RU190342U1 - Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник - Google Patents

Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник Download PDF

Info

Publication number
RU190342U1
RU190342U1 RU2018134865U RU2018134865U RU190342U1 RU 190342 U1 RU190342 U1 RU 190342U1 RU 2018134865 U RU2018134865 U RU 2018134865U RU 2018134865 U RU2018134865 U RU 2018134865U RU 190342 U1 RU190342 U1 RU 190342U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation
ionosphere
coordinates
frequency
radio
Prior art date
Application number
RU2018134865U
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Игоревич Галушко
Алексей Викторович Гальвас
Дмитрий Николаевич Павлюк
Иван Дмитриевич Ефременков
Рафаэль Маратович Бикмухаметов
Original Assignee
Юрий Игоревич Галушко
Алексей Викторович Гальвас
Дмитрий Николаевич Павлюк
Иван Дмитриевич Ефременков
Рафаэль Маратович Бикмухаметов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Игоревич Галушко, Алексей Викторович Гальвас, Дмитрий Николаевич Павлюк, Иван Дмитриевич Ефременков, Рафаэль Маратович Бикмухаметов filed Critical Юрий Игоревич Галушко
Priority to RU2018134865U priority Critical patent/RU190342U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU190342U1 publication Critical patent/RU190342U1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08—Systems for determining direction or position line
    • G01S1/20—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems
    • G01S1/30—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems the synchronised signals being continuous waves or intermittent trains of continuous waves, the intermittency not being for the purpose of determining direction or position line and the transit times being compared by measuring the phase difference
    • G01S1/32—Systems in which the signals received, with or without amplification, or signals derived therefrom, are compared in phase directly contains no documents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к спутниковой навигации.Предлагаемый адаптивный одночастотный радионавигационный приемник позволяет произвести компенсацию ионосферной составляющей погрешности определения координат на основе измерений полного электронного содержания ионосферы. Достигаемым техническим результатом является повышение точности определения координат потребителя при любом состоянии ионосферы за счет измерения полного электронного содержания ионосферы и оперативной компенсации ионосферной погрешности определения координат. 3 фиг.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к спутниковой навигации, а также может быть использована в системах мониторинга состояния ионосферы.
Погрешность определения координат потребителя зависит от ряда факторов обусловленных различными причинами: смещением шкал времени НС и НАП относительно системного времени, задержками сигнала в ионосфере и тропосфере, многолучевостью распространения из-за отражения волн от Земли, влиянием релятивистских и гравитационных эффектов, шумами приемника. Точность определения координат потребителя прямо пропорционально зависит от точности измерения псевдодальности от навигационного спутника (НС) до навигационного приемника (НП) (δx~ δRизм, где δRизм - погрешность измерения псевдодальности). Известно, что максимальный вклад в общую погрешность вносит погрешность обусловленная влиянием ионосферы [ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. Перова А.И., Харисова В.Н.. Изд. 3-е, перераб. - М.: Радиотехника, 2005, 688 с].
Известен одночастотный радионавигационный приемник с компенсацией ионосферной погрешности определения координат (фигура 1) [B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; Под ред. B.C. Шебшаевича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993. - 408 с: ил. - ISBN 5-256-00174-4]. Принцип работы данного приемника состоит в следующем: антенна (1) принимает электромагнитные колебания, излучаемые навигационными спутниками. С выхода антенны (1) напряжение uвх(t) поступает на вход радиочастотного блока (2). Синтезатор частот (3) формирует набор гармонических колебаний, необходимых для работы радиочастотного блока (2), аналого-цифрового процессора (4) и навигационного процессора (5). Аналого-цифровой процессор первичной обработки (4) производит поиск и слежение за параметрами сигнала (фазовым tф и кодовым tк временем распространения сигнала), а также выделяет навигационное сообщение, передаваемое с частотой 20 Гц (то есть с периодом Ти=50 мс). В навигационном процессоре (5) решается задача выбора рабочего созвездия навигационных спутников из числа видимых, декодирование навигационных сообщений, в том числе альманаха и эфемеридной информации, решение навигационной задачи с выдачей координат и параметров движения объекта на устройство вывода информации (7). В блоке (6) хранится модель ионосферы, в данной модели значение полного электронного содержания зависит от времени суток и колеблется от 5⋅1016 до 5⋅1017 эл/м3. В зависимости от времени суток в точке приема, в навигационный процессор поступают значения полного электронного содержания из блока хранения модели ионосферы (6). В навигационном процессоре вычисляется погрешность, происходит компенсация данного вида погрешности [B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; Под ред. B.C. Шебшаевича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993. - 408 с: ил. - ISBN 5-256-00174-41:
Figure 00000001
где Rизм - измеренная псевдодальность от НС до НП, δRмод ион - погрешность определения псевдодальности компенсируемая с помощью модели ионосферы (хранится в НП), Rист - истинная псевдодальность от НС до НП, δRион - реальная погрешность определения псевдодальности вносимая ионосферой, 40,3 - коэффициент пропорциональности между плазменной частотой и ЭК ионосферы; I - полное электронное содержание ионосферы,
Figure 00000002
- несущая частота. В идеальном случае
Figure 00000003
.
Как известно, значение полного электронного содержания при сильных ионосферных возмущениях может достигать значений 5⋅1019…1020 эл/м3, при которых погрешность определения координат может составить порядка 1500 м [Галушко Ю.И., Гальвас А.В., Павлюк Д.Н., Белоконь С.Н. Анализ погрешности определения псевдодальности спутниковой радионавигационной системы «ГЛОНАСС» при ионосферных возмущениях // Радиосистемы. Территориально распределенные системы охраны - Изд. Радиотехника 2018, выпуск №219, С. 54-58].
Недостатком данного радионавигационного приемника, на наш взгляд, является то, что при использовании модели ионосферы, предложенной Клобучаром, можно компенсировать ионосферную погрешность, обусловленную лишь суточным изменением полного электронного содержания от 5⋅1016 до 5⋅1017 эл/м3, что компенсирует погрешность определения координат от 1,5 до 15 м. Однако, при искусственных возмущениях ионосферы (обусловленных радионагревом ионосферы, распылением легко ионизирующих веществ, и т.д.), как было отмечено выше, погрешность определения координат может достигать 1500 м, что не компенсируется используемой в настоящее время моделью ионосферы. Следовательно, остаточная (некомпенсированная) погрешность определения координат может достигать значений 1485 м.
Данные недостатки объясняются тем, что модель ионосферы не рассчитана на искусственные возмущения ионосферы, которые невозможно спрогнозировать.
Известно устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации (фигура 2) [Галушко Ю.И., Пашинцев В.П., Спирин A.M. Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации. Патент на полезную модель №76462 от 20.09.2008 г]. Принцип работы данного устройства заключается в следующем: антенна (1) принимает электромагнитные колебания, излучаемые навигационными спутниками. С выхода антенны (1) напряжение uвх(t) поступает на вход радиочастотного блока (2), предназначенного для усиления и селекции принятых сигналов, а также понижения несущей частоты. С выхода радиочастотного блока на вход аналого-цифрового процессора (4) поступает вектор цифровых сигналов yj(t), состоящий из сигналов каждого из n видимых навигационных спутников. Синтезатор частот (3) формирует набор гармонических колебаний, необходимых для работы радиочастотного блока (2), аналого-цифрового процессора (4) и блока вычисления полного электронного содержания (5). Аналого-цифровой процессор первичной обработки (4) производит поиск и слежение за параметрами сигнала, а также выделяет навигационное сообщение, передаваемое с частотой 50 Гц (периодом 0,02 с). С выхода аналого-цифрового процессора (4) на вход блока вычисления полного электронного содержания (5) поступают фазовые (tф) и кодовые (tк) оценки времени распространения сигнала с периодом 0,02 с. В блоке (5) происходит вычисление полного электронного содержания с интервалом 0,02 секунд. Значение полного электронного содержания отображается в устройстве вывода информации (6).
Недостатком данного устройства, на наш взгляд, является то, что устройство производит измерение полного электронного содержания ионосферы, но не позволяет произвести компенсацию ионосферной составляющей погрешности определения координат потребителя.
Целью данной полезной модели является разработка адаптивного одночастотного радионавигационного приемника позволяющего по результатам измерения полного электронного содержания ионосферы производить компенсацию ионосферной составляющей погрешности определения координат потребителя при любом состоянии ионосферы.
Предлагаемое устройство (фигура 3) реализовано на базе одночастотного навигационного приемника с двухэтапной обработкой сигналов [Сетевые спутниковые радионавигационные системы / B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; Под ред. B.C. Шебшаевича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993. - 408 с: ил. - ISBN 5-256-00174-4; ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Петрова, В.Н. Харисова. Изд. 3-е, перераб. - М.: Радиотехника, 2005, 688 с] и устройства измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации [Галушко Ю.И., Пашинцев В.П., Спирин A.M. Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации. Патент на полезную модель №76462 от 20.09.2008 г] в котором компенсация ионосферной составляющей погрешности происходит при помощи измеренного значения полного электронного содержания ионосферы, а не при помощи модели ионосферы, хранимой в навигационном приемнике (при этом формула 1 принимает вид
Figure 00000004
). Принцип работы устройства заключается в следующем: антенна (1) принимает электромагнитные колебания, излучаемые навигационными спутниками. С выхода антенны (1) напряжение uвх(t) поступает на вход радиочастотного блока (2), предназначенного для усиления и селекции принятых сигналов, а также понижения несущей частоты. Синтезатор частот (3) формирует набор гармонических колебаний, необходимых для работы радиочастотного блока (2), аналого-цифрового процессора (4), навигационного процессора (5) и блока вычисления полного электронного содержания (6). Аналого-цифровой процессор первичной обработки (4) производит поиск и слежение за параметрами сигнала (фазовые (tф) и кодовые (tк) оценки времени распространения сигнала), а также выделяет навигационное сообщение, передаваемое с частотой 20 Гц (периодом 0,05 с), которое поступает в навигационный процессор (5) и блок вычисления полного электронного содержания (6). В блоке (6) происходит вычисление полного электронного содержания с интервалом 0,05 секунд, значения которого поступают на второй вход навигационного процессора (5). В навигационном процессоре (5) решается задача выбора рабочего созвездия навигационных спутников из числа видимых, декодирование навигационных сообщений, в том числе альманаха и эфемеридной информации, компенсация ионосферной погрешности определения координат потребителя (в соответствии с трансформированной формулой 1), решение навигационной задачи с выдачей координат и параметров движения объекта на устройство вывода информации (7).
Использование данного устройства позволяет оперативно получать исходные данные, необходимые для определения полного электронного содержания, непосредственно в навигационном приемнике и оперативно производить компенсацию ионосферной погрешности определения координат потребителя, что повысит точность определения координат при различных состояниях ионосферы (как нормальном, так и возмущенном).

Claims (1)

  1. Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник, включающий в себя приемную антенну (1), соединенную с входом радиочастотного блока (2), предназначенного для усиления селекции принятых сигналов и понижения несущей частоты, синтезатор частоты (3), выход которого соединен с другим выходом-входом радиочастотного блока (2) и входом аналого-цифрового процессора (4), предназначенного для слежения за параметрами принятых сигналов и выделения навигационного сообщения, передаваемого в навигационный процессор (5), соединенный с устройством вывода информации (7), отличающийся тем, что в приемник дополнительно введен блок вычисления электронного содержания ионосферы (6), соединенный с выходом синтезатора частот (3), с выходом аналого-цифрового процессора (4) и входом навигационного процессора (5), предназначенный для компенсации ионосферной погрешности определения координат потребителя, выдачи координат и параметров его движения в устройство вывода информации (7).
RU2018134865U 2018-10-02 2018-10-02 Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник RU190342U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134865U RU190342U1 (ru) 2018-10-02 2018-10-02 Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134865U RU190342U1 (ru) 2018-10-02 2018-10-02 Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU190342U1 true RU190342U1 (ru) 2019-06-27

Family

ID=67003078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134865U RU190342U1 (ru) 2018-10-02 2018-10-02 Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU190342U1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6356232B1 (en) * 1999-12-17 2002-03-12 University Corporation For Atmospheric Research High resolution ionospheric technique for regional area high-accuracy global positioning system applications
RU76462U1 (ru) * 2008-04-09 2008-09-20 Ставропольский военный институт связи ракетных войск Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации
WO2008105778A3 (en) * 2006-05-18 2009-03-12 Boeing Co Generalized high performance navigation system
RU110841U1 (ru) * 2011-04-14 2011-11-27 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" Устройство измерения интенсивности неоднородностей ионосферы
RU2437117C1 (ru) * 2010-08-05 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Способ определения абсолютной полной электронной концентрации ионосферы земли
RU2565386C2 (ru) * 2011-03-25 2015-10-20 Юропиан Спейс Эйдженси (Еса) Способ, устройство и система для определения позиции объекта, имеющего приемник глобальной навигационной спутниковой системы, посредством обработки неразностных данных, подобных измерениям фазы несущей, и внешних данных, подобных ионосферным данным

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6356232B1 (en) * 1999-12-17 2002-03-12 University Corporation For Atmospheric Research High resolution ionospheric technique for regional area high-accuracy global positioning system applications
WO2008105778A3 (en) * 2006-05-18 2009-03-12 Boeing Co Generalized high performance navigation system
RU76462U1 (ru) * 2008-04-09 2008-09-20 Ставропольский военный институт связи ракетных войск Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации
RU2437117C1 (ru) * 2010-08-05 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Способ определения абсолютной полной электронной концентрации ионосферы земли
RU2565386C2 (ru) * 2011-03-25 2015-10-20 Юропиан Спейс Эйдженси (Еса) Способ, устройство и система для определения позиции объекта, имеющего приемник глобальной навигационной спутниковой системы, посредством обработки неразностных данных, подобных измерениям фазы несущей, и внешних данных, подобных ионосферным данным
RU110841U1 (ru) * 2011-04-14 2011-11-27 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" Устройство измерения интенсивности неоднородностей ионосферы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7576690B2 (en) Position determination with reference data outage
EP1678516B1 (en) Method for using three gps frequencies to resolve carrier-phase integer ambiguities
US20110156954A1 (en) Position and Velocity Uncertainty Metrics in GNSS Receivers
US8044851B2 (en) Method for suppressing multipath errors in a satellite navigation receiver
Krawinkel et al. Benefits of receiver clock modeling in code-based GNSS navigation
KR20080020653A (ko) 위성 위치 확인 시스템에서 거리 변화율 측정값을 이용하여위치를 검증하는 방법 및 장치
WO2010117303A1 (ru) Способ эфемеридного обеспечения процесса управления космическими аппаратами глобальной навигационной спутниковой системы
US11906635B2 (en) Method and system for recreating unavailable GNSS measurements
CN113640838B (zh) 一种多系统联合卫星导航定位授时装置及方法
US7920650B2 (en) Method and apparatus for evaluating a clock in a satellite
RU2421753C1 (ru) Способ определения параметров ионосферы и устройство для его осуществления
JP2012194099A (ja) 擬似距離誤差推定方法、位置算出方法及び擬似距離誤差推定装置
WO2020145839A1 (en) Method and apparatus for improving the quality of position determination
RU190342U1 (ru) Адаптивный одночастотный радионавигационный приемник
Petit et al. Use of IGS products in TAI applications
RU2333507C2 (ru) Способ для определения ионосферной ошибки дальностей по двухчастотным измерениям
Krawinkel et al. Applying miniaturized atomic clocks for improved kinematic GNSS single point positioning
CN110244332A (zh) 一种天线阵大气相位扰动修正方法及系统
RU199743U1 (ru) Адаптивный двухчастотный радионавигационный приемник
RU93525U1 (ru) Устройство определения степени частотно-селективных замираний навигационных радиосигналов спутниковых радионавигационных систем
RU187712U1 (ru) Устройство для определения ошибки слежения за временем прихода навигационного радиосигнала при его распространении через искусственное ионосферное образование
US10877159B2 (en) Method and system for satellite signal processing
JP2020122683A (ja) Ｇｎｓｓ受信機及び電離層遅延量計算方法
RU2717098C1 (ru) Двухчастотный фазовый способ определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере
Yedukondalu et al. Multipath mitigation using LMS adaptive filtering for GPS applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190730