Методы и алгоритмы формирования поправок в дифференциальной системе спутниковой навигации

• Автор: Сернов, Виталий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.12.14, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список используемых сокращений

Глава 1. Постановка задачи.

Введение

1.1 Предпосылки работы.

1.2 Обзор и классификация спутниковых систем дифференциальной навигации.

1.3 Постановка задачи.

Глава 2. Разработка алгоритмов высокоточного прогнозирования орбит на основе использования современных геофизических моделей Земли.

2.1 Математические модели ускорений пассивного движения НИСЗ

2.1.1 Модели гравитационного поля Земли .

2.1.2 Гравитационное влияние Лупы и Солнца.

2.1.3 Возмущения вызываемые приливами в упругом теле Земли
2.1.4 Возмущения вызываемые океаническими приливами .
2.1.5 Возмущения вызываемые атмосферными приливами
2.1.6 Неточности модели геопотенциала вследствие движения полюсов .
2.1.7 Возмущения, вызываемые давлением солнечного света
2.2 Выбор метода интегрирования.
2.3 Результаты высокоточного прогнозирования. Оценка интервала прогнозирования
для задачи формирования дифференциальных поправок
Глава 3. Определение орбит среднеорбитальных НИСЗ по беззапросным измерениям сети наземных станций.
3.1 Обзор методов обработки беззапросиых траекторных измерений
3.1.1. Статический метод.
3.1.2. Динамический метод
3.1.3. Кинематический метод
3.1.4. Метод ослабленной динамики
3.2 Математические модели измерений и их временная привязка.
3.2.1 Время и его количественное определение
3.2.2 Шкалы времени навигационного приемника
3.2.3 Математические модели измерений навигационного приемника
3.2.4 Временная привязка измерений навигационного приемника к единой шкале
времени системы
3.3 Методика вычисления невязок.
3.3.1. Модель движения станции сбора измерений.
3.3.2. Модель псевдодальномерного канала.
3.3.3. Алгоритм расчета невязок
3.4 Реализация метода ослабленной динамики в задаче определения орбит.
. 3.4.1. Выбор и обоснование вектора оцениваемых параметров
3.4.2. Рекуррентное вычисление вектора оцениваемых параметровЮО
3.4.3. Проведение вычислительного эксперимента определения орбит НИСЗ по беззапросным измерениям псевдодальностей.
Глава 4. Предложения по построению системы глобальной дифференциальной навигации.
4.1 Экспериментальное определение вида глобальных дифференциальных поправок
4.2 Определение состава глобальных дифференциальных поправок.
4.3 Предложения по структуре передачи глобальных дифференциальных поправок и оценка необходимой пропускной способности каналов связи.
4.4 Структура системы глобальной дифференциальной навигации
4.5 Способы использования глобальных дифференциальных поправок.
4.6 Результаты вычислительного эксперимента по определению координат потребителя на основе учета глобальных дифференциальных поправок
Заключение
Приложения
Список используемой литературы


В этом методе ККС сообщает параметры, которые позволяют вычислить в аппаратуре потребителя поправки к псевдодальностям по отношению ко всем видимым спутникам. Использование этих поправок в аппаратуре потребителя приводит к повышению точности метоопределения. Такие параметры и составляют корректирующую информацию, передаваемую потребителям. Поправки, вычисленные с их помощью, частично компенсируют погрешности в измерениях псевдодальностей, вносимых ионосферными и тропосферными искажениями, ошибками эфемеридного обеспечения, синхронизации часов НИСЗ см. Для передачи поправок в ЛСДН широкое распространение получил специальный стандарт передачи . Действие ЛСДН ограничено областью, в центре которой располагается ККС. Типичный размер этой области 0км 2. Размер области действия ЛСДН определяется пространственной декорреляцией локальных поправок. Ошибки местоопределения в пределах зоны действия ЛСДН составляют порядка м. В пределах рабочей зоны максимальная точность коррекции достигается в центре и убывает к ее периферии, ограничивая тем самым размер рабочей области. В качестве примеров авиационных ЛСДН на основе можно привести систему фирмы Германия , и системы , 9, разработанные фирмами и . Иногда, для расширения зоны действия, применяют объединение нескольких систем ЛСДН. В этом случае должна бьпгь создана система управления взаимодействия объединенных ЛСДН. Такие объединения ЛСДН называют региональной системой дифференциальной радионавигации РСДН. Принципы функционирования региональных систем, за исключением их совместного управления, ничем не отличается от принципов функционирования ЛСДН. РСДН в своем составе могут иметь несколько ККС и соответствующие системы управления, передачи корректирующей информации и сигналов целостности системы. В отличие от локальных региональные системы обладают рабочей зоной от 0 до км и предназначены для навигационного обеспечения отдельных регионов континента, моря, океана. ККС для сглаживания ошибок коррекции в пределах рабочей зоны региона. Поскольку точный закон изменения поправок в произвольной точке между опорными станциями неизвестен и меняется по мере движения спутника, для расчета аппроксимации можно воспользоваться только простейшим полиномом первого порядка. Это в принципе не позволяет получить достаточно точной дифференциальной коррекции в произвольной точке не только региональной зоны, но даже в пределах локальной рабочей зоны отдельно взятой ККС. В основе широкозонных систем дифференциальной навигации лежит совершенно иной принцип формирования дифференциальных поправок. В этих системах потребителю передаются параметры коррекций координат и составляющих вектора скорости спутников, параметры модели ионосферных задержек и смещений шкал времени спутников. Основой широкозонной дифференциальной системы является сеть станций мониторинга, информация с которых передается в центр управления мастерстанцию для совместной обработки с целью выработки глобальных дифференциальных поправок. Под глобальными дифференциальными поправками понимаются такие поправки, которые применимы в любой точке Земли и поэтому передаются всем пользователям системы вне зависимости от их нахождения в какой либо локальной зоне. Таковыми являются поправки к параметрам эфемеридновременной информации ЭВИ навигационных спутников. В литературе 6 такой подход получил название метод коррекции параметров пространства состояния или более содержательно метод коррекции параметров модели движения спутников и смещений их шкал времени. Кроме глобальных поправок в широкозонной системе, для компенсации ионосферных искажений, формируется подробная карта вертикальных ионосферных задержек для региона, на котором расположены ССИ. Согласно 2,6 широкозонные системы дифференциальной радионавигации обеспечивают точность местоопределения со среднеквадратической ошибкой порядка 2. Размер рабочей области области на которой расположены станции мониторинга составляет порядка км. Сеть включает как минимум одну мастерстанцию, некоторое число станций мониторинга и линии связи см.