Система точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры глонасс



 


Владельцы патента RU 2582595:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) (RU)

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.

 

Предложенное изобретение относится к области радионавигации, спутниковой навигации, геодезии и может быть использовано для навигации подвижных объектов в режиме реального времени.

Известна система мониторинга подвижных объектов (Рушкевич А., Осадчий В. Мониторинг подвижных объектов: российские реалии и технические инновации [Текст] / А. Рушкевич, В. Осадчий // Беспроводные технологии. - 2010. - №3. - С. 56-60), состоящая из телеметрического терминала, выполняющего следующие функции:

- определения координат подвижного объекта в автономном (абсолютном) методе при помощи спутникового ГЛОНАСС/GPS приемника,

- сбора информации от бортового оборудования и дополнительных датчиков,

- пересылки информации по каналам связи в диспетчерский сервер.

Кроме телеметрического терминала, в предложенную систему входит диспетчерский сервер, представляющий собой программное обеспечение, для обеспечения клиентов объективной информацией о местонахождении подвижного объекта в данный момент времени.

Данная система обладает следующим недостатками:

- в системе мониторинга подвижных объектов в качестве телеметрического терминала выступает одночастотный двухсистемный кодовый ГЛОНАСС/GPS модуль, принимающий только сигналы стандартной точности от спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС/GPS), поэтому погрешность определения местоположения подвижного объекта в данной системе составляет 5-10 метров в системе координат WGS - 84 [Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии [Текст] / К.М. Антонович // ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». - М: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. - 360 с.],

- в системе мониторинга подвижных объектов не вводится корректирующая информация, получаемая от базовой станции, имеющей точные координаты в системе координат WGS - 84, в местоположение подвижного объекта,

- в системе мониторинга подвижных объектов отсутствует блок обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта.

Наиболее близкой системой того же назначения к заявляемой по совокупности признаков является система определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени (Пат. 2444705 Российская Федерация МПК51 GO1C 21/24 Система определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени [Текст] / И. А. Лукин, С.В. Мельников; заявители и патентообладатели: Открытое акционерное общество «СУПЕРТЕЛ». - 2010146177, заявл. 08.11.2010, опубл. 10.03.2012 - Бюл. №7. - 7 с.), состоящая из спутников глобальных навигационных систем, диспетчерской станции, содержащей геоинформационную систему, базовой станции, подвижных объектов, оснащенных 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.

Недостатками технического решения, принятого за прототип, являются:

- в системе мониторинга подвижных объектов в качестве телеметрического терминала выступает одночастотный двухсистемный кодовый ГЛОНАСС/GPS модуль, принимающий только сигналы стандартной точности от спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС/GPS), поэтому погрешность определения местоположения подвижного объекта с использованием корректирующей информации от диспетчерской станции, имеющей точные координаты в системе координат WGS - 84, будет иметь величину, равную 1-2 метра [Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии [Текст] / К.М. Антонович // ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». - М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. - 360 с.],

- в качестве базовых станций в системе определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени выступают базовые станции вышек сотовой связи, координаты которых определяются в системе координат WGS - 84 с погрешностью, равной 1 метр [Пат. 2331082 Российская Федерация МПК51 G01S 5/02, H04B 7/26 Использование мобильных станций для определения параметров местоположения базовой станции в системе беспроводной мобильной связи [Текст] / У. Райли, Р. Джирерд, З. Биакс; заявители и патентообладатели: КВЭЛКОМ ИНКОРПОРЕЙТЕД. - 2004122913, заявл. 20.04.2005, опубл. 10.08.2008 - Бюл. №2. - 28 с.], в связи с чем, заявляемая в прототипе дециметровая точность определения местоположения подвижного объекта путем уточнения его методом триангуляции от не менее трех базовых станций вышек сотовой связи не может быть достигнута,

- в блоке обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта, не вводятся региональные модели ионосферы и тропосферы.

Техническая задача, решаемая предлагаемой системой точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС, заключается в повышении точности и надежности определения местоположения (координат) подвижных объектов в режиме реального времени.

Поставленная задача достигается тем, что 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, согласно изобретению в ней 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 вышеупомянутого телеметрического терминала в системе используется устройство точной навигации, созданное на базе одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа, принимающего сигналы вышеупомянутых глобальных навигационных спутниковых систем, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты, в вышеупомянутом блоке обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта, введены региональные модели ионосферы и тропосферы, созданные в режиме реального времени, генерируемые сетевым программным обеспечением на основе данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС.

Предлагаемое изобретение поясняется схемой, представленной на фиг. 1, где:

1 - спутники глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO);

2 - двухчастотные мультисистемные ГНСС приемники, принимающие сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO);

3 - оптоволоконные каналы связи;

4 - локальная сеть Интернет;

5 - сервер сбора информации с двухчастотных мультисистемных ГНСС приемников, принимающих сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO);

6 - персональный компьютер с сетевым программным обеспечением;

7 - наземная инфраструктура ГЛОНАСС;

8 - одночастотный двухсистемный кодо-фазовый чип, принимающий сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO);

9 - блок обработки информации, поступающей с наземной инфраструктуры ГЛОНАСС и одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты;

10 - малогабаритные атомные стандарты частоты;

11 - телекоммуникационное оборудование, для приема и передачи данных между устройством точной навигации и наземной инфраструктурой ГЛОНАСС;

12 - телекоммуникационное оборудование, для передачи данных между устройством точной навигации и диспетчерской станцией;

13 - устройство точной навигации;

14 - сервер диспетчерской станции;

15 - персональный компьютер с геоинформационной системой;

16 - диспетчерская станция;

17 - приближенные координаты подвижного объекта;

18 - корректирующая информация, сгенерированная сетевым программным обеспечением;

19 - региональные модели тропосферы и ионосферы, сгенерированные сетевым программным обеспечением;

20 - точные координаты подвижного объекта.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Каждый из устройств точной навигации 13, установленный на подвижном объекте, принимает сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO) 1 с помощью одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа 8, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты 10. Принятые одночастотным двухсистемным кодо-фазовым чипом 8, подключенным к малогабаритному атомному стандарту частоты 10, сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO) поступают в блок обработки информации 9, в котором происходит вычисление приближенных координат подвижного объекта в системе WGS-84, на основе абсолютного метода ГНСС - позиционирования путем решения обратной линейной засечки. Эти координаты передаются с помощью телекоммуникационного оборудования 11, установленного на подвижном объекте, по широкополосному радиодоступу на сервер сбора информации с двухчастотных мультисистемных ГНСС приемников, принимающих сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO), 5 наземной инфраструктуры ГЛОНАСС 7.

Сетевое программное обеспечение, установленное на персональном компьютере, 6 по средствам локальной сети Интернет 4 соединяется с сервером сбора информации с двухчастотных мультисистемных ГНСС приемников, принимающих сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO) 5, для получения приближенных координат подвижного объекта в режиме реального времени. Сетевое программное обеспечение, установленное на персональном компьютере 6, на основе приближенных координат подвижного объекта 17 и данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС 7 генерирует виртуальную базовую станцию, расположенную на расстоянии 4 км 300 метров от соответствующего подвижного объекта, и рассчитывает для каждого подвижного объекта корректирующую информацию 18 и региональные модели тропосферы и ионосферы 19.

Для расчета корректирующей информации 18 и региональной модели тропосферы и ионосферы 19 с помощью наземной инфраструктуры ГЛОНАСС 7 в сетевое программное обеспечение 6 из сервера сбора информации 5 поступает измерительная информация, полученная по средствам оптоволоконного канала связи 3, от двухчастотных мультисистемных ГНСС приемников 2, принимающих сигналы спутников глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO) 1.

Корректирующая информация 18 и региональные модели тропосферы и ионосферы 19, сгенерированные сетевым программным обеспечением, передаются в устройство точной навигации 13, где регистрируются телекоммуникационным оборудованием 11, установленным на подвижном объекте. Затем корректирующая информация 18, региональные модели тропосферы и ионосферы 19, а также измерительная информация с одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа 8, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты 10, поступают в блок обработки информации 9, в котором происходит вычисление точных координат 20 подвижного объекта в системе WGS-84. Вычисленные блоком обработки информации 9 точные координаты 20 подвижного объекта в системе WGS-84 передаются с помощью телекоммуникационного оборудования 12 в диспетчерскую станцию 16. Точные координаты 20 подвижного объекта в системе WGS-84 хранятся на сервере диспетчерской станции 16. С сервера диспетчерской станции 16 точные координаты передаются в геоинформационную систему, установленную на персональном компьютере 15, в которой визуализируется местоположение подвижного объекта.

Технический результат, достигаемый заявляемой системой точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС, заключается в повышении достоверности информации о местоположении подвижного объекта в режиме реального времени.

При всей совокупности заявляемых признаков система точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС может обеспечить погрешность определения местоположения подвижного объекта до 0,1 м.

Система точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС, включающая 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, отличающаяся тем, что 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 вышеупомянутого телеметрического терминала в системе используется устройство точной навигации, созданное на базе одночастотного двухсистемного кодо-фазового чипа, принимающего сигналы вышеупомянутых глобальных навигационных спутниковых систем, подключенного к малогабаритному атомному стандарту частоты, в вышеупомянутом блоке обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта, введены региональные модели ионосферы и тропосферы, созданные в режиме реального времени, генерируемые сетевым программным обеспечением на основе данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС.



 

Похожие патенты:

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).

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является усовершенствование определения коррекций часов, которые не требуют точных часов, на любом сетевом приемнике.

Изобретение относится к технике навигации. Технический результат состоит в повышении точности определения координат.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в беспроводных системах связи. Технический результат состоит в повышении надежности передачи.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения местоположения объектов. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения.

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.

Изобретение относится к беспроводной системе передачи локальных сообщений и предназначено для обеспечения централизованного управления передатчиками, что позволяет сместить сложность аппаратно-программного обеспечения с множества передатчиков на центральное оборудование. Беспроводная система передачи локальных сообщений содержит передатчик и приемник, причем передатчик передает локальное сообщение на приемник, причем приемник является навигационным приемником, выполненным для приема и обработки навигационных сообщений со спутников глобальной системы спутниковой навигации на заданной несущей частоте, каждый из спутников передает навигационные сообщения с индивидуальным для спутника PRN-кодом, передатчик выполнен для передачи локального сообщения в сигнале локального сообщения на заданной несущей частоте с локальным PRN-кодом, который не используется спутником глобальной системы спутниковой навигации, и приемник, кроме того, выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 табл.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано для определения ионосферной задержки сигнала глобальных спутниковых навигационных систем с помощью двухчастотной навигационной аппаратуры потребителя. Технический результат состоит в повышении точности определения задержки сигнала в ионосфере за счет исключения кодовых измерений и применения измерений фазовой псевдодальности на двух несущих частотах. Для этого в способе определение ионосферной задержки производится путем решения системы уравнений, составленной по разностям приращений фазовых псевдодальностей на двух несущих частотах. 2 ил.

Изобретение относится к способам навигации по Спутниковым Радионавигационным Системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности определения местоположения навигационного приемника за счет исключения ошибок взаимной синхронизации часов навигационных спутников и навигационного приемника. Указанный результат достигается за счет того, что в группе из двух навигационных спутников, находящихся в зоне прямой видимости, реализуются одновременные передача навигационных сообщений от каждого спутника к каждому, и их прием каждым спутником от каждого, определение межспутниковых псевдодальностей, и их передача на другой спутник, с последующим решением на каждом спутнике системы двух линейных алгебраических уравнений, в результате которого определяются истинные дальности между спутниками и погрешности взаимной синхронизации их часов, после чего погрешности взаимной синхронизации часов спутников передаются в навигационных сообщениях и компенсируются в навигационном приемнике при определении ортодромических координат навигационного приемника на основе решения алгебраического уравнения четвертой степени, сформированного по разности измеренных псевдодальностей объекта между двумя спутниками и параметрам ортодромической траектории объекта. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковым навигационным системам (СНС), и может быть использовано для определения целостности информации от СНС. Достигаемый технический результат - повышение достоверности целостности информации непосредственно на объекте потребителя. Указанный результат достигается за счет того, что способ включает измерение данных, поступающих с навигационных спутников, определение местоположения и скоростей потребителя, сравнение с допустимыми пороговыми значениями непосредственно выходных параметров СНС. Контроль выходных параметров СНС производят на двух уровнях, на первом уровне "грубый контроль" определяют широту, долготу и высоту с заданной точностью, при этом пороги по координатам определяют, исходя из области, ограниченной максимально возможной дальностью и высотой полета, а пороги по скорости контролируют по модулю скорости, которая должна находиться в пределах эксплуатационного диапазона. На втором уровне производят контроль на скользящем интервале наблюдений, где осуществляют контроль измерений скорости и вычисление вариации модуля скорости, а также контроль измерения координат и вычисление вариации приращения пути. В случае превышения вариацией модуля скорости или вариацией приращения пути заданного порогового значения формируется признак неисправности Pr=1. Контроль выдачи одних и тех же значений параметров от СНС осуществляют до "n" совпадений, при достижении которого формируется признак неисправности СНС - Pr=1. Устройство для осуществления способа содержит приемники спутниковых сигналов СНС, инерциальную навигационную систему, блок контроля координат первого уровня, блок контроля параметров скорости первого уровня, четыре коммутатора, блок контроля приращений координат второго уровня, блок контроля вариации модуля скорости второго уровня и блок коррекции. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам навигации по спутниковым радионавигационным системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника. Достигаемый технический результат - повышение точности определения местоположения навигационного приемника. Достигаемый технический результат - исключение ошибок взаимной синхронизации часов навигационных спутников и навигационного приемника. Указанный результат достигается за счет компенсации возникающих погрешностей при определении координат навигационного приемника. 1 ил.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является обеспечение улучшенной корректирующей информации для навигационных приемников (120) посредством разрешения целочисленных неоднозначностей в измерениях дальности, выполняемых опорными станциями, с использованием ограничений целочисленной неоднозначности двойной разности. Состояние множества глобальных навигационных спутников (110-1, 110-2, 110-N) вычисляется на основе принятых спутниковых навигационных измерений. Идентифицируются базовые линии, причем каждая соответствует паре опорных станций (140-1, 140-2, 140-M). Для каждой идентифицированной базовой линии вычисляют плавающие и целочисленные значения для целочисленной неоднозначности двойной разности. Идентифицируются целочисленные неоднозначности двойной разности, которые удовлетворяют набору заданных условий, и вычисленное состояние множества глобальных навигационных спутников уточняется в соответствии с целочисленным ограничением, применяемым к каждой целочисленной неоднозначности двойной разности, которая удовлетворяет набору заданных условий. Корректирующая информация вычисляется из уточненного вычисленного состояния множества глобальных навигационных спутников. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области дифференциальных навигационных систем и применимо для высокоточной навигации, геодезии, ориентации объектов в пространстве по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС - ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Bei Dou и другие), в которых осуществляется измерение псевдодальности до навигационных спутников по фазе несущих колебаний. В дифференциальных системах точное определение взаимного положения объектов производится по разностям псевдофазовых измерений, получаемых в разнесенных на местности навигационных приемниках. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности и надежности определения взаимного положения объектов при сокращении временных затрат. 2 ил.
Наверх