Исследование точности спутниковых определений по мере удаления от базовой станции


Исследование точности спутниковых определений по мере удаления от базовой станции

Бурное развитие науки и техники в последние десятилетия позволили создать принципиально новый спутниковый метод определения координат и их приращений. В этом методе для решения задач позиционирования используются подвижные спутники, координаты которых можно вычислить с необходимой точностью на любой момент времени. На смену динамической триангуляции пришла динамическая трилатерация, образующая пространственную систему линейных измерений с дальнейшим вычислением координат определяемых пунктов. На точность такого определения влияет большое количество неучтенных ошибок, осложняя в конечном итоге абсолютное трехмерное координирование. Базовой методикой выполнения геодезических работ на производстве является относительное координирование с использованием сохранившихся пунктов наземной триангуляции и полигонометрии. Методики проводимых определений носят хаотический характер без учета временных и геометрических факторов прохождения спутников и использования различных навигационных систем. Точность геодезических определений во многих случаях не обоснована удаленностью от базовых станций.

Для исследования точности измерения выбран полигон из 5 пунктов ГГС в Ростовской области (см. рис. 1). В качестве базовой станции [1-4] выбран пункт Ленинаван. Объектом исследования является точность измерения расстояния при не благоприятном и благоприятном уровне PDOP [5,6] и разных систем GPS и ГЛОНАСС в статическом режиме работы GPS приемника [7]. Расчеты координат и расстояний произведены в МСК-61, предустановленной в ГНСС приемнике Javad Triumph V. S. Для сравнения использованы значения координат и вычисленные по ним расстояния между пунктами, принятые за истинные [8]. Ниже приведены графики и сводные таблицы, полученные в результате исследования.

Проведя необходимые наблюдения, были получены координаты и расстояния от базовой станции (БС) (пирамида Ленинаван) до 4-х пунктов в благоприятный период PDOP ?3 и не благоприятный период PDOP>3. Все данные с БС и передвижного приемника были скопированы в ПО Justin (программное обеспечение) для обработки. Значения, полученные при расчете координат и расстояний до пунктов при использовании двух систем GPS/ГЛОНАСС гораздо точнее, чем при расчете каждой из них. Для прогнозирования оптимальных условий наблюдения спутникового созвездия и выявления наименьших погрешностей PDOP были проведены наблюдения БС в период 24 часа. На рис. 2 представлены результаты измерений расстояний по мере удаления от базовой станции. Точность расстояний ухудшается от 2 до 12 см по мере удаления от БС.

Спутник станция подвижной

схема расположения исследуемых пунктов ггс

Рис. 1. Схема расположения исследуемых пунктов ГГС

Исследование расстояния от БС до пункта ГГС в благоприятный

№ п/п

Наименование вектора

Расстояние по каталогу, м

Исследованная длина вектора, GPS/ГЛОНАСС, м

Погрешность измерений, GPS/ГЛОНАСС м

Исследованная длина вектора, GPS, м

Погрешность измерений GPS, м

Исследованная длина вектора, ГЛОНАСС, м

Погрешность измерений ГЛОНАСС, м

1

Б. Салы - Ленинаван.

15703.40

15703.3536

0.0464

15703.2776

0.1224

15703.3097

0.0903

2

Труд - Ленинаван.

4978.45

4978.4166

0.0334

4978.4116

0.0384

4978.4287

0.0213

3

Новый Мир - Ленинаван.

8339.90

8339.8763

0.0237

8339.8369

0.0631

8339.8668

0.0332

4

Каменоломни - Ленинаван.

4131.00

4130.9879

0.0121

4130.9677

0.0323

4130.9887

0.0113

Результаты полученных погрешностей определения расстояний по мере удаления от БС до пунктов ГГС приведены на рис. 2,3 и представлены графически в табл. 1,2.

Исходя из данных графиков и таблиц видно, что погрешности измерений расстояний увеличиваются по мере удаления от БС. Значения PDOP оказывают влияния на точность вычисления расстояний, как в благоприятный период, так и в не благоприятный период наблюдений.

Исследования, выполненные по данной теме, позволяют сформулировать следующие рекомендации, для повышения качества геодезических работ, проводящихся методом спутникового определения координат.

график изменения погрешности измерения расстояний в зависимости от удаления от бс при pdop<3

Рис. 2. График изменения погрешности измерения расстояний в зависимости от удаления от БС при PDOP<3.

Таблица №2. Исследование расстояния от БС до пункта ГГС в неблагоприятный период PDOP>3

№ п/п

Наименование вектора

Расстояние по каталогу, м

Исследованная длина вектора, GPS/ГЛОНАСС, м

Погрешность измерений, GPS/ГЛОНАСС м

Исследованная длина вектора, GPS, м

Погрешность измерений GPS, м

Исследованная длина вектора, ГЛОНАСС, м

Погрешность измерений ГЛОНАСС, м

1

Б. Салы - Ленинаван.

15703.40

15703.3465

0.0535

15703.2931

0.1069

15703.2878

0.1122

2

Труд - Ленинаван.

4978.45

4978.4102

0.0398

4978.4055

0.0445

4978.4281

0.0219

3

Новый Мир - Ленинаван.

8339.90

8339.8588

0.0412

8339.8314

0.0686

8339.8574

0.0426

4

Каменоломни - Ленинаван.

4131.00

4130.9867

0.0133

4130.9666

0.0334

4130.8710

0.0129

Спутник станция подвижной

графи3" />

Рис. 3. График изменения погрешности измерения расстояний в зависимости от удаления от БС при PDOP>3.

Для получения более точных координат и расстояний необходимо:

Проводить наблюдения при благоприятных погодных условиях;

Проводить наблюдения более 20 минут (при неблагоприятных погодных условиях);

Проводить наблюдения при минимальных значениях PDOP;

Использовать угол маски отсечения спутников до 10° для повышения точности координат;

Проводить предварительный анализ полученных данных на месте проводимых наблюдений (при выявлении большого количества ошибок провести повторный сеанс наблюдений, либо перенести наблюдения на более благоприятный период);

Наблюдения проводить двухчастотным, двухсистемным ГНСС приемником;

В наблюдениях и расчетах использовать 2 системы GPS/ГЛОНАСС;

Для привязки необходимого объекта в радиусе пятнадцати километров использовать три и более пунктов ГГС.

В данной статье представлены результаты исследований, опирающиеся на измерения GPS приемника одной фирмы. Для полной полноты картины желательно произвести исследование с использованием разных GPS приемников (разных фирм производителей) и последних их модификаций, т. к. на сегодняшний день применяются новые технологии, позволяющие получать координаты с высшей точностью и в разных условиях наблюдения [9,10].

Литература

    1. Антонович К. М. - Использование СРНС в геодезии. Том 1. Москва ФГУП "Картгеоцентр", 2005. - 340 с. 2. Антонович К. М. - Использование СРНС в геодезии. Том 2. Москва ФГУП "Картгеоцентр", 2006. - 311 с. 3. РТМ 68-14-01 - Спутниковая технология геодезических работ. Термины и определения - 2001. - 15 c. 4. Клюшин Е. Б., Куприянов А. О., Шлапак В. В. Спутниковые методы измерений в геодезии. Ч. 1: Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2006. - 60 с. 5. Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. - М.: ЦНИИГАиК, 2003. - 66 с. 6. ОСТ 68-15-01 - Измерения геодезические. Термины и определения - 2001, 19 с. 7. Маркина, Ю. И. Антенна GPS круговой поляризации в диапозоне 1,2-1,6 ГГц // Инженерный вестник Дон", 2012, №3. URL: ivdon. ru/magazine/archive/n3y2012/917. 8. Н. Ф. Добрынин, Т. М. Пимшина Использование космических средств позиционирования при обработке аэро - и космической информации // Инженерный вестник Дона, 2013, №3. URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1835. 9. G. Seeber, Satellite Geodesy, 2nd completely revised and extended edition Berlin -New York 2003. - p. 612. 10. Anil K. Maini, Varsha Agrawal, Satellite Technology Priciples and applications, 2011. - p. 696

Похожие статьи




Исследование точности спутниковых определений по мере удаления от базовой станции

Предыдущая | Следующая