Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
150
вместе с радиосигналами, с помощью которых определяются интересующие нас расстояния до спутников. Значения эфемерид на спутнике корректируются каждый час и остаются действительными, по крайней мере, еще в течение получаса после окончания каждого контрольного часа.
Ранее уже отмечалось, что точность передаваемых по радиоканалу значений эфемерид характеризуется погрешностью на уровне около 20 м, что обеспечивает точность геодезических спутниковых дифференциальных измерений на уровне около МО"6, которая удовлетворяет требованиям большинства выполняемых геодезических работ. Однако в связи с широким развитием глобальных высокоточных сетей, предназначенных как для изучения движения земной коры, так и создания референцного каркаса, отмеченный уровень оказывается недостаточным. В таких случаях прибегают к использованию апостериорного метода определения эфемерид, сущность которого состоит в том, что при окончательной обработке спутниковых измерений используют не те значения эфемерид, которые сбрасываются со спутника по радиоканалу, а от специально организуемых служб, которые накапливают реальные (а не прогнозируемые) значения эфемерид в банке данных на основе использования результатов измерений, или входящими в сектор управления и контроля станциями слежения, или специальными службами, в которые поступает информация от специально созданных для этих целей наземных спутниковых станций, входящих в состав соответствующей высокоточной глобальной сети. В частности, в настоящее время в США такой банк функционирует при национальной геодезической службе (NGS).
При апостериорных методах удается повысить точность определения эфемерид почти на порядок, т.е. довести эту точность до нескольких единиц метров. При таком подходе погрешность знания эфемерид перестает оказывать существенное влияние на результирующую точность спутниковых измерений при решении практически любых геодезических задач.
4.3. Учет влияния внешней среды на результаты спутниковых измерений
Влияние внешней среды на результаты спутниковых измерений проявляется как через изменения времени прохождения радиосигналов от спутника до приемника, так и через возникновение многопут-ности, обусловленной отражениями упомянутых радиосигналов от тех или иных отражающих поверхностей, расположенных в непосредственной близости от приемника.
151
В свою очередь изменения во времени распространения радиосигналов связаны со скоростью распространения электромагнитных волн, которая в такой среде, как атмосфера, отличается от скорости света в вакууме, причем изменения скорости на пути распространения сигнала становятся причиной дополнительных временных задержек, следствием которых являются ошибки в значениях измеряемых расстояний, пренебрегать которыми нельзя.
Применительно к системам GPS и ГЛОНАСС радиосигнал большую часть своего пути проходит в вакууме, где не проявляются отмеченные выше влияния. Но на высотах от нескольких сотен до нескольких десятков километров от земной поверхности находится область ионизированной разреженной атмосферы, получившая название ионосферы, характерная особенность которой состоит не только в том, что она вносит весьма существенные задержки в то время, которое затрачивает сигнал на прохождение через такую среду, но и обусловливает зависимость таких задержек от частоты упомянутого сигнала.
На высотах менее 40 км от земной поверхности простирается привычная нам газообразная атмосфера, получившая название тропосферы. В этой среде практически отсутствует зависимость скорости радиоволн от частоты, но начинает проявляться ее зависимость от метеорологических факторов (температуры, давления и влажности), которые в приземных слоях атмосферы могут изменяться с течением времени в широких пределах.
Наряду с атмосферными влияниями результаты спутниковых измерений подвержены также такому влияния внешней среды, как мно-гопутность, которая приводит к попаданию на вход приемника нескольких идентичных радиосигналов, прошедших различный путь. В результате их взаимодействия возникает результирующий сигнал, который несет в себе несколько искаженную информацию о величине измеряемого расстояния.
Поскольку механизм влияния для перечисленных выше трех различных источников ошибок существенно различен, то проанализируем раздельно особенности таких влияний.
4.3.1. Влияние ионосферы
Ионосфера, являющаяся наиболее удаленной от земной поверхности частью атмосферы, подвержена сильному воздействию различных космических излучений, и прежде всего, влиянию ультрафиолетовой радиации Солнца. В результате такого облучения электрически
152
нейтральные молекулы и атомы воздуха ионизируются, т.е. распадаются на свободные электроны и электрически заряженные ионы.
Поскольку энергия отдельных квантов электромагнитного ионизирующего излучения зависит от частоты такого излучения, то степень ионизации также зависит от частоты упомянутых излучений, причем чем выше частота, тем интенсивнее происходит ионизация. Для каждого вида молекул или атомов существует определенный пороговый уровень энергии, при котором происходит расщепление электрически нейтральных частиц воздуха. Как свидетельствуют проведенные исследования, интенсивная ионизация частиц воздуха происходит только при их облучении электромагнитными излучениями с длиной волны короче 0,13 мкм, т. е. колебаниями ультрафиолетового диапазона. Поэтому основным ионизирующим фактором в солнечном излучении является ультрафиолетовая радиация, энергия которой почти полностью затрачивается на ионизацию верхних слоев атмосферы, предохраняя тем самым земную поверхность от вредных воздействий такой радиации.
