Спосіб визначення значення випадаючої водяної пари в атмосферній поправці для gps сигналів

Спосіб визначення значення випадаючої водяної пари в атмосферній поправці для GPS сиг налів, яка визначається при радіолокації в напрямку зеніту, який відрізняється тим, що при аерологічних спостереженнях в момент віддалених вимірювань визначають реальні миттєві зміни метеопараметрів тиску водяної пари e і температури T в залежності від висоти виміру та обчислюють миттєве значення випадаючої водяної пари (IWVe) за формулою: Винахід належить до геодезії, а саме до способів визначення впливу атмосфери на точність віддалемірних спостережень штучних супутників Землі (ШСЗ) і може бути використаний для визначення точних координат пунктів спостереження у геодезії, топографії, картографії та будівництві та при прогнозуванні метеоданних. Найближчим до запропонованого способу визначення випадаючої водяної пари (IWV) є спосіб Геринга Т.А. [1]. Відомий спосіб визначення випадаючої водяної пари (IWV) розроблений Т.А.Герингом полягає у тому, що для дослідження випадаючої водяної пари в атмосфері необхідно мати значення тропосферної поправки у відстань  w , спричиненої впливом водяної пари, при радіолокації штучних супутників Землі в напрямку зеніту, яка визначається за формулою: IWV   w / , (1) де      106 R w  '2  3 , (2) m   а К2', К3, - емпіричні коефіцієнти, Rw - питома газова стала водяної пари (Rw=461,525); Тm - середня температура атмосфери,  - пропорційна константа. Недоліком відомого способу є те, що значення атмосферної поправка  w , яке визначається при обробці GPS (Global Position System) - спостережень не враховує всі реальні зміни в атмосфері, а саме інверсії тиску, температури та вологості. Для підвищення точності визначення випадаючої водяної пари (IWV) та врахування реального стану атмосфери потрібно встановити значення випадаючої водяної пари на основі даних, які враховували б реальний стан атмосфери в момент віддалемірних спостережень. Завдання винаходу полягає у встановленні способу визначення випадаючої водяної пари (IWV), який врахував би реальний стан атмосфери WVe   Rw h e(h)  T(h)dh, h0 (13) 94324 (11) UA (19) кг/моль; Rw - питома газова стала водяної пари Rw=461,525; h0 - висота пункту вимірювання; h - висота вологої атмосфери; Т - температура навколишнього середовища (К). C2 де IWVe - миттєве значення випадаючої водяної пари;  - коефіцієнт для водяної пари H2O =18-10-3 3 94324 в момент спостереження. Це набуває особливого значення тоді, коли використовується апаратура для визначення відстані до ШСЗ з точністю 0,5 см. Таким чином вирішується проблема більш точного врахування впливу атмосфери на визначення відстані до ШСЗ та підвищується точність прогнозування погодних даних. Поставлене завдання досягається таким чином, що спосіб визначення випадаючої водяної пари в атмосфері (IWV), який включає встановлення значення тропосферної поправки у відстань  w , спричиненої впливом водяної пари (IWV) в напрямку зеніту, який відрізняється тим, що значення випадаючої водяної пари визначається за аерологічними спостереженнями тиску водяної пари e і температури T за формулою: IWV e   Rw h eh  Thdh, (3) h0 де IWVe - миттєве значення випадаючої водяної пари;  - коефіцієнт, для водяної пари H2O =18-3 10 кг/моль; Rw - питома газова стала водяної пари (Rw=461,525); h0 - висота пункту; h - висота вологої атмосфери; Т - температура навколишнього середовища (К). У формулі (3) інтегрування проводиться від висоти пункту h0 над рівнем моря до висоти вологої атмосфери h. Переваги запропонованого способу полягають у тому, що значення IWVe можна вважати миттєвим тому, що вони враховують реальний стан атмосфери за миттєвими значеннями метеопараметрів парціальний тиск водяної пари е і температури Т. Запропонований спосіб дає можливість зменшити похибку впливу атмосфери на віддалемірні спостереження штучних супутників Землі, що використовуються для визначення точних координат пунктів спостереження. Спосіб здійснюють наступним чином. Для визначення lWVe в рівнянні стану газу m eV  RT, (4)  4 приймаємо, що об'єм V - це стовпчик водяної пари в атмосфері висотою h з перерізом S і масою m. Тоді для однорідної атмосфери рівняння (4) прийме вид: m Rw eh  T. (5) S  В реальній атмосфері величини e і Т є функціями висоти, а випадаюча водяна пара тоді визначається m IWV  , (6) S і з рівняння стану газу одержуємо формулу (3) для обчислення випадаючої водяної пари IWVe за аерологічними спостереженнями тиску водяної пари e і температури Т. Порівняння результатів випадаючої водяної пари двома способами було проведено на основі даних аерологічних спостережень для пункту м. Київ протягом 2002-2005 років. Значення випадаючої водяної пари IWV, обчислені за формулою (1), завжди більше від миттєвого значення IWVe обчислені за формулою (4) і їх різниця не перевищує 2 мм. Різниця IWV-IWVe корелює з величиною IWVе коефіцієнт кореляції 0,95. Точність способу оцінюється відносною похибкою (d): IWV  IWV e d (7) IWV e Протягом цих років за даними спостережень в м. Києві вдень і вночі точність спостережень знаходилася в межах від 3,9% до 4,5%. Це систематична похибка. Середнє квадратичне відхилення значень d від середнього dcp’ на кожний рік (випадкова похибка) мало змінювалось - 0,7%. Відносні похибки d і поправочні коефіцієнти k для 5 пунктів за даними аерологічних спостережень 2002-2005 року, а також середні значення для усіх пунктів, приведені в табл. 1. Вони мало відрізняються між собою і знаходяться в межах випадкових відхилень. Тому усередненим коефіцієнтом k=1,044, знайденим для Києва, можна користуватися в усіх пунктах України. Таблиця 1 Відносні похибки d і поправочні коефіцієнти k для 5 пунктів за даними аерологічних спостережень в 2002-2005 роках № з/п 1 2 Коефіцієнти d к Київ 0.045 1,047 Львів 0,042 1,044 Ужгород 0,047 1,049 Техніко-економічна ефективність. Спосіб визначення випадаючої водяної пари (IWV) дозволяє зменшити похибку впливу атмосфери на віддалемірні спостереження ШСЗ. Запропонований винахід може бути широко використаний для визначення точних координат пунктів спостереження у геодезії, топографії, кар Харків 0,043 1,045 Сімферополь 0,039 1,041 Середнє значення 0,043 1,045 тографії і будівництві та при прогнозуванні метеоданих. Джерела інформації 1. Herring T.A., Anthes R.A., Ware R.H. GPS Metrology: Remote sensing of atmospheric water vapor using the GPS//J. Geophys. Res.-1992.-97. - P. 15787-15801 - прототип. 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 94324 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601