Анализ сокращения количества GPS спутников.

24.06.2009

Анализ сокращения количества GPS спутников.

Профессор Richard Langley из Университета New Brunswick (также заведующий отделом GPS World’s Innovation) провел несколько исследований с целью выяснить, как использование GLONASS спутников может компенсировать потенциальное уменьшение спутников GPS. Эти исследования начались после предупреждения бюджетно-контрольного управления США о возможном уменьшении числа GPS спутников из-за задержек в программах модернизации Block IIF и Block III.


Результаты исследований, обнародованные 21 мая на Canadian Space Geodesy Forum (CANSPACE), показали возможное влияние уменьшение количества используемых GPS спутников на традиционную систему 3D позиционирования с использованием метода pseudorange: превышение 24-часового периода.

Условия исследований:
1) Место: Фредериктон, средняя широта (результаты будут различны для других мест).
2) Видимость: отличная, угол подъема 5°, без преград.
3) Измерения pseudorange и точность модели: 3 метра.
4) Симуляция продолжается по сей день 24 часа в сутки с периодами 300 секунд, используется текущий календарь.
5) Начав при 30 спутниках и постепенно один за другим теряя их, пользуясь спутниками из списка U.S. Air Force's. Частично порядок убирания спутников будет влияет на результат.
6) Предполагаемые 95% ошибок 3D позиционирования, вычисленные как 2 x 3.0 м x PDOP. Горизонтальные ошибки (широта и долгота) можно считать меньшими на 2/3 чем 3D.

Далее приводятся результаты на 21 мая.

Langley утверждает: «То быстрее, то медленнее постепенно растет среднее число ошибок с потерей спутников. Но даже при 21 доступном спутнике, числе одновременно видимых спутников в любое время не опускается ниже пяти, а величина средней ошибки позиционирования составляет 13,1 м, примерно на 3 метра больше чем 30 спутниках. Это происходит потому, что спутники покрывают более 6 GPS плоскостей. Если бы они были все на одной или двух плоскостях, все было бы иначе. Тем не менее, максимальная величина ошибки возросла с 14,4 до 38,3 метров. Это не окончательно исследование. Предстоит повторить его в целом ряде мест по всему земному шару, чтобы достоверно узнать о том, что случиться при многократном уменьшении количества спутников.
Также ситуация заметно изменится при возникновении небесных преград. Следует повторить исследование приняв угол возвышения, например 20 градусов.»

Позже эксперимент был проведен повторно с углом возвышения 20°, что соответствует маленькому городу где невысокие здания и деревья могут препятствовать сигналам с малым углом. «При использовании менее чем 25 спутников, в некоторое время дня одновременно становится доступно не более 4 спутников, таким образом, 3D GPS позиционирование становится недоступным». Эти данным были добавлены к результатам, полученным при 5° угле.

В последней публикации данной работы от 29 мая, Langley обобщил результаты с углами возвышения 5° и 20°, но со следующими различиями:

1) Совокупность всех 24 GLONASS спутников получается из текущей группы 20 спутников и четырех дополнительных, чтобы заполнить промежутки. Даже, несмотря на то, что 3 действующих спутника на данный момент считаются неисправными, часть из них планируется починить, а также в этом году планируется запустить 6 новых спутников GLONASS, что позволит получить полное 24-часовое покрытие в 2010 году.

2) Принимается в расчет тот факт, что орбиты GLONASS спутников и временные данные, содержащиеся в навигационных сообщениях, не так точны как GPS. При вычислении DOPS и точности позиции измерения GLONASS были занижены вдвое (sigma-GLONASS = 2 x sigma-GPS).

3) Эксперимент начинался при 54 спутниках (30 GPS и 24 GLONASS) с последующим уменьшением числа GPS спутников в таком порядке: 27, 25,30, 3, 6, 24, 10, 32, 26.

Результаты исследований на 29 мая приведены здесь (gge.unb.ca/Resources/ReducedGPSSatsAndGLONASS-5and20degrees.pdf).

«Даже при условии, что угол возвышения будет составлять 20° – говорит Langley – число одновременно доступных спутников будет не меньше семи, так что не возникнет никаких ошибок позиционирования. При наихудшем сценарии с всего 21 GPS спутником и 24 GLONASS средний уровень 95% ошибок 3D позиционирования будет около 21 метра.»

GPSClub.ru