Применение мобильной лаборатории на базе автомобиля для изучения навигационных возможностей технологии Precise Point Position

Навигационное обеспечение при проведении аэрогравиметрических работ является одной из важнейших задач, от решения которой напрямую зависит точность выполняемой съемки. Погрешность определения силы тяжести с борта летательного аппарата зависит от точности определения параметров траектории движения. Применяемый в настоящее время дифференциальный режим коррекции навигационных данных имеет ограничения, одним из которых является необходимость сопровождения выполняемых измерений базовыми станциями ГНСС, размещенными в районе работ. Альтернативой относительному методу является режим точного точечного позиционирования PPP (Precise Point Positioning) (Bell R.E. et al., 1999; Gao Y. et al., 2006; Шевчук С.О., 2012; Xincun Y. et al., 2014, Дробышев и др., 2016.). С использованием РРР задача определения местоположения может решаться в постобработке с использованием данных о точных эфемеридах и ошибках часов навигационных спутников с помощью одного двухчастотного приемника ГНСС, при этом использование наземных базовых станций не требуется. Это позволяет ожидать повышения автономности при выполнении аэрогравиметрических и других видов геофизических исследований, что особенно актуально при работе в высоких широтах и над акваториями (Погорелов и др., 2018).
В целях совершенствования методики уточнения позиционирования с применением РРР в 2017-2019 гг. нами была выполнена серия экспериментальных измерений с использованием автомобиля в качестве подвижного основания. На автомобиле было размещено навигационное оборудование Javad, аналогичное используемому при проведении авиационных работ, а также разработана аппаратура на базе однокристальных компьютеров с архитектурой ARM и операционной системой ArchLinux (Передерин и др, 2016) и адаптированным авторским ПО (Алёшин и др., 2014), позволяющая автономно регистрировать сигналы ГНСС с высокой частотой опроса (Aleshin I.M. et al., 2016; Алёшин и др., 2017; Передерин и др., 2018).
Экспериментальные измерения были выполнены по маршрутам Москва-Архангельск и Москва-Севастополь. Суммарная протяженность профилей составила более 2500 км, при этом около четверти из которых – в пределах арктической зоны. Для контроля возможных грубых ошибок ГНСС определений, таких как потеря счета циклов фазы, резкое снижение количества видимых спутников и других факторов, обусловленных движением в различных топографических условиях, на части маршрута использовалась глобальная модель рельефа SRTM Digital Elevation Database v4.1. Сравнение с дифференциальным режимом обеспечивалось путем выполнения коррекции навигационных решений подвижного приемника (ровера) по данным базовых станций, расположенных в Москве. В ходе выполненных экспериментов опробована возможность управления и «real-time» - контроля регистрирующего оборудования через Интернет-сети мобильных операторов связи.
Анализ высотных профилей по маршруту движения автомобиля, полученных с использованием данных ГНСС и на основе моделей рельефа, показал, что в разностях высот присутствуют составляющие с различными спектральными характеристиками. Также выявлен ряд характерных отклонений в результатах вычислений нескольких навигационных решений и определены зависимости ухудшения точности координатных определений в условиях срывов фазовых наблюдений.