Мир Знаний

Анализ погрешностей спутниковой радионавигационной системы работающей в дифференциальном режиме (стр. 12 из 21)

Отметим, что это уравнение является простым расширением уравнения 2.1.

Общий формат тот же самый, что и для сообщения типа 1. В самом деле, описание 1-битового коэффициента масштабирования соответствует таблице 2.4, а описание 2-битовой ошибки дифференциальной дальности пользователя соответствует таблице 2.5. Содержание сообщения типа 2 представлено в таблице 2.6. Оно иллюстрируется рисунком 2.4.

Рисунок 2.4 - Сообщение типа 2 - ошибка (приращение)

дифференциальных поправок


Таблица 2.6. Состав сообщения типа 1

Параметр Число бит Масштабныйкоэффициент /Единица измерения Диапазон
Масштабный коэффициент 1 (Смотри табл. 2.4) 2 состояния
Ошибка дифференциальной дальности пользователя (UDRE) 2 (Смотри табл. 2.5) 4 состояния
Номер спутника (ID) 5 1 1-32****
Приращение поправки псевдодальности (PRC*) 16 0.02 или 0.32 м 655.34 или 10485.44 м**
Приращение скорости изменения поправки псевдодальности (RRC*) 8 0.002 или 0.032 м/с 0.254 или 4.064 м/с***
Признак конкретной посылки данных 8 Смотри спецификацию сигналов GPS/SPS
Заполнение 8x[Nsmod3] Биты 0, 8, 16
Четность Nx6 Смотри срецификацию сигналов GPS/SPS

* - дополнительный код;

** - двоичное число 1000 0000 0000 0000 указывает на наличие проблемы и оборудование пользователя должно немедленно прекратить использование данного спутника;

*** - двоичное число 1000 0000 указывает на наличие проблемы и оборудование пользователя должно не медленно прекратить использование данного спутника;

**** - номер 32 спутника индуцируется нулями во всех разрядах;

- число спутников, поправки для которых содержатся в сообщении;

- число слов с данными в сообщении. Длина кадра равна
слова.

Сообщение типа 3 - параметры опорной станции GPS (постоянное)

Сообщение типа 3 содержит информацию об опорной станции. Рисунок 2.5 и таблица 2.7 представляют содержание сообщения типа 3. Оно состоит из четырех слов данных (N = 4) при полной длине кадра в шесть 30-битовых слов. Оно включает координаты антенны приемника GPS опорной станции (во Всемирной Центральной Связанной с Землей системе координат (ECEF)) с точностью до сантиметра. Рекомендуемым опорным эллипсоидом является WGS-84.

Таблица 2.7. Содержание сообщения типа 3

Параметр Число бит Масштабный коэффициент и единица измерения Диапазон
X-координата ECEF* 32 0.01 м 21474836.47 м
Y-координата ECEF* 32 0.01 м 21474836.47 м
Z-координата ECEF* 32 0.01 м 21474836.47 м
Четность 24 Смотри спецификацию сигналов GPS/SPS

* - Дополнительный код

Хотя потребитель может обеспечивать выдачу этих координат в системе опорного эллипсоида, отличающегося от WGS-84, обычно это не рекомендуется, т.к. существует возможность путаницы. Если используется опорный эллипсоид, отличающийся от WGS-84, должно периодически передаваться сообщение типа 4 для информирования пользователей об опорном эллипсоиде, использованном для определения координат опорной станции. Т. к. приемник пользователя будет обрабатывать координаты относительно WGS-84 до тех пор, пока он не примет сообщение типа 4, можно ожидать появления значительных ошибок. Обычно рекомендуется, чтобы сообщение типа 4 передавалось с каждым сообщением типа 3, чтобы исключить любую неопределенность в использовании опорного эллипсоида.


Рисунок 2.5 - Сообщение типа 3 - параметры опорной станции GPS

Сообщение типа 6 - нулевой кадр GPS (постоянное)

Сообщение типа 6 не содержит никаких параметров. Оно будет использоваться в качестве заполнителя передачи, если потребуется. Его назначение - обеспечить передачу, когда GPS опорная станция не имеет других сообщений, готовых для передачи, или, чтобы синхронизировать начало сообщения некоторой неопределенной эпохи. Может не быть никаких причин для посылки этого сообщения. Оно определяется только как сообщение на всякий случай. Оно может использоваться в будущем как сообщение-заполнитель, если будет не нужна более высокая скорость передачи сообщений вследствие медленного нарастания ошибки. Оно также может быть использовано для индексации состояния станции, т.е. “Не работает”, когда опорный приемник не работает. Хотя это короткое сообщение, оно снабжает пользователя дополнительными преамбулами. Передачи этого сообщения могли бы стать средством установления и поддерживания кадра синхронизации.

Сообщение содержит два первых слова, как обычно, в сопровождении N=0 или 1, в зависимости от того, требуется передача четного или нечетного дополнения. Если N=1, то 24 бита данных в дополнительном слове должны быть заполнены чередующимися 0 и 1. Четность должна контролироваться как обычно.

Сообщение типа 9 - установка частных поправок GPS

Сообщение типа 9 служит для тех же самых целей, что и сообщения типа 1, - оно содержит основные дифференциальные поправки GPS. Однако, по сравнению с типом 1 для сообщения типа 9 не требуется полный набор спутников. Как результат, сообщения типа 9 требуют использования более стабильных часов, чем в том случае, когда станция передает только сообщения типа 1, поэтому поправки спутников имеют различное опорное время.

Для предупреждения ухудшения навигационной точности из-за немоделируемого дрейфа часов, который может иметь место в промежутке между сообщениями типа 9, требуется датчик времени с высокой стабильностью. Они также полезны для медленных линий передачи данных в присутствии импульсного шума того типа, который появляется при функционировании радиомаяков. В течение периодов высокого уровня шума более высокая скорость преамбул поддерживает более высокую частоту ресинхронизации.

Сообщение типа 9 может также использоваться для улучшения характеристик линий передачи данных, которые чувствительны к интерференции от импульсного шума типа, возникающего в линиях передачи данных радиомаяков. Группирование спутников в блоки из трех значительно улучшает характеристики линии передачи данных по двум направлениям. Во-первых, когда сообщения типа 9 содержат поправки для трех спутников, изначально низкий возраст, содержащихся в них поправок, более чем компенсирует их более продолжительное время передачи, связанное с более длительными процедурами. Это показано в таблице 2.8. Во-вторых, малая длина сообщения типа 9 обеспечивает повышенную устойчивость к шуму и создает возможность более быстрой ресинхронизации вследствие того факта, что преамбула передается с более высокой скоростью (более часто). Отметим, что по сравнению со случаем использования сообщения типа 1, поправки из частного сообщения типа 9 могут использоваться сразу, как только они получены, снижая, таким образом, среднее время ожидания

и уменьшая чувствительность сообщений к шуму в канале[7].

Таблица 2.8 - Возраст

поправок при 100 бит/сек.
Количество спутников Максимальная задержка
Сообщение типа 1 Сообщение типа 9(3 спутника/сообщение)
4 5.4 с 5.4 с
6 7.2 с 6.3 с
8 9.6 с 8.1 с
9 10.2 с 8.4 с

Содержание и формат сообщения типа 9 идентично содержанию и формату сообщения типа 1 за исключением того, что

(число спутников) и
(число 30-битовых слов) будут значительно меньше.

Сообщение типа 16 - специальное сообщение GPS (постоянное)

Сообщение типа 16 является специальным сообщением в коде ASCII, которое может индицироваться на принтере или ЭЛТ. Каждое сообщение типа 16 может иметь длину до 90 символов. Для согласованности с другими сообщениями, младшие значащие биты передаются первыми, что означает, что “переворот данных”, также применяется в этом сообщении. 8-битовый код ASCII используется, но следует принимать во внимание, что младший значащий бит, как правило, будет всегда равняться нулю вследствие того, что не существует стандарта на обозначение других символов, отличных от 7-битовых символов ASCII. Если, например, для специальных целей коммерческие операции или агентства выбирают для использования графические символы IBM, они могут быть переданы с использованием сообщение типа 16. Заполняющие биты в таком сообщении представляются нулями во избежание случайной ошибочной интерпретации чередующихся 1 и 0, которые служат заполнителями в других сообщениях.

Рисунок 2.6 показывает слово в том виде, как оно выглядит в сообщении типа 16.

Рисунок 2.6 - Сообщение типа 16. ASCII (“QUICK”)

4. Погрешности местоопределения и их анализ

4.1 Составляющие ошибок

Точностные характеристики СРНС определяются уровнем погрешностей, сопутствующих навигационным определениям (погрешности определения псевдодальности ― ПД) и геометрическому расположению используемому для оценки место ИСЗ и АП.