RU2361231C1 - Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем - Google Patents
Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361231C1 RU2361231C1 RU2007135422/09A RU2007135422A RU2361231C1 RU 2361231 C1 RU2361231 C1 RU 2361231C1 RU 2007135422/09 A RU2007135422/09 A RU 2007135422/09A RU 2007135422 A RU2007135422 A RU 2007135422A RU 2361231 C1 RU2361231 C1 RU 2361231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- user
- subsystems
- wide
- navigation
- integrity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения непрерывности обслуживания пользователей широкозонных дифференциальных подсистем (ШДПС) спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная система) в условиях воздействия внезапных неблагоприятных факторов, таких как геомагнитные возмущения, мощные кратковременные радиошумы, локальные шумы многолучевости. В предлагаемом способе предупреждения о возможном нарушении целостности ШДПС формируются на основании анализа текущего регионального распределения реальных значений геометрического фактора. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение достоверности предупреждений о нарушении целостности системы, поскольку анализируется реальная картина текущей геометрии навигационного созвездия, отражающая воздействие внезапных неблагоприятных факторов, а также обеспечение непрерывности обслуживания пользователей СРНС за счет выдачи своевременного и достоверного предупреждения о нарушении целостности ШДПС.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения непрерывности обслуживания пользователей широкозонных дифференциальных подсистем (ШДПС) спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная система) в условиях воздействия внезапных неблагоприятных факторов, таких как геомагнитные возмущения, мощные кратковременные радиошумы, локальные шумы многолучевости.
Известен способ-прототип, обеспечивающий автономный контроль целостности ШДПС WAAS (Wide Area Augmentation System) американской СРНС GPS и выдачу предупреждений о снижении точности координатных определений ниже допустимого уровня. Сущность способа заключается в оперативном анализе значений геометрического фактора, оценке соответствующих погрешностей определения местоположения пользователя и выдаче пользователю предупреждений об опасном снижении точности определения координат. Известно, что погрешность измерения радионавигационных параметров (псевдодальностей до видимых навигационных спутников) связана с погрешностью определения местоположения следующей общей зависимостью:
где - пространственная погрешность определения местоположения; σΔR - эквивалентная дальномерная погрешность.
Пространственный геометрический фактор (PDOP) определяется следующим образом:
где Xi, Yi, Zi - прямоугольные геоцентрические координаты i-го навигационного спутника (НС);
Xus, Yus, Zus - прямоугольные геоцентрические координаты пользователя СРНС;
Ri - псевдодальность до i-го НС [1].
Геометрический фактор (2) оценивается на каждой опорной станции ШДПС WAAS для идеального случая, т.е. на основании расчетов геометрии наблюдаемого созвездия по эфемеридам навигационных спутников без учета текущей реальной ситуации [1, 2]. Однако известно, что во время сильных геомагнитных возмущений, всплеска радиошумов Солнца и других источников возможна одновременная потеря сопровождения до восьми НС из состава текущего наблюдаемого созвездия [3, 4]. Такие ситуации, правда, достаточно редки [5], но даже изъятие 1-2 НС из наблюдаемого созвездия тоже может привести к существенному возрастанию геометрического фактора и вероятности сбоя в определении координат [1].
Таким образом, в способе-прототипе не учитывается действие неблагоприятных факторов, которые могут привести к внезапному ухудшению геометрии навигационного созвездия и снижению точности координатных определений.
Задачей изобретения является устранение указанного существенного недостатка способа-прототипа с сохранением высокой достоверности, которая присуща такому подходу вообще для контроля целостности ШДПС.
В сравнении со способом-прототипом, где предупреждения о возможном нарушении целостности ШДПС формируются на основании усредненных значений геометрического фактора, рассчитанных по эфемеридам для навигационного созвездия в идеальном случае, в предлагаемом способе такие предупреждения формируются на основании анализа текущего регионального распределения реальных значений геометрического фактора (2).
Для обеспечения пользователя ШДПС оперативной информацией об ожидаемом уровне погрешности в произвольной точке в пределах рабочей зоны ШДПС необходимо располагать непрерывным распределением значений геометрического фактора в пределах данной рабочей зоны. С этой целью предлагается использовать метод двумерной сплайн-интерполяции территориального распределения текущих значений геометрического фактора, заключающийся в следующем [6]. Выражение, описывающее двумерную сплайн-поверхность текущих значений геометрического фактора, проходящую через точки, соответствующие измерениям геометрического фактора на каждой из опорных станций ШДПС, имеет вид
где N - количество опорных станций ШДПС;
λi, φi, - геодезические координаты опорных станций ШДПС;
С1, С2, …, СN+3 - коэффициенты двумерного сплайна;
S(λ, φ) - вычисленное текущее значение геометрического фактора для потребителя в точке с геодезическими координатами (λ, φ).
Восстановленное с помощью формулы (3) поле текущих значений геометрического фактора предлагается использовать в аппаратуре пользователя ШДПС для оперативного контроля целостности ШДПС и формирования своевременного предупреждения о снижении точности определения местоположения ниже допустимого уровня. Алгоритм контроля целостности ШДПС в аппаратуре пользователя заключается в проверке выполнения условия:
где σsf,max - установленный по категориям требований к точности предельно допустимый уровень погрешности определения пространственного местоположения пользователя;
PDOPi - значение пространственного геометрического фактора, вычисленное в аппаратуре пользователя в произвольной точке региона с помощью формулы (3) в i-й момент времени;
σΔR,i - эквивалентная дальномерная погрешность, определенная по текущим измерениям на сети опорных станций ШДПС в i-момент времени.
В случае невыполнения условия (4) в аппаратуре пользователя ШДПС формируется предупреждение о недопустимо низкой точности определения местоположения. При этом пользователь имеет возможность перейти на резервные источники навигационной информации (в случае использования бортового навигационного комплекса).
Использование предлагаемого способа позволяет повысить достоверность предупреждений о нарушении целостности системы, поскольку анализируется реальная картина текущей геометрии навигационного созвездия, отражающая воздействие внезапных неблагоприятных факторов, а также повысить непрерывность обслуживания пользователей СРНС за счет выдачи своевременного и достоверного предупреждения о нарушении целостности ШДПС, что позволяет пользователям принять соответствующие меры по поддержанию координатных определений на требуемом уровне точности и непрерывности.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Kaplan E.D. Understanding GPS: Principles and applications. // Artech House. 1996.
[2] FAA/William J. Hughes Technical Center, NSTB/WAAS T&E Team, "Wide-Area Augmentation System Performance Analysis Report": Reports 6-8. fip://ftp.nstb.tc.faa.gov/pub/archive/REPORTS/.
[3] Coster A.J., J.C.Foster, P.J.Erickson, F.J.Rich. Regional GPS Mapping of Storm Enhanced Density During the July 15-16 2000 Geomagnetic Storm.
Proceedings of International Beacon Satellite Symposium, June 4-6, 2001, Boston College, Institute for Scientific Research, Chestnut Hill, MA, USA, 2001.
[4] A.P.Cerruti, P.M.Kintner, D.E.Gary, L.J.Lanzerotti, E.R. de Paula, H.B. Vo. Observed Solar Radio Burst Effects on GPS/WAAS Carrier-to-Noise Ration. // Space Weather. V.4. S10006. doi:10.1029/2006SW000254. 2006. http:gps.ece.cornell.edu.
[5] Skone, S., M. de Jong Limitations in GPS receiver tracking performance under ionospheric scintillation. // Phys. and Chemistry of the Earth. Part A. - 2001. - V.26. - №6-8. - P.613-621.
[6] Ашкеназы В.О. Сплайн-поверхности. Основы теории и вычислительные алгоритмы. Тверь: Тверской гос. ун-т, 2003. 82 с.
Claims (1)
- Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем (ШДПС) при обслуживании пользователей, отличающийся тем, что возможность предупреждения о нарушении целостности ШДПС и соответственно о снижении точности определения пространственного местоположения пользователя ниже допустимого уровня обеспечивается в аппаратуре пользователя на основании оперативного анализа текущего регионального распределения реальных значений пространственного геометрического фактора, получаемых посредством двумерной сплайн-интерполяции ожидаемых погрешностей определения пространственного местоположения пользователя, вычисляемых на сети опорных станций ШДПС с учетом реально наблюдаемого навигационного созвездия спутников, и заключается в проверке условия PDOPi·σΔR,i≤σsf,max, σΔR,i - эквивалентная дальномерная погрешность определения пространственного местоположения, определяемая пользователем по текущим измерениям на сети опорных станций ШДПС в i-й момент времени, σsf,max - установленный по категориям требований к точности предельно допустимый уровень погрешности определения пространственного местоположения пользователя, PDOPi - значение пространственного геометрического фактора, вычисленное в аппаратуре пользователя в произвольной точке региона в i-й момент времени по данным прямоугольных геометрических координат i-го навигационного спутника, прямоугольных геоцентрических координат пользователя ШДПС и псевдодальностям опорных станций до i-го навигационного спутника, при этом в случае невыполнения указанного условия в аппаратуре пользователя ШДПС формируется предупреждение о недопустимо низкой точности определения местоположения для перехода пользователя на резервные источники навигационной информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135422/09A RU2361231C1 (ru) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135422/09A RU2361231C1 (ru) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007135422A RU2007135422A (ru) | 2009-03-27 |
RU2361231C1 true RU2361231C1 (ru) | 2009-07-10 |
Family
ID=40542433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007135422/09A RU2361231C1 (ru) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2361231C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469273C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ формирования локальных геодезических сетей и определения координат целей с использованием метода относительных определений параметров |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113406673B (zh) * | 2021-06-17 | 2023-03-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种广域差分增强系统实时修正服务完好性监测方法 |
-
2007
- 2007-09-24 RU RU2007135422/09A patent/RU2361231C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FAA/WILLIAM J. Hughes Technical Center, NSTB/WAAS T&Team, «Wide-Area Augmentation System Performance Analysis Report»: Reports 6-8, 2006 ftp://ftp.nstb.tc.faa.gov/pub/archive/REPORTS/. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469273C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ формирования локальных геодезических сетей и определения координат целей с использованием метода относительных определений параметров |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007135422A (ru) | 2009-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu et al. | GNSS position integrity in urban environments: A review of literature | |
US10018729B2 (en) | Selected aspects of advanced receiver autonomous integrity monitoring application to kalman filter based navigation filter | |
CN103376454B (zh) | 使用精确卫星信息定位的先进全球导航卫星系统(gnss) | |
Groves | Shadow matching: A new GNSS positioning technique for urban canyons | |
Wang et al. | Multi-constellation GNSS performance evaluation for urban canyons using large virtual reality city models | |
AU2009333478B2 (en) | Methods and systems to increase accuracy in the navigation of single frequency receivers | |
US8624779B2 (en) | Global navigation satellite system (GNSS) reference station integrity monitoring and assurance | |
CN110297259B (zh) | 基于格网化的基准站网定位增强信息可用性监测方法及系统 | |
US11693120B2 (en) | System and method for providing GNSS corrections | |
Liao | Carrier phase based ionosphere recovery over a regional area GPS network | |
US9817126B2 (en) | Methods for identifying whether or not a satellite has a line of sight | |
Jokinen | Enhanced ambiguity resolution and integrity monitoring methods for precise point positioning | |
KR101221931B1 (ko) | 위성신호 미약 환경에서의 관성센서를 이용한 선박의 위성측정치 생성방법 및 장치 | |
RU2361231C1 (ru) | Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем | |
Innac et al. | A KALMAN FILTER SINGLE POINT POSITIONING FOR MARITIME APPLICATIONS USING A SMARTPHONE. | |
Lim et al. | L1 SBAS Message Modification for Service Expansion of Multi-Constellation GNSS Support | |
Racelis et al. | Impact of cascading faults on mega-constellation-augmented GNSS PPP integrity | |
Bijjahalli et al. | Masking and multipath analysis for unmanned aerial vehicles in an urban environment | |
Walter et al. | Future architectures to provide aviation integrity | |
Ochieng et al. | Potential performance levels of a combined Galileo/GPS navigation system | |
Ercek et al. | NLOS-multipath effects on pseudo-range estimation in urban canyons for GNSS applications | |
KR101221929B1 (ko) | 위성신호 미약 환경에서의 반송파 위상과 관성센서 정보를 이용한 선박의 위성측정치 생성방법 및 장치 | |
Komjathy et al. | The ionospheric impact of the October 2003 storm event on WAAS | |
JP2009175134A (ja) | 精度不良を検出する装置を備えるナビゲーションシステム | |
Betaille et al. | 3D-city-model-aided GNSS accurate positioning with integrity provision using simplified geometry of buildings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090925 |