Способ местоопределения подвижных и неподвижных объектов при помощи сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах радионавигации в условиях плотной городской застройки и в гористой местности. Технический результат - повышение точности. Для этого суть способа заключается в повышении точности местоопредления с использованием сигналов глобальных спутниковых навигационных систем с помощью учета сигналов с прямой и непрямой линии видимости. Он базируется на методе сопоставления с картой. При этом способ основан на конфигурации видимых и невидимых спутников для возможных кандидат-решений с учетом ландшафта местности, за счет чего происходит увеличение точности определения местоположения. Для реализации способа предложен алгоритм, который состоит из автономного и активного этапа. В автономной фазе формируются границы зданий на сетки местоположений. Граница зданий строится с перспективы положения ГНСС пользователя, край здания определяется для каждого азимута (от 0 до 360°) в виде серии углов. Результат этого этапа показывает, где расположены края зданий в пределах небесной координатной сетки. Как только определена граница относительно небесной координатной сетки, она может быть сохранена и легко повторно использована в онлайн фазе для предсказания видимости спутника простым сравнением высоты спутника с высотой здания в том же азимуте. На втором шаге активной фазы поиска решения определяется область, в которой находятся вероятные решения местоположения в затененной области. Область поиска определяется на основе первоначального положения, генерируемого на первом шаге определения координат на ЛПВ (линии прямой видимости) спутниках. Простейшей реализацией является фиксированная окружность с центром в известной координате, однако здесь могут применятся и более совершенные алгоритмы позиционирования. На третьем шаге осуществляется сравнение высоты спутника вероятной позиции с высотой границы зданий в том же азимуте. На четвертом шаге оценивается сходство между прогнозируемой видимостью и фактически наблюдаемой. Кандидат позиции с лучшим совпадением будет взвешиваться выше в решении при затененной задаче. Существуют два этапа вычисления оценки для кандидата позиции. Во-первых, определение по оценочным схемам о наблюдаемом угле. Во-вторых, функция оценки выдает положение между наблюдаемым сигналом и его оценкой, которая описывается формулой: ,где - оценка позиции для точки сетки оценка положения спутника i в сетке j с помощью оценочной матрицы SS. К концу этого этапа каждый кандидат положения должен иметь оценку, которая представляет угол, который указывает на видимость спутника, и, следовательно, насколько высока вероятность того, что данный кандидат позиции близок решению навигационной задачи. После определения конфигурации и оценки видимых спутников производится оценка невидимых спутников для каждого узла кандидата в решение навигационной задачи. Последний шаг - определение положения с помощью полученных балльных оценок путем сопоставления кандидатов с образцом. 1 ил.

 

Изобретение относится к радионавигации, предназначено для повышения точности определения координат объектов в условиях плотной городской застройки и в гористой местности.

Суть способа заключается в повышении точности местоопредления с использованием сигналов глобальных спутниковых навигационных систем с помощью учета сигналов с прямой и непрямой линии видимости в условиях городской застройки и гористой местности.

Для реализации способа предложен алгоритм, который состоит из автономного этапа (1 фиг. 1) и активного этапа (2 фиг. 1).

В автономной фазе формируются границы зданий на сетки местоположений. Граница зданий строится с перспективы положения ГНСС пользователя, край здания определяется для каждого азимута (от 0 до 360°) в виде серии углов. Результат этого этапа показывает, где расположены края зданий в пределах небесной координатной сетки. Как только определена граница относительно небесной координатной сетки, она может быть сохранена и легко повторно использована в онлайн фазе для предсказания видимости спутника простым сравнением высоты спутника с высотой здания в том же азимуте. Кроме того, на данном шаге сохраняются последние доступные данные, полученные с помощью стандартного позиционирования (SPP). Данная информация необходима для получения эфемерид ГЛОНАСС и GPS, определения пространства, в котором необходимо производить поиск решения навигационной задачи.

В активной фазе поиска решения из 3D модели города (А фиг. 1) выгружаются здания на небесную координатную сетку (Е фиг. 1). Данные границы позволяют уменьшить область поиска решения навигационной задачи, так как принимается, что пользователь находится на улице (Д фиг. 1)

На первом шаге активной фазы поиска решения определяется область, в которой находятся вероятные решения местоположения в затененной области (Ж фиг. 1). Область поиска определяется на основе первоначального положения, генерируемого на первом шаге определения координат на ЛПВ спутниках (Б, В фиг. 1). Простейшей реализацией является фиксированная окружность с центром в известной координате, однако здесь могут применятся и более совершенные алгоритмы позиционирования (З фиг. 1).

Например, если исходное положение генерируется с использованием обычного решения ГНСС, геометрия сигнала и, следовательно, точность позиционирования будут намного лучше вдоль направления улицы, чем через улицу. Связано это с влиянием городского ландшафта на геометрию распространения сигнала. Сигналы, идущие перпендикулярно улице, имеют больше шансов быть заблокированными, чем сигналы, идущие вдоль улицы. Таким образом, традиционное решение GNSS имеет меньшую точность перпендикулярно улице и более высокую точность вдоль улицы, таким образом можно дополнить алгоритм поиска в затененной области.

На втором шаге полученная область разбивается на сетку, в узлах которой находятся предполагаемые решения навигационной задачи (И фиг. 1). Параметры шага определяются настройками пользователя в зависимости от требуемой точности решения. Однако они ограничены вычислительными возможностями техники по отношению к скорости решения навигационной задачи. В результате данного этапа получается матрица с возможными решениями навигационной задачи (кандидат-решениями) (К фиг. 1).

На третьем шаге осуществляется сравнение высоты спутника вероятной позиции с высотой границы зданий в том же азимуте (Л фиг. 1). Спутник будет виден, если он находится над границей определенного известного здания. Таким образом, получается конфигурация видимых и невидимых спутников для каждого кандидат-решения (Н фиг. 1).

На четвертом шаге оценивается сходство между прогнозируемой видимостью (Л фиг. 1) и фактически наблюдаемой (М фиг. 1). Кандидат позиции с лучшим совпадением будет взвешиваться выше в решении при затененной задаче (О фиг. 1). Существуют два этапа вычисления оценки для кандидата позиции. Во-первых, определение по оценочным схемам о наблюдаемом угле. Во-вторых, функция оценки выдает положение между наблюдаемым сигналом и его оценкой. Она описывается формулой 1.

где - оценка позиции для точки сетки j,

- оценка положения спутника i в сетке с помощью оценочной матрицы SS.

К концу этого этапа каждый кандидат положения должен иметь оценку, которая представляет угол, который указывает на видимость спутника, и, следовательно, насколько высока вероятность того, что данный кандидат позиции близок решению навигационной задачи (П фиг. 1). После определения конфигурации и оценки видимых спутников производится оценка невидимых спутников для каждого узла кандидата в решении навигационной задачи. Согласно получаемой конфигурации данных ГНСС возможно определить невидимые спутники для уже определенных высот.

Последний шаг в решении затененной навигационной задачи - определение положения с помощью полученных балльных оценок (Р фиг. 1). На этом шаге у каждого кандидат-решения присутствуют две матрицы с видимой и невидимой конфигурацией спутников для каждой из систем спутниковой навигации. Кроме того, присутствует реально наблюдаемая конфигурация видимых и невидимых спутников. В области поиска решения навигационной задачи определяются кандидаты с наибольшим совпадением предсказанной видимости спутников и реально наблюдаемой. Среди данных кандидат-решений выбирается решение навигационной задачи. Для этого используется метод соседних k-решений для определения местоположения путем усреднения максимальных значений в сетках позиционирования. При такой системе оценки баллы принимают целые или полуцелые значения. Таким образом, несколько точек сетки обычно разделяются высоким баллом. Точки сетки с наивысшими баллами считаются ближайшими соседями. Для вычисления координат для L ближайших соседей используются формулы (2) и (3)

где N, E - координаты приемника,

ni и еi - координаты точек сетки с наивысшей i оценкой позиции.

Способ местоопределения подвижных и неподвижных объектов при помощи сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, отличающийся тем, что повышается точность позиционирования за счет учета сигналов спутников с прямой и непрямой линии видимости; при этом в предложенном способе учитываются конфигурации видимых и невидимых спутников для поиска возможных кандидат-решений с учетом ландшафта местности; данный способ состоит из автономной и активной фазы; на автономном этапе формируются границы зданий на сетки местоположений; в активной фазе определяется область, в которой находятся вероятные решения местоположения в затененной области, причем область поиска определяется на основе первоначального положения, генерируемого на первом шаге определения координат на ЛПВ (линия прямой видимости) спутниках; на третьем шаге осуществляется сравнение высоты спутника вероятной позиции с высотой границы зданий в том же азимуте; на четвертом шаге оценивается сходство между прогнозируемой видимостью и фактически наблюдаемой таким образом, что находится кандидат-решение с лучшей геопозицией, которая описывается формулой: , где - оценка позиции для точки сетки j, - оценка положения спутника i в сетке j с помощью оценочной матрицы SS; после определения конфигурации и оценки видимых спутников производится оценка невидимых спутников для каждого узла-кандидата в решении навигационной задачи; и последний шаг в решении навигационной задачи: определение положения с помощью полученных балльных оценок путем сопоставления их оценок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и предназначено для обеспечения безопасности полета группы ЛА, выполняющих совместные действия в сложных навигационных условиях.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, в частности к способам определения местоположения на основе комплексирования информации от различных источников.

Изобретение относится к средствам навигации подвижных объектов, в частности летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам и устройствам для оценки ошибок и коррекции абсолютных координат местоположения, высоты и вертикальной скорости инерциальной навигационной системы (ИНС).

Изобретение относится к бесплатформенным инерциальным курсовертикалям и может найти применение в беспилотных летательных аппаратах различных классов для определения угловой ориентации в нормальной земной системе координат при выполнении сложных маневров, в том числе и фигур высшего пилотажа.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к инерциальным информационно-измерительным приборам, и может найти применение в системах ориентации и навигации подвижных объектов.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов с использованием пассивного радиолокационного способа определения местоположения объекта, являющегося источником электромагнитных излучений, и предназначено для построения автономных и комплексных систем навигации летательных аппаратов.

Изобретение относится к области навигационного оборудования и авиационного приборостроения арктического назначения и может быть использовано в системах маршрутного пилотирования летательных аппаратов (ЛА), в частности вертолетов.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах резервирования пилотажно-навигационных устройств. Технический результат - повышение точности измерения высотно-скоростных параметров.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и предназначено для обеспечения безопасности полета группы ЛА. Определение относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА может быть определено несколькими способами с последующей комплексной обработкой навигационной информации.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, а именно к навигационным системам, используемым для определения основных навигационных параметров позиционирования наземных объектов.

Изобретение относится к радиоканалам передачи цифровой информации, конкретно к космическим высокоскоростным радиолиниям (ВРЛ) передачи данных наблюдения с космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Радиопередающий комплекс космического аппарата содержит квадратурный модулятор и кодер, размещенные в корпусах, поляризатор, конструктивно соединенный с рупорной антенной, радиочастотный блок, в корпусе которого установлен высокостабильный задающий генератор несущей чистоты, повышающий конвертер-сумматор, полосовой фильтр, твердотельный усилитель мощности. Корпусы квадратурного модулятора и кодера закреплены на краях боковой поверхности корпуса радиочастотного блока. Поляризатор, конструктивно объединенный с рупорной антенной и с согласованной нагрузкой. Поляризатор установлен на корпусе радиочастотного блока между квадратурным модулятором и кодером. Поляризатор соединен с выходом повышающе-усиливающей схемы радиочастотного блока посредством волновода. Рупорная антенна выполнена с линзовым корректором. Поляризатор выполнен с двумя входами для формирования левосторонней и правосторонней круговой поляризации, при этом на одном из входов установлена согласованная нагрузка, представляющая собой участок волновода. Технический результат заключается в снижении габаритов и массы изделия при сохранении высоких скоростных и энергетических показателей передачи информации. 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройству управления транспортным средством. Устройство содержит модуль обнаружения состояния, модуль обнаружения объектов, модуль вычисления положения, модуль задания области и контроллер движения. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости транспортного средства-носителя. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости каждого из неподвижного объекта и движущегося объекта, которые находятся впереди. Модуль вычисления положения выполнен с возможностью вычисления положения проезда, в котором транспортное средство-носитель проезжает движущийся объект. Модуль задания области выполнен с возможностью задания области вокруг неподвижного объекта. Контроллер движения выполнен с возможностью управления движением транспортного средства, когда положение проезда находится в упомянутой области. Достигается повышение комфорта управления транспортным средством. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронным системам связи с использованием радиоизлучения при размещении станции в морском мобильном объекте и может быть использовано в качестве бортовой станции системы спутниковой связи. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе предоставления абонентам сети спутниковой связи широкополосных мультимедийных услуг за счет того, что земная станция спутниковой связи Ku-диапазона построена по модульному типу с использованием стандартных протоколов связи. Для этого в станции спутниковой связи Кu-диапазона применен вариант антенной системы исполнения SOTM 0,6 м, предназначенный для обеспечения связи в движении (Satcom-On-The-Move) при работе станции через КА, расположенные как на геостационарной орбите (КА серии «Ямал», «Экспресс»), так и на высокоэллиптических орбитах типа «Молния» или «Тундра» (перспективные КА, которые могут работать в Ku-диапазоне). Комплекс обеспечивает широкополосный доступ к мультимедийным услугам абонентов на кораблях и судах, имеет возможность использовать не только ресурсы космических аппаратов, расположенных на геостационарной орбите, но и рассчитан для работы со спутниками, находящимися на высокоэллиптических орбитах. 2 ил.

Изобретение относится к области обработки данных в бесплатформенных навигационных системах (БИНС), работающих в автономном режиме. Способ определения навигационных параметров бесплатформенной инерциальной навигационной системой, основанный на использовании сигналов акселерометров и датчиков угловых скоростей, включает измерение на борту движущегося объекта с помощью акселерометров вектора удельной внешней силы в проекциях на оси приборного трехгранника, расчет матрицы направляющих косинусов между приборным и навигационным трехгранниками, пересчет вектора удельной внешней силы в проекции на оси навигационного трехгранника и интегрирование этих показаний для расчета текущих скоростей и координат в виде вектора относительной линейной скорости в осях навигационного трехгранника и вектора положения, при этом при вычислении матрицы направляющих косинусов используется абсолютная угловая скорость приборного трехгранника, измеряемая датчиками угловых скоростей, и абсолютная угловая скорость навигационного трехгранника, вычисляемая как функция от рассчитанных текущих скоростей и координат. При этом на основании входных параметров текущих скоростей и координат производится вычисление в проекциях на оси навигационного трехгранника вектора удельной внешней силы, соответствующего измеренному с помощью акселерометров, после чего вектор удельной внешней силы, измеренный в проекциях на оси приборного трехгранника, сравнивается с соответствующим ему вектором удельной внешней силы, вычисленным в проекциях на оси навигационного трехгранника, в результате чего вычисляется соответствующая разности измеренного и вычисленного векторов погрешность компенсации вектора удельной силы тяжести и, следовательно, возможность компенсации динамических погрешностей инерциальных координат и ошибок измерения высоты. Техническим результатом предложенного способа является существенное повышение точности автономного счисления навигационных параметров (координат, линейных скоростей, высоты). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к навигационно-пилотажным комплексам, объединяющим несколько инерциальных навигационных систем для формирования обобщенной выходной информации о местонахождении объекта, его ориентации в пространстве и его скоростях, а также использующим внешнюю информацию для коррекции систем, входящих в состав комплекса. Технический результат - повышение точности выходной информации навигационно-пилотажного комплекса и глубины контроля систем, входящих в состав комплекса. Для этого выходная информация, поступающая по меньшей мере с двух бесплатформенных инерциальных систем, сравнивается по мажоритарному признаку, после чего отбраковывается информация той бесплатформенной инерциальной системы, которая наиболее отклоняется от остальных, при этом согласно изобретению первичная информация в виде матриц ориентации и приращений линейных скоростей поступает с выходов бесплатформенных инерциальных систем на вход блока обработки первичной информации, в котором по заданному критерию формируется осредненное значение матрицы ориентации и приращения линейных скоростей, эти осредненные значения поступают на вход блока решения навигационных уравнений, а полученные в результате решения навигационных уравнений выходные параметры в виде текущих координат и курса объекта и его скоростей поступают на вход блока контроля, в котором производится сравнение выходных параметров бесплатформенных инерциальных систем с выходными параметрами блока решения навигационных уравнений и анализ отказных ситуаций узлов бесплатформенных инерциальных систем. 2 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к системам измерения и индикации. Интегрированная система резервных приборов выполнена в виде отдельного блока и содержит датчики полного и статического давления, соединенные через устройство обработки и преобразования сигналов с вычислителем, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, жидкокристаллический индикатор, соединенные с вычислителем, креноскоп, фотодатчик, соединенный с устройством управления режимами работы, устройство компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, подключенное своим входом к модулю пространственной ориентации, а выходом к вычислителю, встроенную систему контроля, подключенную к модулю пространственной ориентации, датчикам полного и статического давления, а выходом к вычислителю. Дополнительно введен стабилизатор тока, выход которого подключен к первому входу коммутатора и датчику торможения, другой вывод датчика торможения подключен к измерительному резистору, второму и третьему входу коммутатора, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, на вход которого подается напряжение с источника опорного напряжения, а выход подключен к вычислителю. Технический результат - повышение функциональных возможностей блока и точности вычисления истинной скорости летательного объекта. 1 ил.

Изобретение относится к области систем позиционирования и навигации и может найти применение в системах и устройствах навигации подвижных объектов. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого способ включает: прием информации начальной точки и информации конечной точки, отправленной целевым устройством; сбор видеоданных навигации по целевому пути от начальной точки до конечной точки на основе информации начальной точки и информации конечной точки; и отправку видеоданных навигации по целевому пути целевому устройству. При этом собирают видеоданные навигации по целевому пути от начальной точки до конечной точки на основе информации начальной точки и информации конечной точки посредством: извлечения текстовой информации начальной точки из изображения окружения начальной точки и извлечения текстовой информации конечной точки из изображения окружения конечной точки; определения текстовой информации начальной точки как информации позиции начальной точки и определения текстовой информации конечной точки как информации позиции конечной точки; и сбора видеоданных навигации по целевому пути на основе текстовой информации начальной точки и текстовой информации конечной точки; и отправляют видеоданные навигации по целевому пути целевому устройству. В соответствии с настоящим раскрытием видеоданные навигации по целевому пути широковещательно передаются в режиме реального времени, тем самым пользователь может определить, происходит ли отклонение между целевым путем и фактическим маршрутом, в режиме реального времени, и увеличивается точность навигации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат подвижных наземных объектов, в частности железнодорожных и автотранспортных средств, особенно в автономных и частично автономных навигационных системах, передвигающихся по известным дорогам. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности определения координат. Для достижения данного результата в способе, основанном на определении местоположения подвижных наземных объектов в автономном режиме, при котором осуществляется отсчет от последних известных координат, полученных при помощи обработки сигналов спутниковой навигационной системы и/или сигналов от опорных средств, измеряются параметры движения объектов и производятся расчеты географических координат. При этом устройство содержит датчик пути, блок контроля курса и местоположения, блок хранения цифровой модели пути, датчик высоты над уровнем моря, блок управления и индикации, вычислительный блок, причем в исходном состоянии с блока управления и индикации в вычислительный блок записываются на основании цифровой модели пути исходные данные, соответствующие координатам движущегося объекта в начале движения и начального значения дирекционного угла, а в процессе своего движения датчик пути, блок контроля курса и местоположения и датчик высоты над уровнем моря вырабатывают сигналы о текущих значениях приращения пройденного пути, дирекционного угла и высоты над уровнем моря, в вычислительном блоке обрабатываются по алгоритму решения прямой геодезической задачи, определяются текущие значения координат, определяются коэффициенты согласования пути и величины коррекции курсового угла для пар координат, а поле попарной коррекции и усреднения сравниваются с цифровой моделью пути, и формируется окончательное значение координат. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах радионавигации в условиях плотной городской застройки и в гористой местности. Технический результат - повышение точности. Для этого суть способа заключается в повышении точности местоопредления с использованием сигналов глобальных спутниковых навигационных систем с помощью учета сигналов с прямой и непрямой линии видимости. Он базируется на методе сопоставления с картой. При этом способ основан на конфигурации видимых и невидимых спутников для возможных кандидат-решений с учетом ландшафта местности, за счет чего происходит увеличение точности определения местоположения. Для реализации способа предложен алгоритм, который состоит из автономного и активного этапа. В автономной фазе формируются границы зданий на сетки местоположений. Граница зданий строится с перспективы положения ГНСС пользователя, край здания определяется для каждого азимута в виде серии углов. Результат этого этапа показывает, где расположены края зданий в пределах небесной координатной сетки. Как только определена граница относительно небесной координатной сетки, она может быть сохранена и легко повторно использована в онлайн фазе для предсказания видимости спутника простым сравнением высоты спутника с высотой здания в том же азимуте. На втором шаге активной фазы поиска решения определяется область, в которой находятся вероятные решения местоположения в затененной области. Область поиска определяется на основе первоначального положения, генерируемого на первом шаге определения координат на ЛПВ спутниках. Простейшей реализацией является фиксированная окружность с центром в известной координате, однако здесь могут применятся и более совершенные алгоритмы позиционирования. На третьем шаге осуществляется сравнение высоты спутника вероятной позиции с высотой границы зданий в том же азимуте. На четвертом шаге оценивается сходство между прогнозируемой видимостью и фактически наблюдаемой. Кандидат позиции с лучшим совпадением будет взвешиваться выше в решении при затененной задаче. Существуют два этапа вычисления оценки для кандидата позиции. Во-первых, определение по оценочным схемам о наблюдаемом угле. Во-вторых, функция оценки выдает положение между наблюдаемым сигналом и его оценкой, которая описывается формулой:,где - оценка позиции для точки сетки оценка положения спутника i в сетке j с помощью оценочной матрицы SS. К концу этого этапа каждый кандидат положения должен иметь оценку, которая представляет угол, который указывает на видимость спутника, и, следовательно, насколько высока вероятность того, что данный кандидат позиции близок решению навигационной задачи. После определения конфигурации и оценки видимых спутников производится оценка невидимых спутников для каждого узла кандидата в решение навигационной задачи. Последний шаг - определение положения с помощью полученных балльных оценок путем сопоставления кандидатов с образцом. 1 ил.

Наверх