Методы позиционирования

Методы позиционирования делятся на две группы:

         определение абсолютных координат местоположения из псевдодальностей, полученных по дальномерным кодам (C/A, P, СТ, ВТ) – автономный и дифференциальный методы;

         определение приращения координат (или вектора) между пунктами, на которых установлены приемники, из псевдодальностей, полученных по измерениям фаз несущей частоты сигнала спутников – относительный метод.

Автономное позиционирование – автономное в том смысле, что координаты местоположения приемника определяются независимо от измерений, выполняемых другими приемниками. Данный метод чувствителен ко всем источникам погрешностей: погрешности в координатах спутников, влияние среды распространения и внешних воздействий, геометрический фактор. Как уже отмечалось, в GPS точность абсолютного позиционирования для гражданских пользователей составляет примерно 25-100 м по C/A-коду и примерно 30 см – для военных пользователей по P-коду. При точных измерениях автономное позиционирование используется для нахождения приближенных координат.

Принцип дифференциального позиционирования заключается в следующем. Измерения псевдодальностей выполняются по дальномерным кодам одновременно на двух (или более) пунктах: т. н. базовой станции, расположенной на пункте с известными координатами, и мобильной станции, расположенной на определяемом пункте. На базовой станции измеренные псевдодальности сравниваются с вычисленными по координатам и определяются их разности. Эти разности называются дифференциальными поправками.

Данный метод основан на предположении, что многие погрешности одинаково влияют на измерения, выполняемые на каждой станции. В самом деле, погрешности измерений по C/A-коду и возникающие из-за режима SA, на обеих станциях практически одни и те же. Влияние атмосферы на разных линиях может несколько различаться по причинам разной длины трасс и локальных неоднородностей на них. Однако экспериментальными данными установлено, что при расстоянии между пунктами менее 10 км, влияние атмосферы одинаково для обоих пунктов. Погрешности в координатах спутников также исключаются, причем в значительной мере. При погрешности координат спутников 10 м и расстоянии между пунктами 10 км разница в искажениях псевдодальностей до базовой и мобильной станций составляет 5 мм. Чем ближе расположены станции, тем точнее выполняется коррекция.

Поправки передаются на мобильную станцию, корректируя тем самым измерения, в реальном времени или учитываются в ходе вычисления координат после измерений. Передача и прием поправок в специальном формате RTCM в реальном времени выполняется при помощи специального оборудования – радиомодема. Передаваемые поправки быстро "стареют" и поэтому одновременно с поправками передают их "возраст" и данные о скорости их изменения. Точность дифференциального позиционирования около 1-5 м.

Относительный метод определения координат местоположения (относительное позиционирование) заключается в одновременном выполнении спутниковых измерений двумя (и более) приемниками.

В относительном методе через абсолютные координаты пунктов, полученные из непосредственных измерений, определяется приращение координат (пространственный вектор, baseline) между ними, которое будет свободно от ошибок абсолютного позиционирования. Таким образом, когда один приемник установлен на пункте с известными координатами, а другой – на определяемом, то пространственные координаты второго пункта определяются через вычисляемое приращение координат. В случае, когда оба приемника устанавливаются на пунктах с неизвестными координатами, определяется просто приращение координат, через которое можно вычислить расстояние и превышение между пунктами, азимут линии.

Применение относительного метода позволяет определить пространственный вектор (baseline) между пунктами с точностью 5мм + 1мм´10-6 D, где D – расстояние между пунктами в мм.