Московский государственныйуниверситет
геодезии и картографии(МИИГАиК)
Аспирант Е.И.Суницкий
Практическая оценка эффективностииспользования широкозонных
cистем спутниковой дифференциальной навигации SBAS
Целью настоящей статьи являетсяпрактическая оценка эффективности примения широкозонных систем спутниковойдифференциальной навигации (SBAS) совместно с системой GPS.
Для выполнения поставленной целибыл взят спутниковый GPS/SBASприёмник DG-14/16 компании ThalesNavigation, позволяющий работать в двух разных режимах взависимости от настроек. Исследования были проведены на двух пунктах (в Москвес системой EGNOSи в Санта Кларе (Калифорния,США) с системой WAAS). Ниже представленны 2 графика,показывающие изменения широты относительно точного значения в автономном искорректированном режимах для 24-часового периода времени на пункте в Москве(графики отклонений по долготе и высоте не представленны с целью экономииместа).
Рис. 1. Изменениие широты относительно точного значенияпри автономном
(GPSтолько) режиме работы приёмника на пункте в Москве
Рис. 2. Изменение широты относительно точного значенияпри скорректированном
(GPS+EGNOS)режимеработы приёмника на пункте в МосквеПриведём аналогичные графики для измененияшироты на пункте в Санта Кларе.
Рис. 3. Изменениие широты относительно точного значенияпри автономном
(GPSтолько) режиме работы приёмника на пункте в Санта Кларе
Рис. 4. Изменение широты относительно точного значенияпри скорректированном
(GPS+WAAS)режиме работыприёмника на пункте в Санта Кларе
Из графиков, представленных на рис.1 и 2, видно некоторое, хотя и незначительное, улучшение в сходимостивычисляемой координаты (широты) при работе в скорректированном режиме ссистемой EGNOS. SBAS-коррекции были применены лишь частично, потому что исследуемыйприёмник находился далеко за пределами станций слежения широкозонной системы. Втабл. 1 представленны статистические характеристики, полученные из обработкиданных. Видно, что работа приёмника с использованием коррекций дает лучшиехарактеристики.
Таким образом, данный экспериментне является характерным примером в отношении потенциальной точности систем SBAS. Он был проделан лишь длясравнения. Тем не менее, система EGNOSможет быть использована на европейской части Россиипри решении задач точной навигации, ГИС, геодезическом обеспечении при разведкеполезных ископаемых и т.п.
На графиках, представленных нарисунках 3 и 4, видно заметное улучшение при вычислении координаты (широты) прииспользовании коррекций от геостационарного спутника системы WAAS. Отклонения скорректированныхкоординат от точного значения гораздо меньше, чем в автономном режиме. В табл.1 представлены статистические характеристики, полученные из обработки данных.Видно, что работа с использованием коррекций дает заметное улучшение какплановых, так и высотной составляющих.
Какследует из табл.1, статистические характеристики, полученные из обработкиданных на пункте в городе Санта Клара, несколько хуже, чем собранные измеренияв городе Москва. Однако это обусловлено тем, что условия приема были различнына этих двух пунктах, а именно, рядом с антенной, расположенной в городе СантаКлара, имеются различного рода столбы, шесты с антеннами и другие заграждения.Это привело к некоторому ухудшению точности из-за многопутности. Условия жеприёма GPSсигналов в Москве гораздоболее благоприятны в этом отношении.
Таблица 1.Измеренияна пунктах. Статистические характеристикиотносительноточного значения и другие параметры Параметр
г. Москва
г. Санта Клара
автономный
EGNOS
автономный
WAAS
Расхождение между средним и точным значениями в плане, м
0.4
0.3
1.7
0.5
Расхождение между точным и средним значениями по высоте (Hточное-Hсреднее), м
1.0
0.8
1.9
0.5
Радиус круга в который попадает 50% измерений в плане, м
1.4
0.9
2.1
0.9
Радиус круга в который попадает 95% измерений в плане, м
2.8
2.0
4.0
1.8
Полудиапазон в который попадает 50% измерений по высоте, м
1.2
0.9
2.5
1.0
Полудиапазон в который попадает 95% измерений по высоте, м
3.3
2.5
6.8
3.2
СКО в плане, м
1.6
1.1
2.4
1.1
СКО по высоте, м
1.5
1.3
3.6
1.6
Так как целью статьи являетсяоценка эффективности применения SBAS-коррекций, то вычислим их для каждого пунктаотдельно.
В табл. 2 представлены величиныулучшения параметров при использовании систем EGNOSи WAAS. Видно, что увеличениеэффективности при использовании системы EGNOSсоставляет 33.1% и 13.4% для планаи высотной компоненты соответственно, а при использовании системы WAAS56.2% и 55.0%. Эффективность Э вычислялась по формуле (1):
(1)
где СП — тот илииной статистический параметр измерений.
Таблица 2.
Эффективность применении
SBAS-коррекций в %
Параметр
EGNOS*, %
WAAS, %
Относительно точного значения:
Оценка по 50% кругу (план)
39.8
56.9
Оценка по 95% кругу (план)
30.3
54.7
Оценка по 50% полудиапазону (высота)
22.3
57.7
Оценка по 95% полудиапазону (высота)
25.8
53.1
Оценка по СКО в плане
33.1
56.2
Оценка по СКО по высоте
13.4
55.0
* Более низкая эффективность системы EGNOS, по сравнению с системой WAAS, обусловлена не низким качеством самой системы, а очень большим удалениемисследуемого GPSприёмника от станций слежения,входящих в эту европейскую широкозонную систему.
Как видно из табл. 2, точностьпри использовании WADGPSкоррекций в неблагоприятныхусловиях (система EGNOS) приводит лишь к частичномуулучшению позиции, в то время как полностью рабочая система (WAAS) приводит к увеличению точности более чем в два раза.
В заключение отметим, чторезультаты проведенных исследований позволяют с уверенностью говорить оперспективности применения широкозонных систем дифференциальной навигации дляувеличения точности и надёжности спутниковых навигационно-геодезическихопределений. Использование таких систем может быть применено при решении задачточной навигации, задачах ГИС, разведке полезных ископаемых и так далее.