Нурпеисова М.Б., Абдуллаева А, Турсбеков С., Нукарбекова Ж.

 

Казахский национальный технический университет, Казахстан

 

СПОСОБ МГНОВЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ КООРДИНАТ

 

До сих пор мы принимали, что координаты, полученные с помощью GPS очень точны и свободны от ошибок, но это далеко не так, потому что существуют несколько источников ошибок, которые снижают точность координат полученных с помощью GPS от (теоретических) нескольких метров до нескольких десятков метров. Эти источники ошибки:

1.         Ионосферные и атмосферные задержки

2.         Ошибки часов спутника и приёмника

3.         Переотражение

4.         Геометрическое снижение точности

5.         Избирательный доступ (S/A)

6.         Шифрование кодовых данных - Anti Spoofing (A-S)

1. Ионосферные и атмосферные задержки.

         Поскольку спутниковый сигнал проходит через ионосферу, его прохождение может быть замедлено, эффект подобный преломлению луча света проходящего через стекло. Эти атмосферные задержки могут привести к ошибке в вычислении дальности, поскольку воздействуют на скорость сигнала.

    А. Возвышение спутника. Задержка сигналов спутников находящихся низко над горизонтом будет больше, чем сигналов спутников расположенных высоко. Это происходит из-за увеличения расстояния,  которое сигнал проходит через атмосферу.

            Б. Плотность ионосферы, на которую воздействует солнце.  Ночью влияние солнца на ионосферу весьма низкое. Днём солнце увеличивает воз-действие на ионосферу и замедляет сигнал. Количество, на которое увеличи-вается плотность ионосферы, изменяется в соответствии с циклом солнечной активности.  Ионосферные ошибки могут быть смягчены с помощью одного из двух методов: Первый метод заключается в осреднении эффекта снижения скорости света, вызванного ионосферой, при помощи поправочного коэффициента. Второй метод заключается в использовании «двухчастотных» GPS приёмников.

В. Воздействие на сигнал GPS водяных паров. Водяной пар, содержа-щийся в атмосфере, также может воздействовать на сигнал GPS. Это воздействие, которое может приводить к снижению точности определения координат, может быть компенсировано с помощью моделей атмосферы.

     2. Ошибки часов спутников и приемника.

Даже при том, что часы спутника очень точны (ошибка приблизительно 3 наносекунды), они иногда слегка уходят вперёд или назад, что вызывает небольшие ошибки, воздействующие на точность определения координат.

         3. Ошибки из-за переотражения.

Переотражение происходит, когда антенна приёмника установлена рядом с

большой отражающей поверхностью типа озера или здания. Спутниковый сигнал не достигает антенны по прямой, а сначала попадает на близлежащий объект. В результате на антенну попадает отражённый сигнал, что образует ложное измерение. Переотражение может быть уменьшено с помощью специальных GPS антенн с встроенным защитным экраном, который предотвращает приём низко распространяющихся сигналов.

Для получения высочайшей точности, предпочтительней использовать антенну типа Choke-Ring, которая состоит из 4 или 5 концентрических колец вокруг антенного модуля, которые отфильтровывают любой не прямой сигнал.

4. Геометрическое снижение точности.

Геометрическое снижение точности (DOP) - мера строгости спут­никовой геометрии и связано с расположением спутников на небесной сфере. DOP может усилить воздействие ошибок определения координат спутника. В зависимости от типа измерений могут быть вычислены различные типы геометрического снижения точности или DOP.

VDOP - снижение точности по высоте. Дает снижение точности в вертикальном направлении.

HDOP - снижение точности в плане. Дает снижение точности в горизонтальном направлении.

PDOP - снижение точности положения. Дает снижение точности трёхмерного положения.

GDOP - геометрическое снижение точности. Дает снижение точности трёхмерного положения и времени. Наиболее полезный DOP - это GDOP, так как это комбинация всех коэффициентов.     Общее правило при геодезических GPS измерениях - лучше наблюдать спутники с углами возвышения 15° и выше. Наиболее точные координаты будут вычисляться в случае низкого GDOP, (обычно 8 или меньше).

5. Избирательный доступ (S/A).

Избирательный доступ - это процесс воздействия на GPS сигнал. Предназначен он для того, чтобы частные лица не пользовались полной точностью GPS. Конечный результат состоит в снижении точности определения координат.

         6. Шифрование кодовых данных- Anti-Spoofing (A-S).

Шифрование кодовых данных, подобно S/A, является намеренным с целью препятствовать доступу к Р-кодовой части сигнала GPS гражданским лицам и неприятелю и следовательно вынудить их использовать С/А код, к которому применён S/A. A-S шифрует Р-код в результате чего получается сигнал, называемый Y-кодом.

Военные, снабжённые специальными GPS приёмниками, могут использовать этот зашифрованный Р-код (илие называемый Y-кодом). По этим причинам, пользователи военных GPS приёмников обычно получают координаты с точностью около 5 м, а гражданские пользователи сопоставимых GPS приёмников получают координаты с точностью лишь 15 -100 м.

 

Литература

1.Нурпеисова М.Б., Менаяков К.Т. Использование лазерных приборов в маркшейдерских работах. –Алматы: Горный журнал Казахстана, 2008,№6.-С.23-26.

2. Нурпеисова М.Б., Касымканова Х.М., Кыргизбаева Г.М. Методика применения приборов нового поколения при геодезических работах //Материалы XVI1 междун. научной конф. «Деформирование и разрушение горных пород и выработок». – Крым, Алушта: Таврический национальный университет, 2006.- С.196-199.

3. Нурпеисова М.Б,, Кыргизбаева Г.М., Касымканова Х.М. Методическое руководство по внедрению в производство приборов нового поколения и ГИС-технологий. –Алматы, КазНТУ, 2008.-39 с.