Дифференциальные методы использования спутниковых систем.

Одним из возможных в будущем применений спутниковых РНС GPS и ГЛОНАСС может быть использование их для высоко­точной проводки судов в каналах, которая в настоящее время выпол­няется с помощью береговых РЛС. Для этой цели, а также для обес­печения проведения геодезических работ потребуется установка на берегу контрольных ПИ системы и передатчиков для проведения коррекции измерений на судне в реальном масштабе времени. Такой метод использования СРНС GPS называется дифференциаль­ным (DGPS). В дифференциальном режиме ожидается точность до 6 м в радиусе до 500 км от береговой станции.

Идея дифференциальных методов коррекции координат заключа­ется в том, что приемная аппаратура спутниковых систем устанавли­вается, на так называемых, опорных (контрольных) станциях, координаты которых определены геодезически и точность привязки в данной системе координат значительно превышает точность опре­деления места по навигационной системе.

Таким образом, принимая измерительную информацию, на станции появляется возможность вычислять дифференциальные по­правки к координатам, или к радионавигационным (навигационным) параметрам.

Эти поправки имеют свойство быть практически постоянными на некотором удалении от опорной станции, т. е. в некотором дифферен­циальном районе. Поправки радиотехническими методами передаются в приемную судовую аппаратуру для получения более точных коорди­нат, поэтому в судовых приемоиндикаторах имеется специальный дифференциальный блок. В системе DGPS принято рассчитывать по­правки к псевдодальностям, так как неизвестно, какое созвездие спут­ников применяет пользователь системы для определения места судна.

Поправки можно использовать в двух режимах:

1. Для неподвижных объектов является несущественным исполь­зование дифференциальных поправок в реальном масштабе времени и они могут запоминаться и применятся в дальнейшем для обработки навигационной информации.

2. Для движущихся объектов, которыми являются суда, необходи­мо применение поправок в реальном масштабе времени.

Состав дифференциальной системы представлен на рис. 16.26.

Каналы связи могут быть наземные, например в частотном диапазоне радиомаяков, или через геостационарные спутники (ИНМАРСАТ).

Наибольшее распространение имеет сеть опорных станций, рас­положенных на уже действующих радиомаяках. Радиомаяки полу­чают вторую жизнь, работая в режиме дифференциальной GPS или ГЛОНАСС. Частотный канал для передачи поправок обычно сдви­нут на величину около 0,5 кгц относительно основной частоты. На размеры зоны оказывают влияние те же факторы, что и на дальность действия обычного радиомаяка в режиме пеленгования. Это очень важно для потребителей, так как дифференциальная зона «дышит» в зависимости от условий распространения электромагнитных волн, и на ее границах прием может оказаться неустойчивым. С удалением от опорной станции точность определения места падает, т. е. в соот­ветствие с рисунком 6.26 М1 < М2 < М3, где M1 M2, М3 — средние квадрадические погрешности определения координат в соответст­вующих зонах.

Поправки передаются в формате RТСМ SC-104 (Radio Technical Co-mission for Marine Services). В сигналах опорных станций транслируют­ся 16 видов данных, но непосредственно для навигации используются сообщения типа 1 с общей информацией, которая включает в себя:

1. Идентификатор опорной станции.

2. Расписание передачи информации.

3. Объем передаваемой информации.

4. Техническое состояние опорной станции.

Затем передаются поправки к псевдодальностям по каждому спутнику отдельно в фазовых циклах по следующей форме: