Влияние количества базовых станций на точность ГНСС-измерений

Авторы: Профессор, доктор техн. наук Г. Г. Асташенков, профессор, доктор техн. наук Б. Т. Мазуров, аспирант Ф. Х. Зарзура
Источник: Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка / Из-во: Московский государственный университет геодезии и картографии, – Москва, 2013 – № 3. – с. 62-63.

Аннотация. ГНСС-измерения, как правило, предполагают использование двух фазовых приемников, один из которых расположен на базовой станции с известными координатами, а второй – на пункте, координаты которого требуется определить [1]. Отметим, что стоимость двух приемников и сопутствующего программного обеспечения достаточно высока и это ограничивает возможность их использования [2]. Выполнено сравнение точности GPS-измерений с использованием одной или нескольких базовых станций. Приведены полученные результаты, выводы и рекомендации. Выполнено сравнение производительности и эффективности GPS-измерений с использованием нескольких базовых станций и стандартным методом измерений с использованием одной базовой станции.

Ключевые слова: ГНСС, GPS

Abstract. The standard scenario for GPS surveying is to use two carrier phase-tracking GPS receivers, one located at a «reference» station with known coordinates and the second one at a station whose coordi-nates are to be determined [1]. However, the cost of two GPS receivers, and associated software, is high and has precluded their use by many surveyors [2]. This paper discusses the advantages and disadvantages of single and multi-references on GPS observations. also, available results, conclusion and recommendation are obtained. Finally, the multi-reference GPS observation increased performance, efficiency and flexibility compared with the standard single reference station scenario.

Keywords: GNSS, GPS

Существует два способа обработки дан- ных, основанных на количестве базовых станций. Первый базируется на использовании только одной станции, второй предполагает использование трех базовых станций. На рисунке показан пример расположения сети GPS в районе святой Мекки. Система наблюдений включает постояннодействующую базовую станцию GPS на удалении до 30 км, передающую данные на главный компьютер. Для координирования использовалось пять двухчастотных GPS-приемников LEICA GPS SR530. Пункт G182 являлся опорным для всей сети DGPS. Были выполнены измерения в ре- жиме «Статика» с интервалом 2 с. Четыре приемника установлены на других пунктах сети. Базовая станция выбрана для обеспечения высокоточного позиционирования на обширной территории [3].

Конфигурация GPS-cети Мекка

В табл. 1 приведены координаты, полученные из кодового решения и из кодово-фазового решения. Найдено расхождение координат для соответствующих решений. Использовались модели тропосферы Хопфилда, модели ионосферы Клобучара, точности эфемерид и угла отсечки 15°, которая принята в качестве базовой для оценки точности координирования [4].

Таблица 1. Расхождения координат при кодовым и кодово-фазовым решениями

Для анализа измерений нами использовалась программа Leica Geostationary Office (LGO). Она позволила выполнить быструю обработку небольших одно- и двух-частотныхизмерений, параметров трансформирования геодезических сетей, разрешения неоднозначности длинных базовых линий, моделирования тропосферы и ионосферы, оценки часов и времени передачи, комбинирования различных типов приемников, моделирования траектории движения космических приемников системы ГНСС, оценки параметров вращения Земли и уравнивания геодезической сети как свободной [5].

С учетом упрощенной модели тропосферы Хопфилда нами были получены расхождения кодово-фазовых решений в сравнении с вычисленными значениями координаты. Расхождения по Y изменялись от ‒0,8 до 1,4 мм, среднее расхождение равно 0,1 мм и стандартное отклонение 0,5 мм. Расхождения по X изменялись от ‒1,4 до ‒1,6 мм, среднее значение 0,3 мм, стандартное отклонение 0,6 мм. Расхождения по высоте изменялись от 11,4 до 32,2 мм.

Решения, полученные без использования тропосферной модели, по Y изменялись от 13,3 до 37,5 мм, среднее значение изменений 21,5 мм, стандартное отклонение 6,4 мм. Расхождения по X изменялись от ‒2,2 до 25 мм, среднее значение 9,7 мм, а стандартное отклонение 5,5 мм. Расхождения по высоте изменялись в диапазоне от ‒72,3 мм до ‒189,0 мм, среднее значение ‒110,5 мм, а стандартное отклонение 21,8 мм.

При выполнении второго цикла уравнивания с применением только фазовых измерений на базовых станциях использовалась также модель тропосферы Хопфилда. На следующем этапе обработки изменялась только модель тропосферы при фиксированных значениях остальных параметров.

Использование нескольких базовых станций при кодовых измерениях на примере геодезической сети святой Мекки подтвердило повышение точности координирования по сравнению с одиночной станцией. Использование одной базовой станции с кодово-фазовыми измерениями дало близкие результаты по сравнению с измерениями с помощью нескольких базовых станций.

ЛИТЕРАТУРА

1. C. C. Chang and S. H. Lin (Testing a Medium-Range DGPS Network for the Taiwan Area) Department of Surveying and Mapping Engineering Chung Cheng Institute of Technology Tahsi, Taoyuan 335, Taiwan page 1.

2. Alves P. (2004), «Development of two novel carrier phasebased methods for multiple Reference station positioning», PhD, The University of Calgary, Canada. Page 45.

3. Zarzoura, F (2008), «The accuracy study of wide area GPS», Mansoura university, Egypt pages 92-94.

4. Зарзура Ф. Х., Мазуров Б. Т. Исследование кодовых и фазовых дифференциальных ГНСС и систем WADGPS и omniSTAR // Геодезия и картография. – 2013. – № 7. – C. 2–4.

5. Chris Rizos, Chalermchon Satirapod, Horng-Yue Chen & Shaowei Han (GPS with Multiple Reference Stations: Surveying Scenarios in Metropolitan Areas) School of Geomatic Engineering The University of New South Wales Sydney NSW 2052 pages 1‒3.