16.3. ИСТОЧНИКИ ОШИБОК НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Для анализа источников ошибок навигационных определений необходимо рассмотреть подробнее корреляционную матрицу При отсутствии корреляции между и а это практически всегда справедливо, можно записать, что

где К — корреляционная матрица погрешностей расчета НП на моменты измерений. Погрешности измерения, определяющие значения элементов корреляционной матрицы подразделяются на погрешности, связанные с работой передающих устройств, с распространением радиоволн и с обработкой сигналов на приемном конце. Если в СРНС используются ретрансляторы сигналов, то их погрешности также учитываются при определении значений элементов матрицы Погрешности расчета НП, определяющие значения элементов корреляционной матрицы Ко, обусловлены в первую очередь неточностью знания эфемерид.

Источники погрешностей измерений. Анализу статистических свойств каждой из составляющих погрешности измерения в СРНС посвящена обширная литература [6, 31, 33, 46, 47, 58, 64, 66, 75, 129]. Поэтому изложим лишь некоторые итоговые сведения, необходимые для ориентирования читателя и для получения количественных оценок, требующихся в дальнейшем для оценок точностных характеристик конкретных конфигураций сетей НИСЗ, приводимых в качестве примеров.

Наиболее существенная составляющая погрешности измерения, связанная с работой передающих устройств НИСЗ, вызывается недостаточно точной синхронизацией их излучений. Различают погрешности сверки и хранения шкал времени (см. гл. 11). При независимом способе синхронизации с НЦН эти погрешности, можно рассматривать как случайные независимые для разных НИСЗ и как случайные сильнокоррелированные для одного и того же НИСЗ. Оценка погрешностей синхронизации излучений в СРНС «Навстар» дана в работе [142]: около 7 не через после сверки и около 40 нс через после сверки. Погрешности, возникающие вследствие неполного знания условий распространения радиоволн, рассмотрены в гл. 5. Эти погрешности подразделяются на ионосферные, тропосферные и погрешности за счет многолучевости. Для компенсации этих погрешностей в аппаратуре П, как правило, предусматриваются различные способы ввода поправок. Случайное отклонение, характеризующее эффективность ввода поправок на распространение радиоволн, определяется погрешностью расчетных формул и отличием реальных условий распространения от принятых моделей. Оценки этих погрешностей при измерении квазидальности в системе «Навстар», работающей в дециметровом диапазоне, составляют [138,

139]. Источниками погрешностей измерений, возникающих при обработке сигналов на приемном конце навигационной радиолинии, являются: нелинейность фазовой характеристики приемного устройства, неполное согласование характеристик фильтрующих систем и динамических воздействий, шумы приемника, внешние помехи, дискретизация. Эти ошибки (см. гл. 7 и 8) подразделяются на систематические и флуктуационные.

Для анализа точностных свойств сетевых СРНС необходимо знать баланс погрешностей измерений. Приведем для примера баланс погрешностей измерения квазидальности применительно к системе «Навстар» [138, 139, 142]:

Элементы корреляционной матрицы (см. гл. 14) зависят в общем случае от взаимного расположения источника навигационного сигнала и приемника. Однако при соответствующем выборе форм диаграмм направленности приемных и передающих антенн и моделей распространения радиоволн статистические характеристики измерения РНП можно считать практически не зависящими от взаимного расположения НИСЗ и П.

Ошибки расчета навигационных параметров. В первом приближении можно считать, что ошибки расчета НП связаны с точностью знания эфемерид Если погрешности эфемерид невелики, то корреляционная матрица расчета НП может быть определена в виде

где матрица прогнозов, корреляционная матрица погрешностей эфемерид. Матрица Ко отличается от матрицы тем, что ее элементы (16.3) зависят от взаимного расположения НИСЗ и П, и при анализе точностных свойств ССРНС это должно учитываться. Количественные данные об ошибках эфемерид НИСЗ системы «Навстар» [142] в орбитальной системе координат следующие:

Чтобы воспользоваться значениями элементов матрицы когда погрешности эфемерид представлены в орбитальной

системе координат, необходимо пересчитывать их сначала в геоцентрическую связанную систему координат по формулам, приведенным, например, в [70].

В ряде приложений при грубой оценке ожидаемых точностных характеристик ССРНС иногда игнорируют зависимость элементов матрицы Ко от взаимного расположения НИСЗ и потребителя. В этих случаях рассчитывают некое усредненное значение проекции ошибки эфемерид на направление, например, дальности Данные о таких проекциях можно найти, например, в [142],