Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
Величина ионосферной поправки может быть при этом подсчитана по формуле:
Л(Ф, ,-/№„) (4.13)
1-Я-
Аналогичные соотношения могут быть получены и для второй несущей частоты L2.
Приведенные выше математические выкладки свидетельствуют о том, что на основе выполнения измерений на двух несущих частотах представляется возможным не только вычислить практически свободную от влияния ионосферы величину измеряемого до спутника расстояния, но и определить значение ионосферной поправки. Остаточное ее воздействие на результаты измерений обусловлено, главным образом, недостаточно строгим модельным представлением зависимости ионосферной поправки от частоты (см. формулу (2.35)).
Дополнительное ослабление влияния ионосферы удается достичь за счет использования дифференциальных методов измерений, одна из особенностей которых проявляется в том, что при окончательных расчетах используются не абсолютные значения ионосферных задержек, а их разности, характерные для траекторий радиолучей, соединяющих спутник с двумя разнесенными на местности станциями. Кроме того, наиболее точные работы рекомендуют выполнять в ночное время, когда влияние ионосферы существенно уменьшается.
Из анализа приведенных выше различных подходов, ориентированных на ослабление влияние ионосферы, следует, что наиболее эффективными мерами борьбы с влиянием ионосферы являются методы, базирующиеся на двухчастотных дифференциальных фазовых измерениях, которые открывают возможность измерения на местности 158
линий различной протяженности на сантиметровом (и даже на миллиметровом) уровне точности.
4.3.2. Влияние тропосферы
При выполнении спутниковых измерений наряду с ионосферой приходится учитывать также влияние тропосферы, которая представляет собой ближайшую к земной поверхности часть атмосферы, простирающуюся до высот 40-50 км.
Отличительная особенность тропосферы состоит в том, что эта часть атмосферы является нейтральной (т.е. неионизированной) средой. Поэтому для частот радиодиапазона менее 15 ГШ она может рассматриваться как среда, не подверженная дисперсии, вследствие чего скорость распространения радиоволн в ней не зависит от частоты. При этом фазовая и групповая скорости оказываются одинаковыми, а поэтому нет необходимости раздельно изучать влияние тропосферы на фазовые и кодовые измерения. При разработке методов учета такого влияния не представляется возможным использовать описанные выше принципы измерений на двух различных несущих частотах, вследствие чего доминирующее положение занимают методы моделирования.
К настоящему времени для учета влияния тропосферы предложено значительное количество различных моделей, позволяющих оценить величину тропосферных задержек при прохождении сигналов от космических объектов до расположенных на земной поверхности пунктов. Применительно к спутниковым системам позиционирования типа GPS наибольшее распространение получила модель Хоп-филд. При разработке такой модели была обоснована целесообразность разделения преломляющих свойств тропосферы на «сухой» и «влажный» компоненты. При этом для показателя преломления л (а точнее для индекса показателя преломления Nmpcn = (я-I)-IO6) была применена следующая форма представления:
^=?? <4Л4>
і дс Nc и - индексы показателя преломления воздуха соответственно для «сухого» и «влажного» компонентов.
С учетом данного соотношения тропосферные задержки, выраженные в линейной мере, могут быть оценены на основе использования следующей формулы: ь Ка
&Snpon = М. + AS1n - 10"4JN,*+IC"' (4.15)
к
іде ASC и AS^11 — поправки к величинам измеряемых расстояний, обусловленные упомянутыми выше компонентами; я — высота точки сто-
159
яния наблюдателя над уровнем моря; hc и hBI - высота политропного слоя тропосферы, т. е. слоя, в пределах которого температура линейно связана с высотой, для «сухого» и «влажного» компонентов.
В модели Хопфилд обоснована следующая эмпирическая зависимость рассматриваемых компонентов индекса показателя преломления от высоты:
АГ»=*.,1*--*
iL-A^4
(4.16)
где /V170 и /V8110 - индексы показателя преломления воздуха в точке стояния наблюдателя.
Для радиодиапазона значения компонентов /V70 и JV1610 могут быть
определены через температуру Т, давление P и влажность є воздуха по хорошо известным формулам:
N^=CxPfT, NeM-c2e/T+c3efP, (4.17)
где C1, с2, C3 - вспомогательные эмпирически определяемые коэффициенты численно равные:
с,- 77,64 К/мБ ; C2=-12,96 К/мБ; C3= 3,718- 10s КД/мБ.
Входящие в формулы (4.17) значения Т, Рие могут быть или измерены в точке стояния наблюдателя, или приняты равными величинам, характерным для стандартной атмосферы.
Входящие в формулы (4.16) параметры пс н A41 зависят от местоположения наблюдателя и от температуры воздуха. В качестве приближенных величин могут быть приняты значения:
Ас» 40 км; Амя11 км.
На основе использования соотношений (4.15) и (4.16) может быть получена следующая формула для подсчета суммарной тропосферной задержки в зенитном направлении:
Д^^-іО^Д+ЛГ^и (4.18)
Выполненные расчеты свидетельствуют о том, что «сухой» компонент обусловливает около 90 % от полной тропосферной задержки, а вклад «влажного» компонента составляет всего около 10%. Приведенные выше формулы позволяют произвести количественную опенку суммарной тропосферной задержки, которая для зенитного направления составляет около 2,3 м. Однако по мере приближения спутника к горизонту это значение существенно возрастает и на высоте около 10° над горизонтом достигает значений около 20 м.
