На данный момент, группировка GPS спутников состоит из 30+ штук, обеспечивающих высокий уровень доступности, надежности и точности. Сантиметровую точность можно достичь, используя измерения фазы несущей частоты и решения связанных целых неточностей; успех будет только при условии требуемого количества спутников, их геометрии и длительности наблюдения. Если взять за допущение, что дополнительное количество спутников всегда приветствуется, весь вопрос сведется к возможным результатам, полученным при использовании GPS-ГЛОНАСС. По последним данным Российского правительства, ГЛОНАСС группировка состоит из 15-20 спутников.
По наихудшим прогнозам правительства США, количество действующих GPS спутников снизится до 24 штук за следующие два года из-за задержек в получении новых, и возникает вопрос неотложных действий. Рисунки 1 и 2 показывают часть ответа: показатель снижения точности определения положения в горизонтальной плоскости (HDOP) на 95% уровне для оставшихся спутников, 19 штук GPS спутников и 19+16 GPS+ГЛОНАСС совместной группировки. Эти диаграммы были получены расчетом HDOP значений на 20 градусной сетке с временными интервалами в 1 минуту для 24 часов и расчетом 95%-ых значений в этих точках, с использованием высотной маски 57. Никаких ограничений не применялось. Несмотря на то, что большая часть GPS значений около двух, что само по себе превосходно, достаточно большие районы имеют значения от 6 до 10 и находятся в минимально допустимых приделах. Соответствующие значения для группировки из 30 спутников находятся в районе двух. Соответствующие HDOP значения GPS+ГЛОНАСС группировки также в районе двух.
Рисунок 1 "HDOP для GPS группировки из 19 спутников".
Рисунок 2 "HDOP для объединенной 19+16 GPS+ГЛОНАСС группировки".
Более наглядно выглядят параметры надежности (Рисунки 3 и 4). Эти 95%-ые возможные горизонтальные ошибки (HPE), которые не будут детектироваться, если они будут появляться в связи с нехваткой спутников. Они также называются внешними значениями надежности и очень близко находятся к значениям RAIM. Стандартное отклонение от 2 до 6 метров введены в измерения GPS и ГЛОНАСС. Более высокие значения ГЛОНАСС учитывают большее количество орбитальных ошибок. В расчетах использовались значения 0.1% уровня и 90% тестовой мощности.
Рисунок 3 "Максимально возможная горизонтальная ошибка для GPS группировки из 19 спутников".
Рисунок 4 "Максимально возможная горизонтальная ошибка для GPS+ГЛОНАСС группировки из 19+16
спутников".
Как и ожидалось, надежность 19 спутников GPS очень низкая, ошибки до 300 метров могут не определяться. Соответствующие значения для 30 спутников, не показанные здесь, все находятся в районе 20 метров. Соответствующие HPE значения совместной группировки GPS+ГЛОНАСС намного лучше, около 50 метров по всему миру, исключая специфичные регионы.
Кинематика GPS+ГЛОНАСС.
Спутники ГЛОНАСС также могут помочь в решении неоднозначностей фаз несущей частоты, делая процесс более быстрым и надежным, несмотря на ограничения сигналов с множественным доступом с разделением частот ГЛОНАСС. В Марте было проведено несколько кинематических тестовых прогонов на скоростях до 50 километров в час, с использованием двух приемников NovAtel OEMV1-G и антенн GPS-702-GG. OEMV1-G обеспечивает кодами L1 GPS и ГЛОНАСС, а также измерениями фазы несущей частоты. Измеряемая единица располагалась в километре от мобильного пункта, и угол маски, в гористой местности, достиг 25 градусов. Количество GPS спутников было в районе 5-11, а ГЛОНАСС 5-7. Данные были получены с помощью программного обеспечения собственной разработки PLANSoft.
Объединенный эффект шума и многолучевых измерений с двойной разностью был порядка 60 сантиметров для кода и от 8 до 10 миллиметров для несущей фазы, на уровне 1 Сигма, для GPS и ГЛОНАСС систем. Результаты показаны на Рисунке 5. Соответствующие рисунки недифференцированной 1-Сигма отражают показатели в 30 сантиметров и 4-5 миллиметров. Было проведено семи тестов по 200 секунд. Только в режиме GPS, целые неточности L1 были решены в трех случаях. Для объединенных систем такие неточности были решены все. Эти результаты всего лишь частный случай и их нельзя экстраполировать на всевозможные ситуации. Однако даже по этим результатам видны преимущества совместного использования систем GPS и ГЛОНАСС. Не даром производители высоко-классных GNSS решений предлагают GPS-ГЛОНАСС оборудование уже через несколько лет.
Рисунок 5 "Объединенный эффект шума и многолучевых измерений с двойной разностью кинематического режима".
Эти результаты показывают, что совместное использование двух навигационных систем показывает превосходные результаты. Тогда как высококлассное оборудование доступно для различных пользователей, локализационные сервисы, использующие дешевые чипы, не имеют доступа к такого рода решениям.
Остается вопрос: Когда производители чипов выпустят бюджетные решения GPS-ГЛОНАСС?
|
