Глава 7. Дифференциальная подсистема

Спутниковые навигационные системы позволяют определить координаты потребителя с точностью порядка 10... 15 метров. Но в ряде случаев требуется более высокая точность определения. К таким случаям относятся геодезические измерения и картография, проведение специальных работ в экономических зонах, точная проводка судов в береговой зоне и при проходе в узкостях, установка плавучих СНО  и т.д. Добиться существенного увеличения точности определения координат (до единиц и долей сантиметра) удается при помощи функционального дополнения к СНС,  называемого дифференциальной подсистемой.

Основу дифференциальной подсистемы составляет наземная контрольно-корректирующая станция (ККС), координаты которой известны и определены с большой точностью. Как правило, в подобных случаях говорят о координатах фазового центра приемной антенны, геодезически привязанных к принятой системе координат (WGS-84 или П3-90). Путем сравнения измеренных значений псевдодальностей до НКА с достоверными значениями, вычисленными на основе полученной от главной станции информации об орбитах НКА, вычисляются поправки к псевдодальностям. Полученные значения поправок передаются потребителям по специально выделенным линиям передачи данных. Потребитель должен иметь соответствующий приемник, оснащенный модулем для приема радиосигналов ККС. Следует отметить, что большинство современных судовых навигаторов спутниковых навигационных систем, помимо основного канала приема сигналов непосредственно от НКА, имеют встроенный приемник дифференциальных поправок. Как правило, расстояние между потребителем и наземной ККС пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием до НКА. Поэтому с большой долей приближения можно считать, что на расстояниях до 200 - 300 км потребитель и ККС находятся в идентичном по всем параметрам навигационном поле. Следовательно, поправки, вычисленные для ККС, справедливы и для потребителя. Так, при расстоянии между ККС и потребителем, составляющем 100 км, погрешность определения координат потребителя, вызванная непостоянством ошибок псевдодальности в пространстве составляет единицы сантиметров, а при расстоянии до ККС порядка 1000 км -десятки сантиметров. На практике стараются располагать ККС не далее 500 км от целевых потребителей. ККС, как правило, используют базы ранее действовавших наземных радионавигационных станций и радиомаяков.В зависимости от способа передачи дифференциальных поправок дифференциальные подсистемы подразделяются на локальные, региональные и широко зонные.

 

 

Также в качестве аппаратуры передачи данных ЛДПС часто применяют имеющиеся радиомаяки, уплотняя их сигнал и включая в него данные от ЛДПС. Такое решение обосновано экономически, но сигнал радиомаяков, часто работающих в средневолновом диапазоне, весьма подвержен помехам и не позволяет передавать данные с большой скоростью. Радиус дальности действия при использовании СВ диапазона существенно увеличивается (до 200 км). ККС локальных ДПС, обслуживающих черноморское побережье Украины приведены в таблице 2.5. ККС Черного моря (из РТСНО адм. № 3001)

	Название станции,  координаты	Частота передачи поправок (кГц)	Дальность действия (мили)	Скорость передачи информации (бод.)
	Болгария
0421	Каварна (Cavarna) 43025,2´N, 28˚21,9´E.	300	110	200
		Украина
6422	Змеиный Zmeinyy) 45°15,1´N, 30°12,3'E	294,5	100
0423	Большой фонтан(Balshoy Fontan) 46°22,72´N, 30°44,98'E	297	110
0424	Еникальский (Yenikalskiy) 45°23,1'N, 36°38,4'E	288	100

 

Таблица 2.5 Локальные ДПС

 

Региональные дифференциальные подсистемы (РДПС),рис.2.15

имеют диаметр зоны обслуживания от 400 до 2000 км и предназначены для навигационного обеспечения отдельных регионов континента или моря/океана, когда необходимо обеспечить умеренную (1..8 м) точность определения местоположения потребителей с достаточно высокой достоверностью и целостностью. По существу, РДПС может рассматриваться как система, объединяющая ряд ЛДПС. В состав РДПС входят одна или несколько ККС, а также аппаратура контроля целостности и средства передачи данных потребителю. Эти данные вырабатываются либо на главной станции, либо непосредственно на ККС.

К региональным дифференциальным подсистемам можно отнести также  

 

Рис.2.15. Зона действия региональных дифференциальных подсистем.

системы WAAS, EGNOS и MSAS.

Система WAAS (Wide Area Augmentation System) служит для повышении точности позиционирования системы GPS NAVSTAR. Принцип действия системы несколько отличается от обычного локального дифференциального GPS режима, в котором используются корректирующие поправки с наземных контрольно-корректирующих станций, передаваемые по каналам связи.

В случае с WAAS , сигнал с поправками ретранслируется с геостационарных спутников, и обрабатывается приемоиндикатором с помощью одного из GPS-каналов. Это возможно благодаря тому, что сигнал WAAS передается на той же частоте, что и сигнал  С/А L1 системы GPS, и имеет  схожую структуру кодирования. Аналогично функционируют европейская система EGNOS и японская MSAS Общепринятое название таких систем – SBAS (Space Based Augmentation System ), что можно дословно перевести, как «космические вспомогательные системы». В литературе можно также встретить название WADGPS (Wide Area Differential GPS) - глобальный дифференциальный GPS.

Система WAAS содержит более 20 базовых станции , расположенных на всей территории Соединенных Штатов. Каждая их станций оборудована GPS аппаратурой и специальным программным обеспечением, предназначенным для приема GPS сигналов, анализа полученных измерений, вычисления ошибок ионосферы, отклонений траекторий и часов спутников, Эти данные передаются на центральную станцию управления (Master Station - WMS), где повторно обрабатывается и анализируются с учетом измерений, полученных со всех базовых станций сети. Затем корректирующая информация передается на геостационарные спутники и уже оттуда ретранслируются пользователям.

Широкозонные дифференциальные подсистемы (ШДПС),рис.2.16.

Основой широкозонной подсистемы является сеть специальных широкозонных ККС, информация о поправках с которых передается на главную станцию. После дополнительной проверки на главной станции вырабатывается комплекс общих поправок и сигналов целостности. Выработанные сигналы передаются, как правило, на геостационарные спутники, с которых транслируются на приемники потребителей. Применение геостационарных спутников позволяет обеспечить радиус рабочей зоны порядка 5000...6000 км. Достаточно часто ККС, входящие в состав широкозонной подсистемы, обеспечивают и локальный сервис с применением дополнительных каналов передачи данных.

Примером развитой ШДПС может являться сервис, предоставляемый компанией «OmniSTAR» (подразделение корпорации «Fugro»). В данном случае поправки транслируются на всю поверхность земного шара через созвездие геостационарных спутников. Сервис является платным. Для клиента, заявившего о приблизительной зоне своего местонахождения, формируется комплекс индивидуальных поправок, именуемый виртуальной базовой станцией (VBS). Могут быть сформированы VBS с континентальным, региональным и локальным охватом.

Точность определения координат с использованием VBS составляет от 0,5 до 2 м (вероятность 0,95) при удалении от наземной дифференциальной станции до 1000 км. OmniSTAR предназначена для использования только на территории суши, на внутренних водных путях, в акваториях портов и гаванях. При выходе за зону действия дифференциальный сервис автоматически выключается, при возвращении в

зону автоматически включается.

 

 

Рис.2.16. Зона действия системы Omni STAR (выделена зеленым цветом).

Вопросы для самоконтроля  по главе 7:

1. Как работает локальная дифференциальная подсистема?

2. Какие ККС обслуживают черноморское побережье Украины?

3. За счет чего обеспечивается достаточно высокая точность определения местоположения с помощью региональных дифференциальных подсистем?

4. Какие региональные дифференциальные подсистемы действуют в настоящее время?

5. Поясните принцип работы широкозонной дифференциальной подсистемы. Почему широкозонная подсистема Omni STAR может функционировать только на территории суши и во внутренних акваториях?

 

⇐ Предыдущая34353637383940414243Следующая ⇒

Поделиться: