Исправление погрешностей, вызванных тропосферой, в глобальных системах определения местоположения

Исправление погрешностей, вызванных тропосферой, в глобальных системах определения местоположения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к разработкам, направленным на повышение точности, достижимой посредством глобальных навигационных спутниковых систем, ГНСС (GNSS).

В настоящее время существует две общедоступные системы глобальной системы определения местоположения (GPS), известные как "Навстар" (NAVSTAR), собственником которой являются США, и ГЛОНАСС (GLONASS), собственником которой является Российская Федерация. Они уже существуют, приблизительно, в течение двух десятилетий, но имеются надежды, что в ближайшем будущем предоставлять свои услуги начнет еще одно европейское региональное отделение глобальной системы определения местоположения (GPS) с последующим запуском в течение нескольких лет европейской системы, имеющей название "Галилео" (GALILEO).

Происходило постепенное усовершенствование существующих систем, в результате чего, при использовании варианта реализации на основе дифференциальной фазы, потенциально может быть достигнута точность определения местоположения менее 2 см на базе 1000 км, но за счет большого объема вычислений и времени, затрачиваемого на определение местоположения. Измерения в реальном масштабе времени или в масштабе времени, близком к реальному, имеют соответственно более низкое разрешение, и в настоящее время требования к обеспечению высокой точности означают, что необходимо использование еще и добавочных средств для дополнения информации, предоставляемой ГНСС. Кроме того, одним их этих средств может являться, в том числе, приемник, выполняющий измерения на основании данных от многих спутников, вплоть до всех спутников, находящихся в пределах его видимости, посредством чего вычисляют переопределенное решение относительно местоположения и не учитывают противоречивые данные для повышения точности решения относительно местоположения. В такой системе могут быть использованы данные более чем из одной группы спутников ГНСС, глобальной системы определения местоположения (GPS) и ГЛОНАСС (GLONASS).

Несмотря на то, что ГНСС используют, в основном, для установления местоположения пользователя, имеющего надлежащий, обычно подвижный, приемник, ее также используют для предоставления точных сигналов времени пользователям, местоположения которых или уже известны, или их не нужно знать. Комплекты аппаратуры для определения местоположения одиночного пользователя содержат простые приемники спутниковых передач и электронные схемы, производящие моделирование, по меньшей мере, некоторых атмосферных эффектов, влияющих на прием сигнала, для того, чтобы попробовать частично устранить погрешности в вычисленном местоположении.

Однако в любом случае: заинтересован ли пользователь в получении сведений о местоположении или в измерении времени, возникают существенные погрешности из-за неспособности точного моделирования задержки сигналов ГНСС, вызванной атмосферой, а именно ионосферой и тропосферой.

Пользователи спутниковых навигационных систем осуществляют генерацию решения относительно их трехмерного местоположения и времени путем обработки четырех (4) или более результатов измерения псевдодальности до четырех или более спутников. Результат измерения псевдодальности представляет собой разность между временем на часах спутника в момент широковещательной передачи радиосигнала и временем на часах приемника пользователя в момент приема. Следовательно, результаты наблюдения за псевдодальностью связаны с временем прохождения радиосигнала и, следовательно, с расстоянием между спутником и пользователем. Поскольку расчетные данные о местоположении спутников являются известными (их передает спутник), то пользователь может вычислить решение для четырех неизвестных (которыми являются трехмерное местоположение и время) с использованием четырех или более результатов наблюдения за псевдодальностью. В качестве части пользовательского фильтра для вычисления навигационных данных/времени производят корректировку результатов наблюдения за псевдодальностью с учетом изменений времени прохождения радиосигнала относительно времени его прохождения в свободном пространстве.

В пользовательском фильтре для вычисления навигационных данных/времени вводят несколько поправок, применяемых к исходным результатам измерения псевдодальности, в том числе, поправки на влияние тропосферы, поправки на влияние ионосферы и релятивистские поправки.

В публикации международной заявки WO-A1-03/069366 был предложен способ обеспечения учета задержек сигналов в ионосфере, и за счет использования так называемого серверного узла связи, который принимает сигналы со спутников ГНСС, вычисляет поправочные коэффициенты, которые могут быть применены в расположенных поблизости от него приемниках глобальной системы определения местоположения (GPS) перед их локальной передачей по радио для того, чтобы такой приемник глобальной системы определения местоположения (GPS) осуществлял их прием и использовал их для видоизменения встроенной модели, используемой для коррекции таких задержек. Для задержек сигналов в ионосфере, которые содержат малую степень рефракции пути прохождения сигнала и более существенное изменение скорости прохождения сигнала, задержки и поправки для них являются, по существу, постоянными в течение некоторого промежутка времени, вследствие чего обновление поправочных данных необходимо производить не чаще, чем несколько раз в день.

С другой стороны, тропосферные эффекты, возникающие главным образом, в результате погодных или метеорологических явлений, а не климатических явлений, являются относительно быстроизменяющимися (или кратковременными) и географически локализованными. Однако по воздействию, которое тропосфера оказывает на проходящие через нее сигналы, она является одним из наиболее сильных выявленных источников погрешностей. Тропосфера вносит искривление луча и, следовательно, увеличивает путь прохождения сигнала, что создает задержку сигнала, на которую влияют несколько метеорологических факторов, но, в особенности, содержание влаги. Задержки сигналов в тропосфере трудно поддаются моделированию простыми средствами.

Обработку задержек сигналов в тропосфере традиционно осуществляли с использованием глобальных моделей задержки сигналов в тропосфере, которые работают на основании так называемых параметров климата, которые являются относительно инвариантными и могут быть запомнены в приемнике пользователя, но эти параметры, в лучшем случае, создают усредненный или сезонный ожидаемый результат, но не результат, основанный на метеорологических данных, то есть основанный на текущих, недавних или спрогнозированных метеорологических условиях.

Одной из таких моделей, которую используют и которая может быть встроена в портативный приемник глобальной системы определения местоположения (GPS), является модель зенитной задержки сигналов в тропосфере, предложенная Радиотехнической комиссией по аэронавтике США (RTCA) для пользователей системы расширенного района приема дифференциальных поправок (WAAS), которая описана в документе "Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning Systems/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment" RTCA DO229C, ноябрь 2001 г.

Такая модель является полезной, поскольку она приводит задержки сигналов в тропосфере к более простым зенитным значениям (обозначенным здесь как D^Z или ZTD), но по-прежнему требуется их преобразование с учетом эффектов, обусловленных высотой над горизонтом, которые вызваны малыми углами наклона орбиты спутника относительно пользователя. Одна из таких моделей преобразования отображения описана Ниеллом (Niell) в статье "Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelengths", Journal of Geophysical Research Vol. 101, No B2, Pages 3227-3246, февраль 1996 г.

Однако, несмотря на то, что эти модели позволяют встраивать их в приемник пользователя, они, по существу, имеют ограниченную способность обеспечивать учет изменений тропосферных условий, которые оказывают воздействие на задержки сигнала, вызванные постоянно изменяющимися и локализованными погодными условиями.

Несмотря на то, что существуют модели для получения точных данных о тропосфере путем учета метеорологических условий в одном или в большем количестве регионов, например, путем численного прогнозирования погоды, ЧПП (NWP), локализованный характер и, следовательно, генерация большого объема данных воспринимались в качестве подтверждения того, что в настоящее время эти модели не могут быть использованы для заметного усовершенствования реальных устройств; то есть это обусловлено двумя факторами: слишком большим объемом этих данных для передачи через системы связи, доступные для мобильных пользователей, и ограниченной пропускной способностью для обработки в пределах приемлемого количества времени.

В документе D1 (US2002/0199196 (M.Rabinowitz, J.J.Spiker) 26.12.2002) описана система, предназначенная для определения местоположения терминала пользователя, в этом документе признают, что в некоторых местах, в особенности, в городских зонах, имеет место плохой прием сигналов со спутников по сравнению с приемом транслируемых наземных телевизионных сигналов, и в нем предложена система определения местоположения, содержащая приемник глобальной системы определения местоположения (GPS) или аналогичный приемник, в котором используют прием сигналов из группы близлежащих телевещательных передатчиков, расположенных в фиксированных местах, вместо или в дополнение к приему сигналов с находящихся на орбите спутников, в тех случаях, когда условия распространения сигнала благоприятствуют использованию первого варианта приема. Поскольку, по существу, известны такие терминалы, которые из сигналов, принятых из пространственно разделенных источников, определяют сигналы псевдодальности до источников, из которых они вычисляют местоположение, в документе D1 описано два новых их вида: первый вид, в котором местоположение терминала пользователя определяют в сервере, расположенном на удалении от пользователя, а данные о местоположении терминала пользователя передают в терминал пользователя, и второй вид, в котором местоположение терминала пользователя определяют в терминале пользователя с использованием данных, содержащихся в сигналах, принятых из спутников, находящихся на орбите, или в наземных телевизионных сигналах, а данные передают из сервера, расположенного в удаленном пункте.

Первый способ содержит операцию передачи значений псевдодальности, вычисленных в терминале пользователя из принятых сигналов, в сервер, расположенный в удаленном пункте, а сервер определения местоположения решает систему уравнений, в которой использованы значения псевдодальности, для определения местоположения терминала пользователя. Для обеспечения этого в документе D1 также раскрыто, что сервер определения местоположения получает метеорологическую информацию, относящуюся к местоположению (окрестностям) терминала пользователя, и из этой информации сервер определения местоположения определяет скорость распространения сигнала в тропосфере, подходящую для сигналов со спутников, принятых в терминале пользователя, до их отправки в сервер определения местоположения, и вносит поправки в значения псевдодальности для вычисления местоположение терминала пользователя для достижения более высокой точности определения местоположения.

Второй способ содержит операцию передачи данных в терминал пользователя из сервера определения местоположения для того, чтобы терминал пользователя мог определять свое собственное местоположение, причем одними из передаваемых данных является скорость распространения сигнала в тропосфере, вычисленная, в частности, из метеорологической информации, доступ к которой осуществляет сервер определения местоположения, для того, чтобы терминал пользователя мог лучше определить свое местоположение. В документе D1 не раскрыто то, каким образом терминал пользователя отличается по своему виду в том случае, когда он получает эти дополнительные данные, или то, каким образом используют эти данные.

Такие передачи данных между сервером определения местоположения и терминалом пользователя представляют собой локальные передачи через сеть телефонной связи. В каждом варианте имеется значительный объем данных для передачи, содержащий либо множество сигналов псевдодальности, либо результаты вычислений скорости распространения для любого из возможных местоположений терминала пользователя.

В настоящем изобретении предложен способ получения данных о задержке сигналов в тропосфере для использования в спутниковой системе определения местоположения или в ГНСС, заключающийся в том, что для местоположения пользователя осуществляют генерацию в месте, расположенном на удалении от местоположения пользователя, и из метеорологической информации, по меньшей мере, одного точного значения задержки сигналов в тропосфере, соответствующего местоположения пользователя, для передачи упомянутому пользователю в качестве поправки для задержки сигналов в тропосфере.

В предпочтительном варианте упомянутые точные значения задержки сигналов в тропосфере получают способом трассировки лучей. Точные значения задержки сигналов в тропосфере могут быть получены путем генерации трехмерного поля показателя преломления. Кроме того, также является предпочтительным, чтобы упомянутая метеорологическая информация была основана на данных численного прогнозирования погоды, ЧПП (NWP).

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, применимом для пользователя, местоположение которого не является точно известным, способ может содержать следующие операции, на которых из первой модели, которая, по существу, является известной, осуществляют генерацию первого набора приближенных значений задержки сигналов в тропосфере, соответствующих различным географическим местоположениям пользователя, из метеорологической модели, в которой использована метеорологическая информация, осуществляют генерацию второго набора значений задержки сигналов в тропосфере, которые являются точными и соответствующими упомянутым различным географическим местоположениям пользователя, создают набор изменений значения задержки для его использования в упомянутой первой модели для того, чтобы первая модель могла обеспечить получение набора значений задержки сигналов в тропосфере, по существу, согласованного со вторым набором, и выражают набор изменений в виде набора поправок для задержки сигналов в тропосфере для передачи упомянутому пользователю.

Первая модель основана на неметеорологических параметрах, причем эти параметры содержат, по меньшей мере, один из следующих параметров: время года, широту и высоту над уровнем моря. Неметеорологические параметры могут дополнительно содержать, по меньшей мере, один из следующих параметров: долготу и время суток.

Метеорологическая модель или каждая полученная из нее упомянутая поправка для значения задержки сигналов в тропосфере могут быть дополнены метеорологическими данными, полученными путем непосредственных наблюдений.

В способе из этого варианта осуществления изобретения первая модель и метеорологическая модель создают наборы значений задержки сигналов в тропосфере, содержащие зенитные задержки сигналов в тропосфере. Первая модель может содержать отображающую функцию, связывающую задержку сигналов в тропосфере при заданном угле возвышения c зенитной задержкой сигналов в тропосфере, а упомянутый набор изменений значения задержки может содержать набор изменений для использования в отображающей функции первой модели.

В предпочтительном варианте изменения значений задержки представляют собой разности между соответствующими значениями наборов, относящихся к первой модели и к метеорологической модели. Передаваемыми поправками могут являться непосредственно сами изменения или, в предпочтительном варианте, изменения, выраженные в виде относительного изменения значений из первого набора, например, в виде процентного отношения.

Таким образом, поправка может быть реализована в виде множителя или добавки к любому значению, генерация которого осуществлена посредством первой модели.

Получают точные значения задержки сигналов в тропосфере способом трассировки лучей для определения пути прохождения сигналов со спутников через тропосферу к пользователю и, следовательно, производят оценку задержки относительно прямого пути прохождения и, возможно, с использованием генерации трехмерного поля показателя преломления.

В этой первой модели могут быть введены сопоставимые поправки в отображающие функции, которые также основаны на путях прохождения, на которые оказывает воздействие задержка сигналов в тропосфере.

Метеорологическая модель может быть основана на данных численного прогнозирования погоды (ЧПП) для региона земного шара или на метеорологических данных, получаемых в реальном масштабе времени, или обоих из них. В частности, метеорологическая модель или каждая упомянутая поправка для значения задержки сигналов в тропосфере могут быть дополнены метеорологическими данными, полученными из непосредственных наблюдений, которые, например, являются доступными в двумерном виде с некоторых спутников, передающих изображения земной поверхности.

Регион, для которого получены значения данных, может быть, по существу, глобальным или может представлять собой меньший регион, определенный в схемах ЧПП в виде мезомасштабных карт.

В обоих случаях возможно осуществить генерацию набора (зенитных) значений задержки сигналов в тропосфере для каждого местоположения из сетки мест расположения по региону в виде двухмерного массива, определяющего географические точки, в каждой из которых имеется значение задержки. Таким образом, из метеорологической модели и неметеорологической модели можно создать изменения зенитных значений задержки сигналов в тропосфере и набор поправок в виде массива данных, значения которого определены для отдельных узловых точек сетки на поверхности Земли, а набор значений содержит распределение упомянутых изменений, по меньшей мере, по части поверхности Земли.

Что касается характера значений задержки и поправок, то к набору поправок может быть применена операция сжатия данных, в результате чего получают сжатый набор данных для передачи пользователю.

Поскольку набор поправок, в сущности, создает файл данных, аналогичный файлу данных полутонового изображения, то в предпочтительном варианте сжатие объема данных набора поправок осуществляют удобным, но не являющимся существенно необходимым способом сжатия изображений путем сжатия данных с потерями, например, согласно стандарту JPEG2000 сжатия неподвижных изображений на основе "коротковолнового" (wavelet) сжатия и стандарту JPEG сжатия неподвижных изображений на основе косинусного преобразования.

За счет реализации надлежащего уровня сжатия данных становится возможным осуществить передачу данных набора поправок пользователю по каналу связи или по каналу передачи данных с ограниченной пропускной способностью.

Таким образом, после создания набора поправок, пригодного для использования удаленным пользователем, имеющим приемник сигнала со спутника, согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть набора поправок может быть передана через, по меньшей мере, один спутник, находящийся на орбите, путем передачи набора поправок в виде сжатого файла данных изображения в упомянутый спутник и ретрансляции, по меньшей мере, части набора пользователю из упомянутого спутника, находящегося на орбите.

В предпочтительном варианте это осуществляют путем передачи поправок, по меньшей мере, в один находящийся на орбите спутник ГНСС, из которого пользователь получает сигналы для установления, по меньшей мере, одного из параметров, которыми являются местоположение и время. Для еще большего сжатия объема данных, предназначенных для передачи или ретрансляции, в способе предусмотрена операция передачи данных изображения в упомянутый спутник для ретрансляции только той части поправочных данных, которые могут быть полезны пользователю в регионе, который находится в пределах зоны действия упомянутого спутника. Это может быть достигнуто путем передачи только упомянутой части поправочных данных на спутник или путем передачи всех данных, но обеспечения ретрансляции спутником только упомянутой части.

Поскольку такой спутник имеет ограниченную пропускную способность для передачи сигналов в дополнение к уже переданным сигналам и, в общем случае, способен осуществлять только лишь периодическую передачу любых данных, содержащих поправочные данные, следует иметь в виду, что метеорологическая среда изменяется непрерывно, поскольку погодные условия изменяют свое местоположение относительно отображенного на карте региона. Таким образом, в дополнение к получению значений задержки сигналов в тропосфере, соответствующих узловым точкам сетки отображенного на карте региона, необходимо применять сжатие данных, которое является достаточным для обеспечения возможности передачи всех или части упомянутых поправок, пригодных для применения пользователем в пределах промежутка времени, определяемого наличием возможности передачи и скоростью передачи данных со спутника, который является существенно более коротким, чем срок достоверности метеорологической информации, используемой в метеорологической модели.

Для обеспечения достоверности данных, полученных из тропосферы, предпочтительным вариантом является передача упомянутых поправок для значения задержки пользователю в соответствии с метеорологическим временным разрешением упомянутой информации из метеорологической модели, которое не превышает 1 часа, и/или в соответствии с метеорологическим пространственным разрешением упомянутой информации из метеорологической модели, которое не превышает 90 км, поскольку время и расстояние связаны скоростью перемещения соответствующих погодных условий.

Посредством вышеупомянутого способа сжатия изображения можно осуществлять передачу поправочных данных пользователю со скоростью передачи данных в диапазоне от 25 бит в секунду (бит/с) до 500 бит/с и путем выборочной передачи только лишь частей глобального изображения, применимых для пользователя в относительно малом его регионе, обеспечивать возможность эффективной передачи поправочных данных со скоростями передачи значительно меньшими, чем максимальное значение этого диапазона.

Поскольку в метеорологической модели значения задержки сигналов в тропосфере получают из данных, используемых в ином месте для предсказания или прогнозирования метеорологических условий в одном или в большем количестве мест, то есть условий, изменяющихся во времени, то существует возможность прогнозирования, на основании упомянутой метеорологической информации, будущих значений задержки сигналов в тропосфере и создания спрогнозированного набора упомянутых поправок для географического региона поверхности Земли, при этом каждый элемент упомянутого спрогнозированного набора описывает поправку, которая становится текущей, как функцию времени, прошедшего с момента создания. Следовательно, возможно осуществить передачу упомянутого спрогнозированного набора поправок в виде пакета и использовать элементы набора по мере того, как момент времени, для которого был спрогнозирован каждый из них, становится текущим моментом времени в отношении прогноза.

Такая передача может быть выполнена в спутник, находящийся на орбите, а ретрансляция элементов набора может быть осуществлена по одному по мере того, как момент времени, для которого был спрогнозирован каждый из них, становится текущим моментом времени в отношении прогноза.

Второй вариант реализации способа применим в том случае, когда известно местоположение приемника пользователя относительно сервера и/или спутников ГНСС. Эта информация может быть использована сервером вместе с метеорологической информацией для получения реальных или преобразованных значений задержки сигналов в тропосфере (а не зенитных значений задержки) для их передачи пользователю с целью настройки или ввода поправок при определении псевдодальности приемника пользователя и получения точных значений привязки по времени. Такая передача информации может быть осуществлена способом прямой связи или через сеть. Она также может быть произведена через один или через большее количество спутников, например, через спутники ГНСС, как описано выше, хотя в этом случае может потребоваться сжатие данных. Поскольку местоположение пользователей известно, то предполагают, что отсутствует необходимость в получении и передаче набора поправок для значения задержки, отображающих распределение по региону. Однако, как описано выше, целесообразным вариантом может являться следующий: прогнозируют метеорологические условия для любого местоположения пользователя, в котором может оказаться пользователь, получают спрогнозированный набор поправок для задержки и осуществляют их передачу в виде пакета для поочередного использования приемником пользователя по мере того, как момент времени, для которого был спрогнозирован каждый из элементов, становится текущим моментом времени.

Согласно второму объекту настоящего изобретения, в нем предложено устройство для получения данных, используемых пользователем спутниковой системы определения местоположения или ГНСС, содержащее средство генерации, предназначенное для генерации, в местоположении сервера, удаленном от пользователя, из метеорологической информации, по меньшей мере, одного точного значения задержки сигналов в тропосфере, соответствующего местоположению пользователя, и средство передачи, по меньшей мере, функции упомянутого значения пользователю в качестве поправочного значения задержки сигналов в тропосфере.

Сервер может быть выполнен таким образом, что получает набор значений задержки сигналов в тропосфере, соответствующих множеству местоположений пользователя.

В первом варианте осуществления настоящего изобретения устройство, описанное в предыдущем абзаце, содержит первое средство генерации, предназначенное для генерации первого набора приближенных значений задержки сигналов в тропосфере из первой модели, которая является, по существу, известной, второе средство генерации, предназначенное для генерации второго набора более точных значений задержки сигналов в тропосфере из упомянутой метеорологической модели, основанной на метеорологической информации, и средство обработки, предназначенное для создания из упомянутых первого и второго наборов значений задержки набора изменений значения задержки сигналов в тропосфере для использования в упомянутой первой модели для того, чтобы она могла обеспечить получение набора значений задержки сигналов в тропосфере, по существу, согласованного со вторым набором, а упомянутое средство обработки выполнено таким образом, что выражает изменения в виде набора поправок для задержки сигналов в тропосфере.

В предпочтительном варианте упомянутое первое средство генерации использует упомянутую первую модель, которая основана на неметеорологических параметрах. Кроме того, средство обработки может быть выполнено таким образом, что выражает каждый из упомянутых наборов поправок в виде разности между соответствующими значениями из первого и второго наборов, возможно, в виде относительного изменения значений, для которых вводят поправки.

Средство обработки выполнено таким образом, что выражает поправки в виде распределения по региону поверхности Земли, в предпочтительном варианте - в виде файла данных полутонового изображения, состоящего из многобитовых слов, причем каждое слово отображает местоположение региона. Кроме того, устройство может содержать средство сжатия упомянутого набора поправок. Оно может производить сжатие набора без потери данных или для обеспечения большей степени сжатия - сжатие набора с потерей данных.

В преимущественном варианте каждое из средств генерации, которыми являются первое средство генерации и второе средство генерации, может получать поправки для параметров, по меньшей мере, функции отображения угла возвышения, используемой для преобразования зенитных значений задержки в реальные значения задержки. Поправки могут быть наложены на набор поправочных данных для зенитной задержки в виде более длинных слов для их передачи в приемник.

Устройство также содержит средство передачи, предназначенное для передачи упомянутого набора поправок пользователю и в предпочтительном варианте осуществляющее передачу через спутник, находящийся на орбите, которым может являться спутник ГНСС.

Во втором варианте осуществления изобретения, который применим в том случае, когда местоположение приемника пользователя сигналов со спутников является известным, устройство выполнено таким образом, что принимает от пользователя информацию, определяющую, по меньшей мере, одно из следующих местоположений: местоположение пользователя относительно сервера или местоположение пользователя относительно спутников ГНСС, и предоставляет поправки в виде непосредственно самих значений задержки сигналов в тропосфере, а не зенитных значений задержки, хотя могут быть предоставлены и последние из упомянутых значений.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения приемник пользователя ГНСС содержит средство, функционирующее таким образом, что оно осуществляет генерацию, из встроенной модели, на основании неметеорологических данных, набора приближенных значений задержки сигналов в тропосфере, применимых для опознавательных сигналов, принятых из множества упомянутых спутников, и из упомянутых значений задержки и опознавательных сигналов, принятых из множества упомянутых спутников, вычисляет приближенное местоположение приемника относительно поверхности Земли или время, средство, функционирующее таким образом, что осуществляет прием набора поправок для упомянутых значений задержки сигналов в тропосфере, получаемых из модели, при этом упомянутые поправки получены из метеорологических данных, средство реализации изменений упомянутых полученных значений задержки в соответствии с поправками и средство вычисления местоположения или времени с более высокой точностью.

Упомянутое средство реализации изменений упомянутых значений задержки может функционировать таким образом, что производит интерполяцию или экстраполяцию упомянутых поправок в соответствии с вычисленным местоположением пользователя относительно местоположений, для которых были получены поправки.

Согласно четвертому объекту настоящего изобретения система ГНСС, в состав которой входит множество спутников, находящихся на орбите, содержит описанное выше устройство для получения данных и приемник пользователя.

В приведенном выше описании значения задержки сигналов в тропосфере и зенитные значения задержки сигналов в тропосфере были упомянуты без учета их свойств. Несмотря на то, что возможно получить одно значение задержки сигналов в тропосфере для конкретного местоположения, более общепринятым вариантом является получение так называемой "влажной" задержки и "сухой" или "гидростатической" задержки. За исключением тех случаев, когда важно провести различия между ними, в частности в отношении сжатия данных, подразумевают, что приведенные в этом описании ссылки на термины "задержка или задержки сигналов в тропосфере" и их производные следует истолковывать как получение значений для каждой из них.

Дополнительные подробности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания со ссылкой на перечисленные ниже чертежи, на которых изображено следующее:

на Фиг.1 изображена схема системы определения местоположения, ГНСС, из известного уровня техники, на которой показано приемное устройство для определения местоположения пользователя и множество находящихся на орбите спутников системы определения местоположения,

на Фиг.2 изображена схема первого варианта осуществления системы определения местоположения ГНСС, в которой реализовано настоящее изобретение, на схеме показано приемное устройство для определения местоположения пользователя, наземная станция и множество находящихся на орбите спутников системы определения местоположения,

на Фиг.3А приведена графическая иллюстрация трассировки лучей,

на Фиг.3B приведена графическая иллюстрация отображения поля рефракции при трассировке лучей,

на Фиг.4 показано графическое представление файла данных зенитной задержки, пригодного для сжатия данных способами сжатия изображений,

на Фиг.5 показано графическое представление того, каким образом шум оказывает воздействие на сжатие, и

на Фиг.6 изображена схема, подобная схеме Фиг.2, на которой показан второй вариант осуществления настоящего изобретения для терминала пользователя, расположенного в известном месте.

Со ссылкой на чертеж Фиг.1, на нем в схематичном виде показан участок 50 поверхности Земли и связанная с ним глобальная система 100 определения местоположения, содержащая множество спутников ГНСС 110₁, 110₂, 110₃,..., находящихся на околоземной орбите, и пользователь 120, показанный в виде приемника сигнала и процессора портативного типа или установленного на транспортном средстве на поверхности Земли или над ней.

Приемник 120 пользователя содержит, как и в обычном варианте, входной приемник 122 сигналов, переданных из различных спутников, находящихся в пределах видимости на частотах радиочастотного диапазона, средство 124 обработки и устройство отображения информации или подобное устройство 126 вывода информации. Средство обработки содержит цифровой процессор, который отвечает на сигналы, принятые из различных спутников и являющиеся характерными для этих различных спутников, положения на орбите которых относительно точек на Земле являются известными, и по изменениям при приеме этих сигналов вычисляет решение, содержащее данные о местоположении приемника пользователя в двух или в трех измерениях и, что является важным в некоторых областях применения, - время.

Приемник пользователя посредством вышеупомянутых измерений псевдодальности может определять по множеству сигналов, принятых со спутников, приближенное местоположение, но которое является неточным из-за задержек сигналов, возникающих вследствие рефракции в тропосфере, вызванной рефракцией, главным образом, водного содержимого метеорологических систем, например погодных фронтов. Такая рефракция в тропосфере может быть скомпенсирована, по меньшей мере, в первом приближении путем применения при обработке принятых сигналов первой модели 130, которая отображает климатические условия, ожидаемые для этого приближенного местоположения в данное время года. Эта так называемая модель климата является, по существу, неметеорологической, поскольку ее обновление производят редко, и она отображает, в лучшем случае, представление усредненных условий. Известным образом, модель 130 климата содержит параметры, по меньшей мере, для одного времени года, а в предпочтительном варианте - для всех времен года, широту и высоту над уровнем моря, соответствующие местоположению пользователя, и может содержать следующие параметры: долготу и/или время суток, но это не является обязательным условием.

Эта первая модель, именуемая моделью климата, выполнена таким образом, что обеспечивает генерацию зенитных задержек сигналов в тропосфере (ZD), которые могут быть применены для местоположения пользователя, которое может быть преобразовано с учетом наклона угла возвышения спутника относительно приемника для предоставления более точного значения задержки сигналов в тропосфере и для введения поправок для псевдодальности, связанных с направлением, по которому фактически проходит траектория прохождения сигнала, в особенности, в том случае, если спутник имеет малый угол возвышения.

Для этого первая модель может содержать функцию 130' отображения угла возвышения, в которой используют, н