Принципы работы и оценка некоторых характеристик функционального дополнения системы ГЛОНАСС

И. В. Котов, А. А. Аржанников, В. Д. Глотов

ИАЦ КВНО АО «ЦНИИмаш», г. Королёв, Россия

В целях контроля целостности ГНСС и повышения точности местоопределения используются широкозонные дифференциальные системы (англ. SBAS — Satellite Based Augmentation System). Основным потребителем SBAS систем являются воздушные суда гражданской авиации. В число SBAS систем входят: Система Дифференциальной Коррекции и Мониторинга (СДКМ, Россия), WAAS (США), EGNOS (Евросоюз), BDSBAS (Китай), GAGAN (Индия), MSAS (Япония), SouthPan (Австралия), ANGA (Африка), KAAS (Южная Корея). Для большинства SBAS систем основной обслуживаемой ГНСС является GPS (31 КА). СДКМ является отечественной разработкой, её отличием от других систем подобного типа является выбор дополняемой ГНСС. Для СДКМ основной дополняемой системой является ГЛОНАСС (24 КА), а сопутствующей – GPS (27 КА) [1, 2].

В ИАЦ КВНО в режиме реального времени передается поток измерений сети СДКМ (54 станции), а также поток целевой информации СДКМ в формате SISNeT, на основе которого в ИАЦ КВНО формируются на ежесуточной основе файлы ЭВИ с учетом поправок СДКМ и ионосферные карты СДКМ в файлах стандартных ГНСС-форматов (SP3 и IONEX). При использовании сформированных файлов SP3 и IONEX был проведен расчет оценки некоторых характеристик СДКМ (PDOP, HDOP, число видимых КА), а также оценка точности ионосферы СДКМ относительно глобальных карт ионосферы ИАЦ КВНО [3, 4], четырех глобальных карт ионосферы центров международной службы анализа IGS (CODE, ESOC, JPL, WHU), а также относительно оперативной модели Клобучара из кадра GPS. Расчет проводился за 17.11.2022 по всей зоне действия СДКМ.

Результаты расчетов показали высокий уровень доступности навигации СДКМ в основном двухсистемном режиме ГЛОНАСС+GPS (PDOP=1.2, HDOP=0.6, всего 51 КА в кадре СДКМ, в среднем 28 КА в кадре СДКМ, среднее число видимых КА 16.9), а также в односистемном режиме ГЛОНАСС (PDOP = 1.9, HDOP = 1.0, всего 24 КА в кадре СДКМ, в среднем 13 КА в кадре СДКМ, среднее число видимых КА 8.3). При этом из-за ограничений стандарта SBAS (27 из 31 КА) [1, 2] в односистемном режиме GPS уровень доступности СДКМ уступает стандартному (PDOP = 2.1, HDOP = 1.1, всего 27 КА в кадре СДКМ, среднее число видимых КА 8.5).

Результаты оценки характеристик ионосферы СДКМ показали, что точность ионосферы СДКМ по всей зоне обслуживания на суточном интервале 17.11.2022 сравнима с точностью глобальных карт ионосферы ИАЦ КВНО и других центров анализа IGS и существенно лучше оперативной модели Клобучара из кадра GPS. СКО ионосферной карты СДКМ относительно карты ИАЦ КВНО составила 2.3 TECu (0.37 м) (1 ед. TECu = 10¹⁶ электронов / кв. м, что соответствует задержке в ~16 см для L1). Взаимные СКО карт ИАЦ КВНО и четырех центров анализа IGS составили от 2.2 до 3.1 TECu (от 0.35 м до 0.5 м) по всей зоне обслуживания СДКМ. Для сравнения, СКО ионосферной модели Клобучара из кадра GPS составило ~9 TECu (1.44 м)

Работы по оценке характеристик СДКМ и других SBAS проводятся в рамках плановых работ ИАЦ КВНО, Заказчиком которых является Госкорпорация «Роскосмос». В дальнейшие планы ИАЦ КВНО входит оценка точностных характеристик СДКМ и других SBAS систем по всей зоне обслуживания.

Литература

1) Интерфейсный контрольный документ. Радиосигналы и состав цифровой информации функционального дополнения системы ГЛОНАСС Системы Дифференциальной Коррекции и Мониторинга. Редакция 2.0, 2020 г.

2) Сайт «СДКМ» [Электронный ресурс]. URL: https://www.sdcm.ru/ (дата обращения: 01.02.2023).

3) Аржанников А. А., Глотов В. Д., Митрикас В. В. Вычисление дифференциальных кодовых задержек и построение карт ионосферы с помощью ГНСС // Труды ИПА РАН. 2022. Вып. 60. С. 3–11.

4) Раздел «Ионосфера» на сайте ИАЦ КВНО АО ЦНИИмаш [Электронный ресурс]. URL: https://www.glonass-iac.ru/iono/ (дата обращения: 01.02.2023).