Введение

Распространение ошибок при изменяющейся топологии
Показатель размытия точности (DOP) или геометрическое размытие точности (GDOP) — термин, используемый в спутниковой навигации и геодезии для определения распространения ошибок как математического следствия геометрии расположения навигационных спутников на точность определения местоположения.

Введение

Концепция разбавления точности (DOP) возникла у пользователей навигационной системы Loran C. Идея геометрического DOP заключается в том, чтобы показать, как ошибки в измерениях повлияют на оценку конечного состояния. Это можно определить следующим образом: концептуально можно геометрически представить ошибки в измерениях, приводящие к изменению величины. В идеале небольшие изменения в измеренных данных не должны вызывать больших изменений в определяемом местоположении. Противоположность этому идеалу – ситуация, когда решение очень чувствительно к ошибкам измерений. Интерпретация этой формулы показана на рисунке справа, демонстрирующем два возможных сценария с приемлемым и плохим ГДП. В последнее время этот термин получил гораздо более широкое распространение с развитием и внедрением GPS. Пренебрегая ионосферными и тропосферными эффектами, сигнал от навигационных спутников имеет фиксированную точность. Следовательно, относительная геометрия спутников и приемника играет важную роль в определении точности оцениваемых положений и времени. В силу относительного расположения любого спутника по отношению к приемнику, точность в псевдодальностях спутника преобразуется в соответствующую составляющую в каждом из четырех измерений положения, измеряемых приемником (т.е., , , и ). Точность нескольких видимых спутников комбинируется в соответствии с их относительным положением для определения уровня точности в каждом измерении, определяемом приемником. Когда видимые навигационные спутники расположены близко друг к другу на небе, геометрия считается слабой, а значение DOP высоким; когда они расположены далеко друг от друга, геометрия сильная, а значение DOP низкое. Рассмотрим два перекрывающихся кольца, или аннулуса, с разными центрами. Если они перекрываются под прямым углом, степень перекрытия значительно меньше, чем при почти параллельном перекрытии. Таким образом, низкое значение DOP представляет собой более высокую точность определения местоположения благодаря большему угловому разделению между спутниками, используемыми для расчета местоположения объекта. Другими факторами, которые могут увеличить эффективный DOP, являются препятствия, такие как близлежащие горы или здания. DOP может быть выражен в виде ряда отдельных измерений:
ГДП Горизонтальное разбавление точности
ВДП Вертикальное разбавление точности
ПДП Разбавление точности по положению (3D)
ТДП Разбавление точности по времени
ГДП Геометрическое разбавление точности

Эти значения математически вытекают из положений используемых спутников. Приемники сигналов позволяют отображать эти положения (skyplot), а также значения DOP. Этот термин также может применяться к другим системам определения местоположения, использующим несколько географически разнесенных пунктов. Это может происходить в средствах радиоэлектронной борьбы (РЭБ) при вычислении местоположения вражеских излучателей (подавителей радаров и устройств радиосвязи). Использование такой интерферометрической техники может обеспечить определенную геометрическую конфигурацию, где существуют степени свободы, которые не могут быть учтены из-за недостаточных конфигураций. Влияние геометрии спутников на ошибку определения местоположения называется геометрическим разбавлением точности (ГДП) и приблизительно интерпретируется как отношение ошибки определения местоположения к ошибке дальности. Представьте себе, что квадратная пирамида образована линиями, соединяющими четыре спутника с приемником, расположенным в вершине пирамиды. Чем больше объем пирамиды, тем лучше (ниже) значение ГДП; чем меньше ее объем, тем хуже (выше) значение ГДП. Аналогично, чем больше количество спутников, тем лучше значение ГДП.

Интерпретация

Значение DOP Рейтинг Описание <1 Идеальное Наивысший уровень достоверности, который следует использовать в приложениях, требующих максимально возможной точности в любое время. 1–2 Отлично При таком уровне достоверности позиционные измерения считаются достаточно точными для всех приложений, кроме самых чувствительных. 2–5 Хорошо Отражает минимальный уровень, подходящий для принятия точных решений. Позиционные измерения могут использоваться для предоставления пользователю надежных рекомендаций по маршрутной навигации. 5–10 Умеренно Позиционные измерения могут использоваться для вычислений, но качество определения местоположения все еще можно улучшить. Рекомендуется более открытый обзор неба. 10–20 Удовлетворительно Отражает низкий уровень достоверности. Позиционные измерения следует отбрасывать или использовать только для приблизительной оценки текущего местоположения. >20 Плохо На этом уровне измерения следует отбрасывать. Значения DOP являются функциями диагональных элементов матрицы ковариации параметров, выраженных в глобальной или локальной геодезической системе координат.