Вплив кута відсічки та типу приймача на точність визначення положення пунктів

Abstract

Мета. Дослідити вплив зміни кута відсічки на точність визначення положення пунктів супутникових геодезичних мереж під час спостережень різної тривалості дво- та одночастотними приймачами супутників тільки системи GPS та одночасно двох систем: GPS і ГЛОНАСС. Методика. Вихідними даними для дослідження послугували результати спостережень тривалістю 10 діб на 35 перманентних станціях Франції. З цих спостережень сформовано три мережі. У двох із них кількість станцій дорівнює 12, а в третій - 11. Середня довжина сторін у них змінюється від 21,9 км до 24,1 км. Також із WEB-сторінки www.rgp.ing.fr взято координати станцій, які в дослідженні прийняті за істинні. Опрацювання спостережень виконувалось програмою Trimble Business Center, змінюючи такі параметри, як тривалість спостережень (24, 12, 6, 3, 2, 1, 0,5 та 0,25 год) та кут відсічки (0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° і 40°). Для кожної мережі сформовано сеанси спостережень дво- і одночастотними приймачами сигналів супутників систем GPS і ГЛОНАСС і тільки системи GPS. Отже, опрацьовано загалом 12096 сеансів. Порівнявши значення істинних та визначених за результатами спостережень планових координат пунктів мереж, отримані середні квадратичні помилки положення пунктів. Результати. Аналіз отриманих значень середніх квадратичних помилок положення пунктів, отриманих за результатами спостережень дво- і одночастотними приймачами супутників тільки системи GPS, показав що найменша точність пунктів під час сеансів спостережень тривалістю від 0,25 год до 12 год, одержана за кута відсічки 40°, а найвища - за кутів відсічки 20°-30° та тривалості сеансів від 1 до 12 год Під час спостережень супутників двох систем (GPS і GLONASS) дво- і одночастотними приймачами за тривалості сеансів від 1 до 12 год найвища точність пунктів, отримана за кута відсічки 30°, тоді як найнижча, здебільшого, за кутів відсічки від 0° до 15°, а за тривалості спостережень не більшій від 2 год - за 40°. За тривалості спостережень 0,5-0,25 год точність визначення положення пунктів є найвищою за кута відсічки 15°-20° для двочастотних приймачів. Крім того, виконуючи спостереження супутників тільки системи GPS двочастотними приймачами тривалістю від 24 до 3 год точність пунктів у мережах є практично такою самою, як і в разі використання сигналів двох систем. Наукова новизна та практична значущість. Проведені дослідження ефективності збільшення кута відсічки за наявності більшої кількості GNSS-супутників, використовуючи великий масив даних, робить одержані результати достовірнішими порівняно з результатами, отриманими іншими дослідниками. Результати дослідження дають можливість встановити оптимальні значення кутів відсічки під час створення супутникових геодезичних мереж за спостереженнями супутників тільки системи GPS та разом двох систем GPS і ГЛОНАСС дво- і одночастотними приймачами. Цель. Исследовать влияние изменения угла отсечки на точность определения положения пунктов спутниковых геодезических сетей наблюдениях различной продолжительности двух- и одночастотными приемниками спутников только системы GPS и одновременно двух систем: GPS и ГЛОНАСС. Методика. Исходными данными для исследования послужили результаты наблюдений продолжительностью 10 суток на 35 перманентных станциях Франции. Из этих наблюдений сформированы три сети. В двух из них количество станций равна 12, а в третьей - 11. Средняя длина сторон в них изменяется от 21,9 км до 24,1 км.Также с WEB-страницы www.rgp.ing.fi' были получены координаты станций, которые в исследовании считались истинными. Для обработки результатов спутниковых измерений использовали программное обеспечение Trimble Business Center, изменяя такие параметры, как продолжительность наблюдений (24, 12, 6, 3, 2, 1, 0,5 и 0,25 ч.) и угол отсечки (0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° и 40°). Для каждой из сетей сформировано сеансы наблюдений двух- и одночастотными приемниками сигналов спутников систем GPS и ГЛОНАСС и только системы GPS. Обработано в целом 12096 сеансов. Сравнив значения истинных и плановых координат пунктов, определенных по результатам наблюдений, были полученные средние квадратические ошибки положения пунктов. Результаты. Анализ значений средних квадратических ошибок положения пунктов, полученных по результатам наблюдений двух- и одночастотными приемниками спутников только системы GPS, показал что точность определение положения пунктов является самой низкой в случае продолжительности наблюдений от 0,25 ч. до 12 ч. и угле отсечки 40°, а самая высокая имеет место при углах отсечки 20°... 30° и продолжительности сеансов от 1 до 12 часов. При использовании двух- и одночастотных приемников для наблюдений спутников двух систем (GPS і GLONASS) продолжительностью времени от 1 до 12 ч. наилучшая точность пунктов была получена при угле отсечки 30°, тогда как самая низкая, в основном, при углах отсечки от 0° до 15°, а при продолжительности измерений не более 1 часа - 40°. При выполнении спутниковых измерений продолжительностью 0,5 - 0,25 ч. точность определения положения пунктов наивысшая, когда угол отсечки равен 15° - 20° для двухчастотных приемников. Кроме этого, выполняя наблюдения двухчастотными приемниками спутников только системы GPS продолжительностью от 24 до 3 ч. точность спутниковых измерений практически такая же как и при использовании сигналов спутников двух систем. Научная новизна и практическая значимость. Проведенные исследования эффективности увеличения угла отсечки при наличии большего числа GNSS-спутников, используя большой массив данных, делает полученные результаты более достоверными по сравнению с результатами, полученными другими исследователями. Результаты исследования дают возможность установить оптимальные значения углов отсечки при создании спутниковых геодезических сетей по наблюдениям спутников только системы GPS и вместе двух систем GPS и ГЛОНАСС двух- и одночастотными приемниками. The main goal of our research was to investigate the influence of the elevation mask, vectors length, GNSS receivers type (single or dual frequency), and observation duration on positioning accuracy in satellite geodetic networks using only GPS and both GPS/GLONASS signals. Methods. As the initial information the results of 10 days GNSS observation from 35 permanent stations in France (www.rgp.ing.fr) was taken. These results of observation were used for design three networks: first two contained 12 stations, and third - 11. An average distance between stations varies from 21,9 km to 24,1 km. The satellite observation processing was carried out by Trimble Business Center with changing such parameters as: observation duration - 24, 12, 6, 3, 2, 1, 0,5 and 0,25 hrs; elevation mask - 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° and 40°; GNSS receiver types (single or dual frequency). Beside that every network was processed for only GPS signals and for both GPS and GLONASS signals. The total amount of such sessions was 12096. The comparison of real coordinates of stations with the coordinates of the same stations, resulting from such adjustments, allows us to compute RMS of the positioning for such different adjustment conditions. Results. The RMS analysis revealed the lowest positioning accuracy for single- and dual-frequency receivers for sessions lasting from 0,25 to 12 hours and elevation angle 40°. The best results should expect for elevation mask 20-30° and sessions duration from 1 to 12 hours. Observing two systems satellites (GPS i GLONASS) for single- and dual-frequency receivers the best results achieved sessions duration from 1 to 12 hours and elevation angle 30°, while the worst accuracy achieved for elevation mask from 0° to 15°, and also for sessions duration less than 1 hour using an elevation mask angle of 40°. For the session durations of 0,5 - 0,25 h. the highest positioning accuracy is for elevation mask of 15-20° (for dual-frequency receivers). Additionally the investigations showed that for dual-frequency receivers with sessions duration from 3 to 24 hours there is no difference which signals are observed GPS or both GPS and GLONASS. Scientific novelty and practical significance. The studies of efficient elevation mask increasing with the presence of a larger number of GNSS-satellites and large amount of satellite observations makes obtained results more reliable, compared to the results obtained by other researchers. The result allows adopting the optimal mask angle in the establishing of satellite geodetic networks with use of single- and dual¬frequency receivers, when observing GPS system only and when combined GPS/GLONASS observations.