Введение. 3
Глава 1. Описание задачи и общая информация о среде распространения. 4
1.1. Геометрия задачи, ионосфера и тропосфера. 4
1.1.1.Ионосфера. 5
1.1.2.Тропосфера. 5
1.2. Некоторые модели высотного профиля индекса рефракции, использующиеся, в том числе, в спутниковых навигационных системах. 7
1.2.1. Модель тропосферных задержек, использующаяся в ГНСС Галилео. 8
Глава 2. 10
Способы учёта тропосферных задержек при помощи трассировки лучей. 10
2.1. Метод возмущений относительно прямолинейного луча (традиционный метод). 11
2.2. Метод эффективной сферической модели среды. 12
2.3. Описание численных методов получения фазовых задержек. 14
Глава 3. 16
Исследование фазовых задержек в тропосфере. 16
3.1. Сравнение результатов вычисления задержек с использованием традиционной методики и эффективной сферически-симметричной модели. 18
3.2. Сравнение результатов вычислений полной фазовой задержки полученных путём совместного и раздельного учёта ионосферы и тропосферы. 20
3.3. Исследование влияния горизонтальных неоднородностей в тропосфере на величину фазовой задержки. 22
Выводы: 24
Заключение 26
Литература. 27
При помощи глобальных систем спутниковой навигации таких, как ГЛОНАСС, GPS, Галилео и других, определяют координаты местоположения, и скорости движения различных объектов в реальном времени. Как известно, координаты объекта в глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС) определяются через измерение расстояний от объекта до навигационных космических аппаратов (НКА).Эти расстояния, в свою очередь, вычисляются по измерениям времени задержки навигационных сигналов на трассах «НКА – потребитель». Спутники, в данном случае, играют роль точек отсчёта, положение которых задано согласно их известным траекториям. Вследствие чего появляется необходимость в точном определении расстояний до НКА. Такие расстояния измеряются, исходя из времени распространения импульса от спутника до приёмника, а поскольку среда распространения импульса отличается от вакуума, возникает дополнительное время задержки, что приводит к некоторой ошибке при измерениях расстояний на трассах «НКА – потребитель». Задачей данной дипломной работы является определение таких задержек при распространении в тропосфере, применяя два метода теории возмущений и сравнение результатов, полученных при помощи этих методов.
В данной дипломной работе была исследована задача определения задержки сигналов спутниковых навигационных систем в тропосфере с горизонтальными неоднородностями. В работе были рассмотрены два способа учёта тропосферной задержки при помощи трассировки лучей. Сравнение результатов, полученных при помощи этих методик, показало, что результаты в большинстве случаев близки, за исключением зенитных углов больше 80°. Поэтому в дальнейших вычислениях была использована эффективная сферически-симметричная модель. Сравнение расчётов фазовой задержки при одновременном учёте тропосферы и ионосферы, и раздельном их учёте, показало, что эта разница не превышает одного миллиметра для углов менее 〖80〗^°, и достигает значения порядка 7 миллиметров для предельно большого значения зенитного угла 〖86〗^° без учёта градиента, и 8 миллиметров, при учёте градиента. Таким образом, раздельный учёт задержки в тропосфере и ионосфере возможен для зенитных углов менее 〖80〗^°.
Для учёта влияния горизонтальных градиентов тропосферыбыла предложена и использована в вычислениях модель переходного слоя, описываемого двумя параметрами: максимальный градиент и относительный перепад индекса рефракции по разные стороны, области, содержащей градиенты. Проведённые исследования показали, что влияние горизонтальных градиентов на фазовую задержку в зависимости от значений параметров, составляет величину порядка десятков сантиметров, и при больших зенитных углах может достигать величины порядка трёх метров. Эту величину желательно принимать во внимание для обеспечения более высокой точности позиционирования.
