Рассмотрите случай: спутниковая съёмка GPS в густо застроенном районе показывает систематическое смещение из-за мультипаса и ионосферных эффектов; как вы скорректируете данные и какие дополнительные измерения организуете?
Коротко и по делу — как корректировать и какие дополнительные измерения организовать. Что вызывает погрешности (важно понимать): мультипас (локальные отражения) даёт систематические ошибки в псевдодальном и фазовом сигнале, сильно зависимые от направления (азимут/угол) и антенны; ионосфера даёт частотно-зависящую задержку, приближённо масштабирующуюся как 1/f21/f^21/f2. 1) Алгоритмы коррекции (обработка данных) - Устранение первого порядка ионосферной задержки — двойная частотная комбинация «безионосферная»: PIF=f12P1−f22P2f12−f22,LIF=f12L1−f22L2f12−f22.
P_{\text{IF}}=\frac{f_1^2 P_1 - f_2^2 P_2}{f_1^2 - f_2^2},\qquad L_{\text{IF}}=\frac{f_1^2 L_1 - f_2^2 L_2}{f_1^2 - f_2^2}. PIF=f12−f22f12P1−f22P2,LIF=f12−f22f12L1−f22L2.
Это убирает основной член III, где I(f)≈40.3 TECf2I(f)\approx\frac{40.3\ \mathrm{TEC}}{f^2}I(f)≈f240.3TEC. - Дополнительная ионосферная корректировка: использовать сетевые/глобальные TEC-карты (GNSS-TEC, IGS) или локальные решения STEC/vertTEC для учёта оставшихся непрерывных/горизонтальных градиентов; при коротких базах (несколько км) — дифференциальная обработка (RTK), которая существенно ослабляет ионосферные ошибки. - Фазовая обработка/PPP: PPP с точными эфемеридами и часовыми поправками + оценка или исключение ионосферных терминов (ionosphere-free или одновременная оценка STEC) для повышения точности. - Мультипас: обработка данных (постобработка) - применять порог на угол возвышения (рекомендуется >15∘>15^\circ>15∘, в сильной застройке часто >25–30∘>25\text{–}30^\circ>25–30∘) и взвешивание по SNR/еклиптическому углу; - фильтрация/зглаживание псевдодалей с использованием длиннофазового сглаживания (Hatch smoothing) для уменьшения шумов и частичной коррекции мультипаса; - строить эмпирические «карты мультипаcа» MP(el,az)MP(\mathrm{el},\mathrm{az})MP(el,az) по многодневным наблюдениям и вычитать оценённые поправки при обработке. - Надёжность/робастность: детекция и коррекция cycle-slips, использование робастных оценивателей (например, M-estimators) и исключение спутников с аномально низким SNR или высоким мультипас-индексом. 2) Аппаратные и площадочные меры против мультипаса - Установить антенну с хорошей защитой от мультипаса (choke‑ring или геодезическая антенна с низкими PCV) и корректировать фазовый/псевдоцентр (использовать модели PCV). - То же место — минимизировать отражающие поверхности рядом: убрать/экранировать металлические/стеклянные поверхности, поднять антенну на стойке, обеспечить свободный обзор горизонта. - Использовать несколько антенн/приёмников (разнесённая сеть) для различения локальных эффектов. 3) Дополнительные измерения и инфраструктура (чтобы устранить ионосферные и мультипас ошибки) - Развернуть один-пару локальных опорных станций (CORS) и собирать сырые данные (RINEX, высокая частота: 1 Hz или выше) для дифференциальной обработки/RTK. - Использовать многочастотные приёмники (L1/L2/L5) и многосозвездную приёмку (GPS+GLONASS+Galileo+BeiDou) для лучшей геометрии и возможности альтернативных комбинаций. - Собирать SNR/CCA данные, чтобы строить карты мультипаса по азимуту/углу. - Провести ближние геодезические измерения (обмеры тотальной станцией, LiDAR/фотореконструкция) для построения 3D-модели окружения и симуляции мультипаса (ray‑tracing). Это помогает предсказать и вычесть отражённые пути. - При необходимости установить локальную систему наблюдения ионосферы: GNSS‑TEC сеть или ионосонд (особенно при сильной ионосферной вариабельности). - Метеостанция (давление/темп/влажность) для точной тропосферной модели (т.к. тропосфера тоже влияет в городских условиях). 4) Практический рабочий процесс (шаги) - Собрать высококачественные RINEX (сырые фазы/коды, SNR, антенн. параметры) для приёмников в районе. - Предварительная очистка: удалить низкие углы, очевидные секвестры, исправить циклические срывы. - Применить антеннные PCV, ионосферо‑свободные комбинации и фазовое сглаживание; скорректировать тропосферу по метео‑данным и/или оценить параметры в решении. - Построить и применить эмпирический MP(az,el); при наличии опорной сети — дифференциальная обработка/RTK или PPP с IGS-правками. - Валидация: сравнить с наземными геодезическими привязками (тотальная станция) и статистикой остатков по спутникам/азимутам. Короткие практические рекомендации: - Если есть возможность — сначала разверните локальную опорную станцию + choke‑ring антенну; собирайте данные несколько дней для построения MP-карты. - Для ионосферных эффектов в большинстве случаев достаточно двойной частоты (IF) или дифференциальной обработки; при сильных изменениях используйте локальные TEC/ионозондные данные. - В городской застройке комбинируйте аппаратные меры (антенна, размещение) с эмпирическими и сетевыми методами (карты мультипаса, CORS/RTK). Если нужно, могу кратко описать формат измерений (частота записи, поля RINEX, требования к антенне) и пример процедуры построения MP(az,el).
Что вызывает погрешности (важно понимать): мультипас (локальные отражения) даёт систематические ошибки в псевдодальном и фазовом сигнале, сильно зависимые от направления (азимут/угол) и антенны; ионосфера даёт частотно-зависящую задержку, приближённо масштабирующуюся как 1/f21/f^21/f2.
1) Алгоритмы коррекции (обработка данных)
- Устранение первого порядка ионосферной задержки — двойная частотная комбинация «безионосферная»:
PIF=f12P1−f22P2f12−f22,LIF=f12L1−f22L2f12−f22. P_{\text{IF}}=\frac{f_1^2 P_1 - f_2^2 P_2}{f_1^2 - f_2^2},\qquad
L_{\text{IF}}=\frac{f_1^2 L_1 - f_2^2 L_2}{f_1^2 - f_2^2}.
PIF =f12 −f22 f12 P1 −f22 P2 ,LIF =f12 −f22 f12 L1 −f22 L2 . Это убирает основной член III, где I(f)≈40.3 TECf2I(f)\approx\frac{40.3\ \mathrm{TEC}}{f^2}I(f)≈f240.3 TEC .
- Дополнительная ионосферная корректировка: использовать сетевые/глобальные TEC-карты (GNSS-TEC, IGS) или локальные решения STEC/vertTEC для учёта оставшихся непрерывных/горизонтальных градиентов; при коротких базах (несколько км) — дифференциальная обработка (RTK), которая существенно ослабляет ионосферные ошибки.
- Фазовая обработка/PPP: PPP с точными эфемеридами и часовыми поправками + оценка или исключение ионосферных терминов (ionosphere-free или одновременная оценка STEC) для повышения точности.
- Мультипас: обработка данных (постобработка)
- применять порог на угол возвышения (рекомендуется >15∘>15^\circ>15∘, в сильной застройке часто >25–30∘>25\text{–}30^\circ>25–30∘) и взвешивание по SNR/еклиптическому углу;
- фильтрация/зглаживание псевдодалей с использованием длиннофазового сглаживания (Hatch smoothing) для уменьшения шумов и частичной коррекции мультипаса;
- строить эмпирические «карты мультипаcа» MP(el,az)MP(\mathrm{el},\mathrm{az})MP(el,az) по многодневным наблюдениям и вычитать оценённые поправки при обработке.
- Надёжность/робастность: детекция и коррекция cycle-slips, использование робастных оценивателей (например, M-estimators) и исключение спутников с аномально низким SNR или высоким мультипас-индексом.
2) Аппаратные и площадочные меры против мультипаса
- Установить антенну с хорошей защитой от мультипаса (choke‑ring или геодезическая антенна с низкими PCV) и корректировать фазовый/псевдоцентр (использовать модели PCV).
- То же место — минимизировать отражающие поверхности рядом: убрать/экранировать металлические/стеклянные поверхности, поднять антенну на стойке, обеспечить свободный обзор горизонта.
- Использовать несколько антенн/приёмников (разнесённая сеть) для различения локальных эффектов.
3) Дополнительные измерения и инфраструктура (чтобы устранить ионосферные и мультипас ошибки)
- Развернуть один-пару локальных опорных станций (CORS) и собирать сырые данные (RINEX, высокая частота: 1 Hz или выше) для дифференциальной обработки/RTK.
- Использовать многочастотные приёмники (L1/L2/L5) и многосозвездную приёмку (GPS+GLONASS+Galileo+BeiDou) для лучшей геометрии и возможности альтернативных комбинаций.
- Собирать SNR/CCA данные, чтобы строить карты мультипаса по азимуту/углу.
- Провести ближние геодезические измерения (обмеры тотальной станцией, LiDAR/фотореконструкция) для построения 3D-модели окружения и симуляции мультипаса (ray‑tracing). Это помогает предсказать и вычесть отражённые пути.
- При необходимости установить локальную систему наблюдения ионосферы: GNSS‑TEC сеть или ионосонд (особенно при сильной ионосферной вариабельности).
- Метеостанция (давление/темп/влажность) для точной тропосферной модели (т.к. тропосфера тоже влияет в городских условиях).
4) Практический рабочий процесс (шаги)
- Собрать высококачественные RINEX (сырые фазы/коды, SNR, антенн. параметры) для приёмников в районе.
- Предварительная очистка: удалить низкие углы, очевидные секвестры, исправить циклические срывы.
- Применить антеннные PCV, ионосферо‑свободные комбинации и фазовое сглаживание; скорректировать тропосферу по метео‑данным и/или оценить параметры в решении.
- Построить и применить эмпирический MP(az,el); при наличии опорной сети — дифференциальная обработка/RTK или PPP с IGS-правками.
- Валидация: сравнить с наземными геодезическими привязками (тотальная станция) и статистикой остатков по спутникам/азимутам.
Короткие практические рекомендации:
- Если есть возможность — сначала разверните локальную опорную станцию + choke‑ring антенну; собирайте данные несколько дней для построения MP-карты.
- Для ионосферных эффектов в большинстве случаев достаточно двойной частоты (IF) или дифференциальной обработки; при сильных изменениях используйте локальные TEC/ионозондные данные.
- В городской застройке комбинируйте аппаратные меры (антенна, размещение) с эмпирическими и сетевыми методами (карты мультипаса, CORS/RTK).
Если нужно, могу кратко описать формат измерений (частота записи, поля RINEX, требования к антенне) и пример процедуры построения MP(az,el).