Совершенствование диф. позиционирования

stout
Эксперт форума
Сообщения: 90
Зарегистрирован: 19 ноя 2013, 10:11

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение stout » 05 окт 2016, 23:28

Леонид Липатников писал(а):Если в алгоритм PPP на вход подать данные бортовых эфемерид, то по изложенным выше соображениям его можно будет на 100% отнести к абсолютному методу.
В чём вы видите разницу между бортовыми и точными эфемеридами?

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 08 окт 2016, 17:13

Поправлюсь. Тут дело не столько в эфемеридах, сколько в поправках часов спутников, которые передаются вместе с эфемеридами. Чтобы больше не путаться, буду дальше называть эфемериды и поправки часов "эфемеридно-временной информацией" (ЭВИ).
Принципиальная разница между бортовой ЭВИ и так называемой "точной" заключается именно в том, что бортовая - результат прогноза, выполненного центром управления, а "точная" - результат апостериорного уточнения, когда спутник уже прошёл над какой-то сетью базовых станций, те его отнаблюдали, и получили более точную ЭВИ "задним числом". При чём такое уточнение может происходить в режиме реального времени - с задержкой на уровне секунды, но принцип тот же. Важно, что PPP с известными нам точностными возможностями может быть реализован только с апостериорно уточнённой ЭВИ. Именно чтобы донести эту мысль и была затронута тема методологии и терминологии.

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 08 окт 2016, 17:24

Для получения, скажем, сантиметрового уровня точности в PPP нужно, чтобы погрешности эфемерид и поправок часов были примерно того же порядка. С прогнозом орбит проблем нет - это уже хорошо научились делать: у IGS СКП 6-часового прогноза положения центров масс спутников составляет всего 5 см [http://www.igs.org/products]. Но вот погрешности прогноза поправок часов, что у IGS, что у контрольного сегмента GPS, - на уровне 3 нс, что эквивалентно ошибке в измерении расстояния около 1м. Дело в том, что погрешность часов спутников включает значительную шумовую составляющую, которая намного точнее предсказана быть не может. И ситуация эта изменится только после того, как радикально снизится краткосрочная нестабильность генераторов частоты (часов) спутников, то есть после полной замены существующих космических группировок аппаратами новых поколений с более стабильными часами. Учитывая, что срок службы спутников около 7-10 лет, можно предположить, что обновление произойдёт, в лучшем случае, лет за 15-20. Вывод: в обозримом будущем реализация PPP и достижение сантиметрового уровня точности с бортовой ЭВИ невозможно. То есть рассматривать эту методику как частный случай абсолютного метода - бесперспективно, это дорога в тупик.
Если же рассматривать PPP как дифференциальный метод с представлением поправок в пространстве параметров системы (state space representation - SSR), то он не только реализуем, но и может быть улучшен за счёт более внимательного использования того факта, что измерения на базовых станциях для уточнения ЭВИ выполняются синхронно с измерениями, которые выполняет потребитель со своим комплектом аппаратуры. Это я и постарался сделать в своей работе.

Vladislav Kalinnikov
Основа форума
Сообщения: 599
Зарегистрирован: 14 ноя 2013, 18:32
Контактная информация:

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Vladislav Kalinnikov » 12 окт 2016, 15:29

Леонид, вы лезете в детали, не видя главного. Входными данными для обработки в любом алгоритме являются две сущности: измерения и априорная информация. Причем в рамках конкретного алгоритма не рассматривается вопрос, откуда взялась априорная информация. Ясно, что она кем-то где-то была получена на основе каких-то иных измерений. Например, модели твердых и океанических приливов, зенитные тропосферные задержки и их картирующие функции. Примеры можно продолжать. Самое главное - все это получено на основе ранее выполненных измерений и теперь эти модели предсказывают соответствующие эффекты. Аналогичным образом в этом контексте обстоит дело с бортовыми и точными эфемеридами, они имеют абсолютно одинаковый статус - являются априорной информацией для алгоритма PPP. И не важно, как конкретно они получены. На эту важную вещь, как мне кажется, и намекает вам в своем вопросе уважаемый Stout.
Теперь в свете этого обратимся к терминологии. Основной принцип классификации алгоритмов на абсолютные и относительные заключается в том, с какого числа станций используются измерения внутри конкретного алгоритма (именно измерения!). Если входными являются измерения только с одной станции - то это абсолютный алгоритм, если с двух и более - относительный. Именно в этом контексте и есть смысл такой классификации.
Но вы в своей диссертации по существу предлагаете изменить понимание терминов. Если строго следовать предложенному вами пути, абсолютный алгоритм - это такой, который имеет право использовать только априорную информацию, полученную не из каких-то иных измерений. Поскольку априорная информация ВСЕГДА есть результат ранее выполненных измерений, то получается что все методики будут относительными. Или, что тоже, подмножество методик, относящихся к абсолютным, будет оставаться всегда пустым. Какой же тогда смысл в такой классификации? Ясно, ваш подход принципиально ошибочен.

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 12 окт 2016, 23:54

Не согласен. В деталях вся соль, если, конечно, догадаться, что с ними делать ;)
Начнём с главного.
Vladislav Kalinnikov писал(а): не важно, как конкретно они получены.
Не важно кому? Не важно для чего? Зная конкретно, как получена ЭВИ, и используя это, можно сократить время сходимости на 30-60%. Если кто-то в этом результате не заинтересован, то да, для него не важно.
Vladislav Kalinnikov писал(а):.. в рамках конкретного алгоритма не рассматривается вопрос, откуда взялась априорная информация.
Верно, в рамках алгоритма вообще ничего не рассматривается, так как он по сути лишь последовательность действий. Методика и метод - более широкие понятия, которые предполагают какое-то теоретическое обоснование, в том числе и того, какую исходную информацию следует использовать.

Замечу, что в вашем дальнейшем рассуждении вы используете термин "априорная информация" одновременно в двух разных значениях: 1) вся входная информация, не являющаяся непосредственно результатом измерения; 2) результат прогноза на основе модели. Отождествлять эти два понятия ошибочно.
Vladislav Kalinnikov писал(а): Входными данными для обработки в любом алгоритме являются две сущности: измерения и априорная информация.... Например, модели твердых и океанических приливов, зенитные тропосферные задержки и их картирующие функции. Примеры можно продолжать. Самое главное - все это получено на основе ранее выполненных измерений и теперь эти модели предсказывают соответствующие эффекты. Аналогичным образом в этом контексте обстоит дело с бортовыми и точными эфемеридами, ...
"Точная" ЭВИ, в отличие от остального перечисленного, не является результатом прогноза. Это непосредственный результат оценивания по измерениям, выполненным не ранее, а одновременно с измерениями потребителя. В этом смысле она не является априорной.
Vladislav Kalinnikov писал(а): .., они имеют абсолютно одинаковый статус - являются априорной информацией для алгоритма PPP.
Статус-то одинаковый, но принципиальная разница есть.
Vladislav Kalinnikov писал(а): Если строго следовать предложенному вами пути, абсолютный алгоритм - это такой, который имеет право использовать только априорную информацию, полученную не из каких-то иных измерений. ...
Я нигде не отрицал, что прогноз строится с использованием ранее полученной измерительной информации. Это вообще довольно очевидная вещь. Я утверждаю, что результаты прогнозирования и непосредственного МНК-оценивания по данным измерений - это качественно разные вещи. Повторю свою точку зрения: в абсолютных методиках ЭВИ - прогноз, в PPP - оценка.
Vladislav Kalinnikov писал(а):Если входными являются измерения только с одной станции - то это абсолютный алгоритм, если с двух и более - относительный. Именно в этом контексте и есть смысл такой классификации.
Наверняка, не вы один так рассуждаете. Но зачем, по-вашему, нужна классификация методов? По-моему, всё это нужно для дальнейшего их развития. Совершенствование существующих методов и создание новых требует понимания их принципиальных раличий и сходств - прежде всего, на уровне идей, заложенных в методах, а не на уровне формальных признаков, таких как число станций.
Кстати, число станций - вообще не показатель. Вот пример: в ПО Bernese методика PPP реализована так, что обрабатываться может одновременно измерительная информация с нескольких станций (я пробовал до 20), причём это реально совместная обработка, с общей системой уравнений. Стоит ли в таком случае PPP считать относительным методом?
Vladislav Kalinnikov писал(а):Но вы в своей диссертации по существу предлагаете изменить понимание терминов.
Предлагаю взглянуть с другой стороны. Иногда это полезно, чтобы понять, куда двигаться дальше.

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 13 окт 2016, 00:24

Небольшое дополнение о терминологии.
Термины "точные эфемериды", "точные поправки часов", по-видимому, перекочевали в русскоязычную литературу из названий продуктов IGS (precise ephemeris, precise clocks). Термины крайне неудачные, потому что они наводят людей на мысль, что вся разница с бортовыми параметрами только в точности. Люди из отечественный космической отрасли используют более удачный термин "апостериорная эфемеридно-временная информация". Тут уже из называния ясно, что эта информация получается опосля прохождения спутника, и априорной её назвать язык уже как-то не поворачивается. Пример употребления: https://www.glonass-iac.ru/GLONASS/tech ... istics.php

stout
Эксперт форума
Сообщения: 90
Зарегистрирован: 19 ноя 2013, 10:11

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение stout » 13 окт 2016, 17:42

Леонид Липатников писал(а): Зная конкретно, как получена ЭВИ, и используя это, можно сократить время сходимости на 30-60%. Если кто-то в этом результате не заинтересован, то да, для него не важно.
:shock: Какие ваши доказательства?©
У вас есть готовая программа, которая позволяет на основе того, как получена ЭВИ, сократить время сходимости? Или, хотя бы, убедительные доказательства в виде расчётов, формул и т.п.?
Леонид Липатников писал(а):Методика и метод - более широкие понятия, которые предполагают какое-то теоретическое обоснование, в том числе и того, какую исходную информацию следует использовать.
Ну да. А алгоритмы, как кошки, сами родятся. Им никакого теоретического обоснования не требуется.
Леонид Липатников писал(а):Замечу, что в вашем дальнейшем рассуждении вы используете термин "априорная информация" одновременно в двух разных значениях: 1) вся входная информация, не являющаяся непосредственно результатом измерения; 2) результат прогноза на основе модели. Отождествлять эти два понятия ошибочно.
Попробуйте опровергнуть утверждение, что второе есть подмножество первого.
Никто не отождествляет эти понятия. Но то, что это разные понятия, совсем не означает, что они не могут быть априорной информацией одновременно.
Леонид Липатников писал(а):"Точная" ЭВИ, в отличие от остального перечисленного, не является результатом прогноза. Это непосредственный результат оценивания по измерениям, выполненным не ранее, а одновременно с измерениями потребителя. В этом смысле она не является априорной.
Последнее утверждение ложно. Не надо сужать смысл понятия априорно.
Слово априорно, означает не только полученное до опыта, но и полученное вне опыта, полученное независимо. В этом смысле это априорная информация.

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 14 окт 2016, 09:34

stout писал(а): Какие ваши доказательства?©
У вас есть готовая программа, которая позволяет на основе того, как получена ЭВИ, сократить время сходимости? Или, хотя бы, убедительные доказательства в виде расчётов, формул и т.п.?
Есть работоспособная версия программы на основе библиотеки GPS Toolkit, хотя если бы я это делал сейчас, то взял бы RTKLIB за основу. Есть расчёты, есть результаты экспериментов. Всё это описано в диссертации, в сжатом виде - в статье в журнале "Известия вузов". Диссер и статья прилагаются. В общем-то основное было и в автореферате, который здесь уже выкладывали, но правила его написания уж слишком заформализованы, там трудно что-то изложить в удобном для восприятия виде.
stout писал(а):Ну да. А алгоритмы, как кошки, сами родятся. Им никакого теоретического обоснования не требуется.
Обоснование требуется, но в понятие алгоритма оно не входит, остаётся за скобками. Если я ошибаюсь, приведите, пожалуйста, ссылку. Буду признателен за возможность лучше разобраться.
stout писал(а):Никто не отождествляет эти понятия.
В сообщении Владислава они смешаны. Цитату я уже приводил.
Я понимаю, вы имеете в виду, что раз ЭВИ подаётся на вход алгоритма PPP, то по отношению к нему она априорная, независимо от её источника. Такая трактовка имеет ровно такое же право на существование, как и моя.
Свою позицию я уже объяснил, но подытожу. "Точную" ЭВИ мне кажется нецелесообразным называть "априорной", потому что, во-первых, это не стыкуются с русскоязычной терминологией, где её не менее обоснованно и очень метко принято называть "апостериорной", во-вторых, такое обобщение затемняет важное качественное различие между типами ЭВИ. Если вы со мной не согласны, я думаю, тут каждый может остаться при своём видении, и это нормально. Трактовки могут быть разные, лишь бы они помогали разобраться в сути.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Vladislav Kalinnikov
Основа форума
Сообщения: 599
Зарегистрирован: 14 ноя 2013, 18:32
Контактная информация:

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Vladislav Kalinnikov » 14 окт 2016, 10:25

stout писал(а):
Леонид Липатников писал(а):Замечу, что в вашем дальнейшем рассуждении вы используете термин "априорная информация" одновременно в двух разных значениях: 1) вся входная информация, не являющаяся непосредственно результатом измерения; 2) результат прогноза на основе модели. Отождествлять эти два понятия ошибочно.
Попробуйте опровергнуть утверждение, что второе есть подмножество первого.
Никто не отождествляет эти понятия. Но то, что это разные понятия, совсем не означает, что они не могут быть априорной информацией одновременно.
Леонид, я думаю, что вы прекрасно понимаете, как меня понял уважаемый Александр Юрьевич (Stout), о чем я писал. Никакого смешения понятий нет. Под априорной информацией можно понимать всю информацию, кроме измерений, подаваемую на вход алгоритма. Причем это не только эфемериды и разного рода модели. Это даже, например, и значения используемых констант (скорость света, гравитационные постоянные, параметры земного эллипсоида и т.п.). И не важно, на основании каких измерений получена эта информация (сделанных до, после или во время собственно измерений для конкретного алгоритма).

Но мы как-то плавно, с вашей подачи, ушли от критики предлагаемой вами классификации.
Согласно последним вашим сообщениям, теперь вы предлагаете под абсолютными методиками (ладно, не будем употреблять слово алгоритм) понимать те, которые используют только ту априорную информацию, которая получена по измерениям, хронологически предшествующим измерениям, которые подаются непосредственно на вход этой методике. Но в таком случае просто даже как-то нелепо разделять методики на абсолютные и относительные. Вообще тогда непонятно, зачем затрагивать классификацию методик на относительные и абсолютные, когда правильнее было бы предлагать разделение всех методик на два других подмножества. Например их можно было бы назвать так:

1. Методики, использующие предсказанную априорную информацию
2. Методики, использующие априорную информацию, полученную по синхронным внешним измерениям

Леонид, я думаю вы прекрасно понимаете, что то о чем вы говорите не имеет отношения к разделению на относительные и абсолютные методики и понимаю, что вряд ли вы здесь на форуме это признаете.

Леонид Липатников
Заслуженный геодезист
Сообщения: 9
Зарегистрирован: 27 сен 2016, 11:46

Re: Совершенствование диф. позиционирования

Сообщение Леонид Липатников » 14 окт 2016, 13:49

Vladislav Kalinnikov писал(а):Под априорной информацией можно понимать всю информацию, кроме измерений, подаваемую на вход алгоритма.
Можно, если хочется. Я же и пишу, что трактовки могут быть разные, лишь бы польза была.
Vladislav Kalinnikov писал(а):И не важно, на основании каких измерений получена эта информация (сделанных до, после или во время собственно измерений для конкретного алгоритма).
Я уже писал, почему это важно.
Леонид Липатников писал(а):Зная конкретно, как получена ЭВИ, и используя это, можно сократить время сходимости на 30-60%.
Описание в приложенной диссертации.
Vladislav Kalinnikov писал(а):.. теперь вы предлагаете под абсолютными методиками ... понимать те, которые используют только ту априорную информацию, которая получена по измерениям, хронологически предшествующим измерениям, которые подаются непосредственно на вход этой методике. Но в таком случае просто даже как-то нелепо разделять методики на абсолютные и относительные.
Видимо, надо объяснить подробнее.

В относительном и дифференциальном методах используется тот факт, что погрешности измерений на базовой и определяемой станциях коррелированы - именно потому что измерения выполнены синхронно. Можно найти разность между измерениями и таким образом исключить значительную часть погрешности - принцип относительного метода. Можно найти разность измеренного (или оценённого по измерениям) и заранее известного значения для базовой станции, а потом эту разность использовать как поправку при позиционировании определяемой станции - принцип дифференциального метода (потому, видимо, и название от difference - "разность").
В абсолютном методе таких возможностей нет, потому что нет синхронных измерений, нет разностей.
А вот PPP предполагает их наличие, пусть даже непосредственно в алгоритме эти измерения не присутствуют. Это даёт возможность идентифицировать конкретные источники погрешностей и устранять их. Продемонстрирую на примере погрешности интерполяции поправок часов спутников.

Апостериорная ЭВИ представляется по сути в виде таблиц, в которых положение центра масс спутника и поправка часов заданы через некоторые промежутки времени. Координаты спутников и поправки на момент измерений, выполненных аппаратурой потребителя, интерполируются.
Но поправка часов спутника ведёт себя настолько хаотично, что её не только предсказать не получается достаточно точно, но и интерполировать затруднительно. По результатам эксперимента, описанного в диссертации, установлено, что погрешности интерполяции "точных" параметров часов, заданных с интервалом 5 (*.clk) и 15 минут (*.sp3) характеризуются среднеквадратическими отклонениями 3 и 5 см соответственно. И это никак не связано с точностью самих табличных данных. Даже если бы табличные значения были идеальными, погрешность интерполяции была бы такой же. Замена алгоритма интерполяции тоже не поможет - это очевидно из свойств случайного процесса погрешностей (см. диссертацию, с. 54).Погрешность интерполяции поправок часов носит шумовой характер и для пользователя PPP неотделима от шума фазовых измерений. Он видит хаотично изменяющиеся остаточные невязки с большим разбросом, но может только догадываться о причинах. Больше шум - больше измерений требуется, чтобы решение сошлось. И нет никакой возможности установить причину, если рассматривать PPP в отрыве от способа определения ЭВИ.
Проблема в идеале решается изменением интервала, с которым поправки часов оцениваются базовыми станциями. Если моменты пользовательских измерений совпадают с моментами, на которые оценены поправки часов, то интерполирования как такового нет, и нет дополнительного источника погрешностей. Но как это сделать, если вообще не принимать во внимание существования базовых станций и синхронных измерений?

Ответить

Вернуться в «Делимся опытом»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя