Лекція №12. Система позиціонування GPS

6. Компенсація похибок

Результуюча похибка GPS визначається сумою похибок від різних джерел:

• Іоносфера - викликає затримки сигналу, які можна перерахувати в помилки місцевизначення (можна виключити математично та шляхом моделювання).
• Тропосфера - викликає затримки сигналу, які дуже важко скорегувати (майже неможливо).
• Установка Міністерством оборони США на супутниках GPS так званого режиму S/A («Selective Availability» - обмежений доступ) - 1 травня 2000 року за рішенням президента США режим S/A був відключений (крім того, S/A можна виключити, застосовуючи техніку диференціальної корекції).
• Інші джерела помилок - це годинник супутників, приймачі, і вплив багатопромінності (відбиття сигналу від об’єктів на Землі, перед його потраплянням до приймача).
• Перешкоди нормальному прийому сигналів GPS від багатьох наземних радіоджерел, а також від магнітних бурь.
• Невисоке нахилення орбіт GPS (приблизно 55о) серйозно погіршує точність в приполярних районах Землі, так як супутники GPS невисоко піднімаються над горизонтом (точність навігаційної системи сильно залежить від відкритості простору, висоти використовуваних супутників над горизонтом).

Для того щоб мінімізувати вплив іоносфери, використовують диференційований GPS (DGPS). У такій схемі використовуються два приймача: один мобільний, а другий знаходиться в точці з відомими координатами. Дані, що надходять з цих GPS, порівнюються і обробляються, після чого відбувається коригування показань мобільного приймача. Чим ближче вони знаходяться, тим точніше визначаються координати.

Типова точність сучасних GPS-приймачів в горизонтальній площині становить приблизно 6-8 метрів при гарній видимості супутників і використанні алгоритмів корекції. На території США, Канади, Японії, КНР, Європейського Союзу та Індії є станції WAAS, EGNOS, MSAS і т. д., які передають поправки для диференціального режиму, що дозволяє знизити похибка до 1-2 метрів на території цих країн. При використанні більш складних диференціальних режимів точність визначення координат можна довести до 10 см.

Однак, навіть точності в 10 см недостатньо для ряду завдань з геодезії, зокрема, для прив'язки до місцевості меж суміжних земельних ділянок. При помилці в 10 см площа ділянки в 600 м² може зменшитися або збільшитися на 10 м².

Складові, які впливають на погрішність одного супутника при вимірюванні

псевдодальності:

Сумарна похибка при цьому не дорівнює сумі складових.

Загальним недоліком використання будь радіонавігаційної системи є те, що за певних умов сигнал може не доходити до приймача, або приходити зі значними спотвореннями або затримками.

Робоча частота GPS лежить в дециметровому діапазоні радіохвиль (частоти L1 = 1575,42 МГц, L2 = 1227,6 МГц, L5=1176,45 МГц), тому рівень прийому сигналу від супутників

може серйозно погіршитися:

• під щільною кроною дерев;
• при великій хмарності;
• у залізобетонному приміщенні, тонелі, підвалі.

Орбіти супутників системи GPS. Приклад видимості супутників з однієї з точок

на поверхні Землі. Visible sat - число супутників, видимих над горизонтом

спостерігача в ідеальних умовах (чисте поле).