Report
Погрешность определения псевдодальности в спутниковой ионосферы
| Τίτλος: | Погрешность определения псевдодальности в спутниковой ионосферы |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | Системы управления, связи и безопасности, 2020. |
| Έτος έκδοσης: | 2020 |
| Θεματικοί όροι: | частотноселективные замирания, small-scale fluctuations, полное электронное содержание ионосферы, мелкомасштабные флуктуации, frequency selective dying down, full electronic maintenance of an ionosphere, satellite radio navigational system, unmanned aerial vehicle, спутниковая радионавигационная система, беспилотный летательный аппарат, error of measurement of pseudo-range, погрешность измерения псевдодальности |
| Περιγραφή: | Problem statement: it is known that natural and artificial indignations of an ionosphere are followed by simultaneous formation of not uniformity of large, average and small scales. Now at design of global navigation satellite systems (GNSS) the increase of an error of determination of pseudo-range by the navigation equipment of consumers in the conditions of regular indignations of an ionosphere and formation of large and mid-scale not uniformity is considered. For elimination of the ionospheric making error of determination of pseudo-range two-frequency and differential operating modes of GNSS at which by 2-3 times the noise component of an error increases are traditionally used. Therefore for its reduction instead of signals with a narrow strip of a range (1 MHz) use signals with a wide strip (10 MHz). However their application can lead to considerable (much and more) to increase in a noise error if in an ionosphere are formed intensive small-scale heterogeneity. This results from the fact that dispersion of radio waves on small-scale not uniformity leads to emergence of a mnogoluchevost and narrowing of a strip of coherence of the transionospheric channel to values less than 1 MHz. It causes emergence of frequency selective dying down of the accepted signals which cause increase of a noise error of measurement of pseudo-range in the correlation receiver. The purpose of work is development of techniques of assessment of an error of measurement of pseudo-range the navigation equipment of consumers of GNSS working in the single-frequency, two-frequency or differential modes in the conditions of the indignations of an ionosphere accompanied with simultaneous formation of not uniformity of various scales (large, average and small). The novelty consists in theoretical generalization of the models and methods applied to assessment of an ionospheric error of measurement of pseudo-range by the navigation equipment of consumers of GNSS in the conditions of formation of large and mid-scale not uniformity, and assessment of a noise error of measurement of pseudo-range in the conditions of formation of intensive small-scale not uniformity. Result: analytical dependences of an error of measurement of pseudo-range in the navigation equipment of consumers of SNRS are received from frequency parameters of the transmitted GNSS signals (bearing frequencies and strips of a range), the relation signal/noise on an entrance of the measuring receiver and a mean square deviation of small-scale fluctuations of full electronic maintenance of an ionosphere concerning their average value (considering large and mid-scale heterogeneity). Practical importance: results of forecasting of growth of errors of measurements of pseudo-range in the navigation equipment of consumers of GNSS working in various modes (single-frequency, two-frequency and differential), in the conditions of natural indignations of an ionosphere in the field of the polar and equatorial latitudes and artificial (technogenic) indignations of an ionosphere which are followed by formation of intensive small-scale not uniformity of an ionosphere are received. It is shown that in the latter case the error of determination of pseudo-range can reach values 35 … 384 m and will take place when using in GNSS of signals with a wide strip of a range (10 MHz) and a two-frequency operating mode of the navigation equipment of consumers who are traditionally used for reduction noise and ionospheric making errors of measurement of pseudo-range. Постановка задачи: известно, что естественные и искусственные возмущения ионосферы сопровождаются одновременным образованием неоднородностей крупных, средних и мелких масштабов. В настоящее время при проектировании спутниковых радионавигационных систем (СРНС) учитывается возрастание погрешности определения псевдодальности навигационной аппаратурой потребителей в условиях регулярных возмущений ионосферы и образования крупнои среднемасштабных неоднородностей. Для устранения ионосферной составляющей погрешности определения псевдодальности традиционно используются двухчастотный и дифференциальный режимы работы СРНС, при которых в 2-3 раза возрастает шумовая составляющая погрешности. Поэтому для ее уменьшения вместо сигналов с узкой полосой спектра (1 МГц) используют сигналы с широкой полосой (10 МГц). Однако их применение может привести к значительному (на порядок и более) увеличению шумовой погрешности, если в ионосфере образуются интенсивные мелкомасштабные неоднородности. Это объясняется тем, что рассеяние радиоволн на мелкомасштабных неоднородностях приводит к появлению многолучевости и сужению полосы когерентности трансионосферного канала до значений менее 1 МГц. Это обуславливает возникновение частотно-селективных замираний принимаемых сигналов, которые вызывают возрастание шумовой погрешности измерения псевдодальности в корреляционном приемнике. Целью работы является разработка методик оценки погрешности измерения псевдодальности навигационной аппаратурой потребителей СНРС, работающей в одночастотном, двухчастотном или дифференциальном режимах, в условиях возмущений ионосферы, сопровождаемых одновременным образованием неоднородностей различных масштабов (крупных, средних и мелких). Новизна заключается в теоретическом обобщении моделей и методов, применяемых для оценки ионосферной погрешности измерения псевдодальности навигационной аппаратурой потребителей СНРС в условиях образования крупнои среднемасштабных неоднородностей, и оценки шумовой погрешности измерения псевдодальности в условиях образования интенсивных мелкомасштабных неоднородностей. Результат: получены аналитические зависимости погрешности измерения псевдодальности в навигационной аппаратуре потребителей СНРС от частотных параметров передаваемых сигналов СРНС (несущей частоты и полосы спектра), отношения cигнал/шум на входе измерительного приемника и среднеквадратического отклонения мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания ионосферы относительно их среднего значения (учитывающего крупнои среднемасштабные неоднородности). Практическая значимость: получены результаты прогнозирования роста погрешностей измерений псевдодальности в навигационной аппаратуре потребителей СНРС, работающей в различных режимах (одночастотном, двухчастотном и дифференциальном), в условиях естественных возмущений ионосферы в области полярных и экваториальных широт и искусственных (техногенных) возмущений ионосферы, сопровождающихся образованием интенсивных мелкомасштабных неоднородностей ионосферы. Показано, что в последнем случае погрешность определения псевдодальности может достигать значений 35...384 м и будет иметь место при использовании в СРНС сигналов с широкой полосой спектра (10 МГц) и двухчастотного режима работы навигационной аппаратуры потребителей, которые традиционно используются для уменьшения шумовой и ионосферной составляющих погрешности измерения псевдодальности. |
| Τύπος εγγράφου: | Research |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2020-10208 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........323e5b54cd4c3e6df2565e46d455985e |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2020-10208 |
|---|