RU2690521C1 - Method for remote monitoring of vehicle positioning - Google Patents

Method for remote monitoring of vehicle positioning Download PDF

Info

Publication number
RU2690521C1
RU2690521C1 RU2018119596A RU2018119596A RU2690521C1 RU 2690521 C1 RU2690521 C1 RU 2690521C1 RU 2018119596 A RU2018119596 A RU 2018119596A RU 2018119596 A RU2018119596 A RU 2018119596A RU 2690521 C1 RU2690521 C1 RU 2690521C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vehicle
base station
satellite
coordinates
receiver
Prior art date
Application number
RU2018119596A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Адам Умарович Альбеков
Наталья Геннадьевна Вовченко
Анна Александровна Полуботко
Сергей Викторович Соколов
Евгений Николаевич Тищенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)"
Priority to RU2018119596A priority Critical patent/RU2690521C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690521C1 publication Critical patent/RU2690521C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • 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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/10—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals
    • 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
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to methods of measuring distances using radio waves and can be used for remote monitoring of location of vehicles moving along known trajectories. Said result is achieved by reducing the level of interference caused by different factors, while reducing the composition of the satellite constellation to two satellites.EFFECT: high accuracy of determining current coordinates (positioning) of vehicles and possibility of implementing remote monitoring of their positioning in the absence of a navigation computer on board the vehicle, including when the number of visible navigation satellites is reduced to two.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам измерения расстояний с использованием радиоволн и может быть использовано для дистанционного мониторинга местоположения транспортных средств, движущихся по известным траекториям.The invention relates to methods for measuring distances using radio waves and can be used to remotely monitor the location of vehicles moving along known paths.

Известны способы позиционирования транспортных средств на основе приема спутниковых навигационных сигналов, использующие передачу дифференциальных поправок к значениям псевдодальности, вычисляемых на базовой станции, в навигационный вычислитель транспортного средства [ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. 3-е изд., перераб. М.: Радиотехника, 2005. 688 с]. Недостатками данного способа являются невозможность его реализации при отсутствии вычислителя на транспортном средстве (ТС), невозможность дистанционного оповещения абонента - удаленного владельца транспортного средства, о текущих координатах ТС и невозможность реализации при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух. Наиболее близким к предложенному способу является способ дистанционного мониторинга позиционирования ТС на основе приема спутниковых навигационных сигналов, использующий передачу координат ТС, вычисленных в навигационном вычислителе транспортного средства, абоненту - удаленному владельцу ТС. [https://navis.ru/ru/uslugi/bezopasnye-sistemy-monitoringa, http://www.ckpt.ru/povidam?id=29]. Недостатками данного способа являются невозможность его реализации при отсутствии вычислителя на транспортном средстве, невозможность уменьшения ошибки определения координат ТС, вычисленных с использованием стандартных способов обработки спутниковых навигационных сигналов, и невозможность реализации при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.Known methods of positioning vehicles based on the reception of satellite navigation signals, using the transmission of differential corrections to the values of pseudorange calculated at the base station, in the navigation calculator of the vehicle [GLONASS. Principles of construction and operation / Ed. A.I. Perova, V.N. Harisova. 3rd ed., Pererab. M .: Radio engineering, 2005. 688 p.]. The disadvantages of this method are the impossibility of its implementation in the absence of the computer on the vehicle (TC), the impossibility of remote notification of the subscriber - the remote owner of the vehicle, the current coordinates of the vehicle and the impossibility of implementation when reducing the number of visible navigation satellites to two. The closest to the proposed method is a method of remote monitoring of vehicle positioning based on the reception of satellite navigation signals using the transmission of vehicle coordinates calculated in the vehicle's navigation calculator to the subscriber to the remote vehicle owner. [https://navis.ru/ru/uslugi/bezopasnye-sistemy-monitoringa, http://www.ckpt.ru/povidam?id=29]. The disadvantages of this method are the impossibility of its implementation in the absence of the transmitter on the vehicle, the impossibility of reducing the error in determining the coordinates of the vehicle, calculated using standard methods for processing satellite navigation signals, and the impossibility of implementation while reducing the number of visible navigation satellites to two.

Заявленный способ направлен на повышение точности определения текущих координат (позиционирования) транспортных средств и возможность реализации дистанционного мониторинга их позиционирования при отсутствии на борту транспортного средства навигационного вычислителя, в т.ч. при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.The claimed method is aimed at improving the accuracy of determining the current coordinates (positioning) of vehicles and the possibility of implementing remote monitoring of their positioning when there is no navigation calculator on board the vehicle, including while reducing the number of visible navigation satellites to two.

Поставленная задача возникает при необходимости дистанционного мониторинга позиционирования различных транспортных средств - автопоездов, железнодорожных вагонов и др., движущихся по известным траекториям (автострадам, железным дорогам и т.п.), при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.The task arises when it is necessary to remotely monitor the positioning of various vehicles - road trains, railway cars, etc., moving along known trajectories (highways, railways, etc.), while reducing the number of visible navigation satellites to two.

Сущность заявленного способа состоит в том, что до начала движения транспортного средства (ТС) на основании картографической информации известная траектория движения ТС разбивается на участки, аппроксимируемые с заданной точностью ортодромическими отрезками, на которых существует функциональная связь между геоцентрическими координатами, позволяющая выразить две координаты через третью, при движении ТС по известной траектории спутниковые навигационные сообщения от N (N≥2) навигационных спутников передаются одновременно на первый приемник базовой станции, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности базовой станции от каждого спутника, и приемник ТС, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности ТС от каждого спутника, которые передаются из приемника ТС в передатчик ТС, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальностей ТС, идентификационный код ТС и метку времени передачи, которое передается по радиоканалу и принимается на базовой станции вторым приемником, с выхода которого принятые идентификационный код ТС и кодовые измерения псевдодальностей ТС, а также сформированные в нем кодовые измерения псевдодальности ТС до базовой станции вместе с выходными сигналами первого приемника базовой станции поступают на вход вычислителя базовой станции, где для каждого спутника формируется сумма кодовых измерений псевдодальностей ТС и ТС до базовой станции, из которой вычитаются кодовые измерения псевдодальности базовой станции и формируется уравнение невязки между полученной разностью и ее аналитическим выражением в геоцентрической системе координат с учетом функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего из решения системы уравнений невязок для двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции, итеративными методами определяются текущая помеха измерения и одна текущая координата ТС в геоцентрической системе координат, остальные две текущие координаты ТС вычисляются с использованием функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего текущие координаты ТС вместе с идентификационным кодом ТС поступают в передатчик базовой станции, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту. Реализация предложенного способа состоит в следующем (фиг. 1). На основании картографической информации (например, электронной карты) известная траектория движения ТС разбивается до начала движения на участки, аппроксимируемые с заданной точностью кратчайшими отрезками траектории между точками разбиения (т.н. ортодромическими отрезками). На данных ортодромических отрезках существует следующая связь между геоцентрическими (гринвичскими) координатами на ортодромической траектории, позволяющая выразить две координаты ξ, ξ через третью координату η [Соколов С.В. Синтез аналитических моделей пространственных траекторий и их применение для решения задач спутниковой навигации // Прикладная физика и математика, Т.1. вып. 2. 2013. С. 3-12]:The essence of the claimed method consists in the fact that prior to the beginning of a vehicle (TC) movement, on the basis of cartographic information, the known trajectory of the vehicle movement is divided into sections approximated with a given accuracy by orthodromic segments, on which there is a functional connection between the geocentric coordinates, which allows expressing two coordinates through a third , when a vehicle moves along a known trajectory, satellite navigation messages from N (N≥2) navigation satellites are transmitted simultaneously to the first base station transmitter, at the output of which baseline pseudo-range code measurements from each satellite are formed, and a vehicle receiver, at the output of which code measurements of the vehicle’s pseudorange from each satellite are transmitted, which are transmitted from the vehicle's receiver to the vehicle transmitter, at the output of which a message is generated, including code measurements of vehicle pseudoranges, vehicle identification code and transmission time stamp, which is transmitted via radio channel and received at the base station by the second receiver, from whose output the received and The vehicle identification code and code measurements of the vehicle pseudoranges, as well as code measurements of the vehicle pseudorange generated in it to the base station along with the output signals of the first base station receiver arrive at the input of the base station calculator, where for each satellite the sum of code measurements of the vehicle pseudoranges and vehicle to the base the station, from which the code measurements of the pseudo-range of the base station are subtracted and the residual equation between the obtained difference and its analytical expression in the geocent is formed coordinate system taking into account the functional connection of geocentric coordinates on the orthodromy, after which the solution of the system of residual equations for two satellites selected from the calculation of the geometric factor of the base station, the current measurement interference and one current vehicle coordinate in the geocentric coordinate system, the other two current coordinates are determined by iterative methods TC coordinates are calculated using the functional relationship of the geocentric coordinates on the orthodromy, after which the current TC coordinates along with the identification By the on-line code of the vehicle, they go to the transmitter of the base station, from the output of which with the time stamp they arrive to the subscriber. The implementation of the proposed method consists in the following (Fig. 1). On the basis of cartographic information (for example, an electronic map), the known trajectory of the vehicle’s movement is divided before the beginning of the movement into sections approximated with a given accuracy by the shortest segments of the trajectory between the break points (so-called orthodromic segments). On the data of the orthodromic segments there is the following connection between the geocentric (Greenwich) coordinates on the orthodromic trajectory, which allows expressing two coordinates ξ, ξ through the third coordinate η [S. Sokolov Synthesis of analytical models of spatial trajectories and their application for solving problems of satellite navigation // Applied Physics and Mathematics, T.1. issue 2. 2013. p. 3-12]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
, r - радиус Земли,Where
Figure 00000002
r is the radius of the earth

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- геоцентрические координаты начальной точки ортодромического отрезка,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- geocentric coordinates of the starting point of the orthodromic segment,

Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- геоцентрические координаты конечной точки ортодромического отрезка.
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- geocentric coordinates of the end point of the orthodromic segment.

Это позволяет представить расстояние Ri, между i-м спутником 1 и ТС 2:This allows us to represent the distance R i , between the i-th satellite 1 and TS 2:

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
- известные координаты i-го спутника 1 в геоцентрической системе координат,Where
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
- known coordinates of the i-th satellite 1 in the geocentric coordinate system,

ξ, η, ζ - координаты ТС 2 в геоцентрической системе координат,ξ, η, ζ - coordinates of the TC 2 in the geocentric coordinate system,

функцией только координаты η:function only coordinates η:

Figure 00000015
Figure 00000015

гдеWhere

Figure 00000016
с использованием которой задача дистанционного мониторинга ТС решается следующим образом.
Figure 00000016
with which the task of remote monitoring of the vehicle is solved as follows.

Спутниковые сообщения от N(N≥2) навигационных спутников 1 передаются одновременно на приемник 21 транспортного средства 2 и первый приемник 31 базовой станции 3. После получения навигационного сообщения от i-го спутника 1 (i=1,…, N) и его первичной обработки на выходе приемника 21 ТС 2 формируются кодовые измерения псевдодальности ZRiTC 2:Satellite messages from N (N≥2) of navigation satellites 1 are transmitted simultaneously to receiver 2 1 of vehicle 2 and first receiver 3 1 of base station 3. After receiving the navigation message from i-th satellite 1 (i = 1, ..., N) and its primary processing at the receiver output 2 1 TC 2, the code measurements of the pseudorange Z Ri TC 2 are formed:

Figure 00000017
Figure 00000017

где с - скорость света,where c is the speed of light

Δτ - погрешность часов ТС 2,Δτ is the error of the TC 2 hours,

ΔTi - погрешность часов i-го спутника 1,ΔT i - the error of the clock of the i-th satellite 1,

WИ, WT - погрешности, обусловленные прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу,W And , W T - errors due to the passage of a radio signal through the ionosphere and the troposphere,

WRi - погрешности, включающие аппаратурные погрешности приемника 21 ТС 2 и передатчика i-го спутника 1, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения;W Ri - the errors that include the hardware errors of the receiver 2 1 TC 2 and transmitter of the i-th satellite 1, the errors of multipath and random measurement errors;

а на выходе первого приемника 31 базовой станции 3 - кодовые измерения псевдодальности ZRБi базовой станции 3:and at the output of the first receiver 3 1 base station 3 - code measurements of pseudorange Z Rbi base station 3:

Figure 00000018
Figure 00000018

ξБ, ηБ, ζБ - известные координаты базовой станции 3 в геоцентрической системе координат,ξ B , η B , ζ B - known coordinates of base station 3 in the geocentric coordinate system,

ΔτБ - погрешность часов базовой станции 3,Δτ B - the accuracy of the hours of the base station 3,

ΔTi - погрешность часов i-го спутника 1,ΔT i - the error of the clock of the i-th satellite 1,

WИ, WT - погрешности, обусловленные прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу,W And , W T - errors due to the passage of a radio signal through the ionosphere and the troposphere,

WRБi - погрешности, включающие аппаратурные погрешности первого приемника 31 базовой станции 3 и передатчика i-го спутника 1, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.W RБi - errors, including instrumental errors of the first receiver 31 of the base station 3 and transmitter of the i-th satellite 1, multipath errors and random measurement errors.

Далее кодовые измерения псевдодальности ТС 2 передаются из приемника 21 в передатчик 22 ТС 2, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальности, идентификационный код ТС 2 и метку времени передачи. Данные сообщения передаются по выделенному радиоканалу и принимаются на базовой станции 3 вторым приемником 32, функционально ориентированным только на прием сигналов от ТС 2. При этом на выходе приемника 32 помимо принятых кодовых измерений псевдодальности ТС 2 от i-го спутника формируются кодовые измерения псевдодальности ZRT ТС 2 до базовой станции 3:Next, the code measurements of the TS 2 pseudorange are transmitted from the receiver 2 1 to the transmitter 2 2 TS 2, the output of which generates a message including the code measurements of the pseudo range, the identification code TC 2 and the time stamp of the transmission. These messages are transmitted over a dedicated radio channel and are received at the base station 3 by a second receiver 3 2 , functionally oriented only to receive signals from TS 2. At the output of receiver 3 2, in addition to the received pseudorange code measurements of TC 2 from the i-th satellite, pseudo-range code measurements are formed Z RT TS 2 to base station 3:

Figure 00000019
Figure 00000019

гдеWhere

Figure 00000020
Figure 00000020

Δτ - погрешность часов ТС 2,Δτ is the error of the TC 2 hours,

ΔτБ - погрешность часов базовой станции 3,Δτ B - the accuracy of the hours of the base station 3,

WRT - погрешности, включающие аппаратурные погрешности приемника 32 базовой станции 3 и передатчика 22 ТС 2, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.W RT - errors that include the hardware errors of the receiver 3 2 base station 3 and the transmitter 2 2 TC 2, the errors of multipath and random measurement errors.

Выходные сигналы приемников 31 32 поступают на вход вычислителя 4 базовой станции 3, где с целью определения текущих параметров движения ТС 2 вторичной обработке подвергается следующая комбинация сигналов ZR*: кодовых измерений псевдодальности ZRi ТС 2, кодовых измерений псевдодальности ZRБi и кодовых измерений псевдодальности ZRT ТС 2 до базовой станции 3:The output signals of the receivers 3 1 3 2 arrive at the input of the transmitter 4 of the base station 3, where in order to determine the current motion parameters of the vehicle 2, the following combination of signals Z R * is subjected to secondary processing: code measurements of pseudorange Z Ri TC 2, code measurements of pseudo range Z RБi and code measurements pseudo-range measurements Z RT TS 2 to base station 3:

Figure 00000021
Figure 00000021

Сформированный таким образом сигнал ZR*i свободен от погрешностей, в наибольшей степени влияющих на точность спутниковой навигации: погрешностей часов ТС 2, базовой станции 3 и спутника 1, а также погрешностей, обусловленных прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу. Более того, линейная комбинация погрешностей WR*i=WRi - WRБi+WRT не зависит от помех, также существенно влияющих на общую точность решения навигационной задачи: аппаратурных погрешностей передатчика спутника 1 и погрешностей многолучевости при передаче навигационных сообщений от /-го спутника 1. В целом, это резко снижает уровень помех в сигнале ZR*i что повышает точность оценки параметров движения ТС 2 при вторичной обработке в вычислителе 4, которая состоит в определении параметров движения ТС 2 из решения системы уравнений невязок, полученных по измерениям двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции 3 (или при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников - по измерениям оставшихся):The generated signal Z R * i is free from errors that most affect the accuracy of satellite navigation: the clock errors of the vehicle 2, base station 3 and satellite 1, as well as errors due to the passage of the radio signal through the ionosphere and the troposphere. Moreover, the linear combination of errors W R * i = W Ri - W RBi + W RT does not depend on interference, which also significantly affect the overall accuracy of the solution of the navigation problem: the instrumental errors of the satellite transmitter 1 and the multipath errors when transmitting navigation messages from satellite 1. in general, it dramatically reduces the level of noise in the signal Z R * i which increases the accuracy of the estimation processing at the secondary vehicle motion parameter calculator 2 in 4, which consists in determining the parameters of movement of the vehicle 2 from the residual solutions of the system of equations obtained Measurements of two satellites chosen from the geometry factor calculating base station 3 (or the composition while reducing the satellite constellation of two satellites - on measurements remaining):

Figure 00000022
Figure 00000022

где WR*=WR*i=const в текущий момент времени.where W R * = W R * i = const at the current time.

Решением данной нелинейной системы уравнений является вектор

Figure 00000023
который определяется для каждого момента времени известными итеративными методами (например, методом Ньютона или его модификациями). На основании полученного значения координаты η рассчитываются две другие координаты ξ, ζ по соотношениям (1).The solution to this nonlinear system of equations is the vector
Figure 00000023
which is determined for each point in time by known iterative methods (for example, Newton's method or its modifications). Based on the obtained value of the coordinate η, two other coordinates ξ, ζ are calculated by relations (1).

Полученные текущие координаты ТС 2 и его идентификационный код поступают в передатчик 5 базовой станции 3, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту.The obtained current coordinates of the vehicle 2 and its identification code are transmitted to the transmitter 5 of the base station 3, from the output of which the subscriber arrives with a time stamp.

Предложенный способ обработки навигационных сигналов позволяет, во-первых, существенно снизить уровень помех, обусловленных погрешностями часов ТС и спутника, прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу, аппаратурными погрешностями передатчика спутника и погрешностями многолучевости при передаче навигационных сообщений от спутника, а во-вторых, осуществлять решение задачи спутниковой навигации ТС при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников, и, тем самым, существенно повысить точность определения текущих координат ТС и его устойчивость к пропаданию спутниковых сигналов.The proposed method of processing navigation signals allows, firstly, to significantly reduce the level of interference caused by the clock errors of the vehicle and the satellite, the radio signal passing through the ionosphere and the troposphere, the instrumental errors of the satellite transmitter and the multipath errors during the transmission of navigation messages from the satellite, and secondly, solving the task of satellite navigation of the vehicle while reducing the composition of the satellite constellation to two satellites, and, thereby, significantly improve the accuracy of determining those uschih TC coordinates and its resistance to disappearance of the satellite signals.

Claims (1)

Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств, заключающийся в том, что до начала движения транспортного средства (ТС) на основании картографической информации известная траектория движения ТС разбивается на участки, аппроксимируемые с заданной точностью ортодромическими отрезками, на которых существует функциональная связь между геоцентрическими координатами, позволяющая выразить две координаты через третью, при движении ТС по известной траектории спутниковые навигационные сообщения от N (N≥2) навигационных спутников передаются одновременно на первый приемник базовой станции, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности базовой станции от каждого спутника, и приемник ТС, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности ТС от каждого спутника, которые передаются из приемника ТС в передатчик ТС, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальностей ТС, идентификационный код ТС и метку времени передачи, которое передается по радиоканалу и принимается на базовой станции вторым приемником, с выхода которого принятые идентификационный код ТС и кодовые измерения псевдодальностей ТС, а также сформированные в нем кодовые измерения псевдодальности ТС до базовой станции вместе с выходными сигналами первого приемника базовой станции поступают на вход вычислителя базовой станции, где для каждого спутника формируется сумма кодовых измерений псевдодальностей ТС и ТС до базовой станции, из которой вычитаются кодовые измерения псевдодальности базовой станции и формируется уравнение невязки между полученной разностью и ее аналитическим выражением в геоцентрической системе координат с учетом функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего из решения системы уравнений невязок для двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции, итеративными методами определяются текущая помеха измерения и одна текущая координата ТС в геоцентрической системе координат, остальные две текущие координаты ТС вычисляются с использованием функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего текущие координаты ТС вместе с идентификационным кодом ТС поступают в передатчик базовой станции, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту.A method for remote monitoring of vehicle positioning, which consists in the fact that, based on cartographic information, prior to the vehicle moving, the vehicle’s known motion path is divided into sections approximated with a given accuracy by orthodromic segments where there is a functional connection between geocentric coordinates, which allows two coordinates through the third, when the vehicle is moving along a known trajectory, satellite navigation messages from N (N≥2) navigation satellites are transmitted simultaneously to the first base station receiver, the output of which generates baseline code pseudorange measurements from each satellite, and the vehicle’s receiver, which produces code measurements of the vehicle’s pseudorange from each satellite, which are transmitted from the vehicle’s receiver to the vehicle’s transmitter, at the output which forms a message including code measurements of vehicle pseudoranges, vehicle identification code and transmission time stamp, which is transmitted over the radio channel and received at the base station the second receiver, from the output of which the received vehicle identification code and code measurements of vehicle pseudoranges, as well as code measurements of vehicle pseudorange generated in it to the base station, together with the output signals of the first base station receiver, arrive at the base station calculator, where for each satellite the sum is generated code measurements of the pseudo-ranges of the vehicle and the vehicle to the base station, from which the code measurements of the pseudo-range of the base station are subtracted and the residual equation between the obtained value is formed the difference and its analytical expression in the geocentric coordinate system taking into account the functional relationship of geocentric coordinates to orthodromy, after which the current measurement hindrance and one current vehicle coordinate in are determined by solving the system of residual equations for two satellites selected by calculating the geometric factor of the base station geocentric coordinate system, the remaining two current coordinates of the vehicle are calculated using the functional relationship of the geocentric coordinates on the orthodromy, by le which current vehicle position along arrive at the base station transmitter with an identification code TC, the output of which a subscriber receives a time stamp.
RU2018119596A 2018-05-28 2018-05-28 Method for remote monitoring of vehicle positioning RU2690521C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119596A RU2690521C1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Method for remote monitoring of vehicle positioning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119596A RU2690521C1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Method for remote monitoring of vehicle positioning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690521C1 true RU2690521C1 (en) 2019-06-04

Family

ID=67037372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018119596A RU2690521C1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Method for remote monitoring of vehicle positioning

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690521C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021230939A3 (en) * 2020-02-21 2022-03-10 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using gnss carrier phase
US11346959B2 (en) 2020-02-21 2022-05-31 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using GNSS carrier phase

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945194A (en) * 1997-12-02 1999-08-31 Pester; Craig S. Fender cover
US6138074A (en) * 1998-12-23 2000-10-24 Lockheed Martin Corporation Monitoring station location determination for a satellite navigation system
RU2181680C2 (en) * 1995-02-21 2002-04-27 Гец Альстом Транспор С.А. Device for locating vehicle moving along electromagnetic wave propagation facility
RU2288509C1 (en) * 2005-10-14 2006-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") Method for monitoring, tracking and controlling ground-based vehicles
RU2365061C2 (en) * 2007-09-13 2009-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Navigation and information high-precision positioning system
JP2010034797A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Panasonic Electric Works Co Ltd Radio monitoring system
RU2569051C2 (en) * 2011-04-21 2015-11-20 Коункрэйнс Плк Method and device of vehicle position location
RU174506U1 (en) * 2017-02-07 2017-10-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Autonomous multifunctional device for signaling and detecting a vehicle, as well as its control using the GPS / Glonass system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181680C2 (en) * 1995-02-21 2002-04-27 Гец Альстом Транспор С.А. Device for locating vehicle moving along electromagnetic wave propagation facility
US5945194A (en) * 1997-12-02 1999-08-31 Pester; Craig S. Fender cover
US6138074A (en) * 1998-12-23 2000-10-24 Lockheed Martin Corporation Monitoring station location determination for a satellite navigation system
RU2288509C1 (en) * 2005-10-14 2006-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") Method for monitoring, tracking and controlling ground-based vehicles
RU2365061C2 (en) * 2007-09-13 2009-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Navigation and information high-precision positioning system
JP2010034797A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Panasonic Electric Works Co Ltd Radio monitoring system
RU2569051C2 (en) * 2011-04-21 2015-11-20 Коункрэйнс Плк Method and device of vehicle position location
RU174506U1 (en) * 2017-02-07 2017-10-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Autonomous multifunctional device for signaling and detecting a vehicle, as well as its control using the GPS / Glonass system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021230939A3 (en) * 2020-02-21 2022-03-10 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using gnss carrier phase
US11346959B2 (en) 2020-02-21 2022-05-31 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using GNSS carrier phase
US11480691B2 (en) 2020-02-21 2022-10-25 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using GNSS carrier phase
US11914052B2 (en) 2020-02-21 2024-02-27 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to determine relative location using GNSS carrier phase

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8255160B2 (en) Integrated mobile terminal navigation
US10481276B2 (en) Point location method for a vehicle moving on a constrained trajectory and associated system
US8788200B2 (en) Method and system for a data interface for aiding a satellite positioning system receiver
US8610624B2 (en) Satellite navigation system fault detection based on biased measurements
US20090109090A1 (en) Position determination with reference data outage
JP2017173327A (en) Positioning method and positioning device using satellite positioning system
KR20080020653A (en) Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements
KR102205329B1 (en) Method for estimating the level of error in satellite geolocation measurements and for monitoring the reliability of said estimations and associated device
JP2010163118A (en) Train position detecting system
US20140375495A1 (en) Vehicle Positioning in High-Reflection Environments
US11243311B2 (en) Method and device for determining a position of a mobile object
US7184887B2 (en) Method and apparatus for calculating a figure of merit for GPS position using NMEA 0183 output
RU2683584C1 (en) Method for remote monitoring of positioning of the vehicles
RU2690521C1 (en) Method for remote monitoring of vehicle positioning
US20170097422A1 (en) Method and system for positioning and timing of a radionavigation receiver
US9423507B2 (en) Methods and apparatuses for multipath estimation and correction in GNSS navigation systems
KR102031838B1 (en) Method and apparatus for processing differential information of global navigation satellite system
US11112508B2 (en) Positioning method and positioning terminal
JP2011080928A (en) Positioning system
WO2018052738A1 (en) Detection of outlier range measurements using spatial displacement data
KR20100093346A (en) Global positioning system receiver and correcting satellite vehicle clock method therof
JP2010091407A (en) Positioning device
JP2019168257A (en) Moving body information estimation device and program
Srinivasaiah et al. Kalman filter based estimation algorithm to improve the accuracy of automobile gps navigation solution
US20230194731A1 (en) Calculating a position of one device relative to another

Legal Events

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

Effective date: 20200529