RU2286584C2 - Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites - Google Patents
Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286584C2 RU2286584C2 RU2004128071/09A RU2004128071A RU2286584C2 RU 2286584 C2 RU2286584 C2 RU 2286584C2 RU 2004128071/09 A RU2004128071/09 A RU 2004128071/09A RU 2004128071 A RU2004128071 A RU 2004128071A RU 2286584 C2 RU2286584 C2 RU 2286584C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- phase
- satellite
- antennas
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области спутниковой радионавигации, геодезии, связи и может быть использовано для автономного мгновенного определения пользователями значений координат местоположения, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн спутниковых источников радиоизлучения, координат местоположения и составляющих вектора скорости фазовых центров антенн аппаратуры пользователей, угловой ориентации в пространстве и пеленга, а также для интеграции действующих в настоящее время спутниковых систем узкоцелевого назначения в многоцелевую глобальную интегрированную спутниковую систему (ГИСС), создающей глобальное информационное пространство для предоставления пользователям услуг навигации, геодезии, связи, наблюдения, управления и целого ряда других услуг в реальном масштабе времени, в любое время суток, в любой точке Земного шара и на самом высоком уровне.The present invention relates to the field of satellite radio navigation, geodesy, communication, and can be used for offline instant determination by users of the coordinates of the location of the components of the velocity vector of the phase centers of the antennas of satellite sources of radio emission, location coordinates and components of the velocity vector of the phase centers of the antenna of user equipment, angular orientation in space and bearing, as well as for the integration of currently operating narrow-target satellite systems appointments to the multipurpose global integrated satellite system (GISS), creating a global information space for providing users with navigation, geodesy, communication, monitoring, control and a number of other services in real time, at any time, anywhere in the world and on the highest level.
Известен способ определения координат местоположения, составляющих вектора скорости навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ) и пользователей спутниковых радионавигационных систем (СРНС), реализованный, например, в СРНС второго поколения американской Global Positioning System (GPS) [1].There is a method of determining location coordinates, components of the velocity vector of navigational artificial Earth satellites (NIE) and users of satellite radio navigation systems (SRNS), implemented, for example, in SRNS of the second generation of the American Global Positioning System (GPS) [1].
Каждый спутник GPS, а их в системе 24, непрерывно излучают радиосигналы и передают собственные навигационные сообщения, содержащие служебную информацию, информацию о времени, эфемеридах, параметрах для введения поправок, о составляющих вектора скорости спутников и т.д. Навигационной аппаратурой пользователей (НАП) осуществляют одновременный прием навигационных радиосигналов от четырех НИСЗ, измеряют псевдодальности между навигирующимися пользователями и НИСЗ и производят расчеты, необходимые для решения навигационной задачи.Each GPS satellite, and they are in system 24, continuously emit radio signals and transmit their own navigation messages containing service information, information about time, ephemeris, parameters for introducing corrections, about the components of the satellite velocity vector, etc. Navigation equipment of users (NAP) simultaneously receive navigation radio signals from four NESA, measure the pseudorange between navigating users and NIEA and make the calculations necessary to solve the navigation problem.
Формирование массивов навигационной информации, а также загрузку их в память электронно-вычислительных средств соответствующих НИСЗ производят наземными контрольными станциями (КС), контролирующими орбиты НИСЗ, расхождения шкал времени НИСЗ с системным временем и прогнозирование эфемерид каждого НИСЗ.The formation of arrays of navigation information, as well as their loading into the memory of the electronic computing means of the corresponding NESS, is carried out by ground control stations (CS) that control the orbits of the NIE, the divergence of the NISS time scales with the system time and the ephemeris of each NIE.
Используя информацию навигационных сообщений, принятых НАП, и измерения псевдодальностей до четырех выбранных НИСЗ, устанавливают функциональные зависимости между известными значениями координат НИСЗ и неизвестными значениями координат пользователей СРНС. Определение координат пользователей сводится к решению систем из четырех навигационных уравнений с четырьмя неизвестными.Using the information of navigation messages received by the NAP and pseudorange measurements of up to four selected NISS, the functional relationships are established between the known values of the NISS coordinates and the unknown values of the coordinates of the SRNS users. Determining the coordinates of users comes down to solving systems of four navigation equations with four unknowns.
В результате решения системы навигационных уравнений определяют четыре неизвестных: три координаты местоположения пользователя (XП, YП, ZП) и поправку к его шкале времени (поправку к его часам).As a result of solving the system of navigation equations, four unknowns are determined: three coordinates of the user's location (X P , Y P , Z P ) and an amendment to his time scale (correction to his clock).
Геометрическим эквивалентом конечного алгоритма решения навигационной задачи этого известного способа является построение относительно используемых НИСЗ четырех поверхностей положения, точка пересечения которых и является искомым положением пользователей.The geometric equivalent of the final algorithm for solving the navigation problem of this known method is the construction of four position surfaces with respect to the NIE used, the intersection point of which is the desired position of the users.
Аналогичным образом с использованием результатов измерений, но уже квазискоростей, определяют три составляющих вектора скорости пользователя (, , ) и поправку к частоте местного эталона частоты.Similarly, using the results of measurements, but already quasi-velocities, three components of the user velocity vector are determined ( , , ) and an amendment to the frequency of the local frequency standard.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
- необходимость нахождения в зоне радиовидимости навигирующегося пользователя одновременно четырех НИСЗ;- the need to be in the radio visibility zone of the navigating user at the same time four NIZZ;
- необходимость содержания в СРНС 24 и более НИСЗ;- the need for content in the ARNS 24 and more NIH;
- наличие наземной сети КС, осуществляющих определение координат местоположения НИСЗ (эфемерид);- the presence of a ground network of CS, determining the coordinates of the location of the NESZ (ephemeris);
- прогнозирование и закладка на борт эфемерид каждого НИСЗ;- forecasting and laying on board the ephemeris of each NISS;
- низкая точность навигационных определений.- low accuracy of navigation definitions.
Известен также способ определения координат местоположения, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн спутниковых источников навигационных сигналов и фазовых центров антенн НАП СРНС (Патент РФ №2210788) [2], в котором навигационной аппаратурой (НА), установленной на каждом спутнике, принимают непрерывно излучаемые наземными навигационными радиомаяками (ННРМ) навигационные радиосигналы, промодулированные навигационной информацией, дальномерными кодами и содержащие в своем составе координаты местоположения фазовых центров антенн ННРМ, время и информацию для введения поправок по частоте, по времени, измеряют на мерных интервалах дальности, разности дальностей между фазовыми центрами антенн ННРМ и фазовыми центрами антенн НА НИСЗ, измеряют скорости изменения дальности в серединах и на краях мерных интервалов, разности скоростей навигационных сигналов, затем модулируют измеренной информацией несущие принятых навигационных сигналов, усиливают их и ретранслируют в направлении Земли, которые принимают НАП установленной на пользователях СРНС, измеряют на краях и в серединах мерных интервалов дальности, разности дальностей между фазовыми центрами антенн НИСЗ и фазовыми центрами НАП, скорости изменения дальностей, разности скоростей изменения дальностей, выделяют информации о координатах местоположения фазовых центров антенн ННРМ, о поправках к частотам и задержкам, время и по измеренной, выделенной информации определяют:There is also a method for determining the location coordinates, components of the velocity vector of the phase centers of the antennas of satellite sources of navigation signals and phase centers of the antennas NAP SRNS (RF Patent No. 2210788) [2], in which the navigation equipment installed on each satellite is received continuously emitted by ground navigation radio beacons (NNRM) navigation radio signals modulated by navigation information, rangefinding codes and containing the coordinates of the location of the phase centers NNRM, time and information for making corrections in frequency, time, is measured on measured intervals of distance, the difference of distances between phase centers of antennas of LNRM and phase centers of antennas on NISS, measure the rate of change of range in the middle and at the edges of measured intervals, the difference of navigation speeds signals, then the carriers of the received navigation signals are modulated with the measured information, amplify them and relay in the direction of the Earth, which receive the NAP installed on the SRNS users, measure at the edges in the middle of the measured ranges of the distance, the difference of the distances between the phase centers of the NISS antennas and the phase centers of the NAP, the rate of change of the ranges, the difference of the rates of the change of ranges, information is provided on the coordinates of the location of the phase centers of the antennas of the NNRM, on the corrections to the frequencies and delays, the time and the measured, allocated Information is determined by:
- модули вектора положения фазового центра приемной антенны НА НИСЗ;- modules of the position vector of the phase center of the receiving antenna ON NISS;
- модули вектора положения фазового центра антенны источника навигационного радиосигнала (ИНС) НИСЗ;- modules of the position vector of the phase center of the antenna of the source of the navigation radio signal (ANN) NISS;
- значение косинуса угла между векторами базами, соединяющими начала и концы мерных интервалов, и векторами дальностей, соединяющими положения фазового центра антенны ННРМ и положения фазового центра приемной антенны НА НИСЗ;- the value of the cosine of the angle between the vectors of the bases connecting the beginnings and ends of the measured intervals, and the distance vectors connecting the positions of the phase center of the antenna ННРМ and the position of the phase center of the receiving antenna ON NISS;
- значения косинуса угла между векторами базами, соединяющими начала и концы мерных интервалов, и векторами дальностей, соединяющими положения фазового центра антенны НАП и положения фазового центра антенны ИНС НИСЗ;- values of the cosine of the angle between the vectors of the bases connecting the beginning and the ends of the measured intervals, and the distance vectors connecting the positions of the phase center of the NAP antenna and the position of the phase center of the antenna of the ANN NISS;
- модули вектора баз;- base vector modules;
- модули вектора положения фазового центра антенны ННРМ;- modules of the position vector of the phase center of the antenna of the NNRM;
- модули вектора положения фазового центра антенны НАП СРНС;- modules of the position vector of the phase center of the antenna NAP SRNS;
- значения углов между вектором дальности, соединяющим положения фазового центра антенны ННРМ и положения фазового центра антенны НА НИСЗ, и вектором положения фазового центра антенны ННРМ;- the values of the angles between the range vector connecting the position of the phase center of the antenna of the NNRM and the position of the phase center of the antenna of the NISS, and the position vector of the phase center of the antenna of NNRM;
- значения углов между вектором дальности, соединяющим положения фазового центра антенны НАП СРНС и положения фазового центра антенны ИНС НИСЗ, и вектором положения фазового центра антенны НАП, затем устанавливают системы функциональных зависимостей между известными значениями координат фазовых центров антенн ННРМ и неизвестными значениями координат фазовых центров антенн НА НИСЗ, определяют значения координат и составляющих вектора скорости фазовых центров антенн НА, ИНС НИСЗ, а потом устанавливают системы функциональных зависимостей между известными значениями координат, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн ИНС НИСЗ и неизвестными значениями координат, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн НАП и определяют координаты местоположения, составляющие вектора скорости фазового центра антенн НАП пользователей СРНС путем решения системы навигационных уравнений.- the values of the angles between the distance vector connecting the position of the phase center of the NAP SRNS antenna and the position of the phase center of the ANN NISS antenna and the position vector of the phase center of the NAP antenna, then establish the system of functional dependencies between the known values of the coordinates of the phase centers of the NNRM antennas and the unknown coordinates of the phase centers of the antennas ON NISS, determine the values of the coordinates and components of the velocity vector of the phase centers of the antennas NA, ANN NISS, and then establish the system of functional dependencies between the known values of the coordinates that make up the velocity vector of the phase centers of the antennas of the ANN NISS antenna and the unknown values of the coordinates that make up the velocity of the phase centers of the phase centers of the NAP antennas and determine the location coordinates that make up the velocity vectors of the phase center of the antennas of the NAP antennas of SRNS users by solving the system of navigation equations.
Недостатками известного способа, взятого в качестве прототипа, являются:The disadvantages of this method, taken as a prototype, are:
- низкая точность навигационных измерений и определений, достоверность и надежность, обусловленные ретрансляцией спутниками навигационной информации и дальномерных кодов наземных навигационных радиомаяков (ННРМ);- low accuracy of navigation measurements and definitions, reliability and reliability due to satellites relaying navigation information and ranging codes of ground navigation radio beacons (NNRM);
- невозможно навигироваться пользователям с использованием несущих частот радиосигналов других спутниковых систем;- it is impossible to navigate to users using the carrier frequencies of the radio signals of other satellite systems;
- невозможно определить пользователями свою ориентацию в пространстве, пеленг при приеме спутниковых радиосигналов на одну слабонаправленную антенну;- it is impossible to determine by users their orientation in space, bearing when receiving satellite radio signals on one weakly directed antenna;
- сложно проводить интеграцию спутниковых систем узкоцелевого назначения в многоцелевую.- It is difficult to integrate narrow-purpose satellite systems into multi-purpose ones.
Известный способ (прототип) характеризуется следующей совокупностью действий:The known method (prototype) is characterized by the following set of actions:
- навигационные радиосигналы, несущие которых промодулированы дальномерными кодами и навигационной информацией, а также информацией для введения поправок по частоте и времени, излучают ННРМ;- navigation radio signals, the carriers of which are modulated by rangefinding codes and navigation information, as well as information for introducing corrections in frequency and time, emit NRM;
- навигационной аппаратурой, установленной на спутниках, принимают излученные ННРМ радиосигналы, измеряют с применением дальномерных кодов дальности, разности дальностей между фазовыми центрами антенн ННРМ и фазовыми центрами антенн навигационной аппаратуры, установленной на спутниках, а также измеряют с помощью системы слежения за несущей (ССН) значения приращений дальностей, обусловленные доплеровскими сдвигами частот, значения частот Доплера, скорости изменения дальностей, разности скоростей изменения дальностей, модулируют измеренной информацией несущие ретранслируемых радиосигналов, усиливают их и излучают в направление Земли;- navigation equipment installed on the satellites receive the radiated HHM radio signals, measure using rangefinder distance codes, the distance difference between the phase centers of the HHHM antennas and the phase centers of the antennas of the navigation equipment mounted on the satellites, and also measure using the carrier tracking system (CCH) range increment values due to Doppler frequency shifts, Doppler frequency values, range change rates, range change rate differences, modulate changes With the help of information provided, carriers of relayed radio signals amplify them and radiate in the direction of the Earth;
- НАП СРНС принимают ретранслируемые спутниковыми источниками навигационных сигналов (СИНС) навигационные радиосигналы, измеряют с применением дальномерных кодов дальности, разности дальностей между фазовыми центрами антенн СИНС и фазовыми центрами антенн НАП, а также измеряют с помощью ССН значения приращений дальностей, обусловленные доплеровскими сдвигами частот, значения частот Доплера, скорости изменения дальностей, разности скоростей изменения дальностей выделяют навигационную информацию о координатах местоположения фазовых центров антенн ННРМ, информацию о частотно-временных поправках к частотам, задержкам, время и информацию, измеренную СНА, затем по измеренной и выделенной НАП СРНС информации определяют:- NAP SRNS receive navigation radio signals relayed by satellite sources of navigation signals (SINS), measured using rangefinder range codes, range difference between phase centers of SINS antennas and phase centers of NAP antennas, and also using SSN values of range increments due to Doppler frequency shifts, values of Doppler frequencies, speed of range change, difference of speed of range change provide navigation information about the coordinates of the phase location NNRM centers antennas, information on frequency-time corrections to the frequency, delay, and time information measured by SNA and then measured for the selected NAM information SRNS define:
- модули вектора положения фазового центра антенны СНА как отношение геоцентрической гравитационной постоянной к произведению квадрата скорости света на разность между единицей и отношением квадрата частоты навигационного радиосигнала, принимаемого СНА, к квадрату частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, умноженной на квадрат суммы из единицы и отношения радиальной скорости фазового центра антенны СНА в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны ННРМ к скорости света;- modules of the position vector of the phase center center of the SNA antenna as the ratio of the geocentric gravitational constant to the product of the square of the speed of light and the difference between the unit and the ratio of the square of the frequency of the navigation radio signal received by the SNA to the square of the frequency of the navigation radio signal emitted by the NRM multiplied by the square of the sum of the unit and the ratio of the radial the speed of the phase center of the SNA antenna in the middle of measured intervals relative to the phase center of the HHP antenna to the speed of light;
- модули вектора положения фазового центра антенны спутникового источника навигационного радиосигнала как отношение геоцентрической гравитационной постоянной к произведению квадрата скорости света на разность между единицей и отношением квадрата частоты навигационного радиосигнала, принимаемого НАП, к квадрату частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, умноженной на квадрат разности между единицей и отношением радиальной скорости фазового центра антенны СИНС в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны НАП к скорости света;- modules of the position vector of the phase center of the antenna of the satellite source of the navigation radio signal as the ratio of the geocentric gravitational constant to the product of the square of the speed of light and the difference between the unit and the ratio of the square of the frequency of the navigation radio signal received by the NAP to the square of the frequency of the navigation radio signal emitted by the SINS multiplied by the square of the difference between the unit and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SINS antenna in the middle of the measured intervals relative to the phase center NAP antenna to the speed of light;
- значения косинуса угла между векторами базами, соединяющими начала и концы мерных интервалов, и векторами дальностей, соединяющими положения фазового центра антенны ННРМ и положения фазового центра антенны СНА, а также значения угла как отношения произведений значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА, находящегося в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны ННРМ на значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, к произведению скорости света на корень квадратный из разности квадратов значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, и квадратов значения частоты навигационного радиосигнала, принимаемого СНА, умноженной на квадрат суммы из единицы и отношения значения радиальной скорости фазового центра антенны СНА, находящегося в серединах мерных интервалов, относительно фазового центра антенны ННРМ к скорости света и как арксинус отношений соответственно;- values of the cosine of the angle between the vectors of the bases connecting the beginning and ends of the measured intervals, and the distance vectors connecting the positions of the phase center of the HHP antenna and the position of the phase center of the SNA antenna, as well as the angle as the ratio of the products of the radial velocity values of the phase center of the SNA antenna located in the middle of measured intervals relative to the phase center of the HHM antenna by the frequency of the navigation radio signal emitted by HHHM and the product of the speed of light by the square root of the difference the square of the value of the unit and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SNA antenna located in the middle of the measured intervals relative to the phase center of the HHP antenna to the speed of light and as the arcsine of relations, respectively;
- значения косинуса угла между векторами базами, соединяющими начала и концы мерных интервалов, и векторами дальностей, соединяющими положения фазового центра антенны НАП и положения фазового центра антенны СИНС, а также значения его угла как отношения произведений значений радиальной скорости фазового центра антенны СИНС, находящегося в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны НАП, на значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, к произведению скорости света на корень квадратный из разности квадратов значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, и квадратов значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого НАП, умноженной на квадрат разности между единицей и отношением значения радиальной скорости фазового центра антенны СИНС, находящегося в серединах мерных интервалов, относительно фазовых центров антенн НАП к скорости света и как арккосинус отношений соответственно;- the cosine of the angle between the vectors of the bases connecting the beginning and ends of the measured intervals, and the distance vectors connecting the positions of the phase center of the NAP antenna and the position of the phase center of the SINS antenna, as well as the values of its angle as the ratio of the products of the radial velocity values of the phase center of the SINS antenna located in the middle of the measured intervals relative to the phase center of the NAP antenna, by the frequency of the navigation radio signal emitted by SINS, by the product of the speed of light by the square root of the difference squares of the values of the frequency of the navigation radio signal emitted by SINS and squares of the values of the frequency of the navigation radio signal received by the NAP multiplied by the square of the difference between the unit and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SINS antenna located in the middle of the measured intervals relative to the phase centers of the NAP antennas and the speed of light and as arccosine relations respectively;
- модули вектора базы как произведение отношений разности дальностей между фазовым центром антенны ННРМ и фазовым центром антенны СНА на мерных интервалах, умноженные на скорость света к радиальной скорости фазового центра антенны СНА, относительно фазового центра антенны ННРМ, умноженной на значение частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, на корень квадратный из разности квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, и квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого СНА, и умноженной на квадрат суммы из единицы и отношения значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА, находящегося в серединах мерных интервалов, относительно фазового центра антенны ННРМ к скорости света;- base vector modules as the product of the relationship of the distance difference between the phase center of the HHP antenna and the phase center of the SNA antenna at measured intervals, multiplied by the speed of light to the radial speed of the phase center of the SNA antenna, relative to the phase center of the HH antenna, multiplied by the value of the frequency of the navigation radio signal emitted by the HH antenna , the square root of the difference of the square of the values of the frequency of the navigation radio signal emitted by the HHM and the square of the values of the frequency of the navigation radio signal received by the SNA, and the square sum of one unit and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SNA antenna located in the middle of the measured intervals, relative to the phase center of the HHP antenna, to the speed of light;
- модули вектора базы как произведение отношений разности дальностей между фазовым центром антенны СИНС и фазовым центром антенны НАП на мерных интервалах, умноженные на скорость света к радиальной скорости фазового центра антенны СИНС, относительно фазового центра антенны НАП, умноженной на значения частоты навигационного радиосигнала, переизлучаемого СИНС, на корень квадратный из разности квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, переизлучаемого ИСЗ, и квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого НАП, умноженной на квадрат разности из единицы и отношения значений радиальной скорости фазового центра антенны СИНС, находящегося в серединах мерных интервалов, относительно фазового центра антенны НАП к скорости света;- base vector modules as a product of the relationship of the distance difference between the phase center of the SINS antenna and the phase center of the NAP antenna at measured intervals times the speed of light to the radial speed of the phase center of the SINS antenna relative to the phase center of the NAP antenna multiplied by the frequency value of the navigation radio signal re-emitted by the SINS , to the square root of the difference of the square of the values of the frequency of the navigation radio signal re-emitted by the satellite and the square of the values of the frequency of the navigation radio signal, take of NAP, multiplied by the difference between the square of unity and values of the ratio of the radial velocity of the antenna phase center Sins, sitting in the middle dimensional intervals, with respect to the phase center of the antenna NAP to the speed of light;
- разности дальностей между фазовыми центрами антенн ННРМ и фазовыми центрами антенн СНА, а также разности дальностей между фазовыми центрами антенн СИНС и фазовыми центрами антенн НАП путем выделения информации о приращениях фаз несущих навигационных радиосигналов, обусловленных доплеровскими сдвигами частот в целях управления частотами генераторов управляемых напряжением ССН в СНА и НАП;- the distance difference between the phase centers of the NNRM antennas and the phase centers of the SNA antennas, as well as the difference of the distances between the phase centers of the SINS antennas and the phase centers of the NAP antennas by extracting information about the phase increments of the carrier radio navigation signals due to Doppler frequency shifts in order to control the frequencies of the generators controlled by the voltage of the CCH in SNA and NAP;
- дальность между фазовым центром антенны СИНС и фазовым центром антенны НАП как отношения произведений значений радиальной скорости фазового центра антенны СИНС в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны НАП, измеренные с помощью НАП, и квадрата модуля вектора базы, определяемого мерным интервалом, к произведению разности радиальных скоростей на краях мерных интервалов на разность дальностей, умноженные на квадрат синуса арккосинуса отношения значений разностей дальностей, измеренных путем выделения информации о приращениях фаз несущих навигационных радиосигналов, обусловленных доплеровскими сдвигами частот в цепи управления генератора, управляемого напряжением ССН НАП, к значениям модуля вектора базы;- the distance between the phase center of the SINS antenna and the phase center of the NAP antenna as the ratio of the products of the radial velocity values of the phase center of the SINS antenna in the middle of measured intervals relative to the phase center of the NAP antenna, measured with the NAP, and the square of the base vector module determined by the measured interval, to the product of the difference radial velocities at the edges of measured intervals by the difference in distances, multiplied by the square of the sine of the arc cosine of the ratio of the values of the differences of distances, measured by extracting information information on the increments of the phases of the carrier of the navigation radio signals due to Doppler frequency shifts in the control circuit of the generator controlled by the voltage of the CCN NAP to the values of the base vector module;
- дальность между фазовым центром антенны ННРМ и фазовым центром антенны СНА как отношение произведений значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА в серединах мерных интервалов относительно фазового центра антенны ННРМ, измеренные с помощью ССН СНА, и квадрата модуля вектора базы, определяемого мерным интервалом, к произведению разности радиальных скоростей на краях мерных интервалов на разность дальностей, умноженные на квадрат синуса арккосинуса отношения значений разностей дальностей, измеренных путем выделения информации о приращениях фаз несущих навигационных радиосигналов, обусловленных доплеровскими сдвигами частот в цепях управления генераторов, управляемых напряжением ССН СНА, к значениям модуля вектора базы;- the distance between the phase center of the HHP antenna and the phase center of the SNA antenna as the ratio of the products of the radial velocity values of the phase center of the SNA antenna in the middle of the measured intervals relative to the phase center of the HH antenna, measured with the SSS of the SNA, and the square of the base vector module determined by the measured interval, to the product differences of radial velocities at the edges of measured intervals by a difference of distances multiplied by the square of the sine of the arc cosine of the ratio of the values of the differences of ranges, measured by highlighting inf rmatsii of carrier phase increments navigation signals caused by the Doppler frequency shift in the control circuits of generators, voltage controlled CCH CHA, to the values of the base module of the vector;
- дальность между фазовым центром антенны ННРМ и фазовым центром антенны СНА как отношения разности дальностей между фазовым центром антенны ННРМ и фазовым центром антенны СНА, измеренные с помощью ССН как приращения дальности на мерном интервале, умноженные на квадрат скорости света, к разности скорости изменения дальностей на мерном интервале, умноженной на квадрат значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, и разность дальностей, умноженные на разности квадратов значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, и квадратов значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого СНА, умноженные на квадрат суммы из единицы и отношения значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА к скорости света, вторично умноженные на синус арккосинус отношения произведений значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА на значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, к произведениям разности дальностей и скорости света, умноженные на корень квадратный из разности квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого ННРМ, и квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого СНА, умноженные на квадрат суммы из единицы и отношения значений радиальной скорости фазового центра антенны СНА к скорости света;- the distance between the phase center of the HHP antenna and the phase center of the SNA antenna as the ratio of the distance difference between the phase center of the HH antenna and the phase center of the SNA antenna, measured with the help of the CCH as the increment of the distance on the measured interval, multiplied by the square of the speed of light, to the difference in the rate of change of ranges by the measured interval multiplied by the square of the frequency value of the navigation radio signal emitted by the NNRM, and the difference of ranges, multiplied by the difference of the squares of the frequency values of the navigation radio signal, rad of the studied NRM, and the squares of the values of the frequency of the navigation radio signal received by the SNA, multiplied by the square of the sum of one and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SNA antenna to the speed of light, multiplied by the sine of the arc cosine of the ratio of the products of the values of the radial speed of the phase center of the SNA antenna by the frequency of the navigation of the radio signal emitted by the NNRM to the products of the difference of the ranges and the speed of light, multiplied by the square root of the difference of the square of the values of the navigation frequency the radio frequency signal emitted by the NRM and the square of the frequency values of the navigation radio signal received by the SNA, multiplied by the square of the sum of unity and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SNA antenna to the speed of light;
- дальность между фазовым центром антенны СИНС и фазовым центром антенны НАП как отношения разности дальностей между фазовым центром антенны СИНС и фазовым центом антенны НАП, измеренные с помощью ССН, как приращения дальности на мерном интервале, умноженные на квадрат скорости света, к разности скорости изменения дальностей на мерном интервале, умноженной на квадраты значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, и разность дальностей, умноженные на разности квадрата значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, и квадратов значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого НАП, умноженные на квадрат разности из единицы и отношения значения радиальной скорости фазового центра антенны СИНС к скорости света, вторично умноженные на синус арккосинус отношений произведения значений радиальной скорости фазового центра антенны СИНС на значения частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, к произведениям разности дальностей и скорости света, умноженные на корень квадратный из разности квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, излучаемого СИНС, и квадрата значений частоты навигационного радиосигнала, принимаемого НАП, умноженные на квадрат разности из единицы и отношения значения радиальной скорости фазового центра антенны СИНС к скорости света;- the distance between the phase center of the SINS antenna and the phase center of the NAP antenna as the ratio of the difference in the distances between the phase center of the SINS and the phase center of the NAP antenna, measured using CCH, as increments of the distance on the measured interval, multiplied by the square of the speed of light, to the difference in the rate of change of ranges on the measured interval, multiplied by the squares of the values of the frequency of the navigation radio signal emitted by SINS, and the difference of ranges, multiplied by the difference of the squares of the frequency value of the navigation radio signal, rad of the obtained SINS, and the squares of the frequency values of the navigation radio signal received by the NAP, multiplied by the square of the difference from unity and the ratio of the radial velocity of the phase center of the SINS to the speed of light, multiplied by the sine of the arc cosine of the product of the values of the radial speed of the phase center of the SINS by the frequency of the navigation of the radio signal emitted by SINS to the products of the difference of the ranges and the speed of light multiplied by the square root of the difference of the square of the values of the frequency nav NAVIGATION radio signal emitted Sins, and the square of the frequency values of navigation signal received NAP multiplied by the squared difference from unity and the ratio of the radial velocity Sins antenna phase center to the speed of light;
- устанавливают системы функциональных зависимостей между известными значениями координат фазовых центров антенн ННРМ, а также известными координатами размещения начала прямоугольной геоцентрической системы координат и неизвестными значениями координат фазовых центров антенн СИНС, определяют значения координат и составляющих вектора скорости фазовых центров антенн СИНС путем решения систем навигационных уравнений, затем устанавливают системы функциональных зависимостей между известными значениями координат, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн СИНС, известными координатами размещения начала прямоугольной геоцентрической системы координат и неизвестными значениями координат, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн НАП и определяют координаты местоположения, составляющие вектора скорости фазового центра антенн НАП СРНС путем решения соответствующих систем уравнений.- establish systems of functional dependencies between the known coordinate values of the phase centers of the HH antenna antennas, as well as the known coordinates of the location of the beginning of the rectangular geocentric coordinate system and the unknown coordinate values of the phase centers of the SINS antennas, determine the coordinates and components of the velocity vector of the phase centers of the SINS antennas by solving systems of navigation equations, then establish systems of functional dependencies between the known values of the coordinates that make up the vector the speed of the phase centers of the SINS antennas, the known coordinates of the location of the beginning of the rectangular geocentric coordinate system and the unknown values of the coordinates that make up the velocity vector of the phase centers of the NAP antennas and determine the location coordinates that make up the velocity vector of the phase center of the NAP SRNS antennas by solving the corresponding systems of equations.
Технической задачей (целью) настоящего изобретения является автономное мгновенное определение пользователями-абонентами координат своего местоположения составляющих вектора скорости, угловой ориентации в пространстве и пеленга по фазе несущей радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых спутниками.The technical task (goal) of the present invention is an autonomous instant determination by users of the coordinates of their location of the components of the velocity vector, the angular orientation in space and the bearing of the phase of the carrier radio signals of ground beacons relayed by satellites.
Поставленная цель достигается за счет новой совокупности действий и применения новых алгоритмов решения навигационной задачи.The goal is achieved through a new set of actions and the use of new algorithms for solving the navigation problem.
Геометрическая интерпретация сущности предлагаемого способа иллюстрируется на фигурах 1, 2, 3.A geometric interpretation of the essence of the proposed method is illustrated in figures 1, 2, 3.
На фигуре 1 приведена геометрическая схема, иллюстрирующая навигационные измерения и определения координат фазового цента антенн спутников по фазе несущих радиосигналов, излучаемых двумя наземными радиомаяками.The figure 1 shows a geometric diagram illustrating navigation measurements and determining the coordinates of the phase center of the satellite antennas by phase of the carrier radio signals emitted by two ground beacons.
На фигуре 2 приведена геометрическая схема, иллюстрирующая навигационные измерения и определения координат фазового центра антенн пользователей по фазе несущих радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых двумя спутниками.Figure 2 is a geometric diagram illustrating navigation measurements and determining the coordinates of the phase center of user antennas by phase of the carrier signals of ground-based radio beacons relayed by two satellites.
На фигуре 3 приведена геометрическая схема, иллюстрирующая связь измеренных значений азимутов с использованием компаса и спутников с поправкой курсоуказания в системе координат, связанной с судном,The figure 3 shows a geometric diagram illustrating the relationship of the measured azimuths using a compass and satellites with course correction in the coordinate system associated with the vessel,
где ДП - дирекционный пеленг;where DP - directional bearing;
N - истинное направление на север;N is the true north direction;
Nк - направление на север, измеренное компасом;N to - direction to the north, measured by a compass;
XT, YT, ZT - оси топоцентрической системы координат.X T , Y T , Z T - axis of a topocentric coordinate system.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
Сетью простейших автоматических радиомаяков, размещенных на поверхности Земли таким образом, чтобы в зоне радиовидимости каждого спутника непрерывно находилось два радиомаяка, непрерывно излучающих несущие радиосигналов. В качестве радиомаяков могут быть использованы, например, существующие действующие, стационарные терминалы связных спутниковых систем или радиомаяки, непрерывно излучающие несущие радиосигналов.A network of simple automatic radio beacons located on the Earth's surface in such a way that in the radio visibility zone of each satellite there are continuously two beacons continuously emitting radio signal carriers. As beacons, for example, existing existing, stationary terminals of connected satellite systems or beacons continuously emitting carriers of radio signals can be used.
Основные требования: непрерывно излучаемые радиосигналы радиомаяков излучали достаточную мощность несущих для уверенного приема приемными устройствами спутниковых ретрансляторов; ретранслируемые сигналы имели информацию о принадлежности сигналов к соответствующим радиомаякам, и были известны координаты местоположения радиомаяков (фазовых центров антенн) с достаточной точностью, которые при производстве аппаратуры пользователей (АП) записываются в их запоминающие устройства.Main requirements: continuously emitted radio signals of beacons radiated sufficient carrier power for reliable reception of satellite transponders by receiving devices; the relayed signals had information about the belonging of the signals to the corresponding beacons, and the coordinates of the location of the beacons (phase centers of the antennas) were known with sufficient accuracy, which are recorded in their storage devices during the production of user equipment (AP).
Приемными устройствами спутниковых ретрансляторов (ПУСР) непрерывно принимаются несущие радиосигналов от двух радиомаяков и более, находящихся в зоне радиовидимости, и информацией о изменении принимаемых частот несущих, имеющейся в цепях управления частотами генераторов, управляемых напряжением схем слежения за несущими (ССН) на краях и в серединах одних и тех же мерных интервалов в системах отсчета времени спутников, модулируются несущие радиосигналов, усиливаются и затем излучаются (ретранслируются) в направлении Земли. При этом сигналы радиомаяками могут излучаться в одном частотном диапазоне, а ретранслироваться спутниками в другом.The receivers of satellite transponders (MSSR) are continuously receiving carriers of radio signals from two or more radio beacons located in the radio visibility zone, and information about changes in the received carrier frequencies available in the generator frequency control circuits controlled by the voltage of the carrier tracking circuits (CCH) at the edges and in the midpoints of the same measured intervals in the satellite's time reference systems, the carriers of the radio signals are modulated, amplified and then radiated (relayed) in the direction of the Earth. At the same time, signals by radio beacons can be emitted in one frequency range, and relayed by satellites in another.
Для определения координат и скорости навигирующимися пользователями производится одновременный прием, но уже ретранслированных сигналов радиомаяков от двух спутников выделяется информация о принадлежности сигналов соответствующим радиомаякам и информация ССН об изменениях принимаемых несущих сигналов ПУСР, а также фиксируется информация об изменении значений несущих на краях и в серединах мерных интервалов, имеющиеся в цепях управления генераторов управляемых напряжением (ГУН) ССН АП.To determine the coordinates and speed, navigating users simultaneously receive, but already relayed beacon signals from two satellites, information on the belonging of the signals to the corresponding beacons and information on the changes in the received carrier signals of the ISSR is highlighted, and information on changes in the values of the carriers at the edges and in the middle of the measured data is recorded intervals available in the control circuits of voltage-controlled generators (VCO) SSN AP.
Выделенная и зафиксированная информация в АП позволяет произвести вычисления навигационных параметров, которые в свою очередь позволяют установить навигационные зависимости между известными значениями направляющих косинусов векторов положения радиомаяков и неизвестными значениями направляющих косинусов векторов положения спутников. В результате решения системы навигационных уравнений в аппаратуре абонентов определяются значения и направляющих косинусов векторов положения спутников. Затем устанавливаются функциональные зависимости между известными значениями направляющих косинусов векторов положения спутников и неизвестными значениями направляющих косинусов векторов положения пользователей. Далее определяются координаты местонахождения пользователей без знания координат спутников с использованием только известных координат радиомаяков, записанных в запоминающие устройства АП при изготовлении аппаратуры.The extracted and recorded information in the AP allows us to calculate the navigation parameters, which in turn allow us to establish navigation dependencies between the known values of the direction cosines of the radio beacon position vectors and the unknown values of the direction cosines of the satellite position vectors. As a result of solving the system of navigation equations in the subscribers' equipment, the values and the directing cosines of the satellite position vectors are determined. Then, functional relationships are established between the known values of the guide cosines of the satellite position vectors and the unknown values of the guide cosines of the user position vectors. Next, the coordinates of the location of users without knowledge of the coordinates of the satellites are determined using only the known coordinates of the beacons recorded in the storage devices of the AP in the manufacture of the equipment.
При применении предложенного способа автономного определения абонентами своего местоположения отпадает необходимость также передавать каждым спутником собственные сообщения, на основе которых в действующей в настоящее время НАП производится решение навигационной задачи.When applying the proposed method for subscribers to independently determine their location, it is no longer necessary to transmit their own messages by each satellite, on the basis of which the navigation problem is being solved in the current NAP.
В основу предложенного способа автономного местоопределения спутников и пользователей положена дифференциальная радиально-скоростная методика измерений приращений фаз, обусловленных доплеровским сдвигом частоты. Современная радиально-скоростная дифференциальная методика базируется на измерениях доплеровских смещений частоты, которые приобретают излученные колебания номинальной частоты на трассе распространения между оконечными пунктами, находящимися в относительном движении с применением спутниковых линейных интерферометров и систем слежения за несущими частотами сигналов, принимаемыми приемными устройствами спутников и пользователей спутниковых систем.The proposed method for the autonomous location of satellites and users is based on a differential radial-velocity technique for measuring phase increments due to Doppler frequency shift. The modern radial-speed differential technique is based on measurements of Doppler frequency shifts that acquire radiated fluctuations of the nominal frequency on the propagation path between the end points in relative motion using satellite linear interferometers and tracking systems for carrier frequencies of signals received by receivers of satellites and satellite users systems.
При измерениях с применением дифференциальной радиально скоростной методики мерный интервал сравнительно мал (единицы секунд) и за время ТM измерение приращений фаз (приращений дальностей), обусловленных доплеровским сдвигом частоты, можно считать линейным. Разделив результат измерений приращений фаз на ТM, получим значение доплеровской частоты (радиальной скорости), пропорциональное мгновенному значению, а разделив на волновое число , получим значение разности дальностей за время мерного интервала ТM.In measurements using a differential radial velocity technique, the measuring interval is relatively small (units of seconds) and during T M the measurement of phase increments (range increments) due to Doppler frequency shift can be considered linear. Dividing the result of measurements of phase increments by T M , we obtain the value of the Doppler frequency (radial velocity) proportional to the instantaneous value, and dividing by the wave number , we obtain the value of the difference of the ranges during the measuring interval T M.
Классическое представление принципа работы интерферометра - измерение разности фаз колебаний, принимаемых двумя антеннами, разнесенными в пространстве (радиопеленгатор). Однако прием может осуществляться и на одну антенну, но тогда излучение принимаемого сигнала должно осуществляться разнесенными антеннами (фазовый радиомаяк). Демонстрацией работы интерферометра на базе второго принципа является прием пользователями спутниковых систем на мерных интервалах радиосигналов, излучающих движущимися спутниками. Расстояние, пройденное антенной спутника (фазовым центром) за мерный интервал, называется базой (базовым расстоянием d). Пользователи спутниковых систем удалены от центров баз на расстояния, во много раз превышающие d. В этом случае направления прихода сигналов спутников на мерных интервалах можно считать параллельными и можно записать разность расстояний в виде [3]:The classic representation of the principle of operation of the interferometer is the measurement of the phase difference of the oscillations received by two antennas spaced in space (direction finder). However, reception can be carried out on one antenna, but then the radiation of the received signal should be carried out by diversity antennas (phase beacon). A demonstration of the operation of the interferometer based on the second principle is the reception by users of satellite systems at measured intervals of radio signals emitted by moving satellites. The distance traveled by the satellite’s antenna (phase center) over the measuring interval is called the base (base distance d). Users of satellite systems are far from the centers of bases at distances many times greater than d. In this case, the directions of arrival of the satellite signals at measured intervals can be considered parallel and the distance difference can be written in the form [3]:
i=1,2,...,i = 1,2, ...,
где αt* - угол между направлением на пользователя (фазовый центр антенны АП) и нормалью к базе, проходящей через ее центр; π=3,1415....where α t * is the angle between the direction toward the user (phase center of the AP antenna) and the normal to the base passing through its center; π = 3.1415 ....
Направление «пользователь - спутник» определяется направляющим углом θt*, отсчитываемый относительно базы. Направление часто характеризуется также величиной cosθt*, которая носит название направляющий косинус [4], [5].The user-satellite direction is determined by the steering angle θ t * , measured relative to the base. The direction is often also characterized by the value cosθ t * , which is called the directing cosine [4], [5].
Зная величину базы и измеряя тем или иным способом разность расстояний ΔR, можно определить направление на пеленгуемый спутник (источник излучения).Knowing the magnitude of the base and measuring the distance difference ΔR in one way or another, we can determine the direction to the direction finding satellite (radiation source).
При фазовом методе измеряется разность фаз Δφ колебаний. Если длина волны принимаемых колебаний равна λ, тоIn the phase method, the phase difference Δφ of the oscillations is measured. If the wavelength of the received oscillations is equal to λ, then
где носит название крутизны пеленгационной характеристики или чувствительности [3].Where is called the steepness of the direction-finding characteristic or sensitivity [3].
Поскольку разность фаз Δφ пропорциональна направляющему косинусу угла прихода волны, определение направления фазовым методом сводится к измерению разности фаз (разности дальностей).Since the phase difference Δφ is proportional to the directing cosine of the wave arrival angle, determining the direction by the phase method reduces to measuring the phase difference (range difference).
Таким образом, чувствительность спутникового интерферометра, а следовательно, и точность пеленгования, точность измерения радионавигационных параметров растут с увеличением отношения d/λ (увеличением мерного интервала).Thus, the sensitivity of the satellite interferometer, and therefore the direction finding accuracy, and the accuracy of measuring the radio navigation parameters increase with increasing d / λ ratio (increasing the measuring interval).
Для уменьшения погрешностей, обусловленных флюктуацией фазы за счет среды, в которой распространяются радиоволны, а также за счет отсчетов фазы необходимо чтобы размер базы превышал эффективный радиус корреляции неоднородностей среды.To reduce errors caused by phase fluctuation due to the medium in which the radio waves propagate, as well as due to phase readings, it is necessary that the size of the base exceed the effective radius of correlation of the inhomogeneities of the medium.
Геометрическая интерпретация измерений радионавигационных параметров с применением спутниковых линейных интерферометров и радиально-скоростной дифференциальной методики предлагаемого способа иллюстрируется на фигурах 1, 2.The geometric interpretation of measurements of radio navigation parameters using satellite linear interferometers and radial-velocity differential methods of the proposed method is illustrated in figures 1, 2.
Поверхности положения для радиальной скорости представляют собой конусы, уравнения которых [5]Position surfaces for radial velocity are cones whose equations [5]
где , , , - радиальные скорости и линейные скорости кругового движения спутников, измеренные с применением информации ГУН ССН ПУСР и ГУН ССН АП об изменении несущих частот принимаемых сигналов соответственно.Where , , , - radial velocities and linear velocities of circular motion of satellites, measured using information from the VCO SSN PUSR and VCO SSN AP on changes in the carrier frequencies of the received signals, respectively.
Оси этих конусов направлены по вектору скорости спутников, а вершины в момент измерения радиальной скорости находятся в фазовых центрах антенн спутников. По мере приближения спутников к пользователю радиальная скорость, оставаясь отрицательной, убывает по значению, угол θ увеличивается (конус «разворачивается»). В момент максимального приближения спутников к пользователю угол θ=90° конус вырождается в плоскость. Затем радиальная скорость становится положительной, θ>90° (конус «выворачивается наизнанку»).The axes of these cones are directed along the satellite velocity vector, and the vertices at the moment of measuring the radial velocity are located in the phase centers of the satellite antennas. As the satellites approach the user, the radial velocity, while remaining negative, decreases in value, the angle θ increases (the cone “turns around”). At the moment of maximum approach of the satellites to the user, the angle θ = 90 ° the cone degenerates into a plane. Then the radial velocity becomes positive, θ> 90 ° (the cone is “turned inside out”).
Пространственное визирование с использованием спутниковых фазовых радиомаяков (линейных интерферометров) позволяет обозначить угловое положение линии, соединяющие фазовый центр антенн радиомаяков и фазовый центр антенн спутников, а также фазовый центр антенн спутников и фазовый центр антенн пользователей. Процессу пространственного пеленгования отвечает множество поверхностей, с которыми можно совместить линии визирования. Поверхностями положения в этом случае могут быть только те из них, которые имеют линейные образующие - линейчатые поверхности, например конические поверхности.Spatial sighting using satellite phase radio beacons (linear interferometers) allows you to indicate the angular position of the line connecting the phase center of the radio beacon antennas and the phase center of the satellite antennas, as well as the phase center of the satellite antennas and the phase center of the user antennas. The spatial direction finding process corresponds to many surfaces with which sight lines can be combined. In this case, position surfaces can only be those that have linear generators — ruled surfaces, for example, conical surfaces.
Линии визирования удобно задавать направляющими углами α, β, γ, заключенными между этими линиями и координатными осями. Вместо углов возможно употреблять значения их косинусов (cosα, cosβ и cosγ), что удобно для нахождения через эти направляющие косинусы соответствующих слагающих координат по осям. Из направляющих углов только два являются независимыми, а третий определяется через них.It is convenient to define the lines of sight with the guiding angles α, β, γ enclosed between these lines and coordinate axes. Instead of angles, it is possible to use the values of their cosines (cosα, cosβ and cosγ), which is convenient for finding the corresponding coordinate components along the axes through these direction cosines. Of the guide angles, only two are independent, and the third is determined through them.
Одним из видов навигационных измерений является метод измерения приращений фаз несущих навигационных радиосигналов с использованием радиально-скоростной дифференциальной методики.One of the types of navigation measurements is the method of measuring the phase increments of the carrier navigation radio signals using a radial-velocity differential technique.
Для измерения радионавигационного параметра (набега фаз колебаний несущих частот радиосигналов, обусловленных доплеровским сдвигом частоты) с применением радиально-скоростной дифференциальной методики обработки фазовых измерений, используются ССН ПУСР и ССН АП.To measure the radionavigation parameter (the phase incursion of the carrier frequencies of the radio signals due to the Doppler frequency shift) using the radial-speed differential technique for processing phase measurements, SSN PUSR and SSN AP are used.
ССН предназначены для слежения за фазой несущих, выделения информации и измерения доплеровских сдвигов частот. Для обеспечения быстрой синхронизации по несущей используется кольцо цифровой фазовой автоматической подстройки частоты (ЦФАПЧ). Кольцо фазовой подстройки частоты отслеживает изменение частоты входного сигнала. Информации об изменении частоты входного сигнала имеется в цепи управления частотой подстраиваемого ГУН, с помощью которой частота генерируемого им сигнала поддерживается равной частоте входного сигнала.CCHs are designed to track the phase of carriers, extract information, and measure Doppler frequency shifts. To ensure fast carrier synchronization, a digital phase-locked loop (DFCA) is used. A phase-locked ring monitors the frequency variation of the input signal. Information about changing the frequency of the input signal is available in the frequency control circuit of the tuned VCO, with which the frequency of the signal generated by it is maintained equal to the frequency of the input signal.
Кольцо ЦФАПЧ относительно просто и с высокой точностью позволяет измерить на мерном интервале набег нециклической фазы выходного колебания (т.е. фазы, изменяющейся в пределах, не ограниченных интервалом длиной 2π). Это дает возможность применять относительно простые квазиоптимальные алгоритмы измерений приращений фаз по сигналу, замаскированному шумом [6].The CFAPC ring is relatively simple and with high accuracy to measure the incidence of the non-cyclic phase of the output oscillation (i.e., a phase that varies within a range not limited to an interval of length 2π) on the measured interval. This makes it possible to apply relatively simple quasi-optimal algorithms for measuring phase increments from a signal masked by noise [6].
Измеренные значения набега фаз с помощью ССН ПУСР и ССН АП включают в себя как основную (рабочую) составляющую фазы обусловленные эффектом Доплера, так, дополнительную составляющую фазы , , вызванные рассогласованием временных шкал в радиолиниях «радиомаяки спутники», «спутники - пользователи» соответственноMeasured phase incursion using SSR PUSR and CCH AP include as the main (working) component of the phase due to the Doppler effect, so, an additional component of the phase , caused by the mismatch of timelines in the radio beacons satellites, satellites - users, respectively
При радиально-скоростном дифференциальном режиме измерений можно считать, что неизвестные приращения фаз, обусловленные нестабильностью частот опорных генераторов оконечных пунктов радиоизмерительных трасс, сохраняются на протяжении измерительного сеанса постоянными и в процессе измерений разностей фаз они взаимно скомпенсируются. Поэтому в выражениях, определяющих значения измеренных разностей фаз (приращений фаз), они отсутствуют.In the radial-speed differential mode of measurements, it can be considered that unknown phase increments caused by the instability of the frequencies of the reference generators of the terminal points of the radio measuring traces are kept constant during the measurement session and they are mutually compensated during the phase difference measurements. Therefore, in the expressions defining the values of the measured phase differences (phase increments), they are absent.
С целью более существенного уменьшения дисперсии фазовых измерений технология измерения набега фаз с помощью рассматриваемой методики предусматривает еще и вторичное усреднение, близкое к оптимальному. Вторичное усреднение измерений производится путем измерения усредненных значений набега фаз на первой и на второй половинах мерного интервала и образования затем их разностей (двойных разностей фаз).In order to more significantly reduce the dispersion of phase measurements, the technology for measuring the phase incursion using the technique under consideration also provides for secondary averaging close to optimal. Secondary averaging of measurements is carried out by measuring averaged values the phase incursion in the first and second halves of the measuring interval and then their differences (double phase differences) are formed.
В этом случае в измеренных значениях разностей набега фаз, учитывая, что неизвестные расхождения временных шкал сохраняются на протяжении измерительного сеанса постоянными, взаимно скомпенсируются и также в конечных измеренных значениях радионавигационного параметра будут отсутствовать.In this case, in the measured values of the differences in the phase incursion, given that the unknown differences in the time scales are kept constant during the measurement session, they are mutually compensated and will also be absent in the final measured values of the radio navigation parameter.
Таким образом, рассмотренная дифференциальная радиально-скоростная методика измерений разности набега фаз колебаний несущих частот навигационных радиосигналов с двойным усреднением на мерных интервалах позволяет практически мгновенно производить высокоточные измерения текущих значений радионавигационных параметров, являющимися основой вначале для определения навигационных параметров, а затем и установления функциональных навигационных зависимостей (алгоритмов) решения навигационной задачи.Thus, the considered differential radial-velocity method for measuring the difference in the phase incursion of the oscillations of the carrier frequencies of navigation radio signals with double averaging over measured intervals makes it possible to almost instantly perform high-precision measurements of the current values of radio navigation parameters, which are the basis at first for determining navigation parameters, and then establishing functional navigation dependencies (algorithms) solutions to the navigation problem.
Основное достоинство скоростного дифференциального радиального метода измерений навигационных параметров - отсутствие в измерениях систематических погрешностей, погрешностей, обусловленных расхождением шкал времени и частот генераторов радиомаяков - спутников, спутников - пользователей (абонентов).The main advantage of the high-speed differential radial method for measuring navigation parameters is the absence of systematic errors, errors due to the discrepancy between the time scales and frequencies of the beacon generators - satellites, satellites - users (subscribers).
Алгоритм оценки доплеровских сдвигов частоты (разности фаз несущих частот, обусловленных доплеровским сдвигом частоты) при измерении навигационных параметров используется дважды. Первый раз измеряется в радиолинии «радиомаяк - спутник» и второй раз измеряется в радиолинии «спутник - пользователь»The algorithm for estimating Doppler frequency shifts (phase difference of carrier frequencies due to Doppler frequency shift) is used twice in measuring navigation parameters. First time measured in the radio beacon-satellite radio link and is measured for the second time in the satellite - user radio link
Реальные измеренные значения приращений дальностей ΔRпр.с, ΔRпр.п, радиальных скоростей спутниковой аппаратурой и аппаратурой пользователей соответственно будут определяться выражениямиThe actual measured values of the increments of ranges ΔR pr.s , ΔR pr.s , radial velocities satellite equipment and user equipment will respectively be determined by the expressions
где f0i - частота колебаний радиосигналов, излучаемых радиомаяками; fi - частота колебаний радиосигналов, ретранслируемых спутниками; с - скорость света.where f 0i is the oscillation frequency of the radio signals emitted by beacons; f i - the frequency of oscillations of the radio signals relayed by satellites; c is the speed of light.
По измеренным значениям радионавигационных параметров с применением спутниковой навигационной аппаратуры и аппаратуры пользователей производится вычисление непосредственно самих навигационных параметров, определяющих как алгоритмы навигационных определений, так и предложенный способ в целом.Using the measured values of the radio navigation parameters using satellite navigation equipment and user equipment, the navigation parameters themselves are calculated directly, which determine both the navigation determination algorithms and the proposed method as a whole.
Способ автономного мгновенного определения пользователями-абонентами координат местонахождения, составляющих вектора скорости, угловой ориентации в пространстве и пеленга по фазе несущей радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых спутниками, основан на последовательном измерении навигационных параметров, выражающих расстояния между фазовыми центрами антенн радиомаяков - фазовыми центрами антенн спутников и расстояния между фазовыми центрами антенн спутников - фазовьми центрами антенн пользователей, а также на измерении модулей векторов положения спутников и пользователей (расстояний от точки размещения начала геоцентрической системы координат до фазовых центров антенн спутников и фазовых центров антенн пользователей) и определение по соответствующим измерениям значения направляющих косинусов. Они могут реализовываться в варианте, когда в зоне радиовидимости каждого спутника находятся два радиомаяка, а в зоне радиовидимости каждого пользователя - два спутника, расстояния до которых измеряется одновременно при соответствующем учете на мерном интервале их относительного движения.The method of autonomous instant determination by users of subscribers of the location coordinates, components of the velocity vector, the angular orientation in space and the bearing by phase of the carrier signal of the radio signals of terrestrial beacons relayed by satellites, is based on the sequential measurement of navigation parameters expressing the distances between the phase centers of the beacon antennas - the phase centers of the satellite antennas and distances between phase centers of satellite antennas - phase centers of user antennas, as well as in measurement modules of the position vectors of satellites and users (distances from the location point of the origin of the geocentric coordinate system to the phase centers of the satellite antennas and phase centers of the user antennas) and the determination of the values of the directional cosines from the corresponding measurements. They can be implemented in the case when there are two beacons in the radio-visibility zone of each satellite, and two satellites in the radio-visibility zone of each user, the distances to which are measured simultaneously with appropriate consideration for the measured interval of their relative motion.
Предложенный способ позволяет реализовать два алгоритма решения навигационной задачи: дальномерный и угломерный.The proposed method allows you to implement two algorithms for solving the navigation problem: rangefinder and goniometric.
Исходными данными для решения навигационной задачи предложенного способа являются координаты радиомаяков (фазовых центров антенн), значения которых не изменяются и записываются в запоминающие устройства каждого комплекта АП в процессе их изготовления и информация об изменении принимаемых частот несущих радиомаяков и спутниковых ретрансляторов, имеющихся в цепях управления ГУН ССН ПУСР и АП. Вычисленные затем соответствующие навигационные параметры позволяют в свою очередь установить системы навигационных уравнений между известными значениями направляющих косинусов местных геоцентрических радиус-векторов и неизвестными значениями направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов. В процессе решения систем уравнений определяются непосредственно значения направляющих косинусов радиус-векторов положения спутников или значения координат фазовых центров антенн спутников. Далее устанавливаются системы навигационных уравнений между уже известными значениями направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов (векторов положения спутников) и неизвестными значениями направляющих косинусов радиус-вектора положения пользователя.The initial data for solving the navigation problem of the proposed method are the coordinates of the beacons (phase centers of the antennas), the values of which do not change and are recorded in the storage devices of each set of APs during their manufacture and information on the change in the received frequencies of the carrier beacons and satellite repeaters available in the VCO control circuits SSN PUSR and AP. The corresponding navigation parameters then calculated allow us, in turn, to establish systems of navigation equations between the known values of the direction cosines of the local geocentric radius vectors and the unknown values of the direction cosines of the geocentric radius vectors. In the process of solving systems of equations, the values of the directing cosines of the radius position vectors of the satellites or the coordinates of the phase centers of the satellite antennas are determined directly. Next, the systems of navigation equations are established between the already known values of the directional cosines of the geocentric radius vectors (position vectors of the satellites) and the unknown values of the directional cosines of the radius vector of the position of the user.
Для определения значений направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов системы уравнений имеют видTo determine the values of the guiding cosines of the geocentric radius vectors, the systems of equations have the form
гдеWhere
ХМ1, YМ1, ZМ1,...X** М3, YМ3 **, Z** М3 - значения координат первого и второго и третьего (в зоне радиовидимости спутника могут находиться и другие радиомаяки) опорных наземных радиомаяков соответственно;X M1 , Y M1 , Z M1 , ... X ** M3 , Y M3 ** , Z ** M3 - the coordinates of the first and second and third (in the radio-visibility zone of the satellite can be other beacons) reference ground beacons, respectively;
где cosA1, cosA2, cosA3 **, cosA4 ** - значения косинусов углов между геоцентрическим радиус-вектором (R3+Нi)пр.с и местными геоцентрическими радиус-векторами (R3+h1), (R3+h2), (R3+h3)** соответственно; H1, H2 - высоты спутников; h1, h2, h3 ** - высоты фазовых центров антенн радиомаяков над поверхностью Земли.where cosA 1 , cosA 2 , cosA 3 ** , cosA 4 ** are the values of the cosines of the angles between the geocentric radius vector (R 3 + Н i ) etc. with local geocentric radius vectors (R 3 + h 1 ), ( R 3 + h 2 ), (R 3 + h 3 ) **, respectively; H 1 , H 2 - satellite heights; h 1 , h 2 , h 3 ** are the heights of the phase centers of the beacon antennas above the Earth's surface.
По теореме синусовBy the sine theorem
Для определения значений направляющих косинусов местного геоцентрического радиус-вектора и координат местоположения пользователей при приеме пользователями радиосигналов от двух спутников по известным значениям направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов устанавливаются системы навигационных уравненийTo determine the values of the directional cosines of the local geocentric radius vector and the coordinates of the location of users when users receive radio signals from two satellites using the known values of the directional cosines of geocentric radius vectors, systems of navigation equations are established
где cosB1, cosB2 - значения косинусов углов между геоцентрическими радиус-векторами (R3+H1)пр.п, (R3+H2)пр.п и местным геоцентрическим вектором R3+hП where cosB 1 , cosB 2 are the values of the cosines of the angles between the geocentric radius vectors (R 3 + H 1 ) a.s. , (R 3 + H 2 ) a.s. and the local geocentric vector R 3 + h P
В результате решения систем уравнений (5), (6) определяют значения направляющих косинусов вектора положения пользователя и координаты местонахождения ХП, YП, ZП.As a result of solving systems of equations (5), (6), the values of the guide cosines of the user position vector and the location coordinates X P , Y P , Z P are determined.
Уравнение 1, 2 системы (6) в отдельности представляет собой уравнение плоскости в пространстве, а в совокупности уравнения 1, 2 представляют собой прямую. Следовательно, геометрическим эквивалентом решения системы уравнения в целом является точка пересечения прямой с шаровой поверхностью радиусом (R3+hП), координаты которой и являются координатами местоположения фазового центра антенны пользователя.Equation 1, 2 of system (6) individually is an equation of a plane in space, and in aggregate, equations 1, 2 are a straight line. Therefore, the geometric equivalent of solving the system of equations as a whole is the point of intersection of a straight line with a spherical surface of radius (R 3 + h P ), the coordinates of which are the coordinates of the location of the phase center of the user’s antenna.
Система уравнений (6) является реализацией алгоритма дальномерного метода решения навигационной задачи, а система уравнений (5) - угломерного метода.The system of equations (6) is the implementation of the algorithm of the range-finding method for solving the navigation problem, and the system of equations (5) is the goniometric method.
В соответствии с алгоритмом угломерного метода решения навигационной задачи значения ХП, YП, ZП можно определить, использовав известные значения направляющих косинусов местного геоцентрического радиус-вектора (R3+hП).In accordance with the algorithm of the goniometric method for solving the navigation problem, the values of X P , Y P , Z P can be determined using the known values of the directing cosines of the local geocentric radius vector (R 3 + h P ).
Аналогичным образом через известные значения направляющих косинусов вектора положения спутника можно определить координаты спутниковSimilarly, using the known values of the direction cosines of the satellite position vector, you can determine the coordinates of the satellites
Составляющие вектора линейной скорости, а также составляющие векторов угловой скорости и углового ускорения спутников относительно осей геоцентрической системы координат определяются соответственно из выраженийThe components of the linear velocity vector, as well as the components of the angular velocity and angular acceleration vectors of the satellites relative to the axes of the geocentric coordinate system, are determined respectively from the expressions
Значения направляющих косинусов топоцентрических векторов определяются из выраженийThe values of the direction cosines of the topocentric vectors are determined from the expressions
Значения составляющих вектора скорости пользователей определяются из решения системы уравнений, полученных после дифференцирования уравнений системы (6).The values of the components of the user velocity vector are determined from the solution of the system of equations obtained after differentiating the equations of system (6).
Как видно из решения навигационной задачи по определению координат пользователей для их нахождения достаточно знать значение координат фазовых центров антенн ННРМ. Координаты спутников в явном виде не применяются. Они косвенно присутствуют в значениях направляющих косинусов векторов положения спутников. Следовательно, нет необходимости их определения не только наземными средствами и передачи их пользователям с использованием спутниковых радиолиний, но и определять их вообще.As can be seen from the solution of the navigation problem to determine the coordinates of users, to find them it is enough to know the value of the coordinates of the phase centers of the antennas of the NNRM. The coordinates of the satellites are not explicitly applied. They are indirectly present in the values of the directing cosines of the satellite position vectors. Therefore, there is no need to determine them not only by ground-based means and transmit them to users using satellite radio links, but also to define them in general.
Таким образом предложенный способ позволяет определить местоположение пользователей-абонентов с использованием как алгоритма дальномерного метода, так и алгоритма угломерного метода без знания координат местоположения центров антенн источников излучения радиосигналов спутников.Thus, the proposed method allows to determine the location of user subscribers using both the ranging method and the goniometer method without knowing the coordinates of the location of the centers of the antennas of the sources of radiation of satellite radio signals.
При дифференциальном радиально-скоростном режиме измерений радионавигационных параметров с двойным усреднением измерений неизвестные приращения фаз, обусловленные нестабильностью частот генераторов оконечных пунктов радиоизмерительных трасс, а также дополнительные составляющие фаз, вызванные рассогласованием временных шкал в радиолиниях «радиомаяки-спутники», «спутники-пользователи» сохранятся на протяжении измерительных сеансов длительностью порядка нескольких секунд постоянными и в процессе измерений двойных разностей фаз они практически взаимно скомпенсируются. Следовательно, при фазовых измерениях по несущей частоте взаимная временная привязка спутниковых радиосигналов орбитальной группировки не требуется. Синхронизируются только часы (шкалы времени) спутников. Навигационная задача решается в шкале времени пользователей.In the differential radial-speed mode of measuring radio navigation parameters with double averaging of measurements, unknown phase increments due to the instability of the frequencies of the generators of the terminal points of the radio measuring traces, as well as additional phase components caused by the mismatch of the time scales in the radio beacon-satellite and user-satellite radio lines, will be preserved during measurement sessions lasting about several seconds, constant and in the process of measuring double phase differences they are almost mutually compensated. Therefore, in phase measurements on the carrier frequency, the mutual time reference of satellite radio signals of the orbital constellation is not required. Only the clock (time scales) of the satellites are synchronized. The navigation task is solved in the users timeline.
Определение значений направляющих косинусов векторов положения спутников и значений направляющих косинусов векторов положения пользователей разнесены по времени по шкале времени пользователей не более чем на несколько секунд. Для приведения их к единому времени (моменту решения навигационной задачи) направляющие косинусы спутников прогнозируются в АП, т.е. вычисляются их текущие значения на момент определения координат пользователей. Закон движения спутников на интервале времени несколько секунд можно считать линейным.The determination of the values of the guiding cosines of the position vector of the satellites and the values of the guiding cosines of the position vector of the users are spaced in time on the time scale of users by no more than a few seconds. To bring them to a single time (the moment of solving the navigation problem), the guide cosines of the satellites are predicted in the AP, i.e. their current values are calculated at the time the user coordinates are determined. The law of satellite motion over a time interval of several seconds can be considered linear.
Одновременно результаты навигационных измерений и определений с применением угломерного метода позволяют определить составляющие линейной скорости, составляющие векторов угловой скорости и углового ускорения спутников относительно осей геоцентрической системы координат (8).At the same time, the results of navigational measurements and determinations using the goniometric method make it possible to determine the components of linear velocity, the components of the angular velocity and angular acceleration vectors of the satellites relative to the axes of the geocentric coordinate system (8).
Некоторые пользователи наряду со знанием координат и составляющих вектора скорости нуждается в знании ориентации собственных осей в пространстве. Определение ориентации продольной оси движущихся пользователей относительно направления на истинный север сводится к измерению истинного курса, продольной оси относительно горизонта - к измерению дифферента или тангенса, поперечной оси относительно горизонта - к измерению курса. Все эти величины необходимы для морского и воздушного судовождения, некоторые - для топогеодезических работ.Some users, along with knowledge of the coordinates and components of the velocity vector, need to know the orientation of their own axes in space. Determining the orientation of the longitudinal axis of moving users relative to the direction to the true north comes down to measuring the true course, the longitudinal axis relative to the horizon - measuring the trim or tangent, the transverse axis relative to the horizon - measuring the course. All these quantities are necessary for sea and air navigation, some for topographic and geodetic work.
При наличии на пользователях гироскопической или магнитной системы курсоуказания измерение истинной ориентации продольной оси по данным спутниковых систем и сравнение этих результатов с данными гирокомпаса или магнитного компаса позволит проложить маршрут движения и проконтролировать его. Трехмерная ориентация в пространстве нужна также спутникам, ракетным системам, стартовым устройствам ракетных систем.If the users have a gyroscopic or magnetic heading system, measuring the true orientation of the longitudinal axis according to satellite systems and comparing these results with the gyrocompass or magnetic compass data will allow you to lay a route and control it. Three-dimensional orientation in space is also needed for satellites, rocket systems, and launching devices for rocket systems.
Для ориентации пользователей в пространстве с использованием спутниковых систем измеряемыми навигационными параметрами являются углы между осями пользователей и прямой, соединяющей определенные точки пользователей и спутников (фазовые центры антенн АП и антенны источников навигационных радиосигналов спутников).To orient users in space using satellite systems, the measured navigation parameters are the angles between the user axes and the straight line connecting specific points of users and satellites (phase centers of AP antennas and antennas of satellite navigation radio signals).
Для получения информации об ориентации пользователей спутниковых систем в пространстве необходима пеленгация спутников (пользователей).To obtain information on the orientation of users of satellite systems in space, direction finding of satellites (users) is required.
В процессе пеленгации с использованием предложенных алгоритмов определяются направляющие косинусы углов α, β и γ геоцентрического и местного геоцентрического векторов, значения которых связаны с движением пользователя, вращением Земли и движением спутников.In the process of direction finding using the proposed algorithms, the direction cosines of the angles α, β and γ of the geocentric and local geocentric vectors are determined, the values of which are associated with the movement of the user, the rotation of the Earth and the movement of satellites.
Прямоугольные координаты и составляющие вектора скорости, например, пользователя в геоцентрической экваториальной системе координат связаны с географическими φ, γ и угловыми координатами известными соотношениями [3]:Rectangular coordinates and components of the velocity vector, for example, of a user in a geocentric equatorial coordinate system, are associated with geographical φ, γ and angular coordinates by known relations [3]:
где (R3+hП) - модуль местного геоцентрического вектора (вектора положения пользователя); - направляющие косинусы вектора положения пользователя; ψ - геоцентрическая широта; , - скорости изменения геоцентрической широты и долготы.where (R 3 + h P ) is the module of the local geocentric vector (user position vector); - guide cosines of the user position vector; ψ - geocentric latitude; , - the rate of change of geocentric latitude and longitude.
Геоцентрическая широта связана с географической широтой выражением:Geocentric latitude is associated with geographical latitude by the expression:
где е - эксцентриситет земного эллипсоида.where e is the eccentricity of the earth's ellipsoid.
Известные значения направляющих косинусов векторов положения пользователей в геоцентрической системе координат, в свою очередь, позволяют найти значения углов ψ, λ из решения системы уравнений, а затем и скорости изменения геоцентрической широты и долготы путем дифференцирования выражений, определяющих их значенияThe known values of the directing cosines of the user position vectors in the geocentric coordinate system, in turn, make it possible to find the values of the angles ψ, λ from the solution of the system of equations, and then the rate of change of the geocentric latitude and longitude by differentiating the expressions determining their values
где - скорости изменения угловых параметров местного геоцентрического вектора, определяемые выражениями (5) после их дифференцирования.Where - the rate of change of the angular parameters of the local geocentric vector, determined by expressions (5) after their differentiation.
Используя формулы перехода из геоцентрической системы координат в топоцентрическую, пересчитывают значения направляющих косинусов векторов в геоцентрической системе координат в значения в топоцентрической системе координат в соответствии с выражениями [7].Using the transition formulas from the geocentric coordinate system to the topocentric, recalculate the values of the direction cosines of the vectors in a geocentric coordinate system into values in a topocentric coordinate system in accordance with the expressions [7].
В то же времяIn the same time
Совместное решение уравнений позволяют найти значения углов азимута αП и места βП пользователей в топоцентрической системе координат.The joint solution of the equations allows us to find the values of the azimuth angles α P and the places β P of users in a topocentric coordinate system.
Условие пеленгации пользователя подвижным спутником требует непрерывной компенсации тем или иным способом отклонения плоскости пеленгации. Нарушение условий пеленгации происходит вследствие возмущающих вращательных и поступательных движений пользователей и движения спутников на небесной сфере.The condition of the user's direction finding by a moving satellite requires continuous compensation in one way or another of the deviation of the direction-finding plane. The violation of direction-finding conditions occurs due to disturbing rotational and translational movements of users and the movement of satellites in the celestial sphere.
Одним из вариантов непрерывной компенсации условий пеленгации (погрешностей), обусловленных вращательными и поступательными движениями пользователей фазовыми характеристиками используемых антенн, подстилающей поверхностью являются, например, технические решения, опубликованные в [8].One of the options for continuous compensation of direction finding conditions (errors) caused by rotational and translational movements of users by the phase characteristics of the antennas used, the underlying surface are, for example, technical solutions published in [8].
Знание значений направляющих косинусов вектора положения пользователя в геоцентрической системе координат и в системе координат пользователей позволяет определить углы между ортами двух систем. А знание значений углов, например, между ортами судовой системы координат с началом в центре масс, направленными соответственно по правому борту, носу и вверх, и ортами геоцентрической системы координат с началом в центре масс Земли, направленными соответственно по меридиану на север и вертикально вверх по отношению к поверхности Земли, является практически исчерпывающей информацией для определения ориентации пользователя в пространстве. Вычисленные значения направляющих косинусов векторов положения спутников и пользователей одновременно позволяют определить не только ориентацию в пространстве, но и составляющие их угловых скоростей и ускорений путем дифференцирования выражений их определяющих, а также решить задачу курсоуказания.Knowing the values of the guiding cosines of the user position vector in the geocentric coordinate system and in the user coordinate system allows you to determine the angles between the unit vectors of the two systems. A knowledge of the values of the angles, for example, between the orts of the ship's coordinate system with the origin in the center of mass, directed along the starboard side, bow and up, and the orts of the geocentric coordinate system with the beginning in the center of mass of the Earth, directed north and vertically up the meridian, respectively relative to the Earth’s surface, is practically exhaustive information for determining the user's orientation in space. The calculated values of the directing cosines of the position vectors of the satellites and users at the same time make it possible to determine not only spatial orientation, but also the components of their angular velocities and accelerations by differentiating their defining expressions, as well as solving the course guidance problem.
Для того чтобы произвести определение курса движения судна с требуемой погрешностью необходимо произвести определение (проверку) поправки компаса. Условимся, что под поправкой компаса будем понимать угол в горизонтальной плоскости между плоскостью истинного меридиана и осью любого (магнитного, гироскопического и др.) судового хранителя направления.In order to determine the course of the vessel with the required error, it is necessary to determine (check) the compass correction. We agree that by compass amendment we mean the angle in the horizontal plane between the plane of the true meridian and the axis of any (magnetic, gyroscopic, etc.) ship's direction keeper.
Определение поправки курсоуказания с применением алгоритма угломерного метода производится путем сличения отнесенных к одному моменту измерений измеренных значений αП с использованием, например, навигационных радиосигналов спутников системы GPS диапазона частот L1 или L2 и измеренных значений αк с помощью компаса.Heading correction using the goniometer algorithm is determined by comparing the measured values of α P related to one moment of measurement using, for example, the navigation radio signals of GPS satellites of the frequency range L1 or L2 and the measured values of α k using a compass.
Поправка компаса определяется из выраженияCompass correction is determined from the expression
Геометрическая интерпретация определения поправки курсоуказания по навигационным радиосигналам спутников системы GPS иллюстрируется на фигуре 3.A geometric interpretation of the definition of the course correction for the navigation radio signals of GPS satellites is illustrated in figure 3.
Результирующая погрешность навигационных определений пользователей зависит от множества факторов, полный учет которых едва ли возможен.The resulting error of user navigation definitions depends on many factors, the full accounting of which is hardly possible.
В значительной мере погрешность определяются типом сигнала, используемого в навигационной системе, а в основном погрешностью эфемерид, окружающей средой, в которой распространяются навигационные сигналы, и погрешностью измерения навигационных параметров непосредственно аппаратурой ПУСР и АП.To a large extent, the error is determined by the type of signal used in the navigation system, and mainly the error of the ephemeris, the environment in which the navigation signals propagate, and the error of measuring the navigation parameters directly by the PUSR and AP equipment.
Основой для вычислений приращений дальностей, радиальных скоростей, линейных скоростей кругового движения спутников, модулей топоцентрических, геоцентрических и местных геоцентрических векторов базовых расстояний, значений угловых скоростей базовых расстояний, значений косинусов углов между радиальным движением спутников и вектором линейной скорости являются фазовые измерения, измерения значений доплеровских частот аппаратурой ПУСР и АП по приращениям фаз несущих навигационных радиосигналов радиомаяков и спутников. Измерение приращений фаз производится с использованием радиально-скоростной дифференциальной методики. Режим измерений с применением ССН аппаратуры ПУСР и АП приращений фаз эквивалентен режиму измерений двойных разностей хода радиосигналов между фазовыми центрами антенн радиомаяков, АП и двумя положениями фазовых центров спутниковых антенн спутниковым линейным интерферометром, создающим на концах мерных интервалов два источника излучения сигналов, разнесенных во времени и в пространстве. Поэтому оценку погрешностей навигационных измерений и определений следует производить из расчета погрешностей фазовых измерений спутниковым интерферометром.The basis for calculating the increments of ranges, radial velocities, linear velocities of circular motion of satellites, modules of topocentric, geocentric and local geocentric vectors of base distances, values of angular velocities of base distances, cosines of angles between radial motion of satellites and linear velocity vector are phase measurements, measurements of Doppler values frequency equipment PUSR and AP on the increments of the phases of the carriers of the navigation radio signals of beacons and satellites. Phase increments are measured using a radial-velocity differential technique. The measurement mode using SSN equipment PUSR and AP phase increments is equivalent to the measurement mode of the double differences of the path of the radio signals between the phase centers of the beacon antennas, the AP and the two positions of the phase centers of the satellite antennas by a satellite linear interferometer, creating at the ends of the measured intervals two sources of radiation signals spaced in time and in space. Therefore, the estimation of errors in navigation measurements and determinations should be made from the calculation of errors in phase measurements by a satellite interferometer.
Погрешности фазовых измерений спутниковым интерферометром приращений фаз в общем случае обусловлены неточностями определения частот принимаемых аппаратурой ПУСР и АП радиосигналов (доплеровских сдвигов частоты), ошибками при разрешении неоднозначности фазовых измерений, нестабильностью принимаемых частот, многолучевостью распространения сигналов, влиянием ионосферы, тропосферы и погрешностями углов визирования спутников, обусловленными вычислительным процессом, а также характеристиками ПУСР и АП.The errors in phase measurements by a satellite interferometer of phase increments in the general case are due to inaccuracies in determining the frequencies of radio signals received by the PUSR and AP equipment (Doppler frequency shifts), errors in resolving the ambiguity of phase measurements, instability of the received frequencies, multipath propagation of signals, the influence of the ionosphere, troposphere and errors in the angles of sight of satellites due to the computational process, as well as the characteristics of the ISM and AP.
Измерения приращений фаз спутниковым интерферометром являются реализацией режима относительных измерений, положительной особенностью которых является то, что при их измерениях погрешности, имеющие систематический характер, взаимно компенсируются. По существу относительные измерения являются одной из разновидностей дифференциального режима использования интерферометрических измерений для определения навигационных параметров, в ходе реализации которого за счет компенсации систематических погрешностей и обеспечивается высокая точность фазовых измерений.Measurements of phase increments by a satellite interferometer are an implementation of the relative measurement mode, the positive feature of which is that in their measurements, errors that are systematic in nature are mutually compensated. Essentially, relative measurements are one of the varieties of the differential mode of using interferometric measurements to determine navigation parameters, during the implementation of which, by compensating for systematic errors, high accuracy of phase measurements is ensured.
Эффективность компенсации зависит от выходных характеристик цифровых следящих систем приемных устройств спутников и АП, в частности от характеристик цифровых ССН, поскольку именно шумовая погрешность ограничивает эффект компенсации сильно коррелированных погрешностей.Compensation efficiency depends on the output characteristics of the digital tracking systems of the receiving devices of satellites and APs, in particular, on the characteristics of digital CCHs, since it is the noise error that limits the effect of compensation for highly correlated errors.
Измерение значений доплеровского сдвига частоты навигационных радиосигналов в современных отечественных и зарубежных приемоиндикаторах спутниковых систем основано на измерениях приращений фаз несущих частот с использованием цифровых систем ССН, позволяющих весьма просто и относительно точно измерять набег нециклической фазы выходных колебаний (т.е. фазы, изменяющейся в пределах, не ограниченных интервалом 2π). Следовательно, проблемы разрешения неоднозначности фазовых измерений нет. Это дает возможность применять относительно простые квазиоптимальные алгоритмы фазовых измерений значений доплеровского сдвига частоты по сигналу, замаскированному шумом [6]. Среднеквадратическое значение погрешности слежения следящих систем, например, на частотах американской GPS, имеющих полосу слежения 20 Гц, обусловленной спектральной плотностью фазовых шумов, составляет не более 0.1 радиана [9].The measurement of the values of the Doppler frequency shift of navigation radio signals in modern domestic and foreign receiver indicators of satellite systems is based on measurements of the phase increments of the carrier frequencies using digital CCH systems, which make it possible to very easily and relatively accurately measure the incidence of the non-cyclic phase of the output oscillations (i.e., a phase that varies within not limited to 2π). Therefore, there is no problem of resolving the ambiguity of phase measurements. This makes it possible to apply relatively simple quasi-optimal phase measurement algorithms for the values of the Doppler frequency shift from a signal masked by noise [6]. The root-mean-square error of the tracking tracking systems, for example, at American GPS frequencies having a tracking band of 20 Hz, due to the spectral density of phase noise, is not more than 0.1 radian [9].
Нестабильность принимаемых частот (нестабильность приращений фаз) в аппаратуре ПУСР и АП можно представить как сумму постоянной в течение сеанса измерений (но неизвестной) и флуктационных составляющих. Первая при образовании вторых разностей фаз практически устраняется, доля вторых сводится к величине порядка 0,1 радиана [10].The instability of the received frequencies (instability of phase increments) in the PUSR and AP equipment can be represented as the sum of the constant during the measurement session (but unknown) and fluctuation components. The first upon the formation of the second phase differences is practically eliminated, the proportion of the second is reduced to a value of the order of 0.1 radian [10].
Погрешности, обусловленные многолучевостью, сводятся также к незначительным величинам, как за счет применения направленных антенн с правой круговой поляризацией, в результате которой отраженные сигналы принимаются при малых углах возвышения с меньшим усилением и в основном имеют левую поляризацию, так и за счет компенсации систематических погрешностей в процессе навигационных измерений и обработки измерений.Errors due to multipath are also reduced to insignificant values, both due to the use of directional antennas with right circular polarization, as a result of which the reflected signals are received at low elevation angles with lower gain and mainly have left polarization, and due to the compensation of systematic errors in the process of navigation measurements and measurement processing.
Влияние ионосфер и тропосферы, а также сказывающее влияние на движение спутников лобовое сопротивление и аномалии гравитационного поля незначительно, поскольку приращения фаз, обусловленные условиями распространения радиоволн на мерных интервалах, отличаются мало и в процессе измерений разностей фаз большая часть их взаимно компенсируется. Использование первичного и вторичного усреднений фазовых измерений позволяет большую часть как шумовой погрешности, так и оставшиеся части погрешностей, связанных с влиянием условий распространения (ионосфера, тропосфера, многолучевость), с влиянием лобового сопротивления на движение спутников, нестабильностью фазовых сдвигов в приемных устройствах, влияние ускорений и гравитационных полей спутников и АП свести к минимуму.The influence of the ionospheres and the troposphere, as well as the telling effect on the satellite’s motion, the drag and the anomalies of the gravitational field are insignificant, since the phase increments due to the propagation conditions of the radio waves at measured intervals differ little and most of them are compensated in the process of measuring phase differences. The use of primary and secondary averaging of phase measurements allows a large part of both the noise error and the remaining parts of the errors associated with the influence of propagation conditions (ionosphere, troposphere, multipath), with the influence of drag on satellite motion, the instability of phase shifts in receivers, the effect of accelerations and gravitational fields of satellites and AP to minimize.
По своему происхождению причины погрешностей могут быть самые разные, но самой весомой является погрешность, обусловленная энергетическим потенциалом радиолинии, отношением - шумовая погрешность.By their origin, the causes of errors can be very different, but the most significant is the error due to the energy potential of the radio line, the ratio - noise error.
Для оценки шумовой погрешности измерений приращений дальностей (σΔR), значений доплеровских сдвигов частоты (σ Ωд), радиальной скорости можно использовать выражение для дисперсии фазы (ε2 ф) схем ССН [11].To assess the noise error of measuring increments of ranges (σ ΔR ), the values of Doppler frequency shifts (σ Ωd ), radial velocity one can use the expression for the phase dispersion (ε 2 f ) of the CCH schemes [11].
Среднеквадратические значения погрешности измерений приращений фаз определяются выражениемThe root mean square values of the error in the measurements of the phase increments are determined by the expression
где ВССН - ширина полосы системы слежения за несущей.where CCH is the bandwidth of the carrier tracking system.
Среднеквадратическое значение погрешности измерения приращений дальностей, например, в GPS дБГц и BCCH=20 Гц на несущей частоте (λ=19 см) составит 0.079 радиан. Погрешность измерения приращений дальностей как приращений фаз несущей за определенный интервал времени увеличивается в раз. Поэтому среднеквадратическая погрешность измерения приращений дальностей по фазе несущей, обусловленной шумом σΔRш=0,34 см.RMS error of the measurement of increments of ranges, for example, in GPS dBHz and B CCH = 20 Hz at the carrier frequency (λ = 19 cm) will be 0.079 radians. The error in measuring increments of ranges as increments of the phases of the carrier for a certain time interval increases in time. Therefore, the standard error of the measurement of the increments of ranges in the phase of the carrier, due to noise σ ΔRш = 0.34 cm.
Измерение радиальной скорости основано также на измерениях приращений фаз на несущей частоте. Если интервал времени, в течение которого измеряется приращение фазы несущей равным одной секунды, а фазу выразить через длину волны, то погрешность измерения радиальной скорости составит см/с.Radial velocity measurement is also based on measurements of phase increments at the carrier frequency. If the time interval during which the increment of the phase of the carrier is measured is equal to one second, and the phase is expressed in terms of the wavelength, then the error in measuring the radial velocity will be cm / s.
Погрешности квантования измеряемых приращений дальности при цифровой реализации ССН в предположении равномерного их распределения (σΔRкв) равны 0,25 см [11].The quantization errors of the measured range increments in the digital implementation of SSN under the assumption of their uniform distribution (σ ΔRkv ) are 0.25 cm [11].
Источниками погрешностей вычислительного процесса в ПУСР и АП являются ограниченная разрядность процесса, математические аппроксимации и приближение выполнение команд с временной задержкой. Используя вычислители, способные выполнять расчеты с удвоенной точностью и с плавающей запятой, можно получить среднеквадратическую погрешность обработки приращений дальностей не более (σΔRв) 0,3 см.Sources of errors in the computational process in PUSR and AP are the limited capacity of the process, mathematical approximations and approximation of the execution of commands with a time delay. Using calculators capable of performing calculations with double accuracy and floating point, it is possible to obtain the standard error of processing increments of ranges of no more than (σ ΔRv ) 0.3 cm.
Таким образом, в первом приближении можно утверждать, что доминирующее влияние на точность измерений радионавигационных параметров с использованием фазовых измерений спутниковым интерферометром оказывают помехи шумового типа и собственные шумы приемников, погрешности, обусловленные квантованием и вычислительным процессом.Thus, as a first approximation, it can be argued that noise-type interference and receiver intrinsic noise, errors due to quantization and the computational process have a dominant influence on the accuracy of measurements of radio navigation parameters using phase measurements by a satellite interferometer.
Результирующая погрешность измерения приращений дальностей определяется квадратичным суммированием составляющих согласно формулеThe resulting error in measuring increments of ranges is determined by quadratic summation of the components according to the formula
Рассмотрим погрешности навигационных измерений применительно к рассмотренной дифференциальной радиально-скоростной методики измерения радионавигационных параметров выражений (2), (3) двойных разностей фаз.Let us consider the errors of navigation measurements as applied to the considered differential radial-velocity technique for measuring the radio navigation parameters of expressions (2), (3) of double phase differences.
В соответствии с формулой полного дифференциала измеряемых величин , , , , , выражений (1), (2) получим для конечных приращенийIn accordance with the formula of the total differential of the measured values , , , , , expressions (1), (2) we obtain for finite increments
Погрешности измерений двойных разностей фаз могут быть вызваны как погрешностями слежения ССН, так и погрешностями определения длин волн, мерных интервалов.Errors in the measurements of double phase differences can be caused by both errors in the tracking of SSNs and errors in determining wavelengths and measured intervals.
Обычно случайные погрешности измерений по радиоканалам «радиомаяки-спутники» и «спутники-пользователи» независимы, а их среднеквадратические значения одинаковы Поэтому среднеквадратические значения погрешностей измерений радионавигационных параметров с использованием радиально-скоростной методики можно найти по формуламTypically, the random measurement errors on the radio beacon satellites and user satellites are independent, and their mean square values are the same Therefore, the root mean square values of the measurement errors of the radio navigation parameters using the radial velocity technique can be found by the formulas
В соответствии с формулой полного дифференциала выражений определяемых величин [3] с учетом (1) среднеквадратическая погрешность углов визирования θt* оценивается какIn accordance with the formula for the full differential of the expressions of the determined quantities [3] taking into account (1) the standard error of the viewing angles θ t * is estimated as
Таким образом, погрешность пеленгования спутниковым интерферометром уменьшается с увеличением отношения сигнала к шуму, длительности мерного интервала и с уменьшением полосы слежения ССН.Thus, the error in direction finding by a satellite interferometer decreases with an increase in the signal-to-noise ratio, the length of the measured interval, and with a decrease in the tracking band of the CCH.
С учетом выше приведенной информации о среднеквадратической погрешности фазовых измерений, равной 0,079 радиан на односекундном мерном интервале, среднеквадратическая погрешность углов визирования спутниковым фазовым интерферометром, например, на частотах GPS составит не более 0,123 угл. с. (на односекундном мерном интервале d≈4 км). Соответственно, на мерном интервале, равном 10 с, погрешность составит 0,0123 угл. с.Given the above information about the standard error of the phase measurements, equal to 0.079 radians in the one-second measured interval, the standard error of the viewing angles satellite phase interferometer, for example, at GPS frequencies will be no more than 0.123 angles. from. (on a one-second measured interval d≈4 km). Accordingly, on a measured interval equal to 10 s, the error will be 0.0123 angles. from.
Рассмотрим погрешности измерения дальностей и погрешности навигационных определений спутников, пользователей, например, по радиосигналу GPS с применением радиально-скоростной дифференциальной методике фазовых измерений навигационных параметров.Consider the errors in measuring ranges and the errors in the navigation definitions of satellites, users, for example, using a GPS radio signal using a radial-speed differential method of phase measurements of navigation parameters.
Значения искомых дальностей , вычисляются по приращениям , и значениям , , , которые в свою очередь косвенно измеряются по одним и тем же фазовым измерениям на несущих частотах. Поэтому их случайные погрешности зависимы и равны между собой.Range Values , incremented , and values , , , which, in turn, are indirectly measured by the same phase measurements at carrier frequencies. Therefore, their random errors are dependent and equal to each other.
Применяя принципы равного влияния погрешностей фазовых измерений на среднеквадратические значения погрешностей измерения дальностей, погрешности последних можно определить, использовав выражение [12]Applying the principles of equal influence of phase measurement errors on the mean square values of range measurement errors, the errors of the latter can be determined using the expression [12]
Погрешность измерения дальностей как погрешность, обусловленная фазовыми приращениями несущей частоты за определенные мерные интервалы, также увеличиваются в раз. Чтобы учесть все неучтенные и остаточные погрешности фазовых измерений, увеличим среднеквадратическую погрешность измерения дальностей еще в два раза.The error in measuring ranges as an error due to phase increments of the carrier frequency for certain measured intervals also increase in time. To take into account all the unaccounted and residual errors of phase measurements, we increase the standard error of the range measurement by a factor of two more.
ТогдаThen
При равенстве длины волн несущих λпр.с=λпр.п=19 см среднеквадратическое значение погрешности определения дальностей между фазовыми центрами антенн радиомаяков-спутников, спутников-пользователей равно 1,2 см. Соответственно, предельное значение погрешности измерения дальностей (3 σR) равно 3,6 см.If the carrier wavelength is equal to λ a.s. = λ a.s. = 19 cm, the root-mean-square error of determining the distances between the phase centers of the antennas of beacons-satellites, satellite-users is 1.2 cm. Correspondingly, the limiting value of the error of measuring ranges (3 σ R ) is 3.6 cm.
Среднеквадратическая погрешность навигационных определений при применении дальномерной методики определяется как произведение предельных значений среднеквадратической погрешности измерения навигационного параметра (дальности) на соответствующее значение геометрического фактора (ГФ). Принимая номинальную величину ГФ, равную 3-5, предельная среднеквадратическая погрешность навигационных определений пользователей при применении дальномерной методики соответственно составит (10,8-18) см (без учета погрешностей определения, координат местоположения фазовых центров антенн спутников).The root-mean-square error of the navigation definitions when applying the range-finding technique is defined as the product of the limiting values of the standard error of the measurement of the navigation parameter (range) by the corresponding value of the geometric factor (GF). Assuming a nominal GF value of 3-5, the marginal root-mean-square error of the navigation definitions of users when using the rangefinder method will accordingly be (10.8-18) cm (without taking into account the errors of determination, the location coordinates of the phase centers of satellite antennas).
В случае применения этой же дальномерной методики для определения координат спутников предельное значение погрешности определения местоположения пользователей соответственно составит (15,23÷25,4) см, т.е. увеличится в раз.In the case of applying the same range-finding technique for determining the coordinates of satellites, the limiting value of the error in determining the location of users will accordingly be (15.23 ÷ 25.4) cm, i.e. will increase in time.
Измерения приращений фаз (приращения дальностей) в АП с применением цифровых ССН производится с использованием дифференциальной (радиально-скоростной) методики обработки измерений. Поэтому в навигационных системах уравнений отсутствуют погрешности, обусловленные расхождением шкал времени пользователей и спутников. Следовательно, для определения координат местоположения, составляющих вектора скорости пользователей GPS с применением алгоритмов автономного функционирования достаточно, чтобы в зоне радиовидимости каждого пользователя находилось не менее одного-трех спутников, а в зоне радиовидимости каждого спутника размещалось не менее одного-трех радиомаяков.Measurements of phase increments (range increments) in the AP using digital CCHs are performed using a differential (radial-velocity) measurement processing technique. Therefore, in the navigation systems of equations there are no errors due to the discrepancy of the time scales of users and satellites. Therefore, to determine the location coordinates that make up the speed vector of GPS users using autonomous functioning algorithms, it is sufficient that at least one or three satellites are in the radio visibility zone of each user, and at least one or three radio beacons are located in the radio visibility zone of each satellite.
Для уменьшения случайных составляющих погрешностей навигационных определений и погрешностей, обусловленных шумом, необходимо увеличивать размеры базовых расстояний d (мерных интервалов) и соотношение (отношение мощности сигнала к мощности шума) и уменьшать полосу слежения систем слежения за несущими навигационных радиосигналов ВССН.To reduce the random components of the errors in the navigation definitions and the errors caused by noise, it is necessary to increase the sizes of the base distances d (measured intervals) and the ratio (the ratio of signal power to noise power) and reduce the tracking band of tracking systems for tracking radio navigation signals in the SSN .
Глобальный дефект увеличения вертикальной составляющей погрешности определения местоположения пользователей в алгоритме угломерного метода (26) устраняется путем использования в системе уравнений измеренного значения местного геоцентрического радиус-вектора (R3+hП).The global defect of increasing the vertical component of the error in determining the location of users in the algorithm of the goniometric method (26) is eliminated by using the measured value of the local geocentric radius vector (R 3 + h P ) in the system of equations.
Рассмотрим вопрос об источниках погрешностей и погрешности навигационных определений алгоритмов угломерного метода.Consider the question of the sources of errors and errors in the navigation definitions of the algorithms of the goniometric method.
Дифференцируя выражения (5), (6), (7) и переходя к конечным приращениям, получим выражения, определяющие погрешности определения местоположения пользователей и спутников, а также погрешности определения составляющих вектора угловой скорости и составляющих углового ускорения спутников относительно осей геоцентрической системы координат.Differentiating expressions (5), (6), (7) and passing to finite increments, we obtain expressions that determine the errors in determining the location of users and satellites, as well as the errors in determining the components of the angular velocity vector and the components of the angular acceleration of satellites relative to the axes of the geocentric coordinate system.
Погрешности установления функциональных зависимостей уравнений систем (3), (4) определяются погрешностями измерений спутниковыми линейными интерферометрами узлов визирования выражение (9) и составляют на мерных интервалах 1 с и 10 с 5,975·10-7 и 5,975·10-8 радиан соответственно. Допуская, что вычислительный процесс значений направляющих косинусов геоцентрического радиус-вектора (R3+Н) и радиус-вектора положения пользователей (R3+hП) вносит дополнительную погрешность, равную . Тогда средние среднеквадратические значения погрешностей определения углов и , , на мерных интервалах 1 с и 10 с соответственно составят 8,42·10-7, 8,42·10-8 и 1,19·10-6, 1,19·10-7 радиан. Это значит, что с такими средними погрешностями привязаны соответствующие радиус-вектора к осям геоцентрической системы координат, в том числе и к меридиану, направленному на север. Т.е. среднеквадратическое значение погрешности определения направления истинного меридиана с использованием спутниковых линейных интерферометров составит 1,19·10-6 радиан (0,258 угл. с) на 1 с мерном интервале и 1,19·10-7 радиан (0,0258 угл. с) на 10 с мерном интервале. Следовательно, предельная погрешность определения поправки курсоуказания спутниковыми интерферометрами с использованием приема приемоиндикатором спутниковых радиосигналов на одну антенну на мерном интервале, равном 1 с составит 1 угл. с. Соответственно, на мерном интервале, равном 10 с предельная погрешность поправки курсоуказания составит 0,1 угл. с.The errors in establishing the functional dependences of the equations of systems (3), (4) are determined by the measurement errors by satellite linear interferometers of sight sites expression (9) and are at measured intervals 1 s and 10 s 5.975 · 10 -7 and 5.975 · 10 -8 radians, respectively. Assuming that the computational process of the values of the guiding cosines of the geocentric radius vector (R 3 + H) and the radius vector of the user position (R 3 + h P ) introduces an additional error equal to . Then the mean square errors of the angles and , , at measured intervals 1 s and 10 s, respectively, they will amount to 8.42 · 10 -7 , 8.42 · 10 -8 and 1.19 · 10 -6 , 1.19 · 10 -7 radians. This means that with such average errors the corresponding radius vectors are tied to the axes of the geocentric coordinate system, including the meridian directed to the north. Those. the root-mean-square error of determining the true meridian direction using satellite linear interferometers will be 1.19 · 10 -6 radians (0.258 angular s) per 1 measurement interval and 1.19 · 10 -7 radians (0.0258 angular s) per 10 with a measured interval. Consequently, the marginal error in determining the correction of the course guidance by satellite interferometers using the reception of satellite radio signals by one transceiver on one antenna at a measured interval of 1 s will be 1 angle. from. Accordingly, on a measured interval equal to 10 s, the marginal error of the correction of the course guidance will be 0.1 angle. from.
Как видно из систем уравнений (3), (4), (5), для того чтобы определить координаты местонахождения пользователей с применением угломерного метода решения навигационной задачи, определение (значение) координат спутников не требуется.As can be seen from the systems of equations (3), (4), (5), in order to determine the coordinates of the location of users using the goniometric method of solving the navigation problem, the determination (value) of the coordinates of the satellites is not required.
Средние значения предельных погрешностей навигационных определений с применением алгоритма угломерного метода при - отношении мощности сигнала к спектральной плотности мощности шума приведена в таблице.Average values of marginal errors of navigation definitions using the algorithm of the goniometric method for - the ratio of signal power to spectral density of noise power is given in the table.
Таблица. Средние значения предельных погрешностей навигационных определений с использованием разработанного алгоритма угломерного метода при отношенииTable. Average values of marginal errors of navigation definitions using the developed algorithm of the goniometric method with the ratio
. .
Техническая задача (цель) достигается за счет новой последовательности и совокупности действий над излучаемыми сигналами ННРМ, над принимаемыми сигналами приемными устройствами спутниковых ретрансляторов, над ретранслируемыми и над принимаемыми НАП ретранслированными спутниками радиосигналами, путем применения новых алгоритмов навигационных измерений и решения навигационных задач, которые и являются отличительными признаками предложенного способа:The technical task (goal) is achieved due to the new sequence and set of actions on emitted HHM signals, on received signals by the receivers of satellite relays, on relayed and on received NAP relayed satellites radio signals, by applying new algorithms for navigation measurements and solving navigation problems, which are distinctive features of the proposed method:
- навигационную информацию в составе координат местоположения фазовых центров антенн ННРМ, времени и информацию для введения поправок по частоте, по времени, а также информацию по принадлежности к определенному ННРМ не передают в составе излучаемых ННРМ сигналов и не ретранслируют спутниками-ретрансляторами, а записывают в запоминающие устройства НАП на заводах изготовителях при ее изготовлении;- navigation information in the coordinates of the location of the phase centers of the NNRM antennas, time and information for making corrections in frequency, time, as well as information on belonging to a specific NNRM are not transmitted as part of the emitted NNRM signals and are not relayed by relay satellites, but recorded in memory NAP devices in manufacturers at its manufacture;
- определяют значения дальностей между фазовыми центрами антенн ННРМ и фазовыми центрами спутниковых антенн приемных устройств спутников ретрансляторов (ПУСР) как произведения отношений квадратов значений радиальной скорости движения фазовых центров спутников приемных антенн к ускорениям радиальной скорости на квадраты значений тангенсов углов между радиальным движением и вектором скорости спутников;- determine the values of the distances between the phase centers of the antennas of the NNRM and the phase centers of the satellite antennas of the receiving devices of the relay satellites (PUSR) as the product of the ratio of the squares of the values of the radial velocity of the phase centers of the satellites of the receiving antennas to the accelerations of the radial velocity by the squares of the values of the angles between the radial motion and the velocity vector of the satellites ;
- определяют значения дальностей между фазовыми центрами спутниковых антенн, ретранслирующих сигналы ННРМ, и фазовыми центрами антенн НАП как произведения отношений квадратов значений радиальной скорости движения фазовых центров спутниковых антенн, ретранслирующих сигналы ННРМ, к ускорениям радиальной скорости на квадраты значений тангенсов углов между радиальным движением и вектором скорости спутников;- determine the values of the distances between the phase centers of satellite antennas relaying the HPHM signals and the phase centers of the NAP antennas as the product of the ratio of the squares of the values of the radial speed of the phase centers of the satellite antennas relaying the HRHM signals to the accelerations of the radial velocity by the squares of the values of the angles between the radial motion and the vector satellite speeds;
- определяют значения косинусов углов между геоцентрическими радиус-векторами (векторами положения спутников (R3+Нi)пр.с) и местными геоцентрическими радиус-векторами (векторами положения фазовых центров антенн ННРМ (R3+hi)) как арксинусы отношений произведений значений дальностей между фазовыми центрами антенн ННРМ и фазовыми центрами антенн ПУСР и значений косинусов углов между радиальным движением фазового центра антенны ПУСР и вектором скорости спутников к значениям модулей векторов положения фазовых центров антенн ННРМ;- determine the values of the cosines of the angles between the geocentric radius vectors (position vectors of the satellites (R 3 + H i ) pr.s ) and the local geocentric radius vectors (position vectors of the phase centers of the NNRM antennas (R 3 + h i )) as arcsines of the product relations the values of the distances between the phase centers of the antennas and the phase centers of the antennas and the values of the cosines of the angles between the radial motion of the phase center of the PUSR antenna and the satellite velocity vector to the values of the modules of the position vectors of the phase centers of the NNRM antennas;
- определяют значения косинусов углов между векторами положения спутников и вектором положения фазового центра антенны НАП как арксинусы отношений произведений значений дальностей между фазовыми центрами антенн спутников, через которые ретранслируют сигналы ННРМ, и фазовыми центрами антенн НАП и значений косинусов углов между радиальным движением и векторами скорости спутников к значениям модуля вектора положения фазового центра антенны НАП;- determine the values of the cosines of the angles between the position vectors of the satellites and the position vector of the phase center of the NAP antenna as the arcsines of the relations of the products of the distance values between the phase centers of the satellite antennas through which the NRM signals are relayed, and the phase centers of the NAP antennas and the cosines of the angles between radial motion and satellite velocity vectors to the values of the module of the position vector of the phase center of the NAP antenna;
- устанавливают систему функциональных зависимостей (систему навигационных уравнений) между известными значениями направляющих косинусов векторов положения фазовых центров антенн ННРМ и неизвестными значениями направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов (3), (4);- establish a system of functional dependencies (a system of navigation equations) between the known values of the directional cosines of the position vectors of the phase centers of the HHPM antennas and the unknown values of the directional cosines of the geocentric radius vectors (3), (4);
- определяют значения направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов (R3+Нi)пр.с путем решения систем уравнений (3), (4);- determine the values of the guiding cosines of the geocentric radius vectors (R 3 + H i ) pr.s by solving systems of equations (3), (4);
- устанавливают систему функциональных зависимостей (систему навигационных уравнений) между известными значениями направляющих косинусов геоцентрических радиус-векторов и неизвестными значениями направляющих косинусов вектора положения фазового центра антенны НАП;- establish a system of functional dependencies (a system of navigation equations) between the known values of the directional cosines of the geocentric radius vectors and the unknown values of the directional cosines of the position vector of the phase center of the NAP antenna;
- определяют значения направляющих косинусов вектора положения фазового центра антенны НАП путем решения системы уравнений (5);- determine the values of the guide cosines of the position vector of the phase center of the NAP antenna by solving the system of equations (5);
- используя выражения, связывающие известные значения направляющих косинусов вектора положения фазового центра антенны ПАП с географическими долготой λ и с широтой ψ определяют значения λ и ψ, а затем определяют значения синусов, косинусов углов λ как синусы, косинусы арктангенсов отношений значений проекций векторов положения фазовых центров антенн НАП на ось OY к значениям проекций векторов положения фазового центра антенн НАП на ось ОХ на одном и том же мерном интервале, а также синусы, косинусы углов ψ на том же мерном интервале как синусы, косинусы арккосинусов корней квадратных из сумм квадратов отношений проекций векторов положения фазовых центров антенн НАП на оси OX, OY геоцентрической системы координат к их модулям;- using expressions connecting the known values of the directional cosines of the position vector of the phase center center of the PAP antenna with geographical longitude λ and latitude ψ, determine the values of λ and ψ, and then determine the values of the sines, cosines of the angles λ as sines, cosines of the arc tangents of the ratios of the projections of the position vectors of the position of the phase centers NAP antennas on the OY axis to the values of the projections of the position vectors of the phase center antennas on the OX axis on the same measured interval, as well as the sines, cosines of the angles ψ on the same measured interval as whiskers, cosine inverse cosine square roots of the sums of the squares relationship projection position vectors phase centers NAP antennas on the axis OX, OY geocentric coordinate system to their modules;
- используя формулы перехода из геоцентрической системы координат в топоцентрическую, пересчитывают значения направляющих косинусов векторов дальностей между фазовыми центрами антенн спутниковых источников радиосигналов и фазовыми центрами антенн НАП в значения направляющих косинусов в топоцентрической системе координат, определяют значения углов азимута и углов места направления истинного меридиана как арксинусы корней квадратных их сумм квадратов отношений проекций векторов положения фазовых центров антенн НАП на оси ОХТ, OYТ топоцентрической системы координат к их модулям и как арктангенсы отношений значений проекций векторов положения фазовых центров антенн НАП на ось OYТ к значениям проекций векторов положения фазовых центров антенн НАП на ось ОХТ, а затем определяют значения поправки курсоуказания в топоцентрической системе координат путем сличения отнесенных к одному моменту измерений измеренных значений углов азимута с использованием радиосигналов спутников и измеренных значений углов азимута с помощью компаса путем взаимного вычитания.- using the transition formulas from the geocentric coordinate system to the topocentric one, recalculate the values of the directional cosines of the distance vectors between the phase centers of the antennas of the satellite radio signal sources and the phase centers of the NAP antennas into the values of the directional cosines in the topocentric coordinate system, determine the azimuth angles and elevation angles of the true meridian as arcsines the roots of their square sums of squares of the relations of the projections of the position vectors of the phase centers of the NAP antennas on the axis OX T , OY T of the topocentric coordinate system to their modules and as arctangents of the ratio of the projection values of the position vectors of the phase centers of the NAP antennas on the OY T axis to the values of the projections of the position vectors of the phase centers of the NAP antennas on the OX T axis, and then determine the course correction values in the topocentric coordinate system by comparing the one moment of measurement of the measured values of the azimuth angles using radio signals from satellites and the measured values of the azimuth angles using a compass by mutual subtraction.
Положительный эффект использования предложенного технического решения заключается в следующем.The positive effect of using the proposed technical solution is as follows.
Стратегия определения местоположения спутников (эфемерид) является ключевым вопросом создания любой спутниковой навигационной системы. Поэтому возможность навигироваться пользователями с высокой точностью с использованием навигационных измерений по фазе несущей радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых спутниками и по координатами местонахождения фазовых центров антенн ННРМ без знания эфемерид, а также определять с высокой точностью угловые параметры путем приема спутников радиосигналов на одну антенну НАП, являются большими преимуществами предлагаемого способа.A satellite positioning strategy (ephemeris) is a key issue in creating any satellite navigation system. Therefore, the ability to navigate by users with high accuracy using navigation measurements of the carrier phase of the radio signals of ground beacons relayed by satellites and the coordinates of the location of the phase centers of the LNRM antennas without knowledge of the ephemeris, and also to determine the angular parameters with high accuracy by receiving the radio signal satellites on one NAP antenna, are great advantages of the proposed method.
Помимо точности, к числу важных выходных параметров предложенного способа относятся достоверность и надежность.In addition to accuracy, the number of important output parameters of the proposed method include reliability and reliability.
Под достоверностью понимается способность системы обнаруживать свое неправильное функционирование и оповещать об этом пользователей для того, чтобы исключить использование этой системы в тех случаях, когда ее эксплуатационные параметры выходят за пределы установленных допусков.Reliability is understood as the ability of the system to detect its malfunction and notify users about this in order to exclude the use of this system in cases where its operational parameters are outside the established tolerances.
Под надежностью понимается вероятность того, что в течение определенного временного интервала в любой точке пространства навигационная система обеспечивает пользователей информацией, достаточной для определения местоположения с требуемой точностью.Reliability is understood as the probability that, during a certain time interval at any point in space, the navigation system provides users with information sufficient to determine the location with the required accuracy.
Надежность обеспечивается тем, что навигационная информация не определяется и не закладывается наземными контрольно-измерительными станциями (КИС) на борт каждого спутника, не ретранслируется спутниками пользователям и дальномерные коды не используются, а достоверность обеспечивается контролем уровней принимаемых НАП спутниковых радиосигналов непосредственно во время навигационного сеанса.Reliability is ensured by the fact that navigation information is not determined and is not laid by ground-based monitoring and measuring stations (CIS) on board each satellite, is not relayed to users by satellites and rangefinding codes are not used, and reliability is ensured by monitoring the levels of satellite radio signals received by NAP directly during the navigation session.
Предлагаемые технические решения открывают реальные возможности для интегрирования эксплуатируемых в настоящее время спутниковых систем узкоцелевого назначения в многоцелевую ГИСС навигации, геодезии, связи, наблюдения и управления и решения вопроса эффективного использования спутниковыми системами невосполнимого мирового ресурса, каким являются радиочастотной спектр и спутниковые орбиты.The proposed technical solutions open up real possibilities for integrating currently used narrow-purpose satellite systems into multi-purpose GISS navigation, geodesy, communications, monitoring and control and solving the issue of efficient use of satellite systems of an irreplaceable world resource, which are the radio frequency spectrum and satellite orbits.
Одновременно предлагаемый способ позволяет упростить наземные средства и решить проблему автономного функционирования спутниковых систем.At the same time, the proposed method allows to simplify ground facilities and solve the problem of autonomous functioning of satellite systems.
Дороговизна спутниковых систем особенно обусловлена дороговизной наземного сегмента, его высокими эксплуатационными расходами. Автономное функционирование систем позволит снизить экономические затраты на управление спутниковыми системами. Таким образом, экономический эффект применения предлагаемого способа достигается за счет снижения эксплуатационных расходов.The high cost of satellite systems is especially due to the high cost of the ground segment, its high operating costs. Autonomous operation of systems will reduce the economic costs of managing satellite systems. Thus, the economic effect of the application of the proposed method is achieved by reducing operating costs.
Потребности жизни и деятельности человека, а также конкуренция заставляют операторов мобильной связи настойчиво бороться за расширение номенклатуры предоставляемых услуг, в том числе и позицирования с применением спутниковых систем.The needs of human life and activity, as well as competition, are forcing mobile operators to aggressively struggle to expand the range of services provided, including positioning using satellite systems.
Причем актуальность предоставления навигационных услуг с использованием спутниковых систем возрастает с каждым годом. Так, например, 19.02.2003 г. московские власти нашли средство борьбы с транспортными пробками. В столице стартовал первый этап программы по внедрению системы спутниковой навигации. Пока что речь идет о 140 рейсовых автобусах и 20 машин «Скорой помощи». Столичные власти также собираются предложить услуги спутниковой навигации всем желающим москвичам. Следовательно, не только в зарубежных странах, но и в России практически сформировался заказ на предоставления пользователям навигационных услуг с применением спутниковых систем. Поэтому предлагаемый способ соответствует требованиям «промышленная применяемость».Moreover, the relevance of the provision of navigation services using satellite systems is increasing every year. So, for example, on February 19, 2003, the Moscow authorities found a means to combat traffic jams. In the capital, the first stage of the program to introduce a satellite navigation system has started. So far, we are talking about 140 regular buses and 20 ambulances. The city authorities are also going to offer satellite navigation services to all comers from Moscow. Consequently, not only in foreign countries, but also in Russia, an order has almost been formed to provide users with navigation services using satellite systems. Therefore, the proposed method meets the requirements of "industrial applicability".
Таким образом, предложенный способ автономного мгновенного определения пользователями-абонентами координат своего местоположения, составляющих вектора скорости, угловой ориентации в пространстве и пеленга по фазе несущей радиосигналов наземных радиомаяков, ретранслируемых спутниками, соответствует критериям новизны, изобретательскому уровню, промышленной применяемости и дает при использовании положительный эффект, заключающийся в повышении точности навигационных измерений и определений, достоверности надежности, в эффективности использования радиочастотного спектра и спутниковых орбит, а также в снижении эксплуатационных расходов спутниковых систем.Thus, the proposed method for the autonomous instant determination by users of the coordinates of their location, components of the velocity vector, the angular orientation in space, and the bearing by phase of the carrier signal of the radio signals of terrestrial beacons relayed by satellites, meets the criteria of novelty, inventive step, industrial applicability and gives a positive effect when used consisting in increasing the accuracy of navigation measurements and definitions, reliability, reliability and the use of radio frequency spectrum and satellite orbits, and to reduce the operating costs of satellite systems.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. B.C.Шебшаевич. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. - М.: Радио и связь, 1993.1. B.C. Shebshaevich. Network satellite radio navigation systems. - M .: Radio and communications, 1993.
2. А.Н.Армизонов. Способ определения координат местоположения, составляющих вектора скорости фазовых центров антенн спутниковых источников навигационных сигналов и фазовых центров антенн навигационной аппаратуры пользователей СРНС. Патент №2210788 (МПК G 01 S 5/00), 2001 г.2. A.N. Armizonov. A method for determining the location coordinates of the velocity vector of the phase centers of the antennas of satellite sources of navigation signals and phase centers of the antennas of navigation equipment of the SRNS users. Patent No. 2210788 (IPC G 01 S 5/00), 2001
3. Ю.М.Казаринов, Ю.А.Коломенский и др. Радиотехнические системы. - М.: Советское радио, 1968.3. Yu.M. Kazarinov, Yu.A. Kolomensky et al. Radio engineering systems. - M.: Soviet Radio, 1968.
4. П.А.Агаджанов, Н.М.Барабанов и др. Космические траекторные измерения. - М.: Советское радио, 1969.4. P. A. Agadzhanov, N. M. Barabanov and others. Space trajectory measurements. - M .: Soviet Radio, 1969.
5. B.C.Волосов, Ю.С.Дубинко и др. Судовые комплексы спутниковой навигации. - Ленинград, Судостроение, 1976.5. B.C. Volosov, Yu.S. Dubinko et al. Ship satellite navigation systems. - Leningrad, Shipbuilding, 1976.
6. Цифровые радиоприемные системы. Справочник под редакцией М.И.Жодзишского. - М.: Радио и связь, 1990.6. Digital radio receiving systems. Handbook edited by M.I.Zhodzishsky. - M .: Radio and communications, 1990.
7. B.C. Шебшаевич. Введение в теорию космической навигации. - М.: Радио и связь, 1971.7. B.C. Shebshaevich. Introduction to the theory of space navigation. - M .: Radio and communications, 1971.
8. Н.Е.Армизонов, А.Г.Козлов. Фазовые характеристики и фазовые центры антенн навигационной аппаратуры пользователей спутниковых радионавигационных систем. // Радиотехника. - 2000. - №5.8. N.E. Armizonov, A.G. Kozlov. Phase characteristics and phase centers of the antennas of navigation equipment for users of satellite radio navigation systems. // Radio engineering. - 2000. - No. 5.
9. Глобальная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. - М.: КНИЦ, 2002 (пятая редакция).9. Global satellite system GLONASS. Interface control document. - M.: KNITS, 2002 (fifth edition).
10. А.П.Манин, Л.М.Романов. Методы и средства относительных определений в системе NAVSTAR. Зарубежная радиоэлектроника №1. - М.: Радио и связь, 1989.10. A.P. Manin, L.M. Romanov. Methods and means of relative definitions in the NAVSTAR system. Foreign electronics number 1. - M.: Radio and Communications, 1989.
11. B.C.Шебшаевич и др. Бортовые устройства спутниковой навигации. - М.: Транспорт, 1988.11. B.C. Shebshaevich et al. On-board satellite navigation devices. - M .: Transport, 1988.
12. Г.А.Бурмистров. Основы способа наименьших квадратов. - М.: Издательство литературы по геологии и охране недр, 1963.12. G.A. Burmistrov. The basics of the least squares method. - M.: Publishing house of literature on geology and mineral protection, 1963.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128071/09A RU2286584C2 (en) | 2004-09-20 | 2004-09-20 | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128071/09A RU2286584C2 (en) | 2004-09-20 | 2004-09-20 | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004128071A RU2004128071A (en) | 2006-02-20 |
RU2286584C2 true RU2286584C2 (en) | 2006-10-27 |
Family
ID=36050860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004128071/09A RU2286584C2 (en) | 2004-09-20 | 2004-09-20 | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2286584C2 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570833C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for low-orbit global satellite communication and system therefor |
RU2573605C1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Method of determining reliable two-dimensional angular velocity vector relative to transverse axes of aircraft and identification of failures of angular velocity sensors |
RU2578169C1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of monitoring space radio link "earth-spacecraft" and system therefor |
RU2578168C1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-03-20 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (АО "ФНПЦ "ННИИРТ") | Global terrestrial-space detection system for air and space objects |
RU2644404C2 (en) * | 2016-06-27 | 2018-02-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of determination coordinates of unknown source of signals on earth surface in satellite communication system |
RU2675671C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" | Radio electronic interference to the satellite navigation signals source location determining system and method |
RU2708679C1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-12-11 | Дмитрий Александрович Затучный | Method for aircraft to detect external imitation interference, which makes an error in determining its location |
RU2725618C1 (en) * | 2020-01-24 | 2020-07-03 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
RU2726141C1 (en) * | 2020-01-24 | 2020-07-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range determination method |
RU2732893C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-09-24 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range determination method |
RU2735856C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
RU2801584C1 (en) * | 2022-07-12 | 2023-08-11 | Акционерное Общество "Северо-Западный Региональный Центр Концерна Вко "Алмаз-Антей" - Обуховский Завод" | Method and device for monitoring the reliability of surveillance information |
-
2004
- 2004-09-20 RU RU2004128071/09A patent/RU2286584C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570833C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for low-orbit global satellite communication and system therefor |
RU2573605C1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Method of determining reliable two-dimensional angular velocity vector relative to transverse axes of aircraft and identification of failures of angular velocity sensors |
RU2573605C9 (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Method of determining reliable two-dimensional angular velocity vector relative to transverse axes of aircraft and identification of failures of angular velocity sensors |
RU2578169C1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of monitoring space radio link "earth-spacecraft" and system therefor |
RU2578168C1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-03-20 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (АО "ФНПЦ "ННИИРТ") | Global terrestrial-space detection system for air and space objects |
RU2644404C2 (en) * | 2016-06-27 | 2018-02-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of determination coordinates of unknown source of signals on earth surface in satellite communication system |
RU2675671C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" | Radio electronic interference to the satellite navigation signals source location determining system and method |
RU2708679C1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-12-11 | Дмитрий Александрович Затучный | Method for aircraft to detect external imitation interference, which makes an error in determining its location |
RU2725618C1 (en) * | 2020-01-24 | 2020-07-03 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
RU2726141C1 (en) * | 2020-01-24 | 2020-07-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range determination method |
RU2732893C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-09-24 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range determination method |
RU2735856C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
RU2801584C1 (en) * | 2022-07-12 | 2023-08-11 | Акционерное Общество "Северо-Западный Региональный Центр Концерна Вко "Алмаз-Антей" - Обуховский Завод" | Method and device for monitoring the reliability of surveillance information |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004128071A (en) | 2006-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4402049A (en) | Hybrid velocity derived heading reference system | |
US6100842A (en) | Chained location determination system | |
US7098846B2 (en) | All-weather precision guidance and navigation system | |
US7292185B2 (en) | Attitude determination exploiting geometry constraints | |
CA2631479C (en) | A method for combined use of a local positioning system, a local rtk system, and a regional, wide-area, or global carrier-phase positioning system | |
US20090121932A1 (en) | Multi-antenna gnss positioning method and system | |
US20080120031A1 (en) | Tracking method | |
RU2727584C1 (en) | Altimetric method of performing marine altitude measurement with determination of plumb line deviation and device for its implementation | |
US11821997B2 (en) | Techniques for determining geolocations | |
RU2286584C2 (en) | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites | |
Bhardwaj et al. | Satellite navigation and sources of errors in positioning: a review | |
RU2152625C1 (en) | Method determining orientation of objects in space, range to them and bearing, position coordinates and components of velocity vector by navigation radio signals of spacecraft of space radio navigation systems | |
US5781151A (en) | Interferometric trajectory reconstruction technique for flight inspection of radio navigation aids | |
RU2393430C1 (en) | Method for high-precision measurement of aircraft trajectory coordinates in flight investigations on long routes | |
RU2152048C1 (en) | Method for detection of position coordinates, velocity vector constituents, distance and trajectory measurements by at mobile object using navigation signals from spaceships of satellite navigation systems | |
US6782320B1 (en) | Method and system of single-antenna determination of position, time, and attitude of a moving object by satellite navigation | |
RU2516239C2 (en) | Method of determining maximum usable frequency for ionospheric radio communication | |
RU2580827C1 (en) | Method for angular orientation of object | |
Yang et al. | Availability analysis of GNSS signals above GNSSs constellation | |
Abyshev | METHODS FOR LOCATING UAVs AND RADIO CONTROL SYSTEM DEVICES. | |
Saleh et al. | Integrated 5G mmWave Positioning in Deep Urban Environments: Advantages and Challenges | |
RU2402786C1 (en) | Method of determining position of navigation information user objects and device for realising said method | |
RU2784481C1 (en) | Method for autonomous measurement of gravitational field parameters on board a spacecraft | |
JP2711271B2 (en) | Positioning system by satellite | |
RU2764935C1 (en) | Method for determining the orientation of a space vehicle based on signals from navigation satellites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090921 |