Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения точности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры длинноволновых радионавигационных систем. Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения с помощью локальной дифференциальной подстанции (ЛДПС), позволяющий определить скорректированные расстояния до навигационного приемника пользователя Rспi (i=1, 2, …, K), которые определяются делением измеренных расстояний до навигационного приемника пользователя Rипi (i=1, 2, …, K) на коэффициент преломления ni, Rспi=Rипi/ni, (i=1, 2, …, K), который вычисляется на основе измеренных Rилi и фактических Rфлi расстояний между навигационными станциями и ЛДПС в виде ni=Rилi/Rфлi, (i=1, 2, …, K). Технический результат изобретения заключается в устранении погрешности в оценке расстояний и повышении точности определения координат навигационного приемника пользователя. 4 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения точности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры длинноволновых радионавигационных систем.

Местоположение навигационного приемника пользователя в длинноволновом диапазоне радиоволн оценивается по измеренным расстояниям от навигационного приемника до навигационных станций с помощью различных навигационных систем, включая Loran-C, Чайка, Марс-75 и др.

Из-за различных условий распространения радиоволн при оценке расстояний возникают погрешности, связанные с наличием задержек сигналов, порождаемых изменением скорости распространения радиоволн над земной поверхностью.

Радиоволны длинноволнового (ДВ) диапазона распространяются в нижних слоях атмосферы - тропосфере. В тропосфере скорость распространения радиоволн равна [1]

где с=299694 м/с - скорость в вакууме, n - коэффициент преломления атмосферы. Коэффициент n для радиоволн зависит от метеоусловий и может быть вычислен по формуле Смита и Вейнтрауба: [2, 3]

(n-1)106=A(P+B),

где

A=77.6/Т; В=4810е/T; T=273.2+t°C;

P - атмосферное давление в миллибарах;

e - давление водяных паров (влажность) в миллибарах.

Из-за уменьшения скорости распространения возникают задержки сигналов, вносящие ошибки в измеряемые расстояния между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя навигационных сигналов, что ухудшает оценку местоположения навигационного приемника пользователя.

Поскольку расстояния между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя составляют сотни километров, то невозможно оценить атмосферное давление, температуру и влажность водяных паров, а это приводит к ошибке в оценке коэффициента преломления по этим параметрам и как результат к ошибке измеренных расстояний.

Существует способ уменьшения погрешностей в измерении расстояний от навигационных станций до ЛДПС и навигационного приемника пользователя за счет использования дифференциального режима [4]. Дифференциальный режим основан на том, что любые два близко расположенных приемника испытывают одни и те же атмосферные воздействия. В этом режиме используют локальную дифференциальную подстанцию с известными координатами, находящуюся на расстоянии в несколько десятков километров от приемника.

Поправки, связанные с изменением скорости распространения, измеряют в виде разностей между фактическими расстояниями Rфлi (i=1, 2, …, K) от ЛДПС до НСi и измеренными расстояниями Rилi

Эти поправки передаются на приемник потребителя, который учитывает их при оценке расстояний. Одновременно в приемнике проводят измерения расстояний Rипi (i=1, 2, …, K) до НСi с учетом атмосферных явлений. Затем определяют скорректированные расстояния

Таким образом, посредством применения дифференциального режима могут быть устранены задержки прохождения сигнала в тропосфере.

Недостатком данного способа является то, что поправки ΔRлi рассчитываются для расстояний между ЛДПС и НСi, в то время как между навигационным приемником пользователя и НСi существуют другие расстояния, из-за этого поправки будут иметь погрешности.

Целью изобретения является устранение имеющейся погрешности в оценке расстояний и повышения точности определения координат навигационного приемника пользователя.

Поставленная цель достигается с помощью вычисления коэффициентов преломления тропосферы ni, (i=1, 2, …, K) через фактические Rфлi и измеренные Rилi расстояния между ЛДПС и НСi

которые обеспечивают получение скорректированных расстояний Rспi между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя

Сущность изобретения поясняется рисунком.

На фиг. 1 показана схема расположения навигационных станций, ЛДПС и судна с навигационным приемником пользователя, на фиг. 2 показана таблица исходных данных для моделирования, на фиг. 3 показана таблица результатов коррекции существующих алгоритмов, на фиг. 4 показана таблица результатов коррекции предложенным алгоритмом.

Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения осуществляется следующим образом. Навигационные станции 1 (HC1, НC2, НC3, …, НСK) передают навигационные сигналы, которые принимают ЛДПС 2 и навигационный приемник потребителя 3.

ЛДПС 2 принимает навигационный сигнал от навигационных станций 1 и проводит измерения расстояний Rипi (i=1, 2, …, K) до каждой навигационной станции 1 и после чего производит вычисления коэффициентов преломления тропосферы ni, (i=1, 2, …, K) через фактические Rфлi и измеренные Rилi расстояния между ЛДПС 2 и навигационными станциями 1 по формуле (4)

ni=Rилi/Rфлi, (i=1, 2, …, K).

Рассчитанные коэффициенты преломления тропосферы ni передаются в навигационный приемник пользователя 3.

Навигационный приемник пользователя 3 измеряет расстояния до навигационных станций 1 и производит расчет скорректированных расстояний Rспi до этих навигационных станций путем деления каждого измеренного расстояния Rипi от навигационных станций 1 до навигационного приемника пользователя 4 на коэффициент преломления тропосферы ni по формуле (5)

Rспi=Rипi/ni.

Рассмотрим пример моделирования существующего и предлагаемого алгоритмов дифференциальной коррекции с расположением объектов в соответствии с Фиг. 1. При этом учтем, что по земному шару приземные значения коэффициента преломления (n-1)106 находятся в пределах 240-400, а приведенные на уровень моря - 290-390 единиц [5].

В Таблице 1 в качестве исходных данных для примера приведены координаты четырех навигационных станций 1, объекта с навигационным приемником пользователя 3, ЛДПС 2 и исходные показатели преломления (n-1)106 тропосферы на трассах от навигационных станций 1 до ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3.

Фактические расстояния между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2, а также между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя рассчитаем соответственно по формулам

где xi, yi, i=1, 2, …, K - координаты навигационных станций 1, xл, yл - координаты ЛДПС 2, xп, yп - координаты навигационного приемника пользователя 3.

Измеренные расстояния между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2, а также между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3 рассчитаем по формулам

Поправки в виде разностей между измеренными расстояниями Rфлi от ЛДПС 2 до четырех навигационных станций 1 и фактическими расстояниями Rилi равны

Эти поправки передаются на навигационный приемник пользователя 3, который учитывает их при коррекции расстояний в существующем методе дифференциальной коррекции

С учетом исходных данных, приведенных в Таблице 1, и результатов расчета в Таблице 2 представлены:

- разности между измеренными и фактическими расстояниями от навигационных станций до ЛДПС, т.е. поправки, связанные с изменением скорости распространения радиоволн;

- разности между измеренными и фактическими расстояниями от навигационных станций до приемника;

- разности между скорректированными и фактическими расстояниями от навигационных станций до приемника, то есть погрешности коррекции.

Отметим, что расчеты проведены в предположении, что приемники ЛДПС 2 и пользователя 3 измеряют расстояния без погрешностей. То есть в данном численном эксперименте оцениваются только погрешности коррекции за счет различного местоположения ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3.

Из результатов расчета видно, что в данном примере максимальная погрешность коррекции расстояний с помощью ЛДПС 2 существующим алгоритмом составляет 13.7 м.

Далее для тех же исходных данных получим результаты коррекции расстояний предлагаемым алгоритмом.

Оценку коэффициентов преломления получим в соответствии с формулой (4)

ni=Rилi/Rфл, i=1, 2, …, K.

Скорректированные расстояния между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя найдем с помощью (5)

Rспi=Rипi/ni, i=1, 2, …, K.

Результаты моделирования приведены в Таблице 3.

Из Таблицы 3 видно, что рассчитанные показатели преломления (n-1)106 на трассах между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2 совпали с исходными, а погрешности коррекции равны нулю.

То есть с учетом того, что среда прохождения радиоволн от навигационных станций 1 к ЛДПС 2 и навигационному приемнику пользователя 3 испытывает одни и те же атмосферные воздействия, предлагаемый алгоритм оценки расстояний с помощью локальной дифференциальной подстанции позволяет проводить более точные измерения расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3.

Рассмотрены существующий и предлагаемый методы коррекции измерения расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 2 с использованием локальной дифференциальной подстанции.

В существующем методе корректирующие поправки для расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3 расчитываются как разности измеренных и фактических расстояний от ЛДПС 2 до навигационных станций 1. Однако из-за того, что между навигационным приемником пользователя 3 и навигационными станциями 1 существуют другие расстояния, эти поправки имеют погрешности.

В предложенном алгоритме по измеренным и фактическим расстояниям между ЛДПС 2 и навигационными станциями 1 рассчитываются показатели преломления среды распространения, используемые для коррекции измеренных расстояний от навигационного приемника пользователя 3 до навигационных станций 1.

Поскольку дифференциальный режим основан на том, что на среду распространения радиоволн от навигационных станций 1 до ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3 воздействуют одни и те же атмосферные явления, то предложенный способ коррекции дает более точные оценки расстояний.

Литература

1. Монаков А.А. Теоретические основы радиолокации / СПбГУАП. СПб.: 2002, 70 с.

2. Бин Б.Р., Даттон Е.Д. Радиометеорология. Л.: Гидрометиздат, 1971. 362 с.

3. Гуденко С.Ю. Влияние тропосферы на радиолокационное наблюдение объектов // Национальный университет «Одесская морская академия». Судовождение. 2016. Вып. 26. С. 84-92.

4. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2 т. Т. 2. М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. 360 с.

5. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.

Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения с помощью локальной дифференциальной подстанции (ЛДПС), включающий формирование поправок к измеренным расстояниям между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя, отличающийся тем, что скорректированные расстояния до навигационного приемника пользователя Rспi (i=1, 2, …, K) определяются делением измеренных расстояний до навигационного приемника пользователя Rипi (i=1, 2, …, K) на коэффициент преломления ni,

Rспi=Rипi/ni, (i=1, 2, …, K),

который вычисляется на основе измеренных Rилi и фактических Rфлi расстояний между навигационными станциями и ЛДПС в виде

ni=Rилi/Rфлi, (i=1, 2, …, K).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу определения положения летательного аппарата. Для определения положения летательного аппарата в декартовой системе координат производят засечки с двух измерительных пунктов с известными координатами одного дирекционного угла и двух углов места с последующей обработкой полученной информации на ЭВМ.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ с летательного аппарата (ЛА), в частности с беспилотного ЛА.

Изобретение относится к аварийной радиомаяковой системе, предназначенной для установки на летательных аппаратах. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы).

Изобретение относится к области спутникового радиоконтроля и может быть использовано при поиске и локализации позиций земных станций (ЗС) спутниковой связи - источников помех стволам с прямой ретрансляцией спутников-ретрансляторов (СР) на геостационарной орбите.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к управлению курсом передвижения животных. Выполняют измерение скорости, направление движения животного и регистрацию паспортных данных животного при помощи закрепленного транспондера на теле животного (3).

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к средствам диагностики злокачественных новообразований. Устройство позиционирования содержит источник излучения в виде полупроводникового диодного лазера и селективно-спектральную фоточувствительную цифровую видеокамеру, выполненные с возможностью установки над операционным полем, метку, подключенную через блок цифровой обработки сигнала к персональному компьютеру, при этом метка выполнена одноканальной и установлена на источнике излучения, пять анкеров выполнены с возможностью установки на верхний и нижний угол раны и справа, слева и снизу от операционного поля, а одноканальная метка и анкеры подключены к шлюзу и блоку цифровой обработки с образованием системы навигации SDS-TWR.

Изобретение относится к системам дистанционного контроля запусков космических аппаратов. Технический результат состоит в повышении точности определения формы выделенного возмущения.

Изобретение относится к области нелинейной радиолокации и может быть использовано при разработке нелинейных радиолокаторов, осуществляющих поиск объектов, представляющих собой радиоэлектронные устройства и контактирующие металлические поверхности, за счет обнаружения нелинейных свойств элементов, являющихся составной частью таких объектов поиска.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для спутниковой системы позиционирования.Технический результат состоит в повышении эффективности оценки направления поступления сигналов.

Изобретение относится к способу для определения навигационных данных и устройству для осуществления этого способа. В способе для определения навигационных данных с помощью первого навигационного устройства (310) определяют результаты измерения углов ориентации.

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при метрологических исследованиях навигационных приборов, использующих сигналы с вращающегося трансформатора.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в системах и устройствах навигации транспортных средств. Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации и может быть использовано при осуществлении навигации высокодинамичных ЛА в сложных навигационных условиях.

Изобретение относится к области к автотранспорта, в частности к прогнозированию энергопотребления/расхода топлива при движении транспортного средства. Технический результат заключается в повышении эффективности прогнозирования энергопотребления.

Изобретение относится к технологиям сетевой связи. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости каналов связи.

Техническое решение относится области железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство записи и передачи данных на основе ускорения подвижного имущественного объекта, оборудованное беспроводным блоком обработки, устройством записи событий, устройством записи цифрового видеосигнала, датчиком уровня топлива и платой датчиков инерциальной навигации.

Изобретение относится к способу управления движением объекта с помощью оптической навигационной системы. Для управления движением объекта устанавливают в зоне движения объекта навигационные маяки на основе пассивной конструкции уголковых отражателей двух размеров, большего и меньшего, производят поиск сигналов от навигационных маяков, определяют положение объекта в пространстве, формируют сигналы управления для следования объекта по заданной траектории.

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.

Изобретение относится к области систем позиционирования и навигации и может найти применение в системах и устройствах навигации подвижных объектов. Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации, а также относится к области навигационных приборов для контроля и управления летательными аппаратами. Комплексный способ навигации летательных аппаратов, функционально объединяющий инерциальный способ навигации, спутниковый способ навигации и воздушно-скоростной способ навигации с использованием магнитометрических датчиков, при этом дополнительно осуществляют начальную выставку по курсу в процессе руления и разбега до момента отрыва летательного аппарата (ЛА) от ВПП, определение и списание девиации магнитометрических датчиков после набора высоты путем совершения полета по кругу, осуществляют процесс навигации в трех режимах: основной режим навигации, где инерциальную систему и систему воздушных сигналов (СВС) корректируют по сигналам спутниковой системы навигации (СНС), осуществляют двухуровневый контроль достоверности сигналов от приемника СНС и определяют погрешности измерения воздушной скорости и скорости ветра, используя сигналы СНС, альтернативный режим навигации, где инерциальную систему корректируют по сигналам СВС, которого включают при отсутствии сигналов от приемников СНС или достоверности сигналов от приемника СНС и резервный режим навигации, которого включают в случае отказа системы СНС и СВС, где используют адаптированную к возмущениям резервную систему определения углов пространственной ориентации, корректируемую по сигналам акселерометров и магнитометрических датчиков со списанной девиацией в полете, осуществляют оптимизацию коэффициентов адаптивной коррекции углов по сигналам акселерометров, в зависимости от режима полета ЛА. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение надежности работы и эффективности навигации, а также повышение точности определения навигационных параметров в случае пропадания сигналов от приемника спутниковой навигационной системы (СНС).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения точности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры длинноволновых радионавигационных систем. Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения с помощью локальной дифференциальной подстанции, позволяющий определить скорректированные расстояния до навигационного приемника пользователя Rспi, которые определяются делением измеренных расстояний до навигационного приемника пользователя Rипi на коэффициент преломления ni, RспiRипini,, который вычисляется на основе измеренных Rилi и фактических Rфлi расстояний между навигационными станциями и ЛДПС в виде niRилiRфлi,. Технический результат изобретения заключается в устранении погрешности в оценке расстояний и повышении точности определения координат навигационного приемника пользователя. 4 ил.

Наверх