого смещения необходимо или иметь информацию о точных значениях упомянутых частот (или показаний соответствующих часов) на спутнике и в приемнике, или использовать дифференциальный метод вторых разностей.
Второе слагаемое AN12 отображает регистрируемые фазовые цик-
1Ы, рассматриваемые как следствие эффекта Доплера. Оно позволяет определить интересующую нас величину Др (после соответствующей корректировки, связанной с расхождением частот несущих колебаний на спутнике и в приемнике).
Позитивной стороной доплеровских измерений является то, что при их использовании не возникает необходимость разрешения неоднозначностей (в этом отношении данный метод имеет много общего с методом третьих разностей). Поскольку в системе GPS длина волны несущих колебаний равна примерно 20 см, то целочисленный счет таких длин волн обеспечивает дециметровый уровень точности, т. е. до-плеровский метод по своей точности занимает промежуточное положение между фазовыми и кодовыми измерениями.
Рассматриваемый метод используется на геодезических работах пониженной точности или в качестве вспомогательного для определений приближенных значений расстояний при решении проблемы неоднозначности фазовых измерений.
2.8. Принципы разрешения неоднозначностей при фазовых измерениях
Как уже отмечалось ранее, при определении расстояний до спутников фазовыми методами возникает достаточно сложная проблема разрешения неоднозначности, т. е. нахождения целого числа длин волн N, укладывающихся в измеряемом расстоянии от спутника до приемника. Эта сложность обусловлена, прежде всего, тем, что определяемые дальности оцениваются величинами около 20 ООО км, в то
93
время как длина волны несущих колебании в системе GPS составляет веет 0,2 м. При таких исходных предпосылках параметр Л' характеризуется числами порядка 10й. Следовательно, для того, чтобы не вносить грубых ошибок в результаты измерений, т. е. уверенно определять величину /Vc точностью до одной целой единицы, необходимо обеспечить падежное нахождение этой величины с относительной погрешностью менее, чем 1-Ю'8. При этом приходится учитывать и такие факторы, как непрерывное изменение величины N из-за орбитального движения спутника, а также необходимость нахождения серии таких величин для нескольких одновременно наблюдаемых спутников, поскольку для каждого конкретного спутника величина Nимеет свое индивидуальное значение.
При отработке подходов к выбору эффективных методов разрешения неоднозначности наблюдается стремление выполнить следующие основные предпосылки:
1) перед процедурой, связанной с определением параметра N, целесообразно исключить все основные источники систематических ошибок, которые обусловливают смещение результатов измерений и искажают истинное значение N, не позволяя рассматривать ее как целочисленную величину;
2) для исключения необходимости мHOiTjкратного определения величины Nдля каждого спутника по мере его орбитального движения целесообразно ограничиться нахождением этой величины только в начальной точке наблюдения конкретного спутника, а затем отслеживать ее изменения по показаниям фазоизмерительного устройства;
3) выбираемые методы должны обеспечивать точность предварительных определений значений измеряемых расстояний, связанных с процедурой разрешения неоднозначности, не хуже половинного значения длины волны несущих колебаний, т. е. применительно к GPS на уровне около 10 см;
4) желательно, чтобы предлагаемые методы были достаточно универсальными с тем, чтобы можно было их использовать при работе как с двухчастотными, так и с одночастотными приемниками, в которых исключается возможность использования двух несущих частот с целью разрешения неоднозначности.
При выполнении перечисленных выше предпосылок открывается возможность ограничиться нахождением величины Nтолько в начальной точке отслеживаемой траектории наблюдаемого спутника, т. е. осуществить разрешение так называемой начальной неоднозначности. Применительно к такой постановке задачи рассмотрим несколько наиболее распространенных методов разрешения неоднозначностей, характерных для спутниковых GPS измерений. К ним относятся:
94
- геометрический метол;
- метод, базируюшийся на комбинации кодовых и фазовых измерений;
- метод поиска наиболее вероятных значений величины /V;
- нетривиальные методы разрешения неоднозначности.
2.8.1. Геометрический метод
Сущность данного метода состоит в том, что после захвата радиосигнала и начала фазовых измерений непрерывно отслеживаются целочисленные изменения фазы, т. е. циклы. Неизвестная начальная величина Досчитается при этом неизменной при выполнении измерений во всех последующих точках траектории движения наблюдаемого спутника. Измерения моделируются на основе использования уравнения (2.13):
