RU2364884C2 - Method for determination of angular orientation of object - Google Patents
Method for determination of angular orientation of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364884C2 RU2364884C2 RU2006144043/09A RU2006144043A RU2364884C2 RU 2364884 C2 RU2364884 C2 RU 2364884C2 RU 2006144043/09 A RU2006144043/09 A RU 2006144043/09A RU 2006144043 A RU2006144043 A RU 2006144043A RU 2364884 C2 RU2364884 C2 RU 2364884C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receivers
- coordinates
- distance
- gps
- determination
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области космической радионавигации и может быть использовано для определения углового положения объектов в пространстве.The present invention relates to the field of space radio navigation and can be used to determine the angular position of objects in space.
В настоящее время остро стоит задача расширения функциональных возможностей глобальных навигационных спутниковых систем, в частности при определении углового положения объектов. При этом возникают проблемы повышения точности и уменьшения времени измерения углового положения. На решение этой проблемы направлен предложенный способ.Currently, the urgent task is to expand the functionality of global navigation satellite systems, in particular when determining the angular position of objects. This raises the problem of increasing accuracy and reducing the time of measuring the angular position. The proposed method is aimed at solving this problem.
Известен способ определения ориентации объектов по сигналам космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем, основанный на приеме сигналов космических аппаратов каждым из четырех антенно-приемных устройств, расположенных на осях объектов, выделении сигнала с частотой Доплера, определении набега фаз колебаний с частотой Доплера путем интегрирования их на мерном интервале и определении углового положения объектов (Патент РФ N 2022294, МПК6 С01S 5/00).A known method for determining the orientation of objects from the signals of the spacecraft global navigation satellite systems, based on the reception of spacecraft signals by each of the four antenna-receiving devices located on the axes of the objects, the selection of the signal with the Doppler frequency, the determination of the phase shift of the oscillations with the Doppler frequency by integrating them on measuring interval and determining the angular position of objects (RF Patent N 2022294, IPC 6 С01S 5/00).
Недостатком способа является длительное время, необходимое для проведения измерения углового положения. Это связано с тем, что для решения задачи ориентации необходимо, чтобы космические аппараты, излучающие сигналы, за время измерения существенно переместились в пространстве. Для космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем, а в настоящее время существуют две системы: российская система ГЛОНАСС и американская - CPS, период обращения вокруг Земли которых составляет около 12 ч, необходимое время измерения соответствует десяткам минут - часам. Это существенно ограничивает возможность применения этого способа.The disadvantage of this method is the long time required to measure the angular position. This is due to the fact that to solve the orientation problem it is necessary that spacecraft emitting signals significantly move in space during the measurement. For spacecraft of global navigation satellite systems, and currently there are two systems: the Russian GLONASS system and the American - CPS, the period of revolution around the Earth of which is about 12 hours, the necessary measurement time corresponds to tens of minutes - hours. This significantly limits the applicability of this method.
Известен способ определения ориентации объектов по сигналам космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем, взятый в качестве прототипа, основанный на приеме сигналов от космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем на разнесенные приемники сигнала, расположенные на объекте так, чтобы они не лежали на одной прямой, причем, приемниками сигнала являются GPS-приемники, количеством не менее трех, по их показаниям определяют координаты каждого приемника сигнала, на основании которых вычисляют положение векторов, задающих связанную с объектом систему координат (Прохорцов А.В., Блинов, Богданов М.Б., Савельев В.В., Сухинин Б.В. Способ определения угловой ориентации объекта. Пат.2248004 РФ, МКИ7 G01S 5/00 // Опубл. 10.03.2005, Бюл. №7. Приоритет 30.04.03).A known method of determining the orientation of objects from the signals of the spacecraft of the global navigation satellite systems, taken as a prototype, based on the reception of signals from the spacecraft of the global navigation satellite systems to spaced signal receivers located on the object so that they do not lie on one straight line, and, the signal receivers are GPS receivers, the number of at least three, according to their readings determine the coordinates of each signal receiver, on the basis of which calculate ue vectors defining the coordinate associated with the object (Prohortsev AV system, Blinov, Bogdanov MB, Savel'ev VV Sukhinin BV method for determining the angular orientation of the object. Pat.2248004 RF, IPC 7 G01S 5 / 00 // Publish. 10.03.2005, Bull. No. 7. Priority 04.30.03).
Недостатком способа является возможность недостоверного определения углов, связанная с тем, что в отдельные моменты времени возможно неправильное определение координат GPS-приемников, из-за различных факторов (например, из-за геометрического фактора, многолучевости, внутренних шумов приемной аппаратуры и т.д.). В связи с этим точность предлагаемого в прототипе способа невысока.The disadvantage of this method is the possibility of inaccurate determination of angles, due to the fact that at certain points in time, incorrect determination of the coordinates of GPS receivers is possible, due to various factors (for example, due to the geometric factor, multipath, internal noise of the receiving equipment, etc. ) In this regard, the accuracy of the proposed prototype of the method is low.
Задачей изобретения является повышение точности измерения путем создания способа определения ориентации объекта, при котором точность определения углов не будет превышать заданного значения, а время определения ориентации объекта составляло бы доли секунды.The objective of the invention is to increase the accuracy of measurement by creating a method for determining the orientation of the object, in which the accuracy of determining the angles will not exceed a predetermined value, and the time to determine the orientation of the object would be a fraction of a second.
Поставленная задача достигается тем, что сигналы принимают на разнесенные приемники сигналов, расположенные на объекте так, чтобы они не лежали на одной прямой, приемниками сигналов являются GPS-приемники, количеством не менее трех, по их показаниям определяют координаты каждого приемника сигналов, на основании которых определяют положение векторов, задающих связанную с объектом систему координат, причем используют только те значения координат, которые удовлетворяют условию, в соответствии с которым расстояние между GPS-приемниками, вычисленное по координатам приемников (по формулам аналитической геометрии), не должно отличатся от истинного расстояния между приемниками, определенного при установке приемников на объекте, более чем на величину Δl=l*tg(Δφ), где l - расстояние между двумя GPS-приемниками, Δφ - заданное значение погрешности определения углов.The problem is achieved in that the signals are received at spaced signal receivers located on the object so that they do not lie on one straight line, the signal receivers are GPS receivers, the number of at least three, according to their readings, determine the coordinates of each signal receiver, based on which determine the position of the vectors that specify the coordinate system associated with the object, and only those coordinate values are used that satisfy the condition according to which the distance between the GPS receivers The information on the coordinates of the receivers (according to the formulas of the analytical geometry) should not differ from the true distance between the receivers determined when the receivers were installed on the object by more than Δl = l * tg (Δφ), where l is the distance between two GPS receivers, Δφ is the set value of the error in determining the angles.
Способ определения угловой ориентации объекта осуществляется следующим образом.The method of determining the angular orientation of the object is as follows.
На объекте устанавливают GPS-приемники (А, В, С), которые определяют свои координаты (x, y, z) в базовой системе координат. В качестве базовой могут быть выбраны различные системы координат, например геоцентрическая подвижная система координат (ПЗ-90, WGS-84 и т.д.), нормальная земная и т.д.GPS receivers (A, B, C) are installed on the object, which determine their coordinates (x, y, z) in the base coordinate system. Various coordinate systems can be selected as the base, for example, a geocentric moving coordinate system (PZ-90, WGS-84, etc.), normal terrestrial, etc.
Рассмотрим частный случай расположения приемников сигнала. Пусть GPS-приемники на объекте расположены так, чтобы они находились в вершинах прямоугольного треугольника, и катеты треугольника были параллельны осям связанной с объектом системы координат. Информация о координатах каждого GPS-приемника поступает в вычислитель, который определяет положение связанной системы координат следующим образом.Consider a particular case of the location of the signal receivers. Let the GPS-receivers on the object be located so that they are at the vertices of a right-angled triangle, and the legs of the triangle are parallel to the axes of the coordinate system associated with the object. Information about the coordinates of each GPS receiver is supplied to the calculator, which determines the position of the associated coordinate system as follows.
Проверяются следующие условия: отличается ли расстояние между GPS-приемниками, вычисленное по координатам приемников (по формулам аналитической геометрии), от истинного расстояния между приемниками, определенного при установке приемников на объекте. Для этого:The following conditions are checked: whether the distance between the GPS receivers, calculated by the coordinates of the receivers (according to the formulas of the analytical geometry), differs from the true distance between the receivers determined when the receivers were installed on the object. For this:
1. Определяется расстояние между GPS-приемниками В и А (см. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Государственное издательство физико-математической литературы. - 1959 г., стр 134):1. The distance between GPS receivers B and A is determined (see Vygodsky M.Y. Handbook of Higher Mathematics. M: State Publishing House of Physical and Mathematical Literature. - 1959, p. 134):
, ,
где хA, yA, zA; xB, yB,zB; xC, yC, zC - координаты GPS-приемников А, В, С соответственно относительно выбранной базовой системы координат.where x A , y A , z A ; x B , y B , z B ; x C , y C , z C are the coordinates of the GPS receivers A, B, C, respectively, relative to the selected base coordinate system.
2. Определяется расстояние между GPS-приемниками В и С:2. The distance between the GPS receivers B and C is determined:
. .
3. Проверяется выполнение следующих условий:3. The following conditions are verified:
где ВАист - расстояние между GPS-приемниками В и А, известные по схеме установки приемников на объекте (могут быть измерены при установке GPS-приемников на объекте, например, с помощью штангенциркуля, линейки, метра и т.д.),wherein IA ist - distance between the GPS-receivers B and A, see scheme setting receivers in the facility (which may be measured when installing GPS-receivers in the facility, e.g., with calipers, a ruler, meters, etc.)
ВСист - расстояние между GPS-приемниками В и С, известные по схеме установки приемников на объекте,Sun East - the distance between the GPS-receivers B and C, known under the scheme on-site installation of receivers,
Δφ - заданное значение погрешности определения углов.Δφ is the set value of the error in determining the angles.
Если условия (*) и (**) не выполняются, то в вычислитель снова поступает информация о координатах каждого GPS-приемника. И снова в вычислителе выполняются пункты 1-3. Когда условия (*) и (**) выполняются, то определяют положение связанной системы координат следующим образом (аналогично, как и в прототипе).If the conditions (*) and (**) are not satisfied, then the calculator again receives information about the coordinates of each GPS-receiver. And again, items 1-3 are executed in the calculator. When the conditions (*) and (**) are satisfied, then determine the position of the associated coordinate system as follows (similarly as in the prototype).
Так одну ось связанной системы задает вектор :So one axis of the connected system is defined by a vector :
. .
Вторую ось связанной системы координат задает вектор:The second axis of the associated coordinate system is defined by the vector :
. .
Третью ось связанной системы координат задает вектор , равный векторному произведению векторов и , :The third axis of the associated coordinate system is defined by the vector equal to the vector product of vectors and , :
, ,
, ,
, ,
Таким образом, есть три компланарных вектора и , которые совпадают с осями связанной с объектом системы координат и определяют ориентацию объекта относительно выбранной базовой системы координат.So there are three coplanar vectors and which coincide with the axes of the coordinate system associated with the object and determine the orientation of the object relative to the selected base coordinate system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144043/09A RU2364884C2 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Method for determination of angular orientation of object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144043/09A RU2364884C2 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Method for determination of angular orientation of object |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006144043A RU2006144043A (en) | 2008-06-20 |
RU2364884C2 true RU2364884C2 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006144043/09A RU2364884C2 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Method for determination of angular orientation of object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2364884C2 (en) |
-
2006
- 2006-12-11 RU RU2006144043/09A patent/RU2364884C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006144043A (en) | 2008-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8717226B2 (en) | Method for processing signals of an airborne radar with correction of the error in the radar beam pointing angle and corresponding device | |
JP5078082B2 (en) | POSITIONING DEVICE, POSITIONING SYSTEM, COMPUTER PROGRAM, AND POSITIONING METHOD | |
RU2615984C2 (en) | Assessment method of arrival navigation signals direction to receiver after reflection from walls in satellite positioning system | |
US9024805B1 (en) | Radar antenna elevation error estimation method and apparatus | |
US9389317B2 (en) | Method and apparatus for determining position in a global navigation satellite system | |
EP2816374B1 (en) | Vehicle positioning in high-reflection environments | |
JP2017173327A (en) | Positioning method and positioning device using satellite positioning system | |
US8972184B2 (en) | Apparatus and method for determining orbit of geostationary satellite | |
CN110174104A (en) | A kind of Combinated navigation method, device, electronic equipment and readable storage medium storing program for executing | |
US11187812B2 (en) | Positioning method and positioning terminal | |
CN110456388A (en) | A kind of spaceborne GNSS-R sea level height element robot scaling equipment and method | |
JP2009063531A (en) | Positioning system and positioning method | |
WO2016141030A1 (en) | Gnss cooperative receiver system | |
RU2388008C1 (en) | Method of determining angular position of aircraft based on satellite navigation system receiver data | |
JP3598372B2 (en) | Measurement method and apparatus for positioning satellite receiver bias | |
RU2364884C2 (en) | Method for determination of angular orientation of object | |
EA201101484A1 (en) | METHOD OF ANGULAR ORIENTATION OF AN OBJECT ON SIGNALS OF SATELLITE RADIONAVIGATION SYSTEMS | |
Cheng et al. | A direct attitude determination approach based on GPS double-difference carrier phase measurements | |
RU2580827C1 (en) | Method for angular orientation of object | |
JP2008039454A (en) | Navigation system, its method, and its program | |
RU2529649C1 (en) | Method for angular orientation of object based on spacecraft radio navigation signals | |
EP2748634B1 (en) | Single receiver gps pointing vector sensing | |
RU2550299C2 (en) | Method of determining true velocity of ship from measurements of travel distance on tack from fixed constellation of spacecraft of mid-orbit satellite radio navigation system | |
RU2422844C2 (en) | Method of defining angular orientation of object | |
RU2248004C2 (en) | Method of determining angular orientation of object |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091212 |