Причины помех для спутниковой навигации

Хижук СергейАГРОСЕЛЕНА
12 сентября 2022
335

Каждый пользователь навигационного оборудования, в том числе в сельском хозяйстве, в процессе работы сталкивался с потерей спутникового сигнала или его не стабильным приемом навигационным устройством. Малое количество отображаемых на дисплее спутников и высокий коэффициент HDOP (от англ. Horizontal Dilution Of Precision – геометрический фактор точности определения местоположения потребителя GNSS по горизонтали) – все это характерно даже для дорогого оборудования спутниковой навигации. Давайте посмотрим основные причины помех для спутникового сигнала, а также погрешности GPS/ГЛОНАСС навигационных систем.

Причины помех для спутникового сигнала

Существует два принципиальных источника ошибок в работе спутникового сигнала. Первый –  это то, что в приемнике, в отличие от спутника, используются менее точные кварцевые часы, требующие регулярной синхронизации. Устранить ошибку можно, если использовать атомные часы, аналогичные размещенным на спутнике. Но, во-первых, это громоздко, во-вторых, дорого – десятки, а то и сотни тысяч условных единиц. Другое решение – математически вычесть погрешность часов приемника, приняв сигналы точного времени от минимум четырех спутников. Этот метод и применяется в современных системах спутниковой навигации.

Второй источник ошибки – время обработки сигнала в приемнике, так называемый бит-тайм. Для обычных GPS-устройств заложена точность в 1% от бит-тайма, это соответствует 10 наносекундам, для скорости света – это расстояние 3 метра. Такая точность достаточна для ориентирования на местности в смартфонах или планшетах, а также пользовательских устройствах, типа маршрутизаторов GARMIN, но не годится для использования в сельском хозяйстве. Более продвинутые профессиональные приемники в навигационных устройствах имеют точность на несколько порядков выше и определяют местоположение с точностью до 15 см на бесплатном спутниковом сигнале.

И если на первые два источника ошибок пользователь никак повлиять не может (если, конечно, он не готов потратить на закупку оборудования кругленькую сумму), то остальная погрешность набирается при прохождении сигналом атмосферы, от различных препятствий, – лес, здания и сооружения, линии электропередач, тело самого пользователя (закрывает часть спутников) и пр.

Оптимальным вариантом измерения считается соотношение расстояний от приемника до четырех спутников одновременно, для создания подобных условий в любой точке земного шара по орбите Земли кружат 28 спутников. Спутники равномерно распределены по орбите на разных высотах. Для высокой точности измерений необходимо, чтобы спутники, находясь в пределах видимости прибора, были разнесены на максимально возможное расстояние. Если же все четыре спутника будут расположены, к примеру, только на юго-востоке относительно прибора, то точность определения будет неудовлетворительной.
Равномерное расположение спутников на небе

Навигационные приборы в большинстве своем всегда отображают качество сигнала показателем HDOP. Если этот показатель выше, чем 1,2 то лучше подождать около 20 минут.

Скопление спутников в одной части неба
Например, спутников в видимости более 8-9, но они все расположены на юго-востоке. При этом уровень HDOP будет выше, чем 1,5. И наоборот, в случае, если 8-9 спутников равномерно распределены по орбите, то показатель HDOP будет стремиться к своему оптимальному значению 0,8-1,0.

Количество спутников и коэффициент HDOP у навигационных приборов

Бывает и так, что поработали навигационным прибором в одном месте, а через день уехали с ним за несколько сотен километров. Так вот при следующем включении прибор может дольше определять свое местоположение. Это связано с тем, что прибор запомнил данные о своем последнем местоположении и положении спутников, а на новом месте информация значительно изменилась. В таком случае, прибору потребуется чуть больше времени, чем обычно, для того, чтобы загрузить новые данные о положении спутников. Иногда это может занять до 20 или 30 минут.

Альманах спутников в навигационном устройстве


Источник: по материалам тематической обзорной статьи от компании «ГеоМетр».

Написать комментарий