Система и способ определения координат опорного местоположения

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано для определения опорного местоположения базовой станции в дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС). Технический результат заключается в обеспечении возможности определения опорного местоположения базовой станции с высокой заданной точностью. Для этого базовая станция включает запоминающее устройство, логический контроллер и ГНСС-приемник. Сохраненные опорные местоположения хранятся в запоминающем устройстве в виде наборов координат, ГНСС-приемник определяет текущее оценочное местоположение базовой станции в виде набора координат, содержащего компоненты. При этом логический контроллер считывает сохраненное опорное местоположение и преобразует компоненты сохраненного опорного местоположения и компоненты текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки, после чего устанавливают совпадение текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением путем установления совпадения компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению. Если установлено, что сохраненное опорное местоположение совпадает с текущим оценочным местоположением, принимают сохраненное местоположение в качестве опорного местоположения базовой станции. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе и способу определения опорного местоположения. В частности, изобретение относится к системе и способу определения опорного местоположения в дифференциальных глобальных навигационных спутниковых системах - ДГНСС (DGNSS), таких как дифференциальные глобальные системы определения местоположения (DGPS).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Во многих случаях для определения местоположения, например, геодезического прибора, транспортного средства или им подобных объектов используют глобальные навигационные спутниковые системы, такие как GPS, ГЛОНАСС или GALILEO. Такие глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) основаны на приеме сигналов со спутников.

ДГНСС являются спутниковыми системами определения местоположения, в которых дифференциальные поправки определяют с использованием базовой станции, расположенной в месте с точно известным местоположением (опорным местоположением), и которые затем передают на ГНСС-приемник подвижного объекта для повышения точности определения его местоположения. Базовая станция имеет ГНСС-приемник, точное местоположение которого известно, благодаря чему вычисляют дифференциальную поправку на основе сравнения полученных зондирующих сигналов в ГНСС с теми, которые предполагалось бы получить для известного местоположения. Дифференциальную поправку передают на приемник подвижного объекта по радиоканалу, чтобы в режиме реального времени дополнить зондирующие сигналы в ГНСС, полученные приемником подвижного объекта, и таким образом обеспечить более точное определение местоположения. В другом примере базовая станция передает значения координат точки с известным местоположением вместе с фактическими значениями зондирующих сигналов, полученных приемником базовой станции, ГНСС-приемник подвижного объекта использует эти данные для вычисления того, что специалистам в данной области техники известно как "единичные наблюдения отличий", которые используют для вычисления местоположения приемника подвижного объекта относительно местоположения базовой станции. Относительное местоположение приемника подвижного объекта преобразуют в абсолютное местоположение путем добавления разницы к ранее определенному местоположению приемника подвижного объекта. Несмотря на то что оба примера определения координат местоположения приемника подвижного объекта явно разные, полученные результаты определения местоположения являются с математической точки зрения эквивалентными.

Причиной возникновения погрешностей в ГНСС, которые корректируют посредством дифференциальных методов, чаще всего являются атмосферные факторы, такие как количество водяного пара в тропосфере или помехи в ионосфере, вызванные солнечными вспышками. Эти факторы не влияют на указанную погрешность на больших расстояниях, но оказывают значительное влияние на коротких расстояниях. Таким образом, ГНСС обеспечивает более высокую точность определения местоположения в зависимости от того, насколько близко базовая станция находится к подвижному приемнику, поскольку в таком случае факторы окружающей среды оказывают одинаковое влияние на эти два приемника. Чтобы можно было передавать дифференциальную поправку с базовой станции на приемник подвижного объекта в том случае, когда для передачи дифференциальной поправки используют радиоканал, базовая станция и приемник должны находиться достаточно близко друг к другу. Одним из недостатков такого метода является то, что в случае перемещения базовой станции на другое место требуется много времени для точного определения нового опорного местоположения. При использовании в сельском хозяйстве в большинстве случаев базовую станцию перемещают в места с заранее определенным местоположением.

В патентах US 7400294 и US 6140959 описаны ГНСС, в которых опорное местоположение базовой (опорной) станции привязывают к ранее сохраненному ее местоположению, если расстояние между ранее сохраненным местоположением и текущим местоположением базовой станции меньше, чем заданное расстояние. Однако в этих патентах не описано, как определяют расстояние между этими двумя местоположениями или какой метод используют, чтобы установить соответствие между этими местоположениями.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним из объектов изобретения является способ определения опорного местоположения базовой станции в дифференциальной ГНСС, включающий: i) определение текущего местоположения базовой станции в виде совокупности компонентов набора координат с помощью ГНСС-приемника, ii) считывание опорного местоположения из одного или более опорных местоположений, хранящихся в запоминающем устройстве базовой станции, iii) преобразование двух или более компонентов из совокупности компонентов наборов координат сохраненного опорного местоположения и текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки, iv) установление совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению, v) принятие в качестве опорного местоположения базовой станции одного из сохраненных опорных местоположений, если на этапе установления совпадения установлено совпадение опорного местоположения с текущим оценочным местоположением базовой станции. Предпочтительно, все компоненты набора координат сохраненного опорного местоположения и набора координат текущего оценочного местоположения преобразуют в формат двоичной строки и устанавливают совпадение всех компонентов двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению. Предпочтительно, до установления совпадения между компонентами наборов координат осуществляют преобразование набора координат сохраненного опорного местоположения и/или набора координат текущего оценочного местоположения. Предпочтительно, установление совпадения оценочного текущего местоположения с сохраненным опорным местоположением включает установление совпадения каждого компонента двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с соответствующим компонентом двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению.

Предпочтительно, до установления совпадения между компонентами наборов координат осуществляют преобразование набора координат сохраненного опорного местоположения и/или набора координат текущего оценочного местоположения. Преобразование наборов координат предпочтительно включает перенос компонентов наборов координат на фиксированную величину для того, чтобы наборы координат содержали только положительные компоненты. Преобразование может также включать масштабирование компонентов наборов координат после упомянутого переноса.

Предпочтительно, способ включает вычисление нового опорного местоположения и принятие его в качестве нового опорного местоположения базовой станции, если ни для одного из сохраненных опорных местоположений не установлено совпадение с текущим оценочным местоположением. Новое опорное местоположение сохраняют в запоминающем устройстве базовой станции в виде сохраненного опорного местоположения.

Опционально, при установлении совпадения компонентов наборов координат принимают во внимание отличия в самом младшем разряде каждого компонента, так что устанавливают совпадение между компонентами, если компоненты отличаются только самыми младшими разрядами.

Согласно изобретению установление совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением включает:

объединение компонентов двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, и объединение компонентов двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению,

подсчет контрольной суммы объединенных компонентов упомянутых двоичных строк для определения итоговой контрольной суммы для текущего оценочного местоположения и для сохраненного опорного местоположения, и

сравнение упомянутых итоговых контрольных сумм для установления совпадения.

Предпочтительно, каждый компонент до объединения округляют до ближайшей кратной величины требуемой точности.

Другим объектом изобретения является система определения опорного местоположения, включающая базовую станцию дифференциальной ГНСС, содержащая:

запоминающее устройство для хранения одного или более сохраненных опорных местоположений в виде набора координат, содержащего компоненты;

ГНСС-приемник для определения текущего оценочного местоположения базовой станции в виде набора координат, содержащего компоненты, и

логический контроллер, выполненный с возможностью:

преобразования двух или более из компонент набора координат сохраненного опорного местоположения и набора координат текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки,

установления совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению, и

принятия в качестве опорного местоположения базовой станции одного из сохраненных опорных местоположений, если установлено совпадение опорного местоположения с текущим оценочным местоположением базовой станции.

Предпочтительно, логический контроллер выполнен с возможностью осуществления способа определения опорного местоположения базовой станции, как это определено и описано выше.

Другим объектом изобретения является машиночитаемый носитель с записанной на нем исполняемой программой, при этом программа предназначена для управления работой логического контроллера для выполнения следующих действий:

преобразования двух или более компонент набора координат сохраненного опорного местоположения, хранящихся в запоминающем устройстве, в формат двоичной строки,

преобразования двух или более компонент набора координат текущего оценочного местоположения, определенного ГНСС-приемником, в формат двоичной строки,

установления совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным местоположением путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению, и

принятия в качестве опорного местоположения базовой станции одного из сохраненных опорных местоположений, если установлено совпадение опорного местоположения с текущим оценочным местоположением базовой станции.

Предпочтительно, программа выполнена с возможностью управления работой логического контроллера в соответствии со способом определения опорного местоположения, как это определено и описано выше.

Дополнительные признаки изобретения станут очевидными из следующего детального описания примеров его осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные примеры осуществления заявляемого изобретения будут описаны более детально ниже со ссылкой на соответствующие чертежи.

На Фиг.1 схематично представлена дифференциальная GPS для управления перемещением транспортного средства, используемая в сельском хозяйстве; включающая систему и способ по настоящему изобретению.

На Фиг.2 схематично изображено используемое в сельском хозяйстве транспортное средство, использующее дифференциальную GPS, представленную на Фиг.1.

На Фиг.3 схематично изображена переносная базовая станция дифференциальной GPS, представленной на Фиг.1.

На Фиг.4 представлена функциональная схема примера выполнения системы определения опорного местоположения согласно настоящему изобретению.

На Фиг.5 представлен вариант основной блок-схемы алгоритма способа определения опорного местоположения согласно настоящему изобретению.

На Фиг.6 представлена детальная блок-схема алгоритма выполнения последовательности действий и преобразования данных в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано применительно к использованию в дифференциальной GPS для управления перемещением сельскохозяйственным транспортным средством, однако его также можно использовать с любой ДГНСС. Представляющие изобретение система и способ определения опорного местоположения позволяют определять опорное местоположение переносной базовой станции в дифференциальной GPS и принимать упомянутое местоположение в качестве опорного местоположения базовой станции.

На Фиг.1 представлен пример осуществления изобретения, в котором для управления перемещением сельскохозяйственного транспортного средства 10 по земельному участку 12 используют дифференциальную GPS. Переносная базовая станция 100, работающая в этой дифференциальной GPS, расположена в опорной точке "А", находящейся вблизи земельного участка 12. Другой земельный участок 14, на котором ранее работало транспортное средство 10, имеет опорную точку "В", в которой при обработке земельного участка 14 была расположена базовая станция 100.

Дифференциальная GPS включает GPS-спутники 16, с которых GPS-сигналы поступают как на базовую станцию 100, так и на приемник транспортного средства 10.

На Фиг.2 изображено транспортное средство 10, включающее GPS-антенну 20 и радиоантенну 22. GPS-приемник 24 транспортного средства 10 получает GPS-сигналы со спутников 16. Радиоприемник (не показан) получает радиосигналы с базовой станции 100, которая передает дифференциальную поправку. Дифференциальная поправка дополняет GPS-сигналы, благодаря чему приемник 24 подвижного объекта может более точно вычислить местоположение.

На Фиг.3 изображен пример выполнения базовой станции 100. Базовая станция 100 имеет GPS-антенну 102, GPS-приемник 104, запоминающее устройство 106, логический контроллер в виде центрального процессора 108 и радиопередатчик 110, имеющий радиоантенну 112. В качестве запоминающего устройства 106 может быть использован машиночитаемый носитель информации с записанной на нем для управления центральным процессором программой последовательного выполнения действий способа определения опорного местоположения, описанного ниже.

В начале работы базовая станция 100 способна определить свое местоположение очень точно как опорное местоположение, выполняя это путем определения опорного положения в соответствии с изобретением. Это может быть выполнено либо посредством привязки к известному сохраненному опорному местоположению (например, местоположения точки "В"), как будет описано более детально со ссылкой на Фиг.4 - Фиг.6, или посредством вычисления нового опорного местоположения, как это хорошо известно специалистам в области техники.

После выполнения самонастройки, имеющей целью определение своего опорного местоположения, базовая станция 100 может определять дифференциальную поправку и передавать ее по радиоканалу на GPS-приемник 24 транспортного средства 10.

На Фиг.4 изображена функциональная схема базовой станции 100 и потоки данных между соответствующими компонентами базовой станции 100. Базовая станция получает GPS-сигналы с GPS-спутников 16 и передает дифференциальную поправку на GPS-приемник 24 подвижного объекта.

Как показано на Фиг.4, GPS-приемник 104 определяет текущее оценочное местоположения базовой станции 100 и передает данные текущего оценочного местоположения на центральный процессор 108. Сохраненные опорные местоположения хранятся в запоминающем устройстве 106 и считываются центральным процессором 108 в начале работы для установления совпадения с текущим оценочным местоположением, чтобы принять опорное местоположение для базовой станции 100. Способ установления совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением, выполняемый центральным процессором 108, описывается в общих чертах со ссылкой на Фиг.5 и более детально - со ссылкой на Фиг.6. Как только принято опорное местоположение базовой станции 100, центральный процессор 108 вычисляет дифференциальную поправку, которая передается на приемник 24 подвижного средства по радиопередатчику 110 базовой станции 100.

На Фиг.5 показана блок-схема алгоритма 200 способа определения опорного местоположения в соответствии с одним примером изобретения. В соответствии с этим способом GPS-приемник 104 определяет текущее оценочное местоположение базовой станции 100 (шаг 202). Центральный процессор 108 считывает из запоминающего устройства 106 сохраненные опорные местоположения (шаг 204).

Текущее оценочное местоположение и сохраненные опорные местоположения представлены в в виде трехкомпонентного набора координат (X, Y, Z) геоцентрической системы координат (Earth-Centered, Earth-Fixed - ECEF), в которой за точку с координатами (0, 0, 0) принят центр масс Земли. Набор координат включает X, Y и Z компоненты. Набор координат можно также определить как набор из n компонентов. Каждый компонент набора координат представлен десятичным числом в его исходном виде. Очевидно, что в геоцентрической системе координат ECEF наборы координат на земной поверхности могут иметь отрицательные компоненты. Местоположения также могут отображаться в любой другой системе координат, известной специалистам в области техники, включая, но не ограничивая этим, другие наземные системы координат, цилиндрическую и сферическую системы координат, геодезическую систему координат.

В предпочтительном примере осуществления изобретения, как будет описано более детально ниже со ссылкой на Фиг.6, наборы координат подвергают преобразованию посредством переноса и масштабирования (шаг 205). Затем компоненты набора координат сохраненного опорного местоположения и компоненты набора координат текущего оценочного местоположения преобразуют в формат двоичной строки (шаг 206). При преобразовании в формат двоичной строки компоненты дополнительно преобразовываются путем отбрасывания дробных частей компонент.

После этого с помощью центрального процессора 108 устанавливается совпадение между представленными в формате двоичной строки наборами координат текущего оценочного местоположения и представленными в формате двоичной строки наборами координат сохраненного опорного местоположения. Установление такого совпадения обозначено на Фиг.5 как шаг 208, и оно описывается более детально со ссылкой на Фиг.6. Установление совпадения выполняется для каждого из хранящихся в запоминающем устройстве 106 сохраненных опорных местоположений, и эта процедура повторяется до тех пор, пока не будет выявлено точное совпадение.

Если текущее оценочное местоположение совпадает с одним из сохраненных опорных местоположений, центральный процессор 208 принимает это сохраненное опорное местоположение в качестве опорного местоположения для базовой станции 100 (шаг 210). Если совпадение не установлено, центральный процессор 208 вычисляет новое опорное местоположение на основании текущего оценочного местоположения, полученного GPS-приемником 104 с течением времени (шаг 212). Затем центральный процессор 108 принимает новое опорное местоположение в качестве опорного местоположения базовой станции 100 (шаг 214). Новое опорное местоположение также хранится в запоминающем устройстве 106 (шаг 216) в виде сохраненного опорного местоположения.

На Фиг.6 представлена более подробная блок-схема 300, иллюстрирующая самокалибровку базовой станции 100. На Фиг.6 шагам способа определения опорного местоположения, которые являются такими же, как шаги, представленные на Фиг.5, соответствуют такие же номера позиций. Шаг 205, на котором осуществляется совпадение значений координат, представлен более детально на Фиг.6.

В начале работы (шаг 202) GPS-приемник 104 базовой станции 100 получает GPS-сигналы со спутников 16, используя их для определения своего текущего местоположения, которое представлены в виде набора координат (X2, Y2, Z2).

Одно из ряда опорных местоположений (например, местоположения "В" на Фиг.1) представлено набором координат (X1, Y1, Z1) и хранится в запоминающем устройстве 106 базовой станции 100. Набор координат (X1, Y1, Z1) этого опорного местоположения считывается из запоминающего устройства 106 (шаг 204).

Затем, с целью получения положительных компонент набора координат текущего оценочного местоположения (Х2, Y2, Z2) и положительных компонент набора координат (X1, Y1, Z1) сохраненного опорного местоположения, компоненты корректируются путем переноса на положительную величину 8×106 каждого компонента наборов координат. Выполнению компонентов наборов координат соответствует шаг 302.

Наборы координат после переноса представлены в виде (Х2', Y2', Z2') и (X1', Y1', Z1') соответственно, где:

X1'=X1+8×106;

Y1'=Y1+8×106;

Z1'=Z1+8×106;

X2'=Х2+8×106;

Y2'=Y2+8×106;

Z2'=Z2+8×106.

Набор координат текущего оценочного местоположения (Х2', Y2', Z2') после переноса и набор координат сохраненного опорного местоположения (X1', Y1', Z1') после переноса на блок-схеме 300 указаны как 304 и 306 соответственно.

Дополнительно, компоненты каждого набора координат (Х2', Y2', Z2') и (X1', Y1', Z1') после переноса масштабируются с применением коэффициента масштабирования до заданной точности путем деления наборов координат местоположений на заданный коэффициент масштабирования. Коэффициент масштабирования выбирается в зависимости от того, насколько точным должно быть совпадение между наборами координат местоположений. Установить совпадение между наборами координат местоположений проще, применяя более высокий коэффициент масштабирования. Масштабированные наборы координат представлены в виде (Х2", Y2", Z2") и (X1", Y1", Z1") соответственно, при этом:

X1"=(X1+8×106) / коэффициент масштабирования;

Y1"=(Y1+8×106) / коэффициент масштабирования;

Z1"=(Z1+8×106) / коэффициент масштабирования;

Х2"=(Х2+8×106) / коэффициент масштабирования;

Y2"=(Y2+8×106) / коэффициент масштабирования;

Z2"=(Z2+8×106) / коэффициент масштабирования,

Масштабированию наборов координат соответствует шаг 308. Масштабированый набор координат текущего оценочного местоположения (Х2", Y2", Z2") и масштабированный набор координат опорного местоположения (X1", Y1", Z1") указаны на Фиг.6 как 310 и 312 соответственно.

Затем выполняется действие установления совпадения масштабированного набора координат текущего оценочного местоположения (X2", Y2", Z2") с масштабированным набором координат сохраненного опорного местоположения (X1", Y1", Z1"), чтобы определить, совпадает ли текущее оценочное местоположение с сохраненным опорным местоположением.

Перед действием установления совпадения компоненты наборов координат сначала преобразуются в формат двоичной строки (32-битное целое число без знака) с отбрасыванием дробной части. Преобразованию в формат двоичной строки соответствует шаг 206. Затем выполняется следующий алгоритм установления совпадения:

Если ((X1" XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено.

В ином случае - совпадение местоположений не установлено.

Заявителем установлено, что целесообразно устанавливать совпадение на основе небольших изменений в младших разрядах. Иными словами, в предпочтительном варианте при выполнении действия установления совпадения значений координат принимают во внимание отличия в самом младшем разряде каждого из компонентов, то есть совпадение устанавливают между компонентами, отличающимися только самыми младшими разрядами.

Ниже приведен такой дополнительный алгоритм установления совпадения:

Убедимся, что X1"<X2", Y1"<Y2" и Z1"<Z2".

Если X1">X2", тогда применяется процедура Swap(X1", X2").

Если Y1">Y2", тогда применяется процедура Swap(Y1", Y2").

Если Z1">Z2", тогда применяется процедура Swap(Z1", Z2").

Чтобы выявить какие-либо различия, для каждой пары компонентов выполняют логическую операцию XOR ("исключающее ИЛИ"), а для полученных результатов выполняется операция OR ("ИЛИ"). Это выполняют для каждого возможного изменения в самом младшем разряде:

Если ((X1" XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1" XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1"+1 XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1" XOR X2")OR(Y1"+1 XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1" XOR X2")OR(Y1"+1 XOR Y2")OR(Z1"+1 XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1"+1 XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1"+1 XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1"+1 XOR Z2”)) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1"+1 XOR X2")OR(Y1"+1 XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено;

или если ((X1"+1 XOR X2")OR(Y1"+1 XOR Y2")OR(Z1"+1 XOR Z2")) равно 0,

то совпадение местоположений установлено.

В ином случае - совпадение местоположений не установлено.

На блок-схемах алгоритма 200 и 300 действие установления совпадения обозначено шагом 208.

Если набор координат текущего оценочного местоположения (X2", Y2", Z2") совпадает с набором координат сохраненного опорного местоположения (X1", Y1", Z1"), в соответствии с приведенным выше алгоритмом, в качестве опорного местоположения базовой станции 100 принимают сохраненное опорное местоположение. Это также называется "привязкой" к сохраненному опорному местоположению и на блок-схемах 200 и 300 обозначено позицией 210.

Если набор координат текущего оценочного местоположения (X2", Y2", Z2") не совпадает ни с одним из сохраненных наборов координат сохраненных опорных местоположений (X1", Y1", Z1"), базовая станция 100 вычисляет новое опорное местоположение (шаг 212). Новое опорное местоположение определяют путем получения за заданное время ряда текущих оценочных местоположений и вычисления опорного местоположения за этот период времени. Недостатком этого является то, что при определении нового опорного местоположения базовая станция не может моментально вычислить и передать дифференциальную поправку.

Следует понимать, что в общем случае в запоминающем устройстве 106 базовой станции 100 имеется ряд наборов координат сохраненных опорных местоположений, для которых осуществляется действие установления совпадения для того, чтобы определить, имеется ли совпадающий набор координат сохраненного опорного местоположения.

В качестве дополнительного примера осуществления изобретения рассмотрим выполнение действия установления совпадения гипотетического текущего оценочного местоположения с гипотетическим сохраненным опорным местоположением. В данном примере:

сохраненное опорное местоположение: (1002712, -4598060, 4290846); и

текущее оценочное местоположение: (993236, -4590107, 4301406),

Компоненты перенесены на 8×106 так, что:

сохраненное опорное местоположение после переноса: (9002712, 3401940, 12290846); и

текущее оценочное местоположение после переноса: (8993236, 3409893, 12301406).

Предположим, что необходимая точность составляет 0,5 м, тогда коэффициент масштабирования компонентов составляет 0,5; так что:

масштабированное сохраненное опорное местоположение: (18005424, 6803880, 24581692); и

масштабированное текущее оценочное местоположение: (17986472, 6819786, 24602812).

Затем компоненты наборов координат преобразуют в формат двоичной строки с отбрасыванием дробной части, так что:

сохраненное опорное местоположение формате двоичной строки:

(00000001-00010010-10111101-10110000,

00000000-01100111-11010001-10101000,

00000001-01110111-00010110-00111100); и

текущее оценочное местоположение в формате двоичной строки:

(00000001-00010010-01110011-10101000,

00000000-01101000-00001111-11001010,

00000001-01110111-01101000-10111100).

Затем устанавливают совпадение между наборами координат в соответствии с описанным выше алгоритмом. В приведенном примере текущее оценочное местоположение не совпадает с сохраненным опорным местоположением, и поэтому процедура установления совпадения будет применена для другого сохраненного опорного местоположения.

Альтернативно, но в данном случае не предпочтительно, чтобы выявить какие-либо различия, для каждой пары компонент выполняют логическую операцию XOR ("исключающее ИЛИ"), а для полученных результатов выполняется операция OR ("ИЛИ"). Затем для полученного результата и маски М применяют логическую операцию AND ("И"):

Если ((X1" XOR X2")OR(Y1" XOR Y2")OR(Z1" XOR Z2")) AND М равно 0,

то совпадение местоположений установлено.

В противном случае совпадение местоположений не установлено.

Однако такое правило установления совпадения не сработает, если существует различие в одном из разрядов маски, которое вызывает соответствующее изменение в старших разрядах. Например, число 16 в формате двоичной строки соответствует 00010000, а число 15 в формате двоичной строки соответствует 00001111. В случае, если маской М является число 15 (т.е. совпадение устанавливается в том случае, если расстояние между местоположениями составляет менее 15 м), установить соответствие невозможно. Для решения этой проблемы необходимо учитывать изменения в любых разрядах, которые могут быть у маскированных значений координат. Для большой маски потребуется выполнение большого количества вычислений.

Нет необходимости в установлении совпадения всех компонентов X, Y и Z, и заявитель утверждает, что в некоторых случаях достаточно установить совпадение только двух компонентов. Альтернативно, разные компоненты могут масштабироваться по-разному, так что удобство, с которым устанавливается совпадение между различными компонентами, является разным. В определенных системах координат будет более удобным установление совпадения по высоте, чем по долготе или широте. В другом примере осуществления изобретения для выполнения действия установления совпадения между сохраненным опорным местоположением и текущим оценочным местоположением используется алгоритм подсчета контрольной суммы. Компоненты наборов координат сначала преобразуются в 32-битное целое число без знака (дробная часть отбрасывается). Затем каждый компонент переносят на 8×106, чтобы все компоненты были положительными. Каждый компонент округляется до ближайшей кратной величины требуемой точности. Затем компоненты каждого набора координат преобразуются в двоичную строку и объединяются для формирования единой двоичной строки. Во время такого преобразования строки (соответствующие компоненту) будут усечены для получения требуемой точности. Например, удаление трех наименее значимых разрядов приведет, в худшем случае, к увеличению погрешности примерно до 12,1 м. Затем выполняется подсчет контрольной суммы для полученной строки, результатом которого является итоговая контрольная сумма для текущего оценочного местоположения.

Базовая станция 100 после определения контрольной суммы для текущего оценочного местоположения определяет соответствующие контрольные суммы для сохраненных опорных местоположений. Если устанавливается совпадение с контрольной суммой одного из сохраненных опорных местоположений, упомянутое опорное местоположение используют в качестве опорного местоположения базовой станции 100.

Была поставлена цель описать изобретение, не ограничиваясь каким-либо одним примером его осуществления или определенной совокупностью признаков. Специалисты в данной области техники могут осуществлять варианты отдельных примеров изобретения, которые, тем не менее, находятся в рамках сущности изобретения. Например, сохраненные опорные местоположения могут быть подвергнуты процедуре переноса и храниться как перенесенные наборы координат, или как перенесенные и масштабированные наборы координат, или как перенесенные и масштабированные наборы координат, преобразованные в 32-битное целое число без знака. Перенос и масштабирование также могут выполняться после преобразования компонент в формат двоичной строки.

1. Способ определения опорного местоположения базовой станции в дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС), включающий этапы, на которых:
определяют текущее оценочное местоположение базовой станции в виде совокупности компонентов набора координат, с помощью ГНСС-приемника,
считывают сохраненное опорное местоположение из одного или более опорных местоположений, хранящихся в запоминающем устройстве базовой станции, в виде совокупности компонентов набора координат,
преобразуют два или более компонента из совокупности компонентов наборов координат сохраненного опорного местоположения и текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки,
устанавливают совпадение текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению, и
принимают в качестве опорного местоположения базовой станции, одно из сохраненных опорных местоположений, если на этапе установления совпадения установлено совпадение опорного местоположения текущему оценочному местоположению базовой станции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что все компоненты из совокупности компонентов набора координат сохраненного опорного местоположения и набора координат текущего оценочного местоположения преобразуют в формат двоичной строки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают совпадение всех компонентов двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению с компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что установление совпадения оценочного текущего местоположения с сохраненным опорным местоположением включает установление совпадения каждого компонента двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению с соответствующим компонентом двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что до установления совпадения между компонентами наборов координат осуществляют преобразование набора координат сохраненного опорного местоположения и/или набора координат текущего оценочного местоположения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает этап, на котором вычисляют новое опорное местоположение и принимают новое опорное местоположение в качестве опорного местоположения базовой станции, если ни одно из сохраненных опорных местоположений не совпадает с текущим оценочным местоположением.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что включает этап, на котором сохраняют новое опорное местоположение в запоминающем устройстве базовой станции в виде сохраненного опорного местоположения.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что преобразование наборов координат включает перенос компонентов наборов координат на фиксированную величину для того, чтобы наборы координат содержали только положительные компоненты.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что преобразование наборов координат включает масштабирование компонентов наборов координат.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что после упомянутого переноса компонентов наборов координат осуществляют масштабирование компонентов наборов координат.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что масштабирование компонентов наборов координат включает деления каждого компонента на заданный коэффициент масштабирования.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установлении совпадения компонентов наборов координат принимают во внимание отличия в самом младшем разряде каждого компонента, так что устанавливают совпадение между компонентами, если компоненты отличаются только самыми младшими разрядами.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что установление совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением включает:
объединение компонентов двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, и объединение компонентов двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению,
подсчет контрольной суммы объединенных компонентов упомянутых двоичных строк для определения итоговой контрольной суммы для текущего оценочного местоположения и для сохраненного опорного местоположения, и
сравнение упомянутых итоговых контрольных сумм для установления совпадения.

14. Система определения опорного местоположения, включающая базовую станцию дифференциальной ГНСС, содержащая:
запоминающее устройство для хранения одного или более сохраненных опорных местоположений в виде набора координат, содержащего компоненты;
ГНСС-приемник для определения текущего оценочного местоположения базовой станции в виде набора координат, содержащего компоненты, и
логический контроллер, выполненный с возможностью:
преобразования двух или более из компонент набора координат сохраненного опорного местоположения и набора координат текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки,
установления совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением, путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению и
принятия в качестве опорного местоположения базовой станции одного из сохраненных опорных местоположений, если установлено совпадение опорного местоположения текущему оценочному местоположению базовой станции.

15. Машиночитаемый носитель с записанной на нем исполняемой программой, при этом программа предназначена для управления работой логического контроллера для выполнения следующих действий:
преобразования двух или более компонент набора координат сохраненного опорного местоположения, хранящихся в запоминающем устройстве, в формат двоичной строки,
преобразования двух или более компонент набора координат текущего оценочного местоположения, определенного ГНСС-приемником, в формат двоичной строки,
установления совпадения текущего оценочного местоположения с сохраненным местоположением путем установления совпадения двух или более компонент двоичной строки, соответствующей текущему местоположению, с двумя или более компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению, и
принятия в качестве опорного местоположения базовой станции одного из сохраненных опорных местоположений, если установлено совпадение опорного местоположения текущему оценочному местоположению базовой станции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области спутниковых навигационных систем, и может быть использовано в сети для расчета и выдачи ионосферных коррекций пользователям.

Изобретение относится к области систем мониторинга смещения инженерных сооружений и может быть использовано для ведения непрерывного контроля смещений и колебаний элементов конструкций мостов, плотин, башен и других инженерных сооружений с целью ранней диагностики целостности сооружения, а также оперативного обнаружения потери устойчивости сооружения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковой навигации с помощью системы ГЛОНАСС, и может быть использовано для позиционирования приемника.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к позиционированию с использованием сигналов от региональных спутниковых систем, и может быть использовано в навигационном приемнике.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения местоположения подвижных объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системе и способу для разрешения неоднозначностей, ассоциированных с сигналами, принимаемыми от космических аппаратов (SV) в спутниковой навигационной системе, и может быть использовано для определения местоположения на основе сигналов, принимаемых от геолокационных спутников.

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано в системах определения местоположения и слежения за траекторией перемещающихся в надземном пространстве объектов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем.
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к навигации воздушных судов (ВС), и может быть использовано для содействия указанным ВС, а также другим движущимся объектам, таким как морские суда и т.п.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к способу обработки радионавигационных сигналов от спутников, передающих радионавигационные сигналы на двух различных частотах, и может быть использовано для определения местоположения и навигации с помощью спутника.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно спутниковому позиционированию, и может быть использовано для определения координат местоположения в глобальной навигационной спутниковой системе.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковым навигационным системам, и может быть использовано для предоставления средства оценки индикации целостности (11) спутниковой навигационной системы. Технический результат заключается в решении проблемы оценки запаса целостности спутниковой навигационной системы для событий выхода из строя очень низкой вероятности, ниже или равной приблизительно 10-7. Для этого, чтобы оценить индикацию целостности (11) системы относительно погрешностей определения местоположения (2), которые должны быть очень низкой вероятности, ниже или равной приблизительно 10-7, реализуют в реальном времени этапы: измерения данных, рассчитанных системой; расчета модели распределения Н погрешностей расчета определения местоположения (2) системы; определения параметров, характеризующих модель распределения (H); моделирования в области вероятностей хвоста распределения H(x) вычислительным средством в зависимости от упомянутых параметров, применяемых в теории экстремальных чисел; сравнения в реальном времени распределения погрешностей определения местоположения с порогом допуска, позволяющим представить индикацию целостности; и передачи в реальном времени индикации целостности (11) системы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радионавигации, и может быть использовано в спутниковой радионавигационной системе. Технический результат заключается в обеспечении защиты пользователя радионавигационного приемника от аберрантных измерений псевдорасстояний. Для этого погрешность измерения детектируют при помощи статистического метода оценки на основании вычисления остатков измерений, что позволяет, в частности, автономно от любого наземного сегмента (то есть с использованием функции RAIM) повысить эффективность имеющегося в наличии приемника (называемого «первичным») без функции контроля целостности, детектировать возможные погрешности, искажающие входные измерения вычисления положения, за счет использования робастного статистического алгоритма оценки, то есть алгоритма, не подверженного влиянию погрешностей измерений, и с применением динамического критерия, и вычислять робастную коррекцию для положения, выдаваемого первичным приемником, с исключением любой такой детектируемой погрешности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано в глобальной системе определения местоположения. Технический результат заключается в обеспечении информации о местоположении без ухудшения точности даже в местоположении, где невозможно принимать радиоволны от спутника, который излучает сигналы для определения местоположения, и в снижении времени, требуемого для получения информации о местоположении. Для этого передатчик (200-1) внутренней установки приспособлен для обеспечения информации о местоположении путем использования второго сигнала определения местоположения, совместимого с первым сигналом определения местоположения, который является сигналом расширенного спектра от каждого из множества спутников. Передатчик (200-1) внутренней установки содержит память EEPROM (243), которая хранит данные местоположения для идентификации его местоположения установки, FPGA (245), действующую для генерации второго сигнала, включающего в себя данные местоположения, в виде сигнала расширенного спектра, и передающий блок (251-258), действующий для передачи сигнала расширенного спектра. Второй сигнал определения местоположения генерируется для повторения того же самого содержания в цикле, более коротком, чем у первого сигнала определения местоположения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к оценке положения космического аппарата (6), и может быть использовано, в частности, для оценки положения спутника, вращающегося вокруг Земли. Технический результат заключается в обеспечении отсутствия необходимости отправки шаблона опорного сигнала, излучения космическим аппаратом какой-либо последовательности запуска и необходимости адаптации космического аппарата и, таким образом, в улучшении оценки положения космического аппарата. Для этого система включает в себя принимающие станции (4) для приема сигналов, переданных от космического аппарата (6), и обрабатывающую станцию (2) для приема данных от принимающих станций (4), где каждая принимающая станция (4) записывает во время окна (8) записи сигналы, переданные от космического аппарата (6), и передает в обрабатывающую станцию (2) данные, представляющие упомянутые записанные, причем окна (8) записи, ассоциированные с каждой из принимающих станций (4), сдвинуты и/или имеют различный размер по отношению друг к другу. Обрабатывающая станция (2) коррелирует записанные сигналы для оценки разности расстояний между космическим аппаратом (6) и каждой из множества принимающих станций и для оценки положения космического аппарата (6). 5 н. и 17 з. п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к коррекции предсказаний значений изменяющихся во времени сигналов, и может быть использовано для приема навигационных сообщений, посылаемых глобальными навигационными спутниковыми системами. Технический результат заключается в обеспечении возможности коррекции предсказания значений изменяющихся во времени сигналов, возмущаемых различными неконтролируемыми систематическими явлениями без ограничений существующих решений. Для этого способ содержит следующие этапы коррекции предсказаний параметра, включенного в принимаемый и изменяющийся во времени сигнал: оценка ошибки предсказания на основании первого набора значений, оцениваемых в течение определенного промежутка времени, сравнивая эти значения со значениями, ранее предсказанными для этого же определенного промежутка времени, анализ предсказанных временных рядов ошибок предсказания при помощи способа обработки сигнала и выделение долей систематических влияний, экстраполяция поведения долей систематических влияний в течение рассматриваемого промежутка времени и коррекция предсказаний при помощи экстраполированных таким образом значений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к позиционированию летательного аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что устройство (10) трехмерного позиционирования с базовой станцией (12) вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до ретрансляторов (14) и имеет по меньшей мере одну радарную антенну (16), содержит GNSS-приемник (18), который предназначен для измерения GNSS-сигналов, и имеет GNSS-приемную антенну (20), инерциальный измерительный блок (22), который предназначен для определения положения GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одну радарную антенну в общей системе координат относительно нулевой точки, и интегрирующий процессор (24, 30, 31), в который подводятся измерения псевдодальности GNSS-приемника, радарные измерения дальности, и измеренные инерциальным измерительным блоком (22) перемещения устройства относительно осей общей системы координат, и который определяет трехмерную позицию общей опорной точки путем объединения подведенных измерений и данных, при этом с учетом измеренных перемещений производится компенсация плеча. Достигаемый технический результат - повышение точности позиционирования. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к навигации летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано при осуществлении навигации ЛА, включая посадку на взлетно-посадочную полосу (ВПП). Технический результат заключается в повышении надежности и точности определения координат ЛА. Для этого комплексный способ навигации объединяет спутниковый и радиотехнический дальномерный способы навигации на основе наземных радиомаяков (НРМ), при этом прием сигналов спутников проводят как на борту ЛА, так и на ряде наземных НРМ, в том числе на НРМ у ВПП. На НРМ непрерывно уточняют базовые координаты, определяют дифференциальные поправки (ДП) к координатам и ДП к псевдодальностям, формируют пакет корректирующей информации (КИ) с упомянутыми ДП, погрешностями их определения, вычисленными данными тропосферной рефракции и уточненными базовыми координатами НРМ. По запросу с ЛА НРМ излучает по дальномерному каналу сигнал с КИ, включающей ДП только в виде ДП к координатам. На ЛА вычисляют навигационные параметры с учетом КИ, производят комплексную обработку данных и непрерывную сравнительную оценку погрешностей. При достижении зоны аэродрома и посадке, в случае меньшего значения погрешности по спутниковому способу, режим формирования последовательности запросных дальномерных сигналов ряда НРМ переводят в режим запроса только одного НРМ, расположенного у ВПП, при этом на ЛА в составе КИ передают ДП только в виде ДП к псевдодальностям. По откорректированным псевдодальностям вычисляют уточненные координаты ЛА. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 прил.

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы для обнаружения неисправностей спутников и корректировки таких неисправностей. Техническим результатом является возможность определения типа неисправности. Способ реализован при помощи устройства гибридизации, содержащего банк фильтров Калмана, каждый из которых формирует гибридное навигационное решение на основе инерциальных измерений, рассчитанных виртуальной платформой, и необработанных измерений сигналов, переданных группой спутников и полученных от системы спутникового позиционирования (GNSS), и включает этапы, на которых определяют для каждого из спутников, по меньшей мере, одно отношение правдоподобия между гипотезой наличия у данного спутника неисправности определенного типа и гипотезой отсутствия у спутника неисправности, констатируют наличие у спутника неисправности определенного типа на основе отношения правдоподобия, соответствующего неисправности определенного типа, и порогового значения, оценивают влияние констатированной неисправности на каждое из гибридных навигационных решений, и корректируют гибридные навигационные решения в соответствии с оценкой влияния констатированной неисправности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к спутниковым радионавигационным системам позиционирования. Техническим результатом является получение более качественных данных положения с точки зрения безопасного радиуса и доступности, непрерывность контроля достоверности предоставляемых данных. Упомянутый технический результат достигается тем, что определяют: поддерживаемое положение в данный момент, поддерживаемый безопасный радиус, связанный с поддерживаемым положением, наилучшее положение на данный момент, при этом наилучшим положение является: когда данные, поступающие от устройства промежуточного позиционирования, доступны, - положением, связанным с наилучшим безопасным радиусом, при этом наилучший безопасный радиус выбирают посредством сравнения, в зависимости от заранее определенного критерия выбора, промежуточного безопасного радиуса с поддерживаемым безопасным радиусом, и когда данные, поступающие от устройства промежуточного позиционирования, недоступны, - поддерживаемым положением. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике радиоэлектронного подавления и может быть использовано в средствах радиоэлектронной борьбы для активного подавления навигационных приемников высокоточного оружия (ВТО) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Достигаемый технический результат - возможность постановки активных помех в основной диаграмме направленности антенных систем навигационных приемников ВТО и БПЛА. Указанный результат достигается за счет того, что в способе радиомаскировки стационарных объектов, регистрирующем информационные сигналы от спутниковых навигационных систем, распределенных в пространстве, помеховые сигналы формируют в главном лепестке диаграммы направленности навигационного приемника с помощью средств постановки помех, ориентированных в пространстве в верхней полусфере и выведенных на высоту H=tg(α)·D, где α - угол между краем главного лепестка диаграммы направленности и горизонтом; D - расстояние от отдельного конкретного средства постановки помех до навигационного приемника, при этом помеховый сигнал модулируют по линейно-частотному закону в полосе частот, равной диапазону изменения допплеровских частот регистрируемого сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано для определения опорного местоположения базовой станции в дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системе. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения опорного местоположения базовой станции с высокой заданной точностью. Для этого базовая станция включает запоминающее устройство, логический контроллер и ГНСС-приемник. Сохраненные опорные местоположения хранятся в запоминающем устройстве в виде наборов координат, ГНСС-приемник определяет текущее оценочное местоположение базовой станции в виде набора координат, содержащего компоненты. При этом логический контроллер считывает сохраненное опорное местоположение и преобразует компоненты сохраненного опорного местоположения и компоненты текущего оценочного местоположения в формат двоичной строки, после чего устанавливают совпадение текущего оценочного местоположения с сохраненным опорным местоположением путем установления совпадения компонент двоичной строки, соответствующей текущему оценочному местоположению, с компонентами двоичной строки, соответствующей сохраненному опорному местоположению. Если установлено, что сохраненное опорное местоположение совпадает с текущим оценочным местоположением, принимают сохраненное местоположение в качестве опорного местоположения базовой станции. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх