К задаче контроля частотно-временных параметров навигационного поля ГЛОНАСС

Abstract

Для пользователей, выполняющих работы в области геологии, геодинамики, разведки и добычи природных ископаемых, разработки нефтяных и газовых месторождений на участках прибрежных шельфов, перспективным направлением является использование высокоточных навигационных измерений. Требования этого круга специальных потребителей к точности и качеству навигационно-временного обеспечения постоянно возрастают. Повышение точности и надежности навигационных измерений можно достичь путем решения задачи контроля параметров нестабильности бортовых часов навигационных спутников системы ГЛОНАСС, что делает данную работу актуальной. Цель работы: оценивание параметров нестабильности бортовых часов орбитальной группировки ГЛОНАСС, в значительной степени определяющих качество и достоверность координатно-временных измерений на основе спутниковых навигационных технологий. Методы исследования: метод исключения ионосферной задержки по двухчастотным измерениям, метод оценивания фазовой неоднозначности, метод Х. Хопфилд для компенсации тропосферной задержки, метод статистического оценивания уходов бортовых часов навигационных спутников по результатам траекторных измерений. Результаты. Предложен метод оценивания уходов бортовых часов навигационных спутников ГЛОНАСС на базе программно-аппаратного комплекса метрологического пункта Государственной службы времени и частоты Сибирского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института метрологии «СНИИМ». Основное внимание уделено использованию в качестве исходной информации в алгоритмах оценивания фазовых псевдодальномерных измерений. Выделяются и описываются характерные особенности использования таких измерений, в частности, проблема разрешения фазовой неоднозначности. Также для получения высокоточных результатов авторы привлекали алгоритмы предварительной обработки псевдодальномерных измерений с целью снижения уровня шума, применения компенсирующих поправок к ионосферной и тропосферной задержкам навигационного сигнала. Результатами исследований являются оценки уходов бортовых шкал времени орбитальной группировки ГЛОНАСС и статистические характеристики погрешностей представления этих шкал с помощью частотно-временных поправок. Также достоинством разработанного метода является достижение высокой точности за счет использования государственного вторичного эталона времени, частоты и момента шкалы ВЭТ 1-19. Полученные авторами оценки составляют основу для контроля частотно-временных параметров навигационного поля ГЛОНАСС, что является одной из задач метрологического пункта Государственной службы времени и частоты. Выводы. Авторы предлагают использование методики контроля частотно-временных параметров навигационного спутника ГЛОНАСС в целях повышения точностных характеристик корректирующих поправок, формируемых сетью активных базовых наземных станций Новосибирской области.

For users who work in the field of geology and geodynamics, exploration and production of natural resources, development of oil and gas fields in the areas of coastal shelves, the use of high-precision navigation measurements is the promising direction. The requirements of this circle of special of consumers to the accuracy and quality of navigation-time support is constantly increasing. Increase in accuracy and reliability of navigation measurements can be achieved by solving the problem of controlling the parameters of instability of onboard clocks in navigation satellite systems GLONASS, that makes this work relevant. The main aim of the study is to estimate the instability parameters of onboard clocks GLONASS constellation, determining to a large extent the quality and accuracy of coordinate-time definitions based on satellite navigation technology. The methods used in the study: method of excepting ionospheric delay by dual-frequency measurements, method for estimating the phase ambiguity, H. Hopfield method to compensate the tropospheric delay, method of statistical estimation of navigation clock setoff in the board satellites by the results of trajectory measurements. The results. The authors have proposed the method for estimating the setoff of onboard clock of navigation satellite GLONASS on the basis of hardware-software complex of metrological point the State service of time and frequency at the Research Institute of Metrol gy «SNIIM». The authors pay the main attention to the use of phase pseudo-distance measurements in estimation algorithm as the background information. The typical features of application of such measurements, in particular, the problem of phase ambiguity solution are selected and described. To obtain the high-precision results, the authors used the algorithms for pre-processing the pseudo-distance measurements to reduce the noise level, use of compensatory amendments to ionospheric and tropospheric delays of a navigation signal. The results of the research are the estimates of onboard time scales offset of the GLONASS constellation and statistical characteristics of the scales representation errors using time-frequency corrections. The advantage of the method is the achievement of high precision due to the use of public secondary standard time, frequency and the time scale VET 1-19. The assess obtained by the authors make the basis for controlling time-frequency parameters of GLONASS navigation field, that is one of the tasks of the State Service for metrological point of time and frequency. The conclusions: The authors propose to use the methods for controlling time-frequency parameters of the GLONASS satellite navigation in order to improve precision characteristics of corrective amendments formed by the network of active base ground stations in Novosibirsk region.