Первоисточник:
http://kunegin.narod.ru/ref6/gps2/galileo.htm
Исследование данного параметра с использованием методов
моделирования является более трудной задачей и требует реальных измерений
с учётом действительных ошибок. Такую работу можно выполнить с помощью
специального программного обеспечения.
В этом случае надо определиться с критериями. Для оценки
качества использовалось два параметра – количество времени необходимого,
чтобы зафиксировать неоднозначность и процент правильно определённых
наборов неоднозначностей. Из-за того, что каждое программное обеспечение
выполняющее такие расчёты и сам пользователь используют свои собственные
настройки процесс является довольно субъективным и абсолютные критерии
должны выбираться очень аккуратно. Однако приняв для оценки одинаковые
критерии можно получить интересные сравнительные результаты для двух
моделируемых случаев (например, GPS только и комбинированная система
GPS/Galileo).
Время, необходимое для решения неоднозначности, является
важным параметром для пользователей так как показывает количество времени
необходимое для достижения максимальной точности системы. Этот параметр
имеет высокую корреляцию со вторым значением - процентом правильно
определённых наборов неоднозначностей. Набор неоднозначностей определяется
как сумма двойных разностей неоднозначностей соответствующих измерениям по
фазе несущей на данную эпоху. Моделирую различные значения этих параметров
с помощью специализированного программного обеспечения можно изменять
баланс между временем фиксации и процент корректно определённых наборов
неоднозначностей.
Для решения этой задачи мы использовали программный
симулятор GNSS наблюдений, который рассчитывает комплексные модели орбит
спутников, ионосферы, тропосферы, эффекта многолучёвости и шумов тракта
приёмника для генерации кодовых и фазовых наблюдений. На рисунке
показаны модель GPS L1 двойных разностей по фазе несущей ошибок
псевдодальностей для базиса в 30 км (предполагается, что приёмники
размещены стационарно). Ошибка измеряемых псевдодальностей составила 3 ppm
(миллионных долей) на длину базиса, что в целом хорошо согласуется с
типичными наблюдаемыми ошибками при средней степени активности
ионосферы.
Для оценки способности по решению неоднозначности
комбинированной системы GPS/Galileo, мы выполнили моделирование кода и
фазы несущей наблюдений GPS и Galileo для девяти точек расположенных в
центральной части США. Точки были выбраны таким образом, чтобы обеспечить
широкий диапазон длин базисных линий и их азимутов. Все 36 базовых линий,
сформированных точками, были обработаны независимо. Длина базовых линий
составила приблизительно от 3-х до 50 километров. Каждая базовая линия
была обработана в кинематическом режиме, чтобы оценить первые “плавающее”
(float) решение неоднозначности и координаты. Каждый раз, когда
целочисленные остатки были успешно вычислены, оценки неоднозначности и
координат сбрасывались на первоначальные значения, для того, чтобы
приступить к следующей итерации и в результате получить независимые наборы
данных.
Рисунок показывает среднее время на фиксацию
разрешения неоднозначности по фазе несущей на частоте L1 для случая GPS и
GPS/Galileo (Следует отметить, что мы включали только базовые линии, в
которых целочисленные остатки были фиксированы корректно более четырёх раз
и соответственно не имеют явных шумов и выбросов). Комбинированная GNSS
система превышает в два раза длину базовой линии для которой выполняется
фиксированное разрешение неоднозначности по сравнению с системой GPS.
Безусловно, время фиксации решения, является важным
параметром. Но для успешной работы в режиме реального времени RTK, важно
иметь высокий процент фиксированных решений по сравнению с “плавающими”
(float). На рисунке показана зависимость в процентах успешных
фиксированных решений для систем GPS/Galileo и только GPS. Как видно из
графика показатель комбинированной системы на 10% выше по сравнению с
системой GPS в случае одночастотных решений. Из-за большего количества
спутников (примерно, в два раза) GPS/Galileo система способна выполнять
более качественно отбраковку неправильных наборов решений
неоднозначностей. Качество расчётов ухудшается с увеличением длин базовых
линий, так как увеличиваются дифференциальные ошибки.
Точность позиционирования также увеличивается из-за
более плотного спутникового созвездия. Избыточные измерения позволяют
осреднять шумы более эффективно и соответственно генерировать более точные
координаты. Для примера, на рисунке 8, показаны результаты вычисления
фиксированных решений для частот L1 (система GPS) и L1/E1 (система
GPS/Galileo). В качестве эталона рассматривалась базовая линия длиной 12
км. Суммарная среднеквадратическая ошибка вычисления вектора составила 3.8
и 2.6 см соответственно. Данные ошибки вызваны в основном влиянием
ионосферы при наблюдениях на одной частоте, несмотря на то, что мы
получили фиксированные решения. В этом случае, использование
комбинированной системы позволяет увеличить точность измерений на 32% по
сравнению с системой GPS.
При объединении наблюдений по всем частотам для двух систем
существуют различные варианты разрешения неоднозначности данных и
вычисления окончательных координат. Один из методов заключается в
использовании каскадной схемы, где комбинация частот выбирается таким
образом, чтобы обеспечить наилучшее соотношение: длина волны радиосигнала
- наблюдательные данные – ошибки. После этого выполняется последовательная
обработка до тех пор, пока не будет получено фиксированное решение
неоднозначности. Например, ионосферно-свободные решения могут быть
сформированы только при наличии эффекта ионосферы.
Другая методика оценивает все неоднозначности в параллельных
идущих вычислениях, после чего определяется комбинация частот, которая
статистически имеет наибольшую вероятность получения фиксированного
решения. При этом используется точная ковариационная информация. Описанные
выше методы объединяет использование различных комбинаций частот для
решения неоднозначности на более коротких длинах волн.
Трёхчастотные варианты систем GPS II и Galileo обеспечивают
явные преимущества для длиннобазисных решений, вследствии более точного
учета ионосферных эффектов. При этом уменьшаются абсолютные значения
наблюдаемых шумов и увеличивается скорость разрешения неоднозначности и
точность определения координат для средних и больших базовых линий.
Более детальное рассмотрение этих вопросов выходит за рамки
написанного. Однако, интуитивно становится понятно, что совместное
использование GNSS систем даёт явный качественный выигрыш характеристик
конечному потребителю.