Ниже — компактный обзор ожидаемых ошибок (систематических и случайных) и практических приёмов их снижения для трёх типов местности. Формулы и количественные оценки в KaTeX.
1) Основные источники ошибок
- Систематические:
- спутниковые ошибки (эпхемериды, часы) — частично исправляются дифференциально/сетями;
- ионосферная задержка: $\Delta t_{iono}\propto \frac{1}{f^2}$ (меняется со временем/позицией);
- тропосферная задержка (гидростатическая + влажная), моделируется функциями картографирования;
- сдвиг фазового центра антенны (PCO/PCV);
- мультипуть (постоянные bias при отражениях);
- NLOS (ложные отражённые сигналы) — систематический смещающий эффект.
- Случайные:
- приёмный шум, фазовый/кодовый шум;
- флуктуации ионосферы (скинтилляции);
- циклические разрывы фазы (cycle slips);
- изменение геометрии спутников (DOP).
Формула связи ошибки дальности и геометрии:
$${\sigma }_{pos}=\mathrm{DOP}\cdot {\sigma }_{range}$$
2) Типичные величины (ориентировочно)
- открытая местность: кодовое позиционирование $\sim 2\text{–}5\mathrm{m}$, SBAS $\sim 1\text{–}3\mathrm{m}$, RTK фазой — $\sim 1\text{–}2\mathrm{cm}$;
- лес/кустарник: кодовое $\sim 5\text{–}20\mathrm{m}$ (в зависимости от плотности кроны), RTK фикс становится сложнее, фиксация снижается;
- городской каньон: кодовое может иметь ошибки $\sim 10\text{–}100\mathrm{m}$ (NLOS, сильный мультипуть); надежный фазовый фикс часто невозможен без дополнительных средств.
3) Практические приёмы снижения ошибок (общие)
- многочастотность и мультиконстелляции (GPS+GLONASS+Galileo+BeiDou) — уменьшают пропуски/геометрию и позволяют строить ионосферо‑свободные комбинации:
$${\Phi }_{IF}=\frac{f_1^2{\Phi }_1-f_2^2{\Phi }_2}{f_1^2-f_2^2}$$ - дифференциальные методы: DGNSS/SBAS для метрической точности, RTK/RTN (Network RTK) для сантиметров; PPP или PPP-AR для глобального точного позиционирования;
- сетевые коррекции (VRS, MAC) для снижения ошибок, зависимых от базовой станции (ионосфера/тропосфера) — уменьшают зависимость от расстояния до базы;
- модель тропосферы (Saastamoinen) + оценка остаточного зенитного тропосферного члена в обработке; использование картографирующих функций с учётом высоты спутника;
- повышение маски по углу возвышения ($elev\_mask\sim 10^{\circ }\text{–}15^{\circ }$) для уменьшения мультипути/ NLOS (в условиях пересечённой застройки увеличить маску), но следить за количеством спутников;
- весовое взвешивание по углу возвышения (elevation weighting) и по С/К (CN0);
- аппаратные меры: качественная антенна с кромочным кольцом (choke‑ring) или ground plane, правильная установка и калибровка PCO/PCV; избегать металлических объектов рядом;
- фильтрация/сглаживание: carrier‑phase smoothing (Hatch filter) для снижения кодового шума; увеличение времени наблюдения для статической съёмки;
- обработка целых амбиций (ambiguity resolution) — фиксирование целых фазовых амбиций для cm‑точности; при плохих условиях использовать PPP‑AR или сетевой RTK;
- обнаружение/ремонт cycle slips, контроль качества наблюдений (RAIM/GBAS), логирование для постобработки.
4) Приёмы по условиям
- Открытое поле:
- ожидается минимальный мультипуть, хорошая геометрия — используйте RTK/RTN или кратковременный статический режим;
- рекомендовано: multi‑GNSS multi‑freq, антенна с ground plane, кратковременное усреднение при кодовом режиме.
- Лес/кустарник:
- проблемы: затухание, потеря спутников, усиленный мультипуть; снизится вероятность фикса;
- рекомендации: увеличьте время наблюдения (статическая или длительная стоянка), применяйте multi‑freq/multi‑constellations, используйте более чувствительные приёмники, интеграция с IMU/инерцией при динамике; снижайте маску по необходимости, но фильтруйте слабые сигналы; по возможности применять постобработку (PPP/PP‑RTK) и удалённые сети.
- Городской каньон:
- проблемы: сильный NLOS и мультипуть, плохая геометрия (высокий DOP), возможны ложные фиксы;
- рекомендации: избегать точек рядом со стеклянными/металлическими поверхностями, ставить антенну на щитовую площадку/высоту, использовать высококачественную антенну с мультипутевой защитой, применять интеграцию GNSS+IMU/одометрия/SLAM, использовать мониторинг NLOS (обнаружение по подъёму и азимуту спутника, по CN0), предпочтительнее сетевой RTK/PPP‑AR с проверкой целостности и постобработкой; если необходимо — использовать визуальные/лазерные методы (total station, LiDAR) как дополнение.
5) Практические числа и правило для RTK
- точность RTK примерно описывается эмпирически как
$${\sigma }_{RTK}\approx 1\mathrm{cm}+1\mathrm{ppm}\cdot L$$ где $L$ — базис (в метрах). Это подчёркивает рост остаточной ошибки с расстоянием до базовой станции.
6) Контроль качества в полевых условиях
- проверяйте количество и распределение спутников, DOP, CN0, индикаторы фикса амбиций;
- собирайте контрольные точки для проверки и калибровки; логируйте сырые данные для постобработки;
- применять правила исключения очевидно NLOS/отражённых спутников и использовать elevation weighting.
Коротко: комбинируйте аппаратные меры (антенна, установка), продвинутые режимы приёма (multi‑freq/const), дифференциальные/сетевые коррекции и оптимальную обработку (фильтры, модели атмосферы, постобработка) — это даёт максимальное снижение как систематических, так и случайных ошибок в любых условиях.