Способ управления дополнительными фильтрами в спутниковой навигационной системе

Изобретение относится к способу управления дополнительными фильтрами в навигационной системе. Техническим результатом является уменьшение вычислительных нагрузок в навигационной системе. Технический результат достигается тем, что навигационная система вычисляет положения, скорректированные при помощи дополнительных фильтров, каждый из которых исключает данные, поступающие от одного из спутников в момент, когда обнаруживается сбой в работе одного из спутников, дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, становится главным фильтром, и инициализация других дополнительных фильтров происходит от нового главного фильтра. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу управления дополнительными фильтрами в спутниковой системе навигации и локализации, такой как система GPS (“Global Positioning System”), которой оборудовано транспортное средство и, в частности, летательный аппарат.

Уровень техники

Такая навигационная система во время полета летательного аппарата позволяет вычислять последовательные положения летательного аппарата, используя главный фильтр объединения данных, поступающих от видимой группы спутников, находящихся над горизонтом летательного аппарата, и, в случае необходимости, данных, поступающих от инерционного счетчика текущих координат или аналогичного устройства, установленного на борту летательного аппарата. Следует напомнить, что горизонтом является линия, разделяющая то, что перед самолетом скрыто кривизной Земли и то, что остается не скрытым. При использовании системы GPS над горизонтом летательного аппарата присутствует определенное максимальное число спутников (то есть максимальное число спутников, не скрытых кривизной Земли относительно летательного аппарата), порядка десяти, однако часто бывает, что рельеф местности или часть летательного аппарата скрывает один или несколько из этих спутников. Тем не менее, эта навигационная система работает, если она располагает данными, по меньшей мере, от четырех спутников, которые образуют видимую группу спутников. Эта навигационная система является относительно точной, если спутники работают правильно, но ее эффективность резко снижается, как только в одном из спутников происходит сбой, влияющий на достоверность передаваемых данных.

Чтобы решить эту проблему, навигационная система вычисляет также положения, скорректированные при помощи дополнительных фильтров, каждый из которых исключает данные, поступающие от одного из спутников. Когда обнаруживается сбой в работе одного из спутников, дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, становится главным фильтром, и инициализация других дополнительных фильтров происходит от нового главного фильтра.

Создание дополнительных фильтров происходит при обнаружении нового спутника. Таким образом, как только данные от спутника поступают в навигационную систему, создается дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, и этот спутник включается в существующие дополнительные фильтры. Когда навигационная система перестает обнаруживать данные от этого спутника, соответствующий дополнительный фильтр стирается. Однако когда спутники скрыты рельефом или частью летательного аппарата, данные, передаваемые скрытыми спутниками, не поступают в навигационную систему, что приводит к стиранию соответствующих фильтров, и фильтры будут создаваться снова, когда спутники больше не будут скрыты и когда их данные опять начнут поступать в навигационную систему. Управление дополнительными фильтрами является чрезвычайно сложным и характеризуется относительно большой нагрузкой вычисления для навигационной системы.

Сущность изобретения

В связи с этим желательно располагать средством, позволяющим облегчить управление дополнительными фильтрами.

Для этого, согласно изобретению, предлагается способ управления дополнительными фильтрами в навигационной системе, которой оборудовано транспортное средство и которая во время пути следования транспортного средства выдает, по меньшей мере, одно положение транспортного средства, используя главный фильтр объединения данных, поступающих от видимой группы спутников, присутствующих над горизонтом транспортного средства, при этом каждый из дополнительных фильтров исключает данные, поступающие от одного из спутников, для получения скорректированного положения в случае сбоя в работе исключенного спутника. Способ содержит следующие этапы:

- на основании положения транспортного средства определяют теоретическую группу спутников, присутствующих над горизонтом,

- для любого спутника, присутствующего в теоретической группе, создают и поддерживают дополнительный фильтр, исключающий этот спутник.

Таким образом, дополнительные фильтры сохраняются, пока исключенные ими спутники присутствуют в теоретической группе, независимо от того, являются ли эти спутники скрытыми или видимыми. Поскольку теоретическая группа претерпевает относительно немного изменений во время следования транспортного средства, то происходит относительно немного созданий и стираний дополнительных фильтров.

Предпочтительно, для любого спутника, присутствующего в теоретической группе, способ содержит этап включения этого спутника в существующие дополнительные фильтры с момента появления этого спутника в теоретической группе.

Таким образом, спутник, появляющийся в теоретической группе, включают в существующие дополнительные фильтры, не дожидаясь обнаружения этого спутника главным фильтром. Следовательно, это включение может быть осуществлено с распределением нагрузки вычисления.

Предпочтительно положение, используемое для определения теоретической группы, получают от главного фильтра.

В этом случае определенная теоретическая группа точно соответствует положению транспортного средства на пути его следования, даже если пункт назначения или пункты прохождения транспортного средства поменялись во время пути следования.

Предпочтительно, если спутник исчезает из теоретической группы в какой-либо момент пути, способ содержит этап выжидания заранее определенного периода времени перед тем, как удалить дополнительный фильтр, исключающий этот спутник.

Это представляет особый интерес в случае временного исчезновения спутника из теоретической группы.

Предпочтительно, когда исчезнувший спутник опять появляется в теоретической группе, способ содержит этап выжидания схождения фильтров, прежде чем создать дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, и повторного включения этого спутника в существующие дополнительные фильтры.

Это позволяет избежать повторного включения в дополнительные фильтры спутника, который имеет не обнаруженную неисправность в момент его исчезновения из группы и может исказить скорректированные положения.

Другие отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания неограничительного частного варианта выполнения изобретения.

Краткое описание чертежей

Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематичный вид в перспективе группы спутников, присутствующих над горизонтом летательного аппарата;

фиг.2 - схематичный вид бортовой навигационной системы летательного аппарата.

Подробное описание изобретения

Как следует из чертежей, способ в соответствии с настоящим изобретением описан в данном случае в связи с применением для летательного аппарата 1, содержащего на борту навигационную систему 10, использующую данные, поступающие от спутников 2, 3, 4, 5 и 6, вращающихся на орбите вокруг Земли 100, и данные, поступающие от бортового инерционного счетчика 7 текущих координат летательного аппарата 1.

Инерционный счетчик 7 текущих координат сам по себе известен и на основании показаний датчиков, закрепленных на летательном аппарате 1, выдает данные, относящиеся, в частности, к положению летательного аппарата 1 в воздухе, его скорости и т.д.

Спутники 2, 3, 4, 5, 6 являются частью совокупности спутников, находящихся на геостационарной орбите вокруг Земли и принадлежащих к спутниковой системе локализации типа GPS. Каждый спутник постоянно излучает сигнал, содержащий данные о его локализации и о времени излучения сигнала. Разумеется, изобретение можно также применять с другими спутниковыми системами локализации, такими как система GALILEO, когда она ступит в строй.

Навигационная система 10 содержит блок 11 вычисления, соединенный с инерционным счетчиком 7 и с приемником 8 сигналов, поступающих от спутников. Как известно, блок 11 вычисления содержит процессоры и запоминающие устройства, которые позволяют ему вычислять псевдорасстояния, отделяющие летательный аппарат 1 от каждого спутника, сигнал которого улавливается приемником 8, и осуществлять объединение этих псевдорасстояний и данных, поступающих от инерционного счетчика 7, чтобы определить, кроме всего прочего, положение летательного аппарата 1.

Как известно, объединение осуществляют, используя главный фильтр Р, который учитывает данные, полученные от спутников, присутствующих над горизонтом летательного аппарата 1 и которые являются видимыми в том смысле, что излучаемые ими сигналы улавливаются приемником 8. В данном случае этими спутниками являются спутники 2, 4, 5, 6, образующие видимую группу спутников, а спутник 3 в данном случае скрыт горным массивом.

Блок 11 вычисления использует также дополнительные фильтры А, В, С, D, Е, каждый из которых исключает спутник для получения скорректированного положения, когда исключенный спутник идентифицируется как неисправный. В этом случае дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, заменяет главный фильтр, и другие дополнительные фильтры инициализируются от нового главного фильтра. Управление фильтрами обеспечивается блоком 11 вычисления, который содержит компьютерную программу управления фильтрами и описание которого следует ниже.

Главный фильтр Р включает в систему спутники по мере того, как приемник 8 принимает от них данные. В данном случае главный фильтр Р включает спутники 2, 4, 5, 6. Если один из этих спутников в дальнейшем оказывается скрытым, этот спутник просто считается недоступным, но он не стирается из главного фильтра Р.

Для создания дополнительных фильтров А, В, С, D, Е блок 11 вычисления определяет теоретическую группу спутников, присутствующих над горизонтом летательного аппарата, на основании положения этого летательного аппарата, полученного от главного фильтра. Это определение само по себе является относительно легким, поскольку положение спутников известно. Например, предположим, что первое определение теоретической группы показывает, что спутники 2, 4, 5, 6 находятся над горизонтом. Блок вычисления создает четыре дополнительных фильтра А, В, С, D, каждый из которых исключает один из спутников 2, 4, 5, 6. Дополнительный фильтр А включает спутники 2, 4, 5; дополнительный фильтр В включает спутники 2, 4, 6; дополнительный фильтр С включает спутники 2, 5, 6; дополнительный фильтр D включает спутники 4, 5, 6, и, таким образом, каждый дополнительный фильтр учитывает данные, поступающие от всех спутников, за исключением одного.

Дальнейшее определение теоретической группы показывает, что спутник 3, хотя и скрыт летательным аппаратом 1, находится над горизонтом. В этом случае блок 11 вычисления создает дополнительный фильтр, исключающий спутник 3 и включающий спутники 2, 4, 5, 6, и обновляет дополнительные фильтры А, В, С, D, включая в них спутник 3. В этом случае дополнительный фильтр А включает спутники 2, 3, 4, 5; дополнительный фильтр В включает спутники 2, 3, 4, 6; дополнительный фильтр С включает спутники 2, 3, 5, 6; дополнительный фильтр D включает спутники 3, 4, 5, 6. Пока спутник 3 остается скрытым, главный фильтр Р включает только спутники 2,4, 5, 6.

Если в какой-то момент полета спутник исчезает из теоретической группы, способ содержит этап выжидания заранее определенного периода времени, прежде чем удалить дополнительный фильтр, исключающий этот спутник. Этот спутник не стирается из дополнительных фильтров. В конце периода выжидания пространство памяти, занятое этим спутником для дополнительных фильтров, будет освобождено. Таким образом, избегают повторного создания дополнительного фильтра, если исчезновение спутника является всего лишь временным.

По завершении периода выжидания, если спутник опять появляется в теоретической группе, способ содержит этап выжидания схождения фильтров, прежде чем создать дополнительный фильтр, исключающий этот спутник, и повторно включить этот спутник в существующие дополнительные фильтры.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанным вариантом выполнения и охватывает любой вариант, не выходящий за рамки изобретения, определенные прилагаемой формулой изобретения.

В частности, может быть осуществлено включение нового спутника в существующие дополнительные фильтры при его обнаружении приемником 8. Однако это предполагает более высокую нагрузку вычисления, чем в описанном варианте выполнения.

Кроме того, теоретическую группу можно определить заранее для точек прохождения транспортного средства во время его пути следования, если он известен заранее и если есть уверенность, что транспортное средство действительно будет следовать по этому пути.

Периоды выжидания, упомянутые в описанном варианте выполнения, являются факультативными.

1. Способ управления дополнительными фильтрами (А, В, С, D, Е) в навигационной системе (10), которой оборудовано транспортное средство (1) и которая получает данные от системы спутников, при этом навигационная система во время пути следования транспортного средства выдает, по меньшей мере, одно положение транспортного средства, используя главный фильтр (Р) объединения данных, поступающих от видимой группы спутников (2, 4, 5, 6) указанной системы, присутствующих над горизонтом транспортного средства, при этом каждый из дополнительных фильтров исключает данные, поступающие от одного из спутников, для получения скорректированного положения в случае сбоя в работе исключенного спутника, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
на основании положения транспортного средства определяют теоретическую группу спутников (2, 3, 4, 5, 6) указанной системы, присутствующих над горизонтом относительно положения транспортного средства,
для любого спутника, присутствующего в теоретической группе, создают и поддерживают дополнительный фильтр, исключающий этот спутник.

2. Способ по п.1, содержащий для любого спутника, присутствующего в теоретической группе (2, 3, 4, 5, 6), этап включения этого спутника в существующие дополнительные фильтры (А, В, С, D, Е) с момента появления этого спутника в теоретической группе.

3. Способ по п.1, в котором положение, используемое для определения теоретической группы (2, 3,4, 5, 6), получают от главного фильтра (Р).

4. Способ по п.1, в котором, если спутник исчезает из теоретической группы (2, 3, 4, 5, 6) в какой-либо момент пути, способ содержит этап выжидания заранее определенного периода времени перед тем, как удалить дополнительный фильтр (А, В, С, D, Е), исключающий этот спутник.

5. Способ по п.4, в котором, когда исчезнувший спутник опять появляется в теоретической группе (2, 3, 4, 5, 6), способ содержит этап выжидания схождения фильтров (А, В, С, D, Е), прежде чем создать дополнительный фильтр (А, В, С, D, Е), исключающий этот спутник, и опять включить этот спутник в существующие дополнительные фильтры.