О комплексном подходе к оценке характеристик бортовых стандартов частоты и частотно-временного обеспечения ГНСС

К. Г. Шупен, А. В. Сальцберг, О. Е. Нечаева

АО «РИРВ», г. Санкт-Петербург, Россия

Оценки характеристик бортовых стандартов частоты (СЧ) и точности частотно-временного обеспечения различных ГНСС являются взаимосвязанными показателями, т. к. в основе реально достижимой точности расчета частотно-временных поправок (ЧВП) к бортовой шкале времени (БШВ) лежат характеристики нестабильности бортовых СЧ. Комплексный подход к оцениванию точностных характеристик (ТХ) СЧ позволяет выполнять качественный анализ их состояния при эксплуатации, совершенствовать методы прогнозирования ЧВП КА, сравнивать ТХ СЧ различных ГНСС, что в итоге может улучшить эксплуатационные характеристики ГНСС ГЛОНАСС.

В настоящее время основополагающим документом уровня ИКД ГЛОНАСС [1] является «Стандарт эксплуатационных характеристик открытого сервиса (СТЭХОС)» [2], предназначенный для описания эксплуатационных характеристик открытого сервиса ГНСС ГЛОНАСС. Оценка и подтверждение достигнутого уровня основных характеристик (доступность, непрерывность, пригодность, точность и пр.) выполняется ИАЦ КВНО ФГУП «ЦНИИмаш» на основе значительного объема статистических данных на длительных интервалах времени (до 1 года). СТЭХОС ориентирован на оценку предельных значений интерфейсных [1] и эксплуатационных [2] характеристик ГНСС ГЛОНАСС, которые гарантируются с высокой степенью доверия. Заявленные в СТЭХОС показатели и методики их оценивания в основном находятся в согласии с зарубежными стандартами, например c GPS SPS Performance Standard [3].

При анализе функционирования ГНСС ГЛОНАСС требуется постоянное сопровождение и оперативное подтверждение основных характеристик ГНСС ГЛОНАСС, в частности, характеристик точности частотно-временного обеспечения, основной из которых является точность определения частотно-временных поправок (ЧВП) на расхождение бортовой шкалы времени (БШВ) КА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС.

В качестве показателей нестабильности частоты СЧ в ГНСС ГЛОНАСС до настоящего времени применялись различные показатели, что затрудняло сравнительный анализ характеристик различных СЧ. СТЭХОС устанавливает в качестве единого показателя девиацию Аллана, что является исключительно положительным фактом, т. к. не только приводит к унификации ТХ, но и позволяет проводить качественный анализ состава шумов конкретного СЧ.

В качестве эталонных данных при реализации методик оценивания СТЭХОС используется высокоточная эфемеридно-временная информация, апостериорно рассчитываемая ИАЦ КВНО.

Как показывает сравнение различных источников высокоточной эфемеридно-временной информации, для оценки нестабильности бортовых СЧ ГНСС без потери точности могут быть использованы не только финальные данные, получаемые с задержкой до 7 сут., но и эфемеридно-временная информация, получаемая с задержкой от 6 ч до 1 сут.

В докладе показано, что могут быть использованы не только данные ИАЦ КВНО, но и данные других функциональных дополнений, например СВОЭВП или данные центров Международной службы ГНСС (IGS). Сопоставление данных нескольких центров позволяет обеспечить достоверность и надежность полученных на их основе статистических оценок.

Продемонстрировано, как оценивание характеристик бортовых квантовых стандартов частоты позволяет определить потенциально достижимый порог погрешности прогнозирования ЧВП к БШВ КА и обеспечить необходимую гармонизацию требований к частотно-временному обеспечению ГНСС ГЛОНАСС и бортовым СЧ.

В докладе представлен сравнительный анализ точности поправок к БШВ, доступных через навигационный сигнал КА, как для различных ГНСС, так и по отношению к потенциально достижимой точности, определяемой нестабильностью частоты бортовых СЧ.

Литература

1) Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ (редакция 5.1). М.: РНИИ КП, 2008. 74 с.

2) Стандарт эксплуатационных характеристик открытого сервиса (СТЭХОС). Редакция 2.2 (6.2019). Королев, 2019. 59 с.

3) Global Positioning System Standard Positioning Service Performance Standard, 5th edition. 2020. 196 p.