Прогнозирование коэффициента преломления тропосферы в произвольной точке пространства по результатам измерения метеопараметров в опорных пунктах

Abstract

Для определения местоположения объектов широкое распространение получили системы глобальной навигации. Однако возмущения и неоднородности ионосферы и тропосферы приводят к появлению ошибок измерения координат объектов, возможными путями снижения которых является учет влияния тропосферы при обработке информации в системе космического навигационного обеспечения (СКНО). Возможны два основных режима введения поправок: в реальном времени и послесеансного введения. Оба эти подхода опираются на вычисление тропосферных задержек с использованием данных метеостанций на уровень моря. Проведенный для Украины анализ показал, что порядок аппроксимирующей модели практически не сказывается на ошибке измерения тропосферной задержки. На основании этого был сделан вывод о возможности использования нулевого порядка модели, т. е. средних по Украине данных. Но для более крупных стран использование усредненных по всей территории значений коэффициента преломления будет приводить к неоправданно большим ошибкам. Поэтому было рассмотрено использование стандартных данных метеоцентров для прогнозирования коэффициента преломления тропосферы в заданной точке пространства. Определены критерии выбора подобных (по поведению коэффициентов преломления атмосферы и значению функции потерь) опорных точек прогноза. На примерах Украины, России, Великобритании и Китая показана возможность использования предлагаемого подхода к формированию баз опорных точек для прогнозирования. Получены соотношения для прогноза значений коэффициентов преломления в заданной точке пространства. Предложенный метод может использоваться в СКНО страны при введении тропосферных поправок в приемники систем глобальной навигации.

Для визначення місця розташування об’єктів широке поширення отримали системи глобальної навігації. Проте збурення і неоднорідності іоносфери і тропосфери призводять до появи похибок виміру координат об’єктів. Можливими шляхами зниження, яких є урахування впливу тропосфери при обробці інформації в системі космічного навігаційного забезпечення (СКНЗ). Можливі два основні режими введення поправок: в реальному часі і післясеансного введення. Обидва ці підходи спираються на обчислення тропосферних затримок з використанням даних метеостанцій на рівень моря. Проведений для України аналіз показав, що порядок апроксимуючої моделі практично не позначається на похибці виміру тропосферної затримки. На підставі цього був зроблений висновок про можливість використання нульового порядку моделі, тобто середніх по Україні даних. Але для більших країн використання усереднених по усій території значень коефіцієнта заломлення, призводитиме до невиправдано великих похибок. Тому було розглянуто використання стандартних даних метео-центрів для прогнозування коефіцієнта заломлення тропосфери в заданій точці простору. Визначені критерії вибору подібних (за поведінкою коефіцієнтів заломлення атмосфери і значенням функції втрат) опорних точок прогнозу. На прикладах України, Росії, Великобританії і Китаю показана можливість використання запропонованого підходу до формування баз опорних точок для прогнозування. Отримано співвідношення для прогнозу значень коефіцієнтів заломлення в заданій точці простору. Запропонований метод може використовуватися в СКНЗ країни при введенні тропосферних поправок в приймачі систем глобальної навігації.

The systems of global navigation are widely used for detection of objects location. However, disturbances and inhomogeneities of ionosphere and troposphere lead to errors in measurement of objects coordinates. A possible way to decrease errors is taking into account the troposphere influence while processing information in the system of space navigation providing (SSNP). Two main modes of correction introduction are possible: in real time and after session introduction. Both approaches are based on calculation of troposphere delays with the use of meteorological stations data on a sea level. The analysis carried out for Ukraine showed that the order of approximating model practically does not affect measurement error of troposphere delay. The conclusion was drawn on possibility of using model zeroth order, i. e. average data in Ukraine. But for larger countries the use of average data of refraction coefficient values all over the territory will lead to unreasonably great mistakes. That is why the use of standard data of meteorological stations was considered for forecasting troposphere refraction coefficient at the given point of space. The criteria of choosing forecast reference points (similar in terms of behavior of atmosphere refraction coefficients and value of loss function) have been determined. The possibility of using the suggested approach to formation of bases of reference points for forecasting is shown on examples of Ukraine, Russia, Great Britain and China. Correlations for prediction of refraction coefficient values at the given point of space have been obtained. The proposed method could be used in the SSNP of the country while applying troposphere corrections in receivers of the global navigation system.