Что такое фазовая неопределённость, фазовая неоднозначность?
Расстояния от спутников до приёмников можно вычислить с помощью фаз несущих частот. В этом случае расстояние от спутника до приёмника равно сумме целых и дробных длин волн, умноженной на длину несущей волны. Точность расстояний, полученных данным способом (фазовым), больше, чем точность расстояний, полученного кодовым способом. Длина волны (пространственное разрешение) фазы несущей частоты составляет 19 сантиметров для частоты L1, что гораздо меньше, чем пространственное разрешение в кодовом способе.
Однако есть одна проблема. Несущие волны являются синусоидальными, что означает, что все длины волн одинаковые. В связи с этим приёмник не может отличить одну длину волны от другой. Другими словами, приёмник не может посчитать количество длин волн на расстоянии от приёмника до спутника. Приёмник лишь может с точностью до 2 миллиметров определить дробную часть длины волны, в то время как число целых волн остаётся неизвестным или неопределённым. Это явление известно под названием «фазовая неопределённость». К счастью, приёмник может отслеживать изменения фазы, когда приёмник включён. Это значит, что по величине фазовая неоднозначность не изменяется с течением времени до тех пор, пока сигнал не будет потерян.
Очевидно, что если фазовая неопределённость разрешена (известно количества целых длин волн от спутника до приёмника) то в результате получается точное значение расстояния от спутника до приёмника. Столь высокая точность может быть достигнута так называемым относительным методом измерений в реальном времени или с постобработкой. К сожалению, данный метод требует использовать 2 приёмника, которые одновременно принимают сигналы от одних и тех же спутников.
Измерения, выполненные с помощью системы GPS отягощены ошибками и задержками, которые трудно предугадать. Именно эти ошибки ограничивают точность абсолютных измерений. К счастью, если 2 приёмника находятся близко друг к другу, то величины ошибок и задержек у них практически одинаковые. Вследствие этого большинство ошибок и задержек может быть исключено из результатов измерений при комбинировании результатов измерений, которые были получены близкорасположенными приёмниками.
Существует 3 вида ошибок и задержек: ошибки, связанные со спутником, ошибки, связанные с приёмником и задержки сигнала в атмосфере. Измерения, выполненные приёмниками одновременно с использованием одних и тех же спутников, содержат более или менее одинаковые ошибки, связанные со спутниками, и атмосферные задержки. Чем ближе приёмники находятся друг к другу, тем меньше рознятся ошибки, связанные со спутниками и атмосферные задержки у этих приёмников. Если рассматривать разницу в измерениях этими двумя приёмниками, то ошибки, связанные со спутниками и атмосферные задержки, будут сведены к минимуму. Ошибки часов спутников могут быть исключены из измерений вследствие применения линейной комбинации.
К тому же две группы измерений, выполненные одним и тем же приёмником, содержат одинаковые ошибки приёмника. В связи с этим, в разнице между этими двумя измерениями отсутствуют ошибки часов приёмника.
В результате одновременных измерений двумя приёмниками, которые используют одни и те же 2 спутника, можно получит две разницы в координатах, известные как двойные разности координат. Данная линейная комбинация исключает из измерений ошибку часов приёмника, а величины остальных ошибок уменьшаются. Стоит отметить, что при этом сохраняется эффект фазовой неоднозначности.
Поэтому эти данные являются только основой для точного позиционирования фазовым методом.
Ещё одна важная линейная комбинация, известная как «тройное дифференцирование», которая получается вследствие обработки двух дважды дифференцированных разностей, относящихся к двум эпохам. Как говорилось ранее, фазовая неоднозначность является постоянной величиной, если нет проскальзываний цикла. При составлении тройной разности проскальзывание цикла исчезает. Однако влияние, оказанное проскальзыванием цикла, остаётся в составе данных, с помощью которых составляются тройные разности, но при построении графика эти данные легко заметить, их изображение похоже на шип. Так как влияние, оказанное проскальзыванием цикла, выявляется на графике, то для обнаружения проскальзываний цикла используются графики результатов тройного дифференцирования.
Все представленные ранее линейные комбинации могут быть составлены по результатам измерений как одночастотными, так и двухчастотными приёмниками, как при использовании фазового, так и при использовании кодового метода измерений. Однако при использовании двухчастотного приёмника могут быть составлены и другие линейные комбинации. Одна из них известна как линейная комбинация свободной ионосферы. Ионосферные задержки прямо-пропорциональны квадрату несущей частоты. Основываясь на этом, линейные комбинации свободной ионосферы включают в себя измерения на частоте L1 и L2 для снижения влияния ионосферы на результаты измерений. Измерения фазы несущей частоты на частотах L1 и L2 могут быть так же использованы для модулирования частоты, длина волны которой составляет примерно 86 сантиметров. Данная величина длинны волны упрощает процесс решения фазовой неопределённости.
Размещено: 23.03.2017
