Вычисление аппаратных дифференциальных задержек и построение карт ионосферы с помощью ГНСС

А. А. Аржанников, В. Д. Глотов, В. В. Митрикас

ИАЦ КВНО АО «ЦНИИмаш»

Доклад посвящен проблеме моделирования полного электронного содержания в ионосфере и калибровке навигационной аппаратуры с помощью измерений ГНСС на этапе эксплуатации. Актуальность задачи обусловлена повышением требований к точности навигационных определений ГЛОНАСС в целях сохранения достигнутого потенциала системы. Кратко представлены некоторые методы уточнения дифференциальных кодовых задержек (ДКЗ) КА и беззапросных измерительных станций (БИС) для существующих ГНСС, а также рассмотрена технология построения локальных и глобальных карт полного электронного содержания в ионосфере. Приведена оценка точности межчастотных задержек из навигационных кадров всех ГНСС.

В качестве ионосферной модели используется однослойная модель, в которой предполагается, что все электроны сосредоточены в тонком слое, расположенном на некоторой высоте над поверхностью Земли. Рассмотрены три способа определения дифференциальных кодовых задержек на суточном интервале: с помощью существующих карт ионосферы, с помощью уточнения параметров локальной ионосферы по измерениям одной БИС, а также с помощью уточнения параметров глобальной ионосферной карты и ДКЗ по измерениям сети БИС. В ИАЦ КВНО ежедневно осуществляется расчет задержек безионосферных комбинаций измерений с 2007 г. и ДКЗ — с 2017 г.

Отдельно рассмотрен вопрос разделения суммарной дифференциальной кодовой задержки на сумму ДКЗ БИС и КА. Для калибровки КА с учетом литерной зависимости необходимо использовать эталонное средство. В качестве эталона может выступать «средний приемник» по сети, либо несколько отдельно выбранных калиброванных приемников [1].

Представлена оценка точности межчастотных задержек в навигационных кадрах всех ГНСС по данным ИАЦ КВНО. Погрешность межчастотной задержки в навигационном кадре ГЛОНАСС значительно выше в сравнении с другими ГНСС (СКО — более 0.5 м для ГЛОНАСС и менее 0.1 м для остальных ГНСС). Проведено сравнение четырех вариантов расчета ДКЗ ГЛОНАСС, все четыре набора ДКЗ имеют взаимные СКП между собой менее 0.1 м.

Также приведена оценка относительной точности расчета ионосферных карт ИАЦ КВНО: СКО составляет ~1 TEC для локальных карт, ~1.5 TEC — для глобальных карт ионосферы и ~1.1 TEC — над материками (1 ед. TEC = 10¹⁶ электронов / кв. м, что соответствует задержке в ~16 см для L1).

Литература

1. Митрикас В. В., Скакун И. О., Аржанников А. А., Федотов В. Н. Применение калиброванного навигационного приемника для оценки погрешности измерения за счёт космического сегмента (SISRE) ГЛОНАСС // Альманах современной метрологии. 2021. № 2 (26). С. 79–103.