Скачать учебники

Тикунов В. С. Геоинформатика. Кодовый метод определения дальностей. Фазовый метод определения дальностей.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Кодовый метод определения дальностей. В этом случае используются специальные дальномерные коды. Они представляют собой импульсы, чередующиеся в определенной последовательности. Обычно их обозначают символами 0 и 1. Таким образом, код — это некоторая периодически повторяющаяся комбинация 0 и 1. Дальномерный код должен иметь значительную продолжительность и случайное распределение 0 и 1. В этом случае два идентичных кода коррелируют лишь тогда, когда они полностью совмещены друг с другом. Практически коды имеют псевдослучайное распределение О и 1, так как они вырабатываются по определенным строгим закономерностям. На спутнике и в приемнике синхронно генерируют одинаковые коды. В сущности код в приемнике представляет
собой копию кода спутника. Принятый в приемнике код спутника запаздывает по отношению к местному на время, пропорциональное пройденному им расстоянию. Поэтому пришедший и местный коды не коррелируют. Время распространения сигнала, следовательно, и дальность от приемника до спутника определяют задержкой местного кода до обнаружения сильной его корреляции с кодом, принятым со спутника.
Практически измеряют не дальности, а искаженные их значения — псевдодальности. Псевдодальность отличается от истинной дальности на величину, пропорциональную расхождению шкал времени на спутнике и в приемнике. Если отсчеты по всем каналам приемника, принимающим сигналы от разных спутников, проводятся одновременно, то отличия псевдодальностей от дальностей до любого спутника будут одинаковыми. Это отличие может быть исключено введением его в качестве дополнительного неизвестного в уравнения местоопределения.
Генерируют коды двух типов: высокой и стандартной точности. Первые точнее, сложнее и используются в военных целях, вторые проще и предназначены для гражданских пользователей. Код высокой точности имеет значительную продолжительность и хорошо защищен от несанкционированного вмешательства. В GPS он обозначается как Р-код. Трактуется как точный (Precision) или защищенный (Protected). Длительность одного символа кода около 0,1 мкс. За это время радиосигнал проходит почти 30 м. Инструментальная погрешность определения псевдодальностей составляет несколько дециметров. Продолжительность кода семь суток. Каждый GPS-спутник имеет свой семисуточный фрагмент. Смена фрагментов на всех спутниках происходит еженедельно в 0 часов с субботы на воскресенье. Военный Р-код хорошо защищен. Кроме того, в случае возникновения угрозы национальной безопасности США могут быть введены еще два режима защиты. Это режим избирательного доступа (Selective Availability — SA), при котором преднамеренно в целях понижения точности измерений искажают дальномерный код и данные о местонахождении спутников, и режим дополнительного шифрования (Anti Spoofing — AS), когда Р-код переводится в новый Y-код.
В ГЛОНАСС, в отличие от GPS, нет режимов, которые принудительно загрубляют результаты и дополнительно шифруют высокой точности код.
Стандартной точности GPS-код обозначается как С/А-код. Интерпретируется как свободно доступный и легко распознаваемый (Clear Acquisition), или как гражданский (Civil Application). Частота повторения символов кода в десять раз меньше, чем у Р-кода. Поэтому длительность одного его символа около 1 мкс. За это время радиосигнал проходит почти 300 м. Инструментальная погрешность в псевдодальности может составить несколько метров. Продолжительность кода 1 мс. Это означает, что через 1 мс, примерно через каждые 300 км пути, код повторяется. Вследствие этого возникает проблема неоднозначности измерений, ибо неизвестно сколько раз этот код повторился на пути от спутника до приемника. Для разрешения неоднозначности псевдодальностей нужна дополнительная телеметрическая информация, или необходимо знать координаты приемника с ошибкой до 150 км.
В GPS все спутники работают на одних и тех же частотах, но каждый имеет свой код — разделение сигналов кодовое. В ГЛОНАСС каждый спутник имеет свои частоты, но у всех одинаковые коды – разделение сигналов частотное.
В существующих ГСП коды высокой точности передаются как на частоте L1, так и на частоте L2. В силу этого частоты L1 и L2 называют несущими. Гражданские коды транслируются только на несущей частоте L1. Это означает, что измеренные с помощью гражданских кодов дальности не защищены от ионосферных искажений.

Фазовый метод определения дальностей. Фазовым методом выполняют наиболее точные измерения. Для этого используют несущие волны L1 и L2. Инструментальная погрешность метода не превышает 1-2 мм. Метод основан на том, что фаза синусоидального колебания изменяется пропорционально времени. По истечении каждого периода фаза колебаний меняется на один цикл. В приемнике фаза принятой со спутника волны отличается от фазы местных колебаний на величину, пропорциональную расстоянию от спутника до приемника. При фазовом методе измерений возникает сложная проблема разрешения неоднозначности (многозначности). На пути от спутника к приемнику изменению расстояния в одну длину волны соответствует изменение фазы волны в один цикл (период). Поэтому результат измерения разности фаз пришедшего и местного колебаний должен был бы состоять из некоторого целого числа циклов и дробной их части. Учитывая длину волны и высоту полета спутников, нетрудно подсчитать, что циклов должно быть около 100 000 000. В действительности измерениями фиксируется только дробная часть. Это означает, что при длине волны 19 см расстояние, каким бы оно не было большим, фиксируется только в пределах этого отрезка. Неоднозначность фазовых измерений обусловлена тем, что отсутствует возможность счета целого числа (N) уложений длины волны в измеряемом расстоянии. Нужны дополнительные усилия, чтобы получить однозначные значения дальностей. Разрешение неоднозначности фазовых измерений — одна из труднейших задач, решаемых ГСП.

< ГИС и глобальные системы позиционирования

Содержание книги "Тикунов В. С. Геоинформатика."

Навигационное сообщение. Координатное обеспечение. Целостность системы >

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

При копировании информации обязательны прямые ссылки на сайт, а также на авторов книг.
Все книги являются собственностью их авторов и служат исключительно для ознакомления.
© Edu-Knigi.ru, 2011. © Дизайн и программирование от студии "ПСГ".