Введение к работе
Актуальность проблемы. За последнее десятилетие большой вес в ре-иении фундаментальных задач геодезии и геодинамики космическими летодами приобрела так называемая глобальная система определения ме-:тоположений (Global Positioning System — GPS), разработанная в США. ^ожно выделить две причины этого. Первая заключается в самом прин-пше измерений, основанном на определении псевдодальность "спутник-:танция" по разности фаз сигналов, приходящих с навигационных спут-іиков и сигналов тех же частот, вырабатываемых на приемнике. Это юзволяет определять положения наземных пунктов с субсантиметровой точностью. Вторая причина - конфигурация орбит, которая позволяет с :аждой точки земной поверхности принимать сигналы минимум с четы-)ех спутников.
Измерительная система GPS является эффективным средством и для гешения задач региональной геодезии и геодинамики. При этом относительная простота в обращении и дешевизна GPS-приемников позволяет іегко формировать региональные сети нужных конфигураций для прове-іения наблюдательных кампаний.
Вес это указывает на несомненную актуальность и перспективность іспользования GPS для решения широкого спектра научных задач, свя-:анных с изучением Земли.
Растущие требования к точности определения ПВЗ и геодинамиче-;ких параметров, непрерывное совершенствование моделей геопотенциа-га, нутации, движения литосферньгх плит, нагрузочных явлений дела-от актуальными проведения исследований, касающихся сравнительного інализа различных стратегий обработки фазовых измерений и их оптимизации. Не менее важным направлением является применение методов :тохастического моделирования для описания высокочастотных составля-ощих указанных выше параметров, а также динамических спутниковых іараметров.
Важной проблемой обработки фазовых измерений является также учет шняния тропосферной рефракции на проходящий сигнал. Высокие тре-іования к точности геодезических и геодинамических параметров дела-от необходимым определение флуктуации тропосферной задержки, нося-цих стохастический характер. В практике обработки фазовых измерений :путников GPS значения этих флуктуации принято находить с помощью фильтра Калмана. Однако подобный подход может оказаться невыгод-
ным, поскольку корреляционные характеристики соответствующего стохастического сигнала определяются в ходе обработки, безотносительно к свойствам порождающих его физических процессов. Исходя из этого актуальным представляется исследование применимости для данной задачи метода среднеквадратической коллокащш, свободного от этого недостатка.
Из вышесказанного вытекает необходимость создания пакетов программ обработки фазовых измерений, позволяющих проводить всесторонние исследования указанных проблем. Кроме того, важной оказывается задача построения максимально эффективных алгоритмов проведения такой обработки. Это вызвано тем, что измерения следуют непрерывно через 15-30 секунд, так что полная обработка данных, полученных сетью станций за несколько суток, требует больших затрат времени. В первую очередь это касается решения задач, специфичных для фазовых измерений: определения целочисленных неоднозначностей фаз, а также выявления и устранения резких скачков измерений — так называемых ошибок потери цикла. Их корректное решение необходимо для надежного определения положений наземных пунктов.
Целью работы является:
-
Разработка эффективных алгоритмов исправления ошибок потери цикла и определения неоднозначностей фаз измерений региональных сетей станций.
-
Разработка методики определения тропосферной задержки по фазовым измерениям спутников GPS на основании метода среднеквадратической коллокащш.
-
Создание комплекса программ обработки фазовых измерений региональных сетей пунктов.
Научная новизна работы.
-
Разработана и реализована методика обработки фазовых измерений "двойная разность" в региональной геодинамической сети, позволяющая проводить определение координат станций на сантиметровом уровне точности.
-
Предлагается метод решения одной из важнейших проблем обработки фазовых измерений — определения целочисленных неоднозначностей, основанный на принципах интервальной арифметики. Его использование позволило практически полностью исключить необходимость перебора различных вариантов решения и тем самым упростить процедуру поиска.
3. Использование метода среднеквадратической коллокадии (МСКК) іля определения тропосферной задержки по фазовым измерениям. В рам-сах разработанного на основашш МСКК алгоритма сравнивается возмож-юсть использования линейной модели представления задержки на одно-, грех- и пятисуточном интервалах для определения координат станций.
Практическая значимость работы определяется возможностью исполь-ювания разработанного пакета для обработки фазовых измерений регио-зальных сетей станций. Результаты такой обработки позволяют полугать координаты наземных пунктов с внутренней ошибкой в несколько миллиметров. При этом сравнение результатов, полученных в данной ра->оте с результатами уравнивания с помощью программного комплекса 3ernese software сети станций, участвовавших в международном проекте Уровень Балтийского моря-93", показывает их согласие на сангиметро-юм уровне. Это позволяет получать на основании проводимой обработки фактические результаты в следующих направлениях:
изучение региональных движений земной коры, сейсмических дефор
маций, твердотельных приливов;
исследование топографии морской поверхности, отслеживание весовых и периодических изменений уровня моря, изучение океанических іагрузок и приливов;
построение региональных рсфсренц-эллипсоидов, проведение уров-гемерных работ по определению геоида.
На защиту выносятся:
-
Алгоритм исправления скачков фазовых измерений — ошибок погори цикла.
-
Методика, позволяющая с минимальными затратами времени опре-іелять неоднозначности фазовых измерений типа "двойная разность", гроведенных в региональных сетях пунктов.
-
Методика определения тропосферной задержки по фазовым измере-шям на основании метода среднеквадратической коллокации.
-
Комплекс программ обработки фазовых измерений, на базе которого юстигнута сантиметровая точность определения координат сети прием-1ых станций.
-
Результаты обработки фазовых измерений ряда пунктов, участво-іавших в международном проекте "Уровень Балтийского моря-93".
Апробация работы. Основные результаты, полученные в работе, догладывались на:
-
Всероссийской конференции с международным участием "Компьютерные методы небесной механики", Санкт-Петербург, октябрь, 1995 г.
-
Всероссийской конференции с международным участием "Наблюдения естественных и искусственных тел Солнечной системы", Санкт-Петербург, ноябрь, 1996 г.
-
Всероссийской конференции с международным участием "Проблемы небесной механики", Санкт-Петербург, июнь, 1997 г.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Она изложена па 131 странице, включает 20 таблиц и 17 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 86 наименований.
