Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
От спутника
ИрИ DJ HlIR
Рис. 4.2. К пояснению елиякия многолутностк січ налов, попадающих на вход приемника
При наличии отраженных радиосигналов, прошедших несколько иной путь повышенной протяженности, в результаты радиодальномерных измерений вносится дополнительная погрешность, оказывающая влияние на конечную точность спутниковых измерений. Более того, многопутность может служить причиной существенного ослабления поступающих на вход приемника сигналов, а в отдель-
163
ных случаях приводить к полному нарушению нормальной работы приемника.
Особенности влияния отраженных радиосигналов на результаты дальномерных измерений достаточно подробно изучены в процессе разработки и исследования наземных ралиодальномерных устройств. При этом было установлено существенное различие в механизме влияния отражений на несущие и модулирующие колебания. В связи с тем, что при спутниковых измерениях используются оба типа отмеченных колебаний, оценим это влияние применительно как к фазовым измерениям, базирующимся на использовании несущих колебаний, так и к кодовым измерениям, основанным на применении модулирующих сигналов.
Поскольку процесс влияния многопутности непосредственно на несущие колебания описывается намного проще и нагляднее, то рассмотрим механизм такого влияния на характерные для спутниковых измерений фазовые измерения, отнесенные к несущим колебаниям.
Предположим, что отраженны й от того или иного объекта радиосигнал проходит избыточный путь &р в результате чего он приобретает в сравнении с прямым сигналом дополнительный фазовый сдвиг ДТ, который в долях фазового цикла может быть оценен на основе следующего очевидного соотношения:
(4-24,
где/- частота несущих колебаний; о - скорость распространения электромагнитных волн.
При наличии отражений на антенное устройство спутникового приемника одновременно поступают как прямой, так и отраженный радиосигналы, характеризуемые векторами Епр и Еашр (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Векторное сложение прямого и отражен но то сигналов
При взаимодействии изображенных на рис. 4.3 сигналов формируется результирующий сигнал, который оказывается сдвинутым по фазе относительно прямого сигнала на величину ЛФ. оцениваемую соотношением:
164
фф)- (4.25)
іде к=ЕОТ]/Епр - коэффициент ослабления отраженного сигнала приближенно равный коэффициенту отражения отражающей поверхности.
Анализ формулы (4.25) свидетельствует о том, что максимальная ошибка из-за многопутности при условии, что Еотр? ?|ф, наблюдается при противофазности этих сигналов, причем рассматриваемое взаимодействие сопровождается не только возникновением ошибки в результатах спутниковых измерений, но и ослаблением амплитуды результирующего сигнала, что может при-нодить к невозможности фиксации таких сигналов из-за их малой величины и, как следствие, к пропуску фазовых циклов при взятии последовательных отсчетов в процессе орбитального движения спутника.
Что касается количественной оценки фазовых искажений, то с учетом того, что в системах GPS и ГЛОНАСС длины волн несущих колебаний близки к 20 см, максимальная ошибка фазовых измерений может достигать значений около 5 см. В тех редких случаях, когда отраженный сигнал превышает прямой (например, при наличии дополнительного затухания на пути прохождения прямого сигнала), эта ошибка может приближаться к IO см.
При выполнении псевдодальномерных (кодовых) измерений механизм расчета ошибок из-за многопутности существенно осложняется. Не прибегая к громоздкому математическому анализу, заметим: при подсчете интересующих нас погрешностей в результатах кодовых измерений происходит переход рассмотренных выше фазовых сдвигов, характерных для несущих колебаний, в фазовые сдвиги, которые приобретают модулирующие (т. е. кодовые) сигналы. При этом разность хода в несколько сантиметров, характерная для несущих колебаний, трансформируется в разность пройденных путей для модулирующих колебаний, оцениваемую десятками метров. Так, например, фазовый сдвиг на уровне около 90°, который приобретают сигналы, несущие в себе информацию об общедоступном С/А-коде и имеющие длину волны около 300 м, обусловливает ошибку, оцениваемую величиной около 75 м.
С учетом вышеизложенного повышенного внимания заслуживают меры по ослаблению влияния многопутности, прежде всего, на результаты кодовых измерений. При этом следует заметить, что за счет использования дифференциальных методов измерений не удается ослабить рассматриваемое влияние, так как обстановка, порождающая возникновение многопутности, характерна для каждого конкретного пункта наблюдений.
165
На основе проведения как теоретических, так и экспериментальных исследований разработаны следующие рекомендации по ослаблению влияния источников ошибок, обусловленных многопутностью:
1) места расположения пунктов наблюдения следует выбирать с таким расчетом, чтобы исключить наличие отражающих объектов вблизи от антенной системы спутникового приемника;
2) при разработке антенных систем для спутниковых приемников следует обращать внимание па необходимость установки дополнительных экранирующих приспособлений, препятствующих попаданию отраженных радиосигналов на вход антенны (например, установка экранов под антенной, что позволяет устранить влияние сигналов, отраженных от подстилающей поверхности);
