UDK 519.65, 629.783
Doi: 10.31772/2712-8970-2021-22-2-288-300
Аномалии эфемеридных и временных продуктов IGS и их влияние на решение навигационных задач
Пустошилов А. С., Царев С. П., Ушаков Ю. Ю., Овчинникова Е. В.
Сибирский федеральный университет;
Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79.
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева;
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31.
Предметом исследования в данной работе являются аномалии в финальных продуктах Между-народной службы ГНСС (IGS), а именно в орбитах и уходах часов навигационных спутников (НКА). Цель исследования: определить влияние таких аномалий на точность решения задачи высокоточного позиционирования (PPP). В качестве метода для обнаружения и различения аномалий в орбитах навигационных спутников используется описанный ранее авторами метод аппроксимации полиномами высоких степеней. При решении задачи PPP используется методология, рекомендованная IGS. Предложенный метод обнаружения и различения аномалий в орбитах применен к анализу аномалий в орбитах навигационных спутников GPS. Продемонстрированы примеры аномалий, которые можно обнаружить, используя предложенный метод. Приводится краткий статистический анализ и сравнение частот появления аномалий в орбитах навигационных спутников GPS
с 2010 по 2018 гг., опубликованные различными аналитическими центрами IGS. Показывается, что аномалии в орбитах, встречающиеся на стыках суточных интервалов, как правило, коррелированы с аномалиями в уходах часов и имеют частично взаимно компенсирующий эффект на решение навигационных задач. Эксперименты показали, что при решении задачи PPP аномалии существенно увеличивают среднеквадратичное отклонение (СКО) невязки решения. Рассмотрены два варианта решения проблемы с аномальными орбитами: исключение из решения спутников с аномальными стыками суточных интервалов и «исправление» аномалии в орбите. Опробована наиболее естественная методика исправления орбит (изменения орбиты с целью удаления больших аномалий) на стыках суточных отрезков публикуемых финальных орбит. Наиболее эффективным с точки зре-ния задач PPP оказалось исключение спутников с аномалиями в орбите, так как попытки «исправить» орбиту чаще приводили не к уменьшению СКО невязок псевдодальностей, а к его увеличению, что связано с коррелированными аномалиями в уходе часов навигационного спутника. По результатам исследования можно сделать вывод: перед решением задач PPP необходимо исследовать предложенными методами орбиты и уходы часов навигационных спутников на присутствие в них аномалий и по возможности исключать такие спутники из данных для решения задачи PPP. Предлагаемые нами методы обнаружения и учета аномалий орбит и часов навигационных спутников, кроме очевидных приложений к решению наземных навигационных задач, применимы и для монито-ринга качества работы космического и наземного сегментов систем ГЛОНАСС и GPS.
Ключевые слова: IGS, GPS, орбиты спутников, часы спутников, PPP.
References
1.
Продукты
IGS. [Электронный
ресурс]. URL:
http://www.igs.org/products (дата обращения: 10.01.2021).
2. Официальный сайт ИАЦ КВНО [Электронный
ресурс]. URL:
https://www.glonass-iac.ru/
(дата обращения: 10.01.2021).
3.
Официальный
сайт CODE
[Электронный ресурс]. URL:
http://www.aiub.unibe.ch/research/ code___analysis_center/index_eng.html (дата обращения:
10.01.2021).
4. Официальный сайт ESA [Электронный ресурс]. URL: Режим доступа: https://www.esa.int (дата обращения: 10.01.2021).
5. Описание формата SP3-c [Электронный ресурс]. URL: Режим доступа: ftp://igs.org/pub/data/format/sp3c.txt (дата обращения: 10.01.2021).
6. Описание формата CLK [Электронный ресурс]. URL: ftp://igs.org/pub/data/format/ rinex_clock304.txt (дата обращения:
10.01.2021).
7.
Пустошилов
А. С. Метод обнаружения малых аномалий в финальных орбитах навигационных
спутников ГЛОНАСС // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 12. С.
142–147. https://doi.org/10.18127/j20700784-201912-22.
8. Tsarev
S. P., Kytmanov A. A. Discrete orthogonal polynomials as a tool for detection
of small anomalies of time series: a case study of GPS final orbits // arXiv
preprint arXiv:2004.00414. 2020. [Электронный ресурс]. URL:
https://arxiv.org/abs/2004.00414 (дата обращения:
10.01.2021).
9.
Программа
аппроксимации дискретными ортогональными полиномами высоких степеней
[Электронный ресурс]. URL: https://github.com/sptsarev/high-deg-polynomial-fitting (дата обращения: 01.09.2020).
10. Griffiths J.,
Ray J. R. On the precision and accuracy of IGS orbits // Journal of Geodesy.
2009. Vol. 83, No. 3-4. P. 277–287.
11. Ray J.
Precision, accuracy, and consistency of GNSS products // Encyclopedia of
geodesy. Springer, Cham. 2016. P. 1–5.
12. Interface
Control Document ICD-GPS-240 [Электронный ресурс]. URL:
https://navcen.uscg.gov/pdf/gps/ICD_GPS_240C.pdf (дата обращения: 10.01.2021).
13. Kouba
J., Héroux P. Precise point positioning using IGS orbit and clock products //
GPS solutions. 2001. Vol. 5, No. 2. P. 12–28.
14. Kouba J. A Guide to Using International GNSS Service
(IGS) products [Электронный ресурс]. URL: https://kb.igs.org/hc/en-us/article_attachments/203088448/UsingIGSProductsVer21_cor.pdf (дата обращения 19.01.2021).
15. Pent
G., Luzum B. IERS conventions 2010 // IERS Technical Note. 2010. No. 36.
Пустошилов Александр Сергеевич – старший преподаватель; Институт
инженерной физики и радиоэлектроники, Сибирский федеральный университет. E-mail: alphasoft@inbox.ru.
Ушаков Юрий Юрьевич – кандидат физико-математических наук, доцент; Институт
космических и информационных технологий, Сибирский федеральный университет. E-mail: yuron@akadem.ru.
Царев Сергей Петрович – доктор физико-математических наук, профессор; Институт космических и информационных
технологий, Сибирский федеральный университет. E-mail: sptsarev@mail.ru.
Овчинникова Елена Владимировна – кандидат физико-математических
наук, доцент; Институт информатики и телекоммуникаций, кафедра прикладной
математики, Сибирский государственный университет науки и технологий имени
академика М. Ф. Решетнева. E-mail: ovchinnikova_ev@sibsau.ru.
Аномалии эфемеридных и временных продуктов IGS и их влияние на решение навигационных задач