Дифференциальные и относительные метода ГНСС

Точность определения абсолютного положения определяемых точек с помощью глобальных навигационных спутниковых систем в их штатном режиме работы находится в интервале 5..10 м. Повышение точности абсолютных определений возможно путем использования дифференциального метода спутниковых наблю­дений, который основан на учете при вычислении координат определяемой точки, так называемых дифференциальных (разностных) поправок.

В основе дифференциального метода лежит относительное постоянство во времени и пространстве некоторых элементарных погрешностей, участвующих в формировании общей погрешности измерений абсолютного положения определяемых точек. Основные слабо меняющиеся погрешности следующие: синхронизация шкал времени НИСЗ и приемника спутниковых сигналов; эфемерид НИСЗ, а также погрешности, обусловленные влиянием непостоянства характеристик ионосферы и тропосферы по трассе распространения сигнала от НИСЗ.

Так, система GPS, дополненная дифференциальной подсистемой, получила название DGPS (Differential Global Positioning System). Структурная схема дифференциальной подсистемы, включающая базовую станцию (БС) и устанавливаемый в определяемой точке и дополненный специальными устройствами приемник спутниковых сигналов. В качестве базовой станции используют геодезический пункт с известными с заданной точностью координатами (система координат ГНСС). Центром такого пункта часто является закрепленная на крыше здания антенна приемника спутниковых сигналов. При этом координаты XCT, УСТ, ZCT центра пункта соотносят к положению фазового центра антенны.

Сигналы навигационных искусственных спутников земли одновременно «видимых» на БС и определяемой точке, воспринимаются соответствующими приемниками. В дальнейшем на базовой геодезической станции соответствующие сигналы поступают в блок формирования корректирующей информации. Основное на­значение данного блока — вычисление корректирующих поправок и формирование кадра корректирующей информации, который по каналу связи с базовой станции передается в приемник спутниковых сигналов, установленный на определяемом пункте. Переданными таким образом поправками корректируют результаты спутниковых наблюдений, выполненных на определяемой точке, и по этим данным вычисляются ее координаты.

При вычислении окончательных координат определяемой точки используют, как правило, метод коррекции координат и метод корректировки навигационных параметров.

Метод коррекции координат предполагает, что корректируют вычисленные координаты определяемой точки по спутниковым наблюдениям одного и того же созвездия НИСЗ. При этом, корректирующую информацию получают, сопоставляя действительные координаты базовой станции XCT, УСТ, ZCT с координатами этой станции, вычисленными по результатам спутниковых наблюдений, проводимых одновременно на БС и определяемой точке.

параметров, заключается в том, чтобы передать на определяемую точку набор поправок к измерениям по всем НИСЗ, которые потенциально могут быть использованы при спутниковых наблюдениях на определяемой точке. На базовой станции измеряют псевдодальности до всех «видимых» НИСЗ и вычисляют ее измеренные координаты, а затем и измеренные дальности.

Измеренные в определяемой точке псевдодальности корректируют с помощью поправок, относящихся к используемым НИСЗ, по формуле

D(t) = ρ(t) + Δρо + (d/(Δρo)/dt)(t – t0),

где D(t) — скорректированное в момент времени / значение дальности от опреде­ляемой точки до соответствующего НИСЗ; ρ(t) — псевдодальность, измеренная в момент времени t, Δρ0 — поправка к псевдодальности, вычисленная на базовой станции в момент времени t; d(Δρ0)/dt — поправка, характеризующая скорость из­менения поправки Δρ0; t—шкала времени приемника; t0 — время по шкале времени НИСЗ.

Рассмотренные методы дифференциальной коррекции при относительно небольшом расстоянии между базовой станцией и определяемой точкой дают возможность полностью скомпенсировать влияние систематических погрешностей (ионосферных и эфемеридных), однако с удалением определяемой точки от базовой станции этого сделать не удается.

В мире действуют различные дифференциальные подсистемы (ДПС), которые условно разделяют на локальные, региональные и глобальные.

В относительном методе наблюдения НКА, выполненные одновременно на опорном и определяемом пункте, обрабатываются совместно. Из обработки синхронных наблюдений одних и тех же НКА, полученных на ОП и ПН, определяются разности координат этих пунктов (ΔХ = ХПН – ХОП, ΔY = YПН – YОП, ΔZ = ZПН – ZОП) - проекции базовой линии на оси координат.