RU2680091C1 - Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем - Google Patents

Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем Download PDF

Info

Publication number
RU2680091C1
RU2680091C1 RU2017144667A RU2017144667A RU2680091C1 RU 2680091 C1 RU2680091 C1 RU 2680091C1 RU 2017144667 A RU2017144667 A RU 2017144667A RU 2017144667 A RU2017144667 A RU 2017144667A RU 2680091 C1 RU2680091 C1 RU 2680091C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
gnss
calibration
frequency
simulators
Prior art date
Application number
RU2017144667A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Станиславович Печерица
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
Priority to RU2017144667A priority Critical patent/RU2680091C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680091C1 publication Critical patent/RU2680091C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/40—Simulation of airborne radar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники – радионавигации и может быть использовано для калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в части оценки значения систематической погрешности формирования беззапросной дальности (псевдодальности). Достигаемый технический результат - повышение точности калибровки имитаторов сигналов ГНСС в части систематической инструментальной погрешности формирования псевдодальностей, в обеспечении прослеживаемости результатов калибровки к первичным эталонам единиц величин, а также возможности проведения калибровки по навигационным сигналам с двумя квадратурными составляющими во всех частотных диапазонах действующих ГНСС. Указанный результат достигается за счет того, что метод калибровки имитаторов ГНСС заключается в одновременном двухканальном высокочастотном аналого-цифровом преобразовании (АЦП) формируемого навигационного сигнала и секундной метки шкалы времени имитатора сигналов, в последующей цифровой демодуляции сигналов с двумя квадратурными составляющими во всех частотных диапазонах действующих ГНСС, в фильтрации сигналов сглаживающим фильтром с линейной фазочастотной характеристикой, с последующим поиском перехода соответствующего фронта двоичной модулирующей последовательности через ноль и измерением интервала времени между найденным переходом и секундной меткой шкалы времени имитатора сигналов, который соответствует инструментальной погрешности имитатора сигналов, при этом двухканальное аналого-цифровое преобразование осуществляют с частотами дискретизации как минимум в два раза больше частоты несущей навигационного сигнала и с возможностью менять местами входные сигналы двухканального АЦП для повторения измерений.

Description

Изобретение относится к области радиотехники - радионавигации. Оно может применяться для калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в части оценки значения систематической погрешности формирования беззапросной дальности (псевдодальности). Подобная калибровка необходима для обеспечения единства измерений имитаторов сигналов ГНСС, которые в свою очередь применяются для метрологического обеспечения единства измерений навигационной аппаратуры потребителей ГНСС и беззапросных измерительных систем.
В настоящее время применяются два основных метода калибровки имитаторов сигналов ГНСС [Plumb, J.; Larson, K.М.; White, J. & Powers, E. Absolute calibration of a geodetic time transfer system // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2005, 52, 1904-1911]:
1. Метод калибровки с применением опорного приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в качестве эталона.
2. Метод калибровки с применением широкополосного осциллографа по минимуму амплитуды формируемого навигационного сигнала.
Первый метод характеризуется малыми материальными затратами, обеспечивает неопределенность калибровки на уровне 0,3 м (эквивалентно 1 нс), но имеет большой недостаток - фактически оценивается не погрешность формирования псевдодальности, а разность этих погрешностей для разных типов имитаторов. То есть обеспечивается лишь оценка сходимости разных имитаторов между собой, что порождает разность систематических погрешностей формирования псевдодальностей между имитаторами разных типов.
Второй метод этого недостатка лишен, но неопределенность калибровки этим методом превышает 0,15 м (эквивалентно 0,5 нс). Второй существенный недостаток - такой метод применим только при условии работы по навигационным сигналам с одной квадратурной составляющей, что ограничивает возможность его применения, т.к. в настоящее время все сигналы всех действующих ГНСС имеют как минимум 2 квадратурные составляющие.
Задачей изобретения является создание метода калибровки имитаторов сигналов ГНСС, позволяющего проводить калибровку по навигационным сигналам с двумя квадратурными составляющими во всех частотных диапазонах действующих ГНСС с обеспечением прослеживаемое™ результатов калибровки к государственным первичным эталонам единиц величин.
Как известно, формируемая имитатором сигналов ГНСС псевдодальность - это интервал времени между событием шкалы времени имитатора и соответствующим событием в формируемом сигнале ГНСС. Если на имитаторе задать сценарий имитации без учета атмосферы и прочих эффектов, с неподвижными навигационными космическими аппаратами (НКА) на нулевом расстоянии от потребителя, без отклонений шкал времени НКА от системной шкалы времени (то есть опорной шкалы времени имитатора), то формируемая псевдодальность будет нулевой, а фактический интервал времени будет соответствовать инструментальной погрешности имитатора сигналов. Задача калибровки имитатора сигналов ГНСС сводится к измерению интервала времени между событием шкалы времени имитатора и соответствующим событием в формируемом навигационном сигнале при условии формирования нулевой псевдодальности.
Поставленная задача решается путем математической обработки формируемого навигационного сигнала после захвата высокочастотным аналого-цифровым преобразователем с частотой дискретизации на порядок выше рабочей частоты навигационного сигнала. Математическая обработка сводится к цифровой демодуляции с разделением синфазной и квадратурной составляющих, фильтрации цифровым сглаживающим фильтром и поиску перехода фронта модулирующей последовательности через ноль.
Для снижения неопределенности измерений необходимо обеспечить максимально равномерное групповое время запаздывания (ГВЗ) высокочастотного тракта схемы измерений для всех рабочих частот. Это достигается следующими мерами:
1. Применение аналого-цифрового преобразования (АЦП) без переноса частоты, то есть с частотами дискретизации как минимум в 2 раза больше частоты несущей навигационного сигнала. В этом случае длина радиочастотного тракта минимальна, минимальны и некомпенсированные задержки радиосигнала.
2. Демодуляция сигнала и все преобразования проводятся в цифровом виде, что позволяет устранить влияние аналоговых частей радиочастотного тракта (фильтров, усилителей, смесителей и т.д.)
3. Применение аналого-цифрового преобразования и к сигналу метки времени имитатора сигналов ГНСС. Это обеспечивает «симметричность» схемы измерений, то есть при использовании двухканального АЦП на один вход подается навигационный высокочастотный сигнал, а на другой - сигнал метки времени. После получения измерений, можно поменять местами входные сигналы и повторить измерения, устранив тем самым систематическую разницу задержек в каналах АЦП.
4. В качестве фильтра низких частот следует использовать фильтр при сглаживании данных методом наименьших квадратов - сглаживающий МНК-фильтр первого порядка, который имеет линейную фазочастотную характеристику (ФЧХ), а следовательно ГВЗ фильтра не зависит от частоты.
Калибровка имитаторов сигналов ГНСС представляет собой измерение временных интервалов с помощью высокочастотного АЦП, в качестве которого может быть использован цифровой осциллограф. То есть результаты калибровки могут быть прослежены до первичных эталонов единиц величин в соответствии с государственными поверочными схемами для цифровых осциллографов.
Предложенный метод позволяет осуществлять, калибровку имитаторов сигналов ГНСС в части оценки значения систематической погрешности формирования псевдодальности с неопределенностью не более 0,03 м (эквивалент 0,1 нс).
Технический результат заключается в повышении точности калибровки имитаторов сигналов ГНСС в части систематической инструментальной погрешности формирования псевдодальностей, в обеспечении прослеживаемости результатов калибровки к первичным эталонам единиц величин, а также возможности проведения калибровки по навигационным сигналам с двумя квадратурными составляющими во всех частотных диапазонах действующих ГНСС.

Claims (1)

  1. Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), заключающийся в одновременном двухканальном высокочастотном аналого-цифровом преобразовании (АЦП) формируемого навигационного сигнала и секундной метки шкалы времени имитатора сигналов, в последующей цифровой демодуляции сигналов с двумя квадратурными составляющими во всех частотных диапазонах действующих ГНСС, в фильтрации сигналов сглаживающим фильтром с линейной фазочастотной характеристикой, с последующим поиском перехода соответствующего фронта двоичной модулирующей последовательности через ноль и измерением интервала времени между найденным переходом и секундной меткой шкалы времени имитатора сигналов, который соответствует инструментальной погрешности имитатора сигналов, при этом двухканальное аналого-цифровое преобразование осуществляют с частотами дискретизации как минимум в два раза больше частоты несущей навигационного сигнала и с возможностью менять местами входные сигналы двухканального АЦП для повторения измерений.
RU2017144667A 2017-12-20 2017-12-20 Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем RU2680091C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144667A RU2680091C1 (ru) 2017-12-20 2017-12-20 Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144667A RU2680091C1 (ru) 2017-12-20 2017-12-20 Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680091C1 true RU2680091C1 (ru) 2019-02-15

Family

ID=65442584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144667A RU2680091C1 (ru) 2017-12-20 2017-12-20 Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680091C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790438A (en) * 1995-12-08 1998-08-04 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Radio navigation testing method and device using standard signal measuring and generating equipment
JP2004309307A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Hitachi Ltd 人工衛星シミュレーション装置
RU2318189C1 (ru) * 2006-08-24 2008-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПАРК "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА" (ООО "ТП РЭ") Способ определения погрешности аппаратуры навигации
EP2015277A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Honeywell International Inc. Systems and methods for side angle radar training and simulation
RU2395061C1 (ru) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения местоположения подвижных объектов и комплексированная навигационная система для его реализации
RU2416102C2 (ru) * 2007-12-26 2011-04-10 Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") Приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых навигационных систем
RU2498225C1 (ru) * 2012-06-19 2013-11-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Способ определения погрешности формирования псевдодальности навигационного сигнала

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790438A (en) * 1995-12-08 1998-08-04 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Radio navigation testing method and device using standard signal measuring and generating equipment
JP2004309307A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Hitachi Ltd 人工衛星シミュレーション装置
RU2318189C1 (ru) * 2006-08-24 2008-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПАРК "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА" (ООО "ТП РЭ") Способ определения погрешности аппаратуры навигации
EP2015277A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Honeywell International Inc. Systems and methods for side angle radar training and simulation
RU2416102C2 (ru) * 2007-12-26 2011-04-10 Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") Приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых навигационных систем
RU2395061C1 (ru) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения местоположения подвижных объектов и комплексированная навигационная система для его реализации
RU2498225C1 (ru) * 2012-06-19 2013-11-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Способ определения погрешности формирования псевдодальности навигационного сигнала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hauschild et al. A study on the dependency of GNSS pseudorange biases on correlator spacing
CN101692163B (zh) 一种频率标准远程校准方法及其系统
Sleewaegen et al. Demystifying GLONASS inter-frequency carrier phase biases
US6363123B1 (en) Receiver calibration technique for global orbiting navigation satellite system (GLONASS)
US9473258B2 (en) RF signal alignment calibration
BR112013017960B1 (pt) Método e sistema para determinar correções de relógio de satélite
CN113640838B (zh) 一种多系统联合卫星导航定位授时装置及方法
Sandenbergh et al. Evaluation of coherent netted radar carrier stability while synchronised with GPS-disciplined oscillators
CN116840876B (zh) 适用于相位失真的卫星导航天线的双天线定向方法及装置
CN111929709A (zh) 基于信道模拟器的gnss接收机码载波硬件延迟差异测量方法
CN110568464A (zh) 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置
RU2680091C1 (ru) Метод калибровки имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем
KR102200531B1 (ko) 신호의 주파수 측정 장치 및 측정 방법
CN210742507U (zh) 一种基于全球导航卫星系统的标准时间频率源装置
Laveti et al. GPS receiver SPS accuracy assessment using LS and LQ estimators for precise navigation
Pecheritsa et al. Calibration of simulators of the signals of global navigation satellite systems
CN112505729A (zh) 确定卫星编号的方法、确定终端位置的方法、设备及介质
Sleewaegen et al. Origin and compensation of GLONASS inter-frequency carrier phase biases in GNSS receivers
EA201101484A1 (ru) Способ угловой ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем
KR101022358B1 (ko) 위상보정 기반환경의 최소자승 디지털 주파수 변별장치 및 방법
WO2017022391A1 (ja) マルチパス検出装置、マルチパス検出方法、マルチパス検出プログラム、測位装置、測位方法、および測位プログラム
CN108897016A (zh) 基于gnss的故障检测排除方法及装置
Yang et al. A calibration method of a range finder with a six-port network
Burtsev et al. Method of estimating the carrier phase generation error by GNSS simulators
KR101333596B1 (ko) 전파수신장치간의 ｔｄｏａ보정장치 및 방법