RU2584091C1 - Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system - Google Patents

Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system Download PDF

Info

Publication number
RU2584091C1
RU2584091C1 RU2014152895/28A RU2014152895A RU2584091C1 RU 2584091 C1 RU2584091 C1 RU 2584091C1 RU 2014152895/28 A RU2014152895/28 A RU 2014152895/28A RU 2014152895 A RU2014152895 A RU 2014152895A RU 2584091 C1 RU2584091 C1 RU 2584091C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation
consumer
gnss
spacecraft
timeline
Prior art date
Application number
RU2014152895/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Стрельников
Галина Геннадьевна Родионова
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2014152895/28A priority Critical patent/RU2584091C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584091C1 publication Critical patent/RU2584091C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: navigation system.
SUBSTANCE: invention relates to satellite navigation and can be used for real-time monitoring of navigation field integrity of global navigation satellite system (GNSS). Technical result is that together with consumer navigation equipment (CNE) place the storage equipment for consumer time scale and hardware of high-precision comparison of consumer time scale with GNSS system time scale, synchronise consumer time scale with GNSS system time scale, record time of receiving navigation message from spacecraft (SC) GNSS according to consumer time scale, determine pseudo range between each SC and consumer equipment, determine one set of consumer coordinates by three values of pseudo range. Obtained sets are analysed, several sets of consumer coordinates are obtained, SC GNSS is detected, navigation messages of which must not be used for navigation solutions.
EFFECT: broader functional capabilities.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к спутниковой навигации и может использоваться для контроля целостности навигационного поля глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС). Под контролем целостности навигационного поля ГНСС понимают способность системы обеспечить своевременное предупреждение о тех моментах времени, когда система в целом или отдельные космические аппараты (КА) системы не должны использоваться для навигационных определений [1, с. 440].The invention relates to satellite navigation and can be used to control the integrity of the navigation field of the global navigation satellite system (GNSS). Under the integrity control of the GNSS navigation field, we understand the ability of the system to provide timely warning of those times when the whole system or individual spacecraft (SC) of the system should not be used for navigation definitions [1, p. 440].

Известен способ контроля целостности навигационного поля ГНСС, при котором на космических аппаратах ГНСС осуществляется непрерывный автономный контроль (самоконтроль) функционирования основных бортовых систем [1, с. 337]. Способ автономного контроля предусматривает, что при обнаружении непарируемых нарушений нормального функционирования основных бортовых систем, влияющих на качество излучаемого КА навигационного сигнала и достоверность передаваемого навигационного сообщения, на КА формируется признак его неисправности, который передается потребителю системы в составе оперативной информации навигационного сообщения [1, с. 337]. There is a method of monitoring the integrity of the GNSS navigation field, in which GNSS spacecraft carry out continuous autonomous monitoring (self-monitoring) of the functioning of the main onboard systems [1, p. 337]. The autonomous control method provides that when unpaired violations of the normal functioning of the main onboard systems are detected that affect the quality of the navigation signal emitted by the spacecraft and the reliability of the transmitted navigation message, a sign of its malfunction is formed, which is transmitted to the system consumer as part of the operational information of the navigation message [1, p. . 337].

Недостатком этого способа контроля является его неполнота. Так средства самоконтроля рассчитаны на обнаружение не всех возможных нарушений в работе бортовых систем, неисправности самих средств контроля не обнаруживаются и не сопровождаются передачей соответствующего сообщения потребителям, искажение эфемерид не может быть обнаружено на самом КА ГНСС [1, с. 338].The disadvantage of this method of control is its incompleteness. So the means of self-monitoring are designed to detect not all possible violations in the operation of on-board systems, the malfunctions of the control devices themselves are not detected and are not accompanied by the transmission of the corresponding message to consumers, the distortion of the ephemeris cannot be detected on the GNSS spacecraft [1, p. 338].

Известен способ контроля целостности навигационного поля ГНСС, при котором качество навигационного поля анализируется наземной контрольно-корректирующей станцией (ККС), имеющей в составе опорные измерительные станции с известными координатами и передающие средства [1, с. 355-359]. При этом на опорных измерительных станциях принимают навигационные сообщения видимых КА ГНСС. На ККС рассчитывают и передают потребителям дифференциальные поправки для корректной обработки навигационных сообщений при навигационных определениях.A known method of monitoring the integrity of the GNSS navigation field, in which the quality of the navigation field is analyzed by the ground control and correction station (KKS), which includes reference measuring stations with known coordinates and transmitting means [1, p. 355-359]. At the same time, navigation messages of visible GNSS satellites are received at reference measuring stations. On the KKS, differential corrections are calculated and transmitted to consumers for the correct processing of navigation messages during navigation definitions.

Недостатками описанного способа являются:The disadvantages of the described method are:

- локальная зона обслуживания потребителей, так как дальность обслуживания одной ККС составляет около 300 км [1, с. 357];- a local customer service zone, since the service range of one KKS is about 300 km [1, p. 357];

- влияние ионосферы на распространение радиосигнала навигационного сообщения, принятого ККС, способное привести к его искажению сообщения и в результате некорректному результату анализа качества функционирования КА ГНСС;- the influence of the ionosphere on the propagation of the radio signal of the navigation message received by the CCS, which can lead to its distortion of the message and as a result of an incorrect result of the analysis of the quality of functioning of the GNSS spacecraft;

- затраты ресурсов на создание и эксплуатацию ККС.- the cost of resources for the creation and operation of the KKS.

Известен способ контроля целостности навигационного поля ГНСС, при котором качество навигационного поля контролируется специальной аппаратурой, входящей в состав наземной подсистемы контроля и управления, - аппаратурой контроля поля (АКП) [1, с. 338]. После обнаружения нарушения функционирования бортовой аппаратуры некоторого КА ГНСС аппаратура контроля поля обеспечивает формирование признака неисправности этого КА и передачу признака в альманах всех КА ГНСС.A known method of monitoring the integrity of the GNSS navigation field, in which the quality of the navigation field is controlled by special equipment that is part of the ground subsystem of control and management, field monitoring equipment (AKP) [1, p. 338]. After detecting a malfunction of the onboard equipment of some GNSS spacecraft, the field monitoring equipment provides the formation of a malfunction sign of this spacecraft and the transmission of the sign in the almanacs of all GNSS spacecraft.

Недостатками такого способа являются:The disadvantages of this method are:

- низкая оперативность оповещения потребителей при обнаружении нарушения функционирования КА ГНСС, так как от момента обнаружения нарушения до включения признака неисправности в состав навигационного сообщения КА допускается значительная продолжительность времени (включение признака в альманах всех КА системы должно быть обеспечено не позднее чем через 16 часов [1, с. 338]);- low efficiency of consumer notification when a GNSS SC malfunction is detected, since a significant length of time is allowed from the moment the malfunction is detected to the sign of a malfunction in the spacecraft navigation message (the inclusion of the sign in the almanacs of all the SC of the system must be provided no later than 16 hours [1 , p. 338]);

- влияние ионосферы на распространение радиосигнала навигационного сообщения, способное привести к его искажению и в результате некорректному результату анализа качества функционирования КА ГНСС;- the influence of the ionosphere on the propagation of the radio signal of the navigation message, which can lead to its distortion and as a result of an incorrect result of the analysis of the quality of functioning of the GNSS spacecraft;

- затраты ресурсов на создание и эксплуатацию АКП.- the cost of resources for the creation and operation of automatic transmissions.

Известен способ-прототип контроля целостности навигационного поля ГНСС, при котором анализ навигационных сигналов осуществляется потребителем путем использования избыточной навигационной информации, получаемой в навигационной аппаратуре потребителей (НАП) от различных видимых КА ГНСС [1, с. 339]. Так, принимая сигналы более чем от четырех видимых КА ГНСС, выполняют навигационные определения по навигационным сообщениям только четырех КА. Выбирают различные комбинации четырех КА из всех видимых КА, получают несколько наборов координат потребителя. Например, приняв сигналы от пяти КА, можно получить пять наборов координат потребителя. Проводят анализ полученных наборов и подтверждают корректность принятых навигационных сообщений или выявляют КА ГНСС, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений [1, с. 339]. Описанный способ может быть реализован в случае, если НАП принимает навигационные сообщения не менее пяти различных КА ГНСС.There is a prototype method for monitoring the integrity of the GNSS navigation field, in which the analysis of navigation signals is carried out by the consumer by using the excess navigation information received in the navigation equipment of consumers (NAP) from various visible GNSS spacecraft [1, p. 339]. So, taking signals from more than four visible GNSS spacecraft, only four spacecraft make navigation determinations from the navigation messages. Various combinations of four spacecraft are selected from all visible spacecraft; several sets of consumer coordinates are obtained. For example, having received signals from five spacecraft, you can get five sets of consumer coordinates. They analyze the obtained sets and confirm the correctness of the received navigation messages or identify the GNSS satellite, the navigation messages of which should not be used for navigation definitions [1, p. 339]. The described method can be implemented if the NAP receives navigation messages from at least five different GNSS spacecraft.

Существенным достоинством способа является возможность оперативного выявления непосредственно в навигационной аппаратуре потребителя космического аппарата ГНСС, транслирующего некорректные навигационные сообщения, которые не должны использоваться в НАП для навигационных определений.A significant advantage of the method is the ability to quickly identify directly in the navigation equipment the consumer of the GNSS spacecraft broadcasting incorrect navigation messages that should not be used in the NAP for navigation definitions.

Недостатком описанного способа является невозможность контроля целостности навигационного поля в случае, если в зоне радиовидимости НАП находится меньше пяти КА ГНСС. Необходимость решения задачи контроля целостности навигационного поля при обработке менее пяти навигационных сообщений может быть острой в случаях уменьшения количества KA группировки ГНСС, снижения возможности приема навигационных сообщений в горной или лесной местности, условиях городской застройки.The disadvantage of the described method is the impossibility of monitoring the integrity of the navigation field if less than five GNSS satellites are in the radio visibility zone of the NAP. The need to solve the problem of monitoring the integrity of the navigation field when processing less than five navigation messages can be urgent in cases of decreasing the number of KA GNSS groups, reducing the ability to receive navigation messages in a mountain or forest area, urban conditions.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении возможности контроля целостности навигационного поля в случае, если количество КА ГНСС в зоне радиовидимости НАП больше трех КА ГНСС.The problem to which the claimed invention is directed, is to provide the ability to control the integrity of the navigation field if the number of GNSS spacecraft in the radio visibility zone of the NAP is more than three GNSS spacecraft.

Основной технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в оперативном обнаружении нарушения функционирования некоторого КА ГНСС, передающего некорректный навигационный сигнал, в случае, если количество КА ГНСС в зоне радиовидимости НАП не менее четырех КА ГНСС.The main technical result achieved by the claimed invention is the operational detection of a malfunction of some GNSS satellite transmitting an incorrect navigation signal, if the number of GNSS spacecraft in the radio visibility zone of the NAP is not less than four GNSS spacecraft.

Сущность изобретения состоит в том, что для контроля целостности навигационного поля глобальной навигационной спутниковой системы применяют навигационную аппаратуру потребителя, осуществляют прием навигационных сообщений космических аппаратов, находящихся в зоне радиовидимости, выполняют навигационные определения, при этом используют часть принятых навигационных сообщений, получают несколько наборов координат потребителя, проводят анализ полученных наборов, подтверждают корректность принятых навигационных сообщений или выявляют космический аппарат, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений, согласно изобретению совместно с навигационной аппаратурой потребителя размещают аппаратуру хранения шкалы времени потребителя и аппаратуру высокоточных сличений шкалы времени потребителя с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, перед проведением навигационных определений осуществляют синхронизацию шкалы времени потребителя с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, при проведении навигационных определений регистрируют время приема навигационного сообщения каждого космического аппарата глобальной навигационной спутниковой системы по шкале времени потребителя, используя которое определяют псевдодальность между каждым космическим аппаратом и аппаратурой потребителя, принимают навигационные сообщения не менее четырех космических аппаратов, определяют один набор координат потребителя по трем значениям псевдодальности.The essence of the invention lies in the fact that to control the integrity of the navigation field of the global navigation satellite system, navigation equipment of the consumer is used, navigation messages of spacecraft located in the radio visibility zone are received, navigation definitions are made, while some of the received navigation messages are used, several sets of consumer coordinates are received , analyze the received sets, confirm the correctness of the received navigation messages or identify a spacecraft whose navigation messages should not be used for navigational determinations, according to the invention, together with the consumer navigational equipment, they place the consumer’s timeline storage equipment and high-precision comparisons of the consumer’s timeline with the system timeline of the global navigation satellite system; before navigational determinations, they synchronize the scale timestamp with global navigation satellite system timeline system, when conducting navigation determinations, the time of receiving the navigation message of each spacecraft of the global navigation satellite system is recorded on the consumer’s time scale, using which the pseudorange between each spacecraft and the consumer’s equipment is determined, navigation messages of at least four spacecraft are received, one set of consumer coordinates is determined by three pseudorange values.

В соответствии с заявленным способом при приеме четырех навигационных сообщений получают четыре набора координат потребителя. Используя полученные наборы, подтверждают корректность принятых навигационных сообщений или выявляют космический аппарат глобальной навигационной спутниковой системы, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений.In accordance with the claimed method, when receiving four navigation messages, four sets of consumer coordinates are received. Using the obtained sets, they confirm the correctness of the received navigation messages or identify the spacecraft of the global navigation satellite system, the navigation messages of which should not be used for navigation determinations.

В основу изобретения положена возможность определения координат потребителя по навигационным сообщениям, полученным от трех КА ГНСС, в случае если шкала времени потребителя совпадает с системной шкалой времени ГНСС.The basis of the invention is the ability to determine the coordinates of the consumer from navigation messages received from three GNSS satellites, if the consumer’s time scale coincides with the GNSS system time scale.

Следует отметить, что принципы проведения навигационных определений, реализованные в современных ГНСС, не предусматривают необходимости совпадения шкалы времени НАП с системной шкалой времени ГНСС. Применение сигналов ГНСС позволяет определить координаты потребителя навигационной информации после одномоментного приема навигационных сообщений, переданных четырьмя КА ГНСС. Для определения трех координат потребителя и величины отклонения шкалы времени НАП от системной шкалы времени ГНСС используют систему, состоящую из четырех уравненийIt should be noted that the principles of navigational definitions implemented in modern GNSS do not require the coincidence of the NAP timeline with the GNSS system timeline. The use of GNSS signals makes it possible to determine the coordinates of the consumer of navigation information after receiving navigation messages transmitted by four GNSS satellites simultaneously. To determine the three coordinates of the consumer and the deviation of the NAP timeline from the GNSS system timeline, a system consisting of four equations is used

Figure 00000001
Figure 00000001

где х, y, z - искомые координаты потребителя; xj, yj, zj - координаты КА ГНСС j=1(1)4, переданные в составе навигационных сообщений; С - скорость света; tj - время распространения сигнала навигационного сообщения от j-ого КА ГНСС до НАП; τ - отклонение шкалы времени НАП от системной шкалы времени ГНСС.where x, y, z are the desired coordinates of the consumer; x j , y j , z j - coordinates of the GNSS spacecraft j = 1 (1) 4 transmitted as part of navigation messages; C is the speed of light; t j is the propagation time of the navigation message signal from the j-th GNSS spacecraft to the NAP; τ is the deviation of the NAP timeline from the GNSS system timeline.

Заявленным способом предусмотрено, что шкала времени НАП совпадает с системной шкалой времени ГНСС. Тогда при условииThe claimed method provides that the time scale of the NAP coincides with the GNSS system time scale. Then provided

Figure 00000002
Figure 00000002

из (1) получимfrom (1) we get

Figure 00000003
Figure 00000003

Из системы уравнений (3) следует, что при условии (2) координаты потребителя могут быть определены по навигационным сообщениям трех КА ГНСС.From the system of equations (3) it follows that under condition (2) the coordinates of the consumer can be determined from the navigation messages of the three GNSS satellites.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

1. Размещение совместно с навигационной аппаратурой потребителя ГНСС аппаратуры хранения шкалы времени потребителя и аппаратуры высокоточных сличений шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС.1. Placement together with GNSS consumer navigation equipment of storage equipment of the consumer’s timeline and equipment of high-precision comparisons of the consumer’s timeline with the GNSS system’s timeline.

2. Определение одного набора координат потребителя по трем значениям псевдодальности между космическим аппаратом и аппаратурой потребителя в отличие от способа-прототипа, в котором для определения одного набора координат потребителя требуется не менее четырех навигационных сообщений, полученных от разных КА ГНСС.2. Determination of one set of consumer coordinates by three pseudorange values between the spacecraft and consumer equipment, in contrast to the prototype method, in which at least four navigation messages received from different GNSS spacecraft are required to determine one set of consumer coordinates.

3. Проведение синхронизации шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС при подготовке к проведению навигационных определений и контролю целостности навигационного поля.3. Synchronization of the consumer’s timeline with the GNSS system timeline in preparation for navigational definitions and monitoring the integrity of the navigation field.

В способе-прототипе синхронизация шкалы времени потребителя с системной шкалой времени не требуется, так как величину отклонения шкалы времени потребителя от системной шкалы времени определяют при обработке навигационных сообщений путем включения отклонения в состав искомых параметров. Однако для определения такого отклонения требуется получить не менее четырех навигационных сообщений, переданных разными космическими аппаратами ГНСС. И при решении системы уравнений (1) искомыми величинами являются x, y, z, τ. Поэтому по четырем значениям псевдодальности рассчитывают только один набор координат потребителя и контроль целостности навигационного поля при приеме навигационных сообщений от четырех КА ГНСС невозможен.In the prototype method, synchronization of the consumer’s timeline with the system timeline is not required, since the deviation of the consumer’s timeline from the system’s timeline is determined when processing navigation messages by including the deviation in the required parameters. However, to determine such a deviation, at least four navigation messages transmitted by different GNSS spacecraft are required. And when solving the system of equations (1), the sought quantities are x, y, z, τ. Therefore, using only four pseudorange values, only one set of consumer coordinates is calculated, and it is not possible to control the integrity of the navigation field when receiving navigation messages from four GNSS spacecraft.

4. Выполнение следующей совокупности последовательных действий для контроля целостности навигационного поля:4. The following set of sequential actions to control the integrity of the navigation field:

- синхронизация шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС перед проведением навигационных определений;- synchronization of the consumer timeline with the GNSS system timeline before navigational definitions;

- определение псевдодальности между космическим аппаратом ГНСС и аппаратурой потребителя;- determination of the pseudorange between the GNSS spacecraft and consumer equipment;

- определение одного набора координат потребителя по трем значениям псевдодальности;- determination of one set of consumer coordinates by three pseudorange values;

- выявление КА ГНСС, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений, путем анализа нескольких наборов координат потребителя, при этом каждый из таких наборов рассчитан по трем значениям псевдодальности.- identification of GNSS spacecraft, whose navigation messages should not be used for navigation definitions, by analyzing several sets of consumer coordinates, each of these sets being calculated according to three pseudorange values.

Основные признаки, отличающие заявленный способ от способа-прототипа.The main features that distinguish the claimed method from the prototype method.

1. Для измерения псевдодальности между аппаратурой потребителя и космическим аппаратом ГНСС применяют шкалу времени потребителя, которая совпадает с системной шкалой времени ГНСС.1. To measure the pseudorange between the consumer equipment and the GNSS spacecraft, a consumer time scale is used, which coincides with the GNSS system time scale.

Сличение шкалы времени потребителя с системной шкалой времени позволяет исключить при последующих расчетах погрешность псевдодальности, вызванную отличием шкалы времени потребителя от системной шкалы времени, в отличие от способа-прототипа, в котором такое отличие необходимо учитывать при определении координат потребителя.Comparison of the consumer’s time scale with the system time scale makes it possible to eliminate the pseudorange error caused by the difference in the consumer time scale from the system time scale in subsequent calculations, in contrast to the prototype method in which such a difference must be taken into account when determining the coordinates of the consumer.

2. Отсутствие погрешности определения псевдодальности, вызванной отличием шкалы времени потребителя и системной шкалы времени, позволяет рассчитать координаты потребителя по трем значениям псевдодальности в отличие от способа-прототипа, в котором при расчете координат потребителя определяют поправки к шкале времени и используют для этого не менее четырех значений псевдодальности до разных КА ГНСС.2. The absence of an error in determining the pseudorange caused by the difference between the consumer’s time scale and the system time scale allows calculating the consumer’s coordinates using three pseudorange values, in contrast to the prototype method, in which corrections to the time scale are determined when calculating the consumer’s coordinates and use at least four pseudorange values to different GNSS spacecraft.

Следует подчеркнуть, что совпадение шкалы времени потребителя и системной шкалы времени означает единство начала отсчета и равенство размеров единиц времени и частоты таких шкал времени.It should be emphasized that the coincidence of the consumer’s time scale and the system time scale means the unity of the reference point and the equality of the sizes of time units and the frequency of such time scales.

При сравнении со способом-прототипом заявленный способ отличается следующим достоинством.When compared with the prototype method, the claimed method has the following advantages.

При наличии в зоне радиовидимости НАП только четырех КА ГНСС координаты потребителя могут быть определены по переданным ими четырем навигационным сообщениям. Однако применение способа-прототипа не позволяет выполнить контроль целостности навигационного поля по навигационным сообщениям четырех КА ГНСС. При отсутствии контроля целостности навигационного поля координаты потребителя могут быть рассчитаны неверно. Достоинством заявленного способа является возможность проведения анализа целостности навигационного поля при приеме навигационных сообщений меньшего количества КА ГНСС, чем в способе-прототипе.If there are only four GNSS spacecraft in the radio visibility zone of the NAP, the coordinates of the consumer can be determined by the four navigation messages transmitted by them. However, the application of the prototype method does not allow the integrity of the navigation field to be checked by the navigation messages of four GNSS spacecraft. In the absence of control of the integrity of the navigation field, the coordinates of the consumer may not be calculated correctly. The advantage of the claimed method is the possibility of analyzing the integrity of the navigation field when receiving navigation messages of a smaller number of GNSS spacecraft than in the prototype method.

Следует подчеркнуть, что при полностью развернутой орбитальной группировке ГНСС, на открытой местности в зоне радиовидимости потребителя находится, как правило, более четырех КА ГНСС, поэтому применение способа-прототипа возможно. Однако в условиях ограниченной видимости, например в горной или лесной местности, существуют препятствия по распространению навигационных сигналов. Поэтому достоинством заявленного способа является возможность контроля целостности навигационного поля по навигационным сообщениям только четырех КА ГНСС.It should be emphasized that with a fully deployed GNSS orbital constellation, in an open area in the radio visibility zone of the consumer, there are usually more than four GNSS satellites, therefore, the use of the prototype method is possible. However, in conditions of limited visibility, for example, in a mountain or forest area, there are obstacles to the distribution of navigation signals. Therefore, the advantage of the claimed method is the ability to control the integrity of the navigation field on the navigation messages of only four GNSS spacecraft.

Применение заявленного способа предусматривает проведение сличения шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС. Очевидно, требования к периодичности проведения сличений зависят от стабильности стандарта частоты эталона времени потребителя. Если в эталоне времени потребителя использовать стандарт с характеристиками, близкими к эталону времени, установленному на КА ГНСС, интервал между сличениями шкал должен составлять около 12 часов.The application of the claimed method involves the comparison of the consumer timeline with the GNSS system timeline. Obviously, the requirements for the frequency of comparisons depend on the stability of the frequency standard of the consumer time reference. If a standard with characteristics close to the time standard set on the GNSS spacecraft is used in the consumer’s time standard, the interval between the scale comparisons should be about 12 hours.

Блок-схема устройства, предназначенного для осуществления предлагаемого способа, представлена на фиг. 1.A block diagram of a device for implementing the proposed method is presented in FIG. one.

Устройство содержит навигационную аппаратуру потребителя 1, аппаратуру хранения шкалы времени потребителя 2, аппаратуру высокоточных сличений шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС 3, бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ) 4.The device comprises consumer 1 navigation equipment, consumer 2 timeline storage equipment, high-precision comparisons of consumer timeline with GNSS system timeline 3, on-board digital computer (BTSC) 4.

При этом выход НАП 1 соединен с первым входом БЦВМ 4, второй выход аппаратуры хранения шкалы времени потребителя 2 соединен со вторым входом БЦВМ 4, первый выход аппаратуры хранения шкалы времени потребителя 2 соединен со входом аппаратуры сличений шкалы времени потребителя 3, выход аппаратуры высокоточных сличений 3 соединен со входом аппаратуры хранения шкалы времени потребителя 2.In this case, the output of NAP 1 is connected to the first input of the BCMC 4, the second output of the storage equipment of the consumer timeline 2 is connected to the second input of the BCMC 4, the first output of the storage equipment of the consumer timeline 2 is connected to the input of the equipment of comparisons of the consumer 3 time scale, the output of the equipment of high-precision comparisons 3 connected to the input of the storage equipment of the consumer timeline 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Аппаратура сличений шкалы времени потребителя 3 принимает навигационные сообщения КА ГНСС, принимает от аппаратуры хранения шкалы времени потребителя 2 значения начала отсчета, размеры единиц времени и частоты и осуществляет синхронизацию шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС. НАП 1 принимает навигационные сообщения, переданные КА ГНСС, затем параметры, содержащиеся в навигационных сообщениях, поступают в БЦВМ 4. От аппаратуры 2 в БЦВМ 4 поступают данные шкалы времени потребителя.The consumer 3 timeline comparisons equipment receives GNSS satellite navigation messages, receives the reference values, sizes of time and frequency units from the consumer 2 timeline storage equipment, and synchronizes the consumer’s timeline with the GNSS system timeline. NAP 1 receives navigation messages transmitted by the GNSS spacecraft, then the parameters contained in the navigation messages are received in the digital computer 4. From the equipment 2 in the digital computer 4 the data of the consumer timeline are received.

БЦВМ 4 определяет псевдодальность между каждым космическим аппаратом и аппаратурой потребителя, определяет один набор координат потребителя по трем значениям псевдодальности, получает несколько наборов координат потребителей, выявляет КА ГНСС, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений.The digital computer 4 determines the pseudorange between each spacecraft and the consumer’s equipment, determines one set of consumer coordinates by three pseudorange values, receives several sets of consumer coordinates, reveals the GNSS spacecraft, whose navigation messages should not be used for navigation definitions.

Основной технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в оперативном обнаружении непосредственно в НАП нарушения функционирования КА ГНСС, передающего некорректный навигационный сигнал, при наличии в зоне радиовидимости НАП более трех КА ГНСС. Результат достигается за счет согласования шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС. Для проведения сличения двух шкал времени совместно с НАП размещают аппаратуру хранения шкалы времени потребителя и аппаратуру высокоточных сличений шкалы времени потребителя с системной шкалой времени ГНСС.The main technical result achieved by the claimed invention is the prompt detection directly in the NAP of a malfunction of the GNSS spacecraft transmitting an incorrect navigation signal if there are more than three GNSS spacecraft in the radio visibility zone of the NAP. The result is achieved by matching the consumer timeline with the GNSS system timeline. To carry out the comparison of the two time scales, together with the NAP, they place the consumer’s timeline storage equipment and high-precision comparisons of the consumer’s timeline with the GNSS system timeline.

Из последовательности действий, необходимой для осуществления способа, следует, что заявленный способ может быть использован для анализа целостности навигационного поля ГНСС по навигационным сообщениям, переданным более чем тремя КА ГНСС, и многократно воспроизведен.From the sequence of actions necessary for the implementation of the method, it follows that the claimed method can be used to analyze the integrity of the GNSS navigation field by navigation messages transmitted by more than three GNSS spacecraft, and repeatedly reproduced.

ЛитератураLiterature

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И. Петрова, В.Н. Харисова. - М.: Радиотехника, 2005.1. GLONASS. The principles of construction and operation. / Ed. A.I. Petrova, V.N. Harisova. - M .: Radio engineering, 2005.

Claims (1)

Способ оперативного контроля целостности навигационного поля глобальной навигационной спутниковой системы, в котором применяют навигационную аппаратуру потребителя, осуществляют прием навигационных сообщений космических аппаратов, находящихся в зоне радиовидимости, выполняют навигационные определения, при этом используют часть принятых навигационных сообщений, проводят анализ полученных наборов, получают несколько наборов координат потребителя, выявляют космический аппарат, навигационные сообщения которого не должны использоваться для навигационных определений, отличающийся тем, что совместно с навигационной аппаратурой потребителя размещают аппаратуру хранения шкалы времени потребителя и аппаратуру высокоточных сличений шкалы времени потребителя с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, перед проведением навигационных определений осуществляют синхронизацию шкалы времени потребителя с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, при проведении навигационных определений регистрируют время приема навигационного сообщения каждого космического аппарата глобальной навигационной спутниковой системы по шкале времени потребителя, используя которое определяют псевдодальность между каждым космическим аппаратом и аппаратурой потребителя, определяют один набор координат потребителя по трем значениям псевдодальности. A method for operatively monitoring the integrity of the navigation field of a global navigation satellite system, in which the consumer’s navigation equipment is used, the navigation messages of spacecraft in the radio visibility zone are received, navigation definitions are made, part of the received navigation messages are used, analysis of the received sets is made, several sets are received coordinates of the consumer, reveal a spacecraft whose navigation messages should not be used для for navigation definitions, characterized in that, together with the consumer navigation equipment, the consumer’s timeline storage equipment and the equipment of high-precision comparisons of the consumer’s timeline with the system timeline of the global navigation satellite system are placed, before the navigation determinations are carried out, the consumer’s timeline is synchronized with the global systemic timeline navigation satellite system, when conducting navigation definitions record the time n The reception of the navigation message of each spacecraft of the global navigation satellite system according to the consumer’s time scale, using which the pseudorange between each spacecraft and the consumer’s equipment is determined, one set of consumer coordinates is determined by three pseudorange values.
RU2014152895/28A 2014-12-25 2014-12-25 Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system RU2584091C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152895/28A RU2584091C1 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152895/28A RU2584091C1 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584091C1 true RU2584091C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56011965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152895/28A RU2584091C1 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584091C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411533C1 (en) * 2008-11-05 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method and apparatus for monitoring integrity of satellite navigation system
RU2431803C1 (en) * 2010-05-05 2011-10-20 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of automated detection of navigation topogeodetic parameters
RU2542326C1 (en) * 2013-10-04 2015-02-20 Олег Иванович Завалишин Method of improving integrity of used navigation satellite signals using local monitoring and correction station (lmcs) based on anomalous ionospheric effect

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411533C1 (en) * 2008-11-05 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method and apparatus for monitoring integrity of satellite navigation system
RU2431803C1 (en) * 2010-05-05 2011-10-20 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of automated detection of navigation topogeodetic parameters
RU2542326C1 (en) * 2013-10-04 2015-02-20 Олег Иванович Завалишин Method of improving integrity of used navigation satellite signals using local monitoring and correction station (lmcs) based on anomalous ionospheric effect

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И. Петрова, В.Н. Харисова. - М: Радиотехника, 2005. с. 339. *
СОЛОВЬЕВ Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: КТЦ-"Эко-Трендз", 2000, с.368. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106093978B (en) A kind of anti-spoofing formula interference signal processing method of GNSS time service type satellite receiver
CN107064961B (en) The method and device tested satellite navigation system integrity monitoring performance
CN101419275B (en) Local airport monitoring method and system based on multi-receiver
Bhatti et al. Performance of rate detector algorithms for an integrated GPS/INS system in the presence of slowly growing error
US20030040852A1 (en) Self-monitoring satellite system
GB2472497A (en) Vertical required navigation performance containment with radio altitude
EP2648017A1 (en) On-board system for piloting an aircraft, based on a GNSS system, with redundant, dissimilar architecture for high level of integrity
Zhao et al. High-rate Doppler-aided cycle slip detection and repair method for low-cost single-frequency receivers
CN110988930B (en) Advanced receiver autonomous integrity monitoring simulation evaluation method and device
CN101395443A (en) Hybrid positioning method and device
CN109782303B (en) Performance test method, device and system of foundation enhancement system
WO2015129243A1 (en) Satellite positioning-use radio wave interference detection mechanism, satellite positioning-use radio wave interference detection method, and augmentary information transmission system provided with satellite positioning-use radio wave interference detection mechanism
US7423585B2 (en) Navigation signal group delay calibration
US20140203962A1 (en) Method and System for Navigation
KR102102398B1 (en) Apparatus and method for making navigation performance evaluation in real time
RU2584091C1 (en) Method for real-time monitoring of integrity of navigation field of global navigation satellite system
Gunning Safety critical bounds for precise positioning for aviation and autonomy
Pietraszewski et al. US Coast Guard differential GPS navigation field test findings
US11567216B2 (en) Single delta range differences using synthetic clock steering
CN112615665B (en) Whole satellite testing system and testing method for intelligent small satellite image processing function
RU2477835C1 (en) Method of monitoring continuity of navigation field of global navigation satellite system
US20040189518A1 (en) Signal deformation monitor
Sony et al. Implementation of receiver autonomous integrity algorithm for fault detection of IRNSS
Michalson Ensuring GPS navigation integrity using receiver autonomous integrity monitoring
Margaria et al. Proof-of-concept of the local integrity approach: Prototype implementation and performance assessment in an urban context

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171226