RU2247406C1 - Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object - Google Patents
Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247406C1 RU2247406C1 RU2004103797/09A RU2004103797A RU2247406C1 RU 2247406 C1 RU2247406 C1 RU 2247406C1 RU 2004103797/09 A RU2004103797/09 A RU 2004103797/09A RU 2004103797 A RU2004103797 A RU 2004103797A RU 2247406 C1 RU2247406 C1 RU 2247406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- reference point
- phase
- navigation
- distance
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения местоположения объекта с повышенной точностью на значительных расстояниях от опорного пункта.The invention relates to radio navigation and can be used to determine the location of the object with increased accuracy at significant distances from the reference point.
Принцип работы спутниковых радионавигационных систем (СРНС) заключается в следующем. Некоторое количество искусственных спутников Земли, называемых навигационными космическими аппаратами (НКА), излучают радиосигнал. Этот сигнал принимается аппаратурой потребителя, которая измеряет дальности до каждого из НКА. Кроме того, в сигналах НКА передается информация об их координатах. На основе измеренных дальностей и известных координат НКА в аппаратуре потребителя вычисляются координаты точки стояния антенны объекта.The principle of operation of satellite radio navigation systems (SRNS) is as follows. A number of artificial Earth satellites, called navigation spacecraft (NSC), emit a radio signal. This signal is received by consumer equipment, which measures the distance to each of the NSC. In addition, information about their coordinates is transmitted in the signals of the NCA. Based on the measured ranges and the known coordinates of the satellite in the consumer’s equipment, the coordinates of the antenna’s standing point are calculated.
При работе по СРНС производятся измерения дальности по фазе кода, дальности по фазе несущей, радиальной скорости по величине сдвига частоты в результате эффекта Доплера.When working on SRNS, measurements are made of the range by phase of the code, range by phase of the carrier, radial velocity by the magnitude of the frequency shift as a result of the Doppler effect.
Особенности построения СРНС и аппаратуры потребителей таковы, что фактическими измеряемыми параметрами являются не сами дальности и радиальные скорости, а их эквиваленты, содержащие в себе влияние различия шкал времени аппаратуры потребителя и СРНС. Поэтому измерения, производимые при помощи СРНС, принято называть псевдодальностями, псевдофазами, псевдоскоростями.The design features of the SRNS and consumer equipment are such that the actual measured parameters are not the ranges and radial velocities themselves, but their equivalents, containing the influence of the difference in the time scales of the consumer equipment and the SRNS. Therefore, measurements made using SRNS are commonly called pseudoranges, pseudo-phases, pseudo-velocities.
Аппаратуру потребителя принято называть навигационным приемником.Consumer equipment is usually called a navigation receiver.
Каждый навигационный приемник оснащается навигационной антенной, принимающей сигналы СРНС. Фактически, под термином "определение координат объекта" понимается определение координат антенны навигационного приемника, точнее, координат фазового центра антенны навигационного приемника, т.е. точки, к которой относятся производимые измерения.Each navigation receiver is equipped with a navigation antenna that receives SRNS signals. In fact, the term "determining the coordinates of an object" means determining the coordinates of the antenna of the navigation receiver, more precisely, the coordinates of the phase center of the antenna of the navigation receiver, i.e. point to which measurements are made.
В настоящее время известны следующие СРНС: Цикада (Россия), ГЛОНАСС (Россия), Transit (США), GPS (США).Currently, the following SRNSs are known: Cicada (Russia), GLONASS (Russia), Transit (USA), GPS (USA).
Точность определения координат при помощи СРНС второго поколения (ГЛОНАСС и GPS) в стандартном режиме составляет от 5 до 30 м.The accuracy of determining coordinates using second generation SRNS (GLONASS and GPS) in standard mode is from 5 to 30 m.
При необходимости повысить точность определения координат некой точки при помощи СРНС следует использовать совместную обработку измерений, полученных навигационными приемниками, установленными в этой точке и на некотором пункте, координаты которого уже известны. Пункт, координаты которого известны, принято называть опорным. Такая обработка называется дифференциальной, либо относительной.If it is necessary to increase the accuracy of determining the coordinates of a certain point using SRNS, it is necessary to use joint processing of measurements obtained by the navigation receivers installed at this point and at some point, the coordinates of which are already known. A point whose coordinates are known is called a reference point. Such processing is called differential or relative.
Относительная обработка может производиться либо в реальном времени, либо в режиме пост-обработки.Relative processing can be performed either in real time or in post-processing mode.
В результате относительной обработки, при совместном использовании измерений по фазе кода и фазе несущей, полученных на опорном и определяемом пунктах, точность определения координат может составить не хуже 1 см.As a result of relative processing, when sharing measurements on the phase of the code and the phase of the carrier obtained at the reference and determined points, the accuracy of determining the coordinates can be no worse than 1 cm.
При работе в реальном времени на определяемую точку должен передаваться набор параметров, характеризующих опорный пункт. Такая передача обычно производится путем радиосвязи. Передаваемыми параметрами являются измерения псевдодальности и псевдофазы, либо параметры, полученные путем их обработки. Передаваемые параметры называются корректирующей информацией.When working in real time, a set of parameters characterizing the reference point should be transmitted to the determined point. Such transmission is usually done by radio. The transmitted parameters are pseudorange and pseudophase measurements, or parameters obtained by processing them. The transmitted parameters are called corrective information.
Режим работы аппаратуры, позволяющий определять в реальном времени относительные координаты пунктов с точностями порядка 1 см по измерениям на фазе кода и фазе несущей, называется кинематическим режимом реального времени (КРРВ).The operating mode of the equipment, which allows real-time determination of the relative coordinates of points with accuracy of the order of 1 cm from measurements at the code phase and the carrier phase, is called the real-time kinematic mode (RTDC).
Известны способы и системы их реализующие, позволяющие повысить точность определения координат объекта (RU 2106657, G 01 S 15/00 10.03.98. RU 2012012, G 01 S 14/15 30.04.94, US 5602761, G 01 S 15/00 11.02.97, DE 19539302 G 01 S 15/02 27.04.97 ЕР 564200, G 01 S 11/00 06.10.93), однако они либо не обеспечивают необходимую точность определения координат объекта, либо имеют ограниченный радиус действия.Known methods and systems for their implementation, allowing to increase the accuracy of determining the coordinates of the object (RU 2106657, G 01 S 15/00 03/10/98. RU 2012012, G 01 S 14/15 04/30/94, US 5602761, G 01 S 15/00 11.02 .97, DE 19539302 G 01 S 15/02 04/27/97 EP 564200, G 01 S 11/00 10/06/93), but they either do not provide the necessary accuracy in determining the coordinates of the object, or have a limited radius of action.
Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в повышении точности определения координат объекта с одновременным увеличением радиуса действия кинематического режима, т.е. увеличением расстояния между аппаратурой потребителя и опорным пунктом.The technical result achieved by this invention is to increase the accuracy of determining the coordinates of the object while increasing the radius of the kinematic mode, i.e. increasing the distance between the consumer equipment and the reference point.
Для этого предлагается способ повышения радиуса действия кинематического режима реального времени определения относительных координат объекта, который заключается в том, что на объекте и на опорном пункте осуществляют прием от нескольких навигационных космических аппаратов (НКА) и производят измерения дальности по фазе кода, дальности по фазе несущей. При этом потребителю с опорного пункта вместе со стандартной корректирующей информацией передаются параметры, позволяющие получить координаты НКА с более высокой точностью, что позволяет расширить радиус действия КРРВ, причем указанные параметры формируются в центре обработки измерений псевдодальности по фазе кода и фазе несущей, поступающих от группы измерительных пунктов, и передаются на опорный пункт.For this, a method is proposed for increasing the radius of action of the kinematic real-time mode for determining the relative coordinates of the object, which consists in the fact that the object and the reference point receive from several navigation spacecraft (NSC) and measure the distance by the phase of the code, the distance by the phase of the carrier . At the same time, the consumer, along with the standard corrective information, is sent to the consumer along with the standard correction information the parameters that allow to obtain the coordinates of the satellite with higher accuracy, which allows to expand the radius of the RTDC, and these parameters are formed in the processing center of the pseudorange measurements by the phase of the code and the phase of the carrier coming from the group of measurement points, and transferred to the strong point.
Поясним особенности изобретения.Let us explain the features of the invention.
Принцип повышения точности определения координат при относительной обработке заключается в том, что погрешности измерений, вызывающие ухудшение точности имеют значительную корреляцию в пространстве и времени. Это означает, что погрешности измерений в двух различных, не слишком удаленных друг от друга точках пространства будут практически одинаковы и могут быть исключены при обработке данных с нескольких пунктов.The principle of increasing the accuracy of determining coordinates during relative processing is that measurement errors that cause deterioration in accuracy have a significant correlation in space and time. This means that the measurement errors at two different points of space that are not too distant from each other will be practically the same and can be eliminated when processing data from several points.
Различные погрешности измерений имеют различную степень пространственной корреляции.Different measurement errors have varying degrees of spatial correlation.
Степень декорреляции в пространстве определяет применимость кинематического режима реального времени (КРРВ). Особенностью КРРВ является то, что в нем используется технология разрешения неоднозначности измерений по фазе несущей. Эта технология очень чувствительна к погрешностям измерения фазы.The degree of decorrelation in space determines the applicability of the real-time kinematic mode (RTDC). A distinctive feature of the КРРВ is that it uses technology for resolving the ambiguity of measurements on the carrier phase. This technology is very sensitive to phase errors.
Применительно к СРНС ГЛОНАСС и GPS, как только суммарная погрешность измерений по фазе несущей начинает превышать 3 см, разрешение неоднозначности становится проблематичным.For GLONASS and GPS, as soon as the total measurement error of the carrier phase begins to exceed 3 cm, the resolution of ambiguity becomes problematic.
Аппаратурные погрешности измерений, а также погрешности вследствие многолучевости абсолютно не коррелированны в пространстве, и потому их влияние не исключается при относительной обработке, но эти ошибки могут быть минимизированы путем применения специализированных аппаратных решений, а также путем выбора мест расположения навигационных антенн.Hardware measurement errors, as well as errors due to multipath, are absolutely not correlated in space, and therefore their influence is not excluded during relative processing, but these errors can be minimized by using specialized hardware solutions, as well as by choosing the location of navigation antennas.
Погрешности вследствие неточности частотно-временных параметров (ЧВП), а также вследствие влияния селективного доступа в GPS имеют абсолютную корреляцию в пространстве и полностью исключаются при относительной обработке.Errors due to the inaccuracy of the time-frequency parameters (CVT), as well as due to the influence of selective access to GPS, have absolute correlation in space and are completely excluded during relative processing.
Погрешности вследствие влияния тропосферы имеют декорреляцию в пространстве, однако влияние тропосферы легко поддается моделированию и может быть исключено в значительной степени.Errors due to the influence of the troposphere have decorrelation in space, however, the influence of the troposphere can be easily modeled and can be largely excluded.
Погрешности вследствие влияния ионосферы также имеют декорреляцию в пространстве, однако применение различных моделей ионосферы или двух-частотных измерений позволяет значительно снизить, либо практически полностью исключить ее влияние.Errors due to the influence of the ionosphere also have decorrelation in space, however, the use of various models of the ionosphere or two-frequency measurements can significantly reduce or almost completely eliminate its influence.
Погрешности вследствие влияния ошибок эфемерид имеют декорреляцию в пространстве, оцениваемую по следующему приближенному соотношению: 3.5×b×l0-7, где b - длина базы (расстояние между опорным и определяемым пунктами). Согласно этому соотношению, расстояние b≈100 км является критическим. При минимизации влияния иных источников погрешностей, ошибки эфемерид будут превалирующими. Чем больше значение погрешностей эфемерид, тем значительней погрешность измерения дальности вследствие декорреляции при относительных определениях.Errors due to the influence of ephemeris errors have decorrelation in space, estimated by the following approximate ratio: 3.5 × b × l0 -7 , where b is the length of the base (the distance between the reference and defined points). According to this relation, a distance of b≈100 km is critical. While minimizing the influence of other sources of errors, ephemeris errors will prevail. The greater the value of the errors of the ephemeris, the more significant the error in the measurement of range due to decorrelation in relative determinations.
На чертеже проиллюстрирован характер влияния ошибок эфемерид на величину погрешности.The drawing illustrates the nature of the influence of ephemeris errors on the magnitude of the error.
На чертеже отрезок [АВ]=b является расстоянием между опорным пунктом (А) и объектом (В). В точке S1 находится НКА, однако, вследствие погрешностей координат НКА, для расчетов используются координаты точки S2. Таким образом, длина отрезка [S1S2]=L представляет вектор погрешностей координат, длина отрезка [АS2]=R является расстоянием между опорным пунктом и НКА.In the drawing, the segment [AB] = b is the distance between the reference point (A) and the object (B). The satellite is located at point S 1 , however, due to errors in the coordinates of the satellite, the coordinates of point S 2 are used for calculations. Thus, the length of the segment [S 1 S 2 ] = L represents the vector of coordinate errors, the length of the segment [AS 2 ] = R is the distance between the reference point and the satellite.
Влияние декорреляции представлено разностью проекций отрезка L на линии [S2B] и [S2A]. Поскольку углы (S1S2B) и (S1CS2) являются прямыми, разность проекций отрезка L на линии [S2A] составит отрезок [CS2]=l. Таким образом, чем больше значение l, тем больше влияние декорреляции.The effect of decorrelation is represented by the difference between the projections of the segment L on the lines [S 2 B] and [S 2 A]. Since the angles (S 1 S 2 B) and (S 1 CS 2 ) are straight, the difference between the projections of the segment L on the line [S 2 A] will be the segment [CS 2 ] = l. Thus, the larger the value of l, the greater the effect of decorrelation.
Исходя из чертежа величина погрешности (отрезок l) может быть рассчитана по следующей формуле:Based on the drawing, the error value (segment l) can be calculated by the following formula:
Если величина b много меньше R, то формула (1) может быть трансформирована к более простому виду:If b is much less than R, then formula (1) can be transformed to a simpler form:
В качестве примера рассмотрим СРНС ГЛОНАСС, где величина R≈20000 км. Примем, что погрешности координат НКА имеют значение L=20 м. Тогда согласно формуле (2), для обеспечения влияния декорреляции не более 3 см, расстояние между опорным и определяемым пунктами не должно превышать 30 км. Снижение погрешностей координат НКА до уровня хотя бы 1 м позволит гарантированно обеспечить радиус действия КРРВ не ниже 600 км. Теоретически, радиус КРРВ может достигать 1000 км и более при дальнейшем повышении точности оценок координат НКА.As an example, consider the GLONASS SRNS, where the value of R≈20000 km. We assume that the errors in the coordinates of the spacecraft have a value of L = 20 m. Then, according to formula (2), to ensure the influence of decorrelation is not more than 3 cm, the distance between the reference and the determined points should not exceed 30 km. The reduction of the errors in the coordinates of the spacecraft to the level of at least 1 m will guarantee to ensure the radius of the KLVR not less than 600 km. Theoretically, the RTD radius can reach 1000 km or more with a further increase in the accuracy of the estimates of the coordinates of the spacecraft.
Для реализации способа необходимо разместить (или использовать уже имеющиеся) на некоторой территории измерительные пункты, производящие измерения псевдодальности по фазе кода и фазе несущей и передающие их в центр обработки, где на основе всей совокупности данных производится вычисление орбит НКА с повышенной точностью, и результаты вычисления (параметры) передаются на опорный пункт.To implement the method, it is necessary to place (or use already existing) measuring points on some territory that measure the pseudorange by the phase of the code and the phase of the carrier and transmit them to the processing center, where, based on the entire data set, the orbits of the spacecraft are calculated with increased accuracy, and the calculation results (parameters) are transmitted to the strong point.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103797/09A RU2247406C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103797/09A RU2247406C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2247406C1 true RU2247406C1 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35286394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004103797/09A RU2247406C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2247406C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571825C2 (en) * | 2011-08-18 | 2015-12-20 | Ривада Ресерч, Ллк | Method and system for providing enhanced location information for wireless mobile devices |
-
2004
- 2004-02-10 RU RU2004103797/09A patent/RU2247406C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571825C2 (en) * | 2011-08-18 | 2015-12-20 | Ривада Ресерч, Ллк | Method and system for providing enhanced location information for wireless mobile devices |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5421903B2 (en) | Partial search carrier phase integer ambiguity determination | |
| US6259398B1 (en) | Multi-valued variable ambiguity resolution for satellite navigation signal carrier wave path length determination | |
| KR101000984B1 (en) | Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements | |
| CN109219732B (en) | Satellite navigation receiver with improved ambiguity resolution | |
| EP1762824A1 (en) | Position determination using carrier phase measurements of satellite signals | |
| JP2017173327A (en) | Positioning method and positioning device using satellite positioning system | |
| JPH07301667A (en) | Method for determining specified position on ground and device for establishing initial position for gps | |
| EP2622369B1 (en) | Multiple gnss receivers positioning and common space segment error correction without reference receiver | |
| KR20150009485A (en) | Method and receiver for determining system time of a navigation system | |
| JP2008209227A (en) | Mobile positioning apparatus | |
| CN106291625A (en) | There is the GNSS receiver of the ability for Solution operator carrier track fuzziness of improvement | |
| Quddus et al. | Validation of map matching algorithms using high precision positioning with GPS | |
| KR101638210B1 (en) | Method for optimising an acquisition of a spread-spectrum signal from a satellite by a mobile receiver | |
| US11209552B2 (en) | Method and apparatus for improving the quality of position determination using GNSS data | |
| JPWO2006121023A1 (en) | Positioning device and positioning system | |
| CN110568464A (en) | BDS/GNSS (broadband navigation satellite system/global navigation satellite system) multi-mode chip-based precision positioning method and device | |
| JP4723801B2 (en) | Relative positioning device | |
| JP7111298B2 (en) | Satellite selection device and program | |
| US9086479B2 (en) | Convergence zone | |
| RU2253128C1 (en) | Method for determination of object relative coordinates with survey to arbitrary point of space and system for its realization | |
| JP4928114B2 (en) | Carrier phase relative positioning device | |
| JP2021535401A (en) | Methods and systems for recreating unavailable GNSS measurements | |
| RU2247406C1 (en) | Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object | |
| RU2614039C2 (en) | Method for determining reliability index associated with rolling stock movement trajectory of object | |
| JP4518096B2 (en) | Mobile positioning device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170211 |