Способ определения координат навигационного приемника

Авторы патента:

Каменский Владислав Валерьевич (RU)

Меерович Владимир Давидович (RU)

Соколов Сергей Викторович (RU)

G01S19/06 - Радиопеленгация; радионавигация; измерение расстояния или скорости с использованием радиоволн; определение местоположения или обнаружение объектов с использованием отражения или переизлучения радиоволн; аналогичные системы с использованием других видов волн (обнаружение масс или объектов способами, не использующими отражение или переизлучение радиоволн, звуковых или других волн G01V)

Владельцы патента RU 2567368:

Соколов Сергей Викторович (RU)
Меерович Владимир Давидович (RU)
Каменский Владислав Валерьевич (RU)

Изобретение относится к средствам навигации и может быть использовано в транспортных средствах для определения местоположения транспортного средства. Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение определения координат навигационного приемника с частичной компенсацией погрешностей. Указанный результат достигается за счет того, что спутниковые измерения дальности принимаются навигационным приемником и базовой станцией, причем сигналы измерения дальности, принятые базовой станцией, непосредственно транслируются в навигационный приемник, одновременно с базовой станции в навигационный приемник передается трекерный сигнал дальности базовой станции до навигационного приемника, а для определения координат навигационного приемника используется разность сигналов, полученных от спутника непосредственно и через базовую станцию. 1 ил.

Изобретение относится к способам навигации по Спутниковым Радионавигационным Системам (СРНС) и может быть использовано для определения координат навигационного приемника. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения координат навигационного приемника СРНС с частичной компенсацией погрешностей.

Известны различные способы определения координат навигационного приемника. В [патенте США No 7535414] изложен способ, который предполагает, что перед вычислением координат навигационного приемника производится разрешение неопределенностей в неполных псевдодальностях. В [патенте США No 6417801] предлагается разрешение неопределенностей в неполных псевдодальностях путем добавления в вектор оцениваемых параметров поправки ко времени измерения, перебор всех допустимых целочисленных комбинаций неоднозначностей и выбор нужной из них по критерию минимальности остаточных невязок.

Также для повышения точности определения координат навигационного приемника используются различные алгоритмы компенсации погрешностей часов и погрешностей, обусловленных прохождением радиосигнала через атмосферу [Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС (5.1 редакция). - М.: РНИИ КП, 2008. - 57 с.], а также применяется дифференциальный режим измерений по кодовым дальностям, реализуемый с помощью контрольного навигационного приемника с известными географическими координатами - т.н. базовой станции [Bar-Sever, Y. A new Massachusetts model for GPS yaw attitude // Journal of Geodesy, 70, 714723, 1996].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, описанный в [патенте РФ №2432584. Способ определения координат навигационного приемника спутниковой радионавигационной системы / Васильев М.В., Михайлов Н.В., Поспелов С.С., Джалали Биджан].

Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения местоположения навигационного приемника.

Поставленная задача возникает при разработке систем контроля и управления транспортными средствами.

Для решения данной задачи используются сигналы измерений расстояния (дальности) между навигационным приемником и спутником Z_R, которые в общем виде могут быть записаны как:

где ξ_с, η_с, ζ_c - известные координаты спутника в гринвичской СК (ГСК), ξ, η, ζ - текущие координаты навигационного приемника в ГСК, С - номинальное значение скорости света в вакууме, Δτ - погрешность часов навигационного приемника, ΔT - погрешность часов спутника, W_И, W_T - погрешности, обусловленные прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу, W_R - погрешности, включающие аппаратурные погрешности навигационного приемника и передатчика спутника, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.

При непосредственном использовании информационного сигнала (1) неизбежно возникает проблема подавления всех вышеперечисленных помех, мощность которых может существенно превосходить мощность полезного сигнала (истинной дальности), что, в свою очередь, может приводить к расходимости процесса оценивания координат.

Вышеперечисленные алгоритмы компенсации погрешностей, несмотря на усложнение навигационных вычислений, обеспечивают лишь частичное подавление соответствующих помех, а дифференциальный режим, в силу принципа его организации, или не позволяет избавиться от ошибок смещения часов спутников и базовой станции (при использовании первых кодовых разностей), или требует дополнительной информации от второго спутника (при использовании вторых кодовых разностей) [Savage, P.G. Velocity and Position Algorithms // AIAA Journal Of Guidance, Control, And Dynamics, Vol. 21, No. 2, March-April 1983, pp. 208-221]. Более того, для организации дифрежима на базовой станции необходимо иметь навигационный вычислитель, мощность которого зависит от состава наблюдаемого спутникового созвездия [Dare, P., Saleh, H. Network Design: Logistics Solution Using Optimal and Near-Optimal Methods // Journal of Geodesy, vol. 74, pp. 467-478, 2000].

Для устранения этих недостатков схема организации режима измерений формируется следующим образом. В навигационном приемнике дополнительно реализуется возможность приема сигналов т.н. трекерных измерений - измерений расстояния (дальности) навигационного приемника от базовой станции, передаваемых с базовой станции на навигационный приемник. Трекерный сигнал может передаваться как на частотах спутниковых сообщений и приниматься навигационным приемником (здесь базовая станция выступает в роли псевдоспутника), так и по обычным каналам сети GSM, что не приводит к дополнительным аппаратурным затратам при организации режима трекерных измерений [Интерактивная геоинформационная система «Сириус-навигатор» // Свидетельство о гос. регистрации программ для ЭВМ №2010614154 от 25.06.2010. - Животченко B.C. и др.].

На фиг. 1 показана схема передачи трекерных сигналов, где использованы обозначения: спутники l_i, i=1,N, базовая станция 2, навигационный приемник 3.

В заявленном способе определения координат навигационного приемника предлагается, во-первых, с базовой станции на объект передавать не поправки дальности, а просто трекерный сигнал дальности базовой станции до объекта Z_RT:

где ξ_Б, η_Б, ζ_Б - известные координаты базовой станции, Δτ_Б - погрешность часов базовой станции, W_RT - погрешности, включающие аппаратурные погрешности передатчика базовой станции и навигационного приемника, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.

Во-вторых, с базовой станции непосредственно транслировать на навигационный приемник принятый ею сигнал кодовых измерений дальности спутника до базовой станции Z_RБ:

где W_RБ - погрешности, включающие аппаратурные погрешности приемника базовой станции и передатчика спутника, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.

В-третьих, в качестве сигнала измерения (используемого далее для определения координат объекта) рассматривать не кодовые измерения дальности спутника до объекта, а линейную комбинацию Z_R* сигналов Z_R, Z_RБ, Z_RT:

Z_R*=Z_R-Z_RБ-Z_RT.

В этом случае в соответствии с (1), (2), (3) сигнал Z_R* имеет вид:

Комбинированный сигнал Z_R* свободен от погрешностей, в наибольшей степени влияющих на точность спутниковой навигации: погрешностей часов объекта, базовой станции и спутника, а также погрешностей, обусловленных прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу.

В свою очередь, линейная комбинация погрешностей W_R-W_RБ-W_RT не зависит от характерных для традиционной схемы помех, также существенно влияющих на общую точность решения навигационной задачи: аппаратурных погрешностей передатчика спутника и погрешностей многолучевости при передаче навигационных сообщений от спутника. В целом это резко снижает уровень помех в сигнале Z_R*, что при использовании его для определения вектора координат повышает точность оценки последнего.

При этом навигационный приемник использует сообщения, полученные от базовой станции, для всех спутников, находящихся в видимости навигационного приемника, а сформированные в соответствии с (4) линейные комбинации сигналов от первого, второго, третьего и более спутников используются для традиционного итеративного решения [Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС (5.1 редакция). - М.: РНИИ КП, 2008. - 57 с.] соответствующей системы уравнений с тремя неизвестными ξ, η, ζ с целью высокоточного определения координат навигационного приемника.

Простота и точность данного способа определения координат навигационного приемника делают его весьма перспективным при разработке систем контроля и навигации транспортных средств.

Способ определения координат навигационного приемника, заключающийся в том, что спутниковые измерения дальности принимаются навигационным приемником и базовой станцией, причем сигналы измерения дальности, принятые базовой станцией, непосредственно транслируются в навигационный приемник, одновременно с базовой станции в навигационный приемник передается трекерный сигнал дальности базовой станции до навигационного приемника, а для определения координат навигационного приемника используется разность сигналов, полученных от спутника непосредственно и через базовую станцию.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является определение курсового угла транспортного средства или оборудования, соединенного с транспортным средством.

Способ, устройство и система для определения позиции объекта, имеющего приемник глобальной навигационной спутниковой системы, посредством обработки неразностных данных, подобных измерениям фазы несущей, и внешних данных, подобных ионосферным данным // 2565386

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS). Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения объектов.

Способ приема и комплексной обработки данных от спутниковых навигационных приемников космических аппаратов для диагностики возмущения ионосферы и аппаратно-программный комплекс для его реализации // 2564450

Изобретение относится к космической отрасли, а именно к средствам и способам оперативного мониторинга состояния ионосферы с использованием космических аппаратов (КА), и может использоваться, например, для оперативной диагностики ионосферных возмущений с целью принятия необходимых комплексных мер по повышению безопасности хозяйственной и научной деятельностей, сопряженных с применением наземных, морских, авиационных и космических средств.

Аппаратура передачи навигационных сигналов, способ передачи навигационных сигналов и аппаратура предоставления информации местоположения // 2561721

Изобретение относится к области навигации. Техническим результатом является повышение стабильности приема сигналов.

Способ и устройство для обнаружения и исключения множественных отказов спутников системы гнсс // 2559842

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для проверки достоверности позиционной информации. Технический результат состоит в повышении точности определения позиционной информации.

Устройство для определения направления на источник сигнала // 2559746

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Техническим результатом является возможность частотной и пространственной селекции источников сигналов.

Передатчик навигационного сигнала и способ генерации навигационного сигнала // 2558668

Изобретение относится к системе позиционирования, в которой используются наземные передатчики навигационного сигнала, и обеспечивает снижение девиации частоты передаваемого в наземных условиях навигационного сигнала при низких затратах.

Способ и система для оценки положения с использованием сдвоенных кинематических механизмов реального времени // 2552646

Изобретение относится к глобальной системе определения местоположения для оценки положения, ориентации или и того, и другого объекта или транспортного средства. Способ и система для оценки положения содержат измерение первой фазы несущей первого несущего сигнала и второй фазы несущей второго несущего сигнала, принимаемых посредством приемника (10) для определения местоположения.

Способ и система для определения границ защиты с полной экстраполяцией на протяжении заданного временного горизонта // 2552160

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в упрощении определения пределов защиты при помощи полной экстраполяции пределов защиты.

Система и способ для определения однозначного курса транспортного средства // 2551894

Группа изобретений относится к системам определения однозначного курса транспортного средства. Техническим результатом является надежное и точное определение состояния переднего или заднего хода для использования в автоматических системах управления.

Способ и система для оценивания положения с компенсацией смещения // 2567501

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения местоположения объектов. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения. Для этого первичное устройство (18) измерения фазы измеряет фазу первой несущей и фазу второй несущей у сигналов несущей, принятых приемником (10) с определением местоположения. Вторичное устройство (30) измерения фазы измеряет фазу третьей несущей и фазу четвертой несущей у других сигналов несущей. Кинематический механизм (20) реального времени оценивает первый набор целочисленных неопределенностей, ассоциированный с измеренной фазой первой несущей, и второй набор целочисленных неопределенностей, ассоциированный с измеренной фазой второй несущей. Кинематический механизм (20) реального времени оценивает третий набор неопределенностей, ассоциированный с измеренной фазой третьей несущей, и четвертый набор неопределенностей, ассоциированный с измеренной фазой четвертой несущей. Компенсатор (32) допускает компенсацию межканального смещения по меньшей мере в одном из третьего набора неопределенностей и четвертого набора неопределенностей путем моделирования прогнозирующего фильтра (например, 24) в соответствии с различными входными данными или состояниями фильтра, оцененными устройством (26) оценки. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 16 ил., 1 табл.

Аппарат и способ // 2570837

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в беспроводных системах связи. Технический результат состоит в повышении надежности передачи. Для этого аппарат для приема навигационных сигналов содержит первый коррелятор, выполненный для корреляции первого канала с первым кодом для обеспечения первого выходного сигнала, причем первый канал имеет частоту несущей и данные, второй коррелятор, выполненный для корреляции второго канала со вторым кодом для обеспечения второго выходного сигнала, причем второй код отличается от первого кода, а второй канал имеет такую же частоту несущей, что и первый канал, и такие же данные, что и первый канал. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Спутниковая навигационная система для помещений // 2574216

Изобретение относится к технике навигации. Технический результат состоит в повышении точности определения координат. Для этого навигационная система для замкнутого пространства включает в себя: а) по меньшей мере одну станцию приема спутниковых сигналов, расположенную за пределами замкнутого пространства, предназначенную для приема спутниковых сигналов, передаваемых совокупностью спутников, и определения соответствующей передаваемым сигналам информации, имеющей отношение к синхронизации времени; b) по меньшей мере одну локальную передающую станцию, расположенную в пределах данного замкнутого пространства, предназначенную для передачи локального сигнала, совместимого с передаваемыми спутниковыми сигналами; и с) канал связи, предназначенный для передачи информации, имеющей отношение к самосогласованию, между каждой из станций и по меньшей мере одной другой станцией; причем каждая локальная передающая станция использует информацию, имеющую отношение к самосогласованию, для формирования упомянутого локального сигнала; и причем по меньшей мере один локальный сигнал предоставляет навигационную информацию, пригодную к использованию приемником спутниковой навигационной системы. 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Способ и система для определения коррекций часов // 2574333

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является усовершенствование определения коррекций часов, которые не требуют точных часов, на любом сетевом приемнике. Погрешность спутниковых часов определяется для каждого навигационного спутника на основании измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и широковещательных погрешностей спутниковых часов, обеспеченных сетью приемников (S402). Разности определяются между вычисленными погрешностями спутниковых часов и широковещательными погрешностями часов для каждого спутника (S406). Для каждой орбитальной группировки выбирается спутник эталонных часов из навигационных спутников, где спутник эталонных часов имеет срединное значение разности погрешностей часов для этой орбитальной группировки спутников (S408). Коррекция определяется для широковещательной погрешности часов путем применения функции погрешности часов опорного спутника к широковещательной погрешности часов для каждого спутника в одной или более орбитальных группировках (S410). 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

Бортовая система навигации искусственного спутника земли // 2575302

Изобретение относится к бортовым системам навигации (БСН) искусственных спутников Земли (ИСЗ) на низких (с высотой до 500-600 км) орбитах. БСН содержит устройство управления системой и соединенные с ним устройство преобразования навигационных сигналов в навигационные параметры, блок преобразования навигационных параметров в параметры движения центра масс (ЦМ) ИСЗ и блок прогнозирования параметров движения ЦМ. В состав БСН введены соединенные с устройством управления системой блок уточнения баллистического коэффициента (БК) - как параметра согласования расчетного и фактического движения ИСЗ, блок накопления текущих значений БК и блок прогнозирования БК. В блоке прогнозирования БК использован адаптивный (по параметрам, либо также и по структуре модели) алгоритм прогнозирования БК. В алгоритме могут быть использованы соотношения эмпирической регрессии или метод группового учета аргументов. Техническим результатом изобретения является повышение точности прогнозирования движения ЦМ спутника. 2 ил.

Способ определения целостности высокоточных навигационных определений потребителя и система для его реализации // 2577846

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано в качестве оценки достоверности высокоточного навигационного определения. Технический результат состоит в повышении достоверности высокоточных навигационных определений и уменьшении времени оповещения потребителя о нарушении целостности навигации. Для этого вычисляются уровни защиты по горизонтали и вертикали, сравниваемые с соответствующими им аварийными пределами. Вычисление уровней защиты производится с учетом величины ошибки положения, которая может быть вызвана текущими измерениями, введения коэффициентов, отражающих доверительный диапазон по горизонтали и вертикали, для учета погрешностей, вносимых при распространении сигнала от навигационных космических аппаратов (НКА), а также погрешностей эфемеридно-временного обеспечения НКА, либо коррекций спутниковых часов и коррекций орбиты, в случае применения корректирующей информации от широкозонного функционального дополнения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ позиционирования подвижного рельсового транспортного средства на железнодорожном пути // 2579606

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. В способе предварительно задают систему реперных объектов, в качестве которых используют объекты инфраструктуры, в режиме реального времени одновременно определяют координаты транспортного средства и осуществляют лазерное сканирование местности, в автоматическом режиме обрабатывают результаты сканирования и формируют модель текущего положения объектов в виде облака точек, в соответствии с координатами позиционируют транспортное средство на цифровой карте местности с заданной системой реперных объектов. Причем в зоне позиционирования подвижного транспортного средства определяют реперные объекты, их текущее пространственное положение в виде облаков точек совмещают с их положением на проектной трехмерной векторной карте местности путем минимизации координатной невязки, истинное текущее географическое положение подвижного рельсового транспортного средства вычисляют относительно реперных объектов. Достигается повышение точности позиционирования. 1 ил.

Антенна, встроенная в устройство для дрессировки животных // 2580938

Изобретение относится к области радионавигационных систем позиционирования подвижных объектов, таких как животные. Техническим результатом является защита антенны устройства определения местонахождения животного от внешних воздействий за счет ее размещения внутри гибкого корпуса ошейника. Для этого устройство для определения местонахождения животного содержит средство связи с удаленным электронным устройством владельца или дрессировщика животного, с расположенным на нем электрическим разъемом, доступным снаружи для подключения к электросхеме средства связи, ошейник, один конец которого соединен с возможностью отсоединения со средством связи, и антенну GPS, встроенную в ошейник таким образом, что она расположена на удалении от средства связи. При этом устройство для определения местонахождения животного включает в себя электрический проводник, соединенный с антенной GPS, одна часть которого встроена в ошейник, а другая часть выходит из ошейника вблизи одного из концов ошейника и является гибкой. Кроме того, устройство для определения местонахождения животного содержит второй электрический разъем, электрически соединенный с незакрытым концом гибкой части электрического проводника, что позволяет электрически соединять друг с другом оба электрических разъема устройства определения местонахождения животного. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.

Способ радиоэлектронного подавления аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем в пределах защищаемой территории // 2581602

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе средств радиоэлектронной борьбы, решающих задачи защиты территории от носителей аппаратуры потребителей (АП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Достигаемый технический результат - возможность организации радиоэлектронного подавления АП СРНС на больших территориях, уменьшение затрат на реализацию радиоэлектронного подавления и повышение живучести системы в условиях применения оружия, наводящегося на излучение. Технический результат достигается за счет того, что электромагнитное поле (ЭМП) маскирующей радиопомехи создают в барьерной зоне (БЗ), плотность потока мощности (ППМ) маскирующих радиопомех устанавливают из условия гарантированного срыва слежения за параметрами навигационного сигнала (НС) спутников, дополнительно в пределах БЗ создают радиопомехи, имитирующие НС спутников, с ППМ, достаточной для захвата соответствующих им ложных НС следящими контурами АП, носители которой расположены в БЗ, а внутри защищаемой территории создают ЭМП радиопомех, имитирующих НС спутников, с ППМ, не превышающей максимальное возможное значение ППМ истинных НС спутников в пределах защищаемой территории. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры глонасс // 2582595

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для навигации подвижных объектов в режиме реального времени. Технический результат состоит в повышении точности и надежности определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени. Для этого в системе точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС, включающей спутники глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO), диспетчерскую станцию, содержащую геоинформационную систему, базовую станцию, подвижные объекты, оснащенные телеметрическими терминалами, на которых установлено телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее соединение базовой станции с подвижными объектами посредством широкополосного радиодоступа, блок обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта, в качестве базовой станции используется сгенерированная сетевым программным обеспечением на основе данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС виртуальная базовая станция, расположенная на расстоянии 4 км 300 метров от соответствующего подвижного объекта, в качестве телеметрического терминала в системе используется устройство точной навигации, созданное на базе одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа, принимающего сигналы глобальных навигационных спутниковых систем, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты, введены региональные модели ионосферы и тропосферы, созданные в режиме реального времени, генерируемые сетевым программным обеспечением на основе данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС. 1 ил.