RU2697859C1 - Method for determining location of a ground mobile object - Google Patents

Method for determining location of a ground mobile object Download PDF

Info

Publication number
RU2697859C1
RU2697859C1 RU2018134994A RU2018134994A RU2697859C1 RU 2697859 C1 RU2697859 C1 RU 2697859C1 RU 2018134994 A RU2018134994 A RU 2018134994A RU 2018134994 A RU2018134994 A RU 2018134994A RU 2697859 C1 RU2697859 C1 RU 2697859C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
calculated
angles
ground
location
Prior art date
Application number
RU2018134994A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Каплин
Михаил Георгиевич Степанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
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 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" filed Critical Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
Priority to RU2018134994A priority Critical patent/RU2697859C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697859C1 publication Critical patent/RU2697859C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to methods of autonomous navigation using inertial sensors, which provides continuous navigation determination in case of satellite navigation system (SNS) signals disappearance. In order to achieve technical result in method, at which counting from last coordinates obtained by SNS signals processing, object movement parameters are measured and its geographical coordinates are calculated. Measurements are carried out using a three-axis angular velocity sensor, which is used to determine the course, elevation and roll angles, as well as a three-axis accelerometer, according to which the projections of the track speed vector on the axis of the geographic coordinate system are determined. Obtained angles and projections are used to determine location of ground mobile object.EFFECT: high accuracy of determining geographic coordinates of a ground-based mobile object.1 cl, 1 dwg

Description

Способ определения местоположения наземного подвижного объекта относится к способам автономной навигации с использованием инерциальных датчиков и может применяться для навигационного определения при пропадании сигналов спутниковых навигационных систем (СНС).The method for determining the location of a ground moving object relates to methods of autonomous navigation using inertial sensors and can be used for navigation determination in the event of a loss of satellite navigation system (SNA) signals.

Известен способ [1], заключающийся в измерении трехосевым магнитометром проекций горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли (МПЗ) с последующим вычислением по ним и углам тангажа и крена, определяемым по показаниям трехосевых датчика угловой скорости (ДУС) и акселерометра, магнитного курса подвижного объекта. Недостатками способа являются невысокая точность определения курса из-за влияния аномалий МПЗ различного происхождения и, главное, отсутствие функции измерения линейной скорости объекта. Последнее исключает возможность получения его текущих географических координат.The known method [1], which consists in measuring the projections of the horizontal and vertical components of the Earth’s magnetic field (MPZ) with a three-axis magnetometer, followed by calculation of pitch and roll angles from them and determined by the readings of the three-axis angular velocity sensor (TLS) and the accelerometer, the magnetic course of the moving object . The disadvantages of the method are the low accuracy of determining the course due to the influence of anomalies in the magnetic field of various origins and, most importantly, the lack of a function for measuring the linear velocity of an object. The latter excludes the possibility of obtaining its current geographical coordinates.

Известен способ определения истинного курса подвижного объекта [2] по показаниям трехосевых ДУС и акселерометра без привлечения магнитометрических данных. Обладая более высокой точностью определения курса, этот способ также не предусматривает проведение линейных скоростных измерений и, как следствие, не обеспечивает текущее местоопределение объекта.A known method for determining the true course of a moving object [2] according to the testimony of a three-axis CRS and an accelerometer without involving magnetometric data. Having higher accuracy in determining the course, this method also does not provide for linear velocity measurements and, as a result, does not provide the current location of the object.

Известен способ определения местоположения подвижных наземных объектов, в частности автотранспортных средств [3], заключающийся в измерении угловой скорости и модуля линейной скорости объекта с помощью гироскопа и датчика скорости, работа которого основана на счислении оборотов колеса. Недостатками способа являются невысокая точность определения местоположения в силу низкой точности используемого датчика линейной скорости и неучет угла места объекта. Последнее не позволяет рассчитывать его текущую высоту, что ограничивает применение способа только равнинной местностью.A known method for determining the location of moving ground objects, in particular vehicles [3], which consists in measuring the angular velocity and the linear velocity module of the object using a gyroscope and speed sensor, the operation of which is based on the calculation of the wheel speed. The disadvantages of the method are the low accuracy of positioning due to the low accuracy of the used linear velocity sensor and the neglect of the elevation angle of the object. The latter does not allow to calculate its current height, which limits the application of the method only to flat terrain.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения местоположения наземного подвижного объекта [4] в автономном режиме, при котором в отсчете от последних известных координат, полученных путем обработки сигналов спутниковых навигационных систем, измеряют параметры движения объекта и рассчитывают его географические координаты. Измерения параметров движения проводят измерителем угла поворота для определения дирекционного угла, доплеровским радиолокационным измерителем для определения радиальной скорости и акселерометром для определения угла места. По результатам измерений осуществляют расчет прямоугольных координат объекта и путем их последующего пересчета определяют местоположение наземного подвижного объекта в географической системе координат.Closest to the claimed method is a method for determining the location of a ground moving object [4] in an autonomous mode, in which, based on the last known coordinates obtained by processing signals from satellite navigation systems, the object’s motion parameters are measured and its geographical coordinates are calculated. Measurement of motion parameters is carried out by a angle meter to determine the directional angle, a Doppler radar meter to determine the radial speed and an accelerometer to determine the elevation angle. According to the measurement results, the rectangular coordinates of the object are calculated and, by their subsequent recalculation, the location of the ground moving object in the geographical coordinate system is determined.

Недостатком способа-прототипа [4] является низкая точность определения географических координат объекта. Основными причинами этого являются:The disadvantage of the prototype method [4] is the low accuracy of determining the geographical coordinates of the object. The main reasons for this are:

1. Для определения текущих географических координат наземного объекта требуется знание его полной линейной (путевой) скорости. Измеряемая доплеровским радиолокатором радиальная скорость, будучи одной из ее составляющих, является грубой оценкой линейной скорости.1. To determine the current geographical coordinates of a ground object requires knowledge of its full linear (path) speed. The radial velocity measured by the Doppler radar, being one of its components, is a rough estimate of the linear velocity.

2. Согласно описанию прототипа, объект движется с переменной линейной скоростью (в обозначениях и по терминологии описания переменными являются отсчеты Vi-1, Vi радиальной скорости). В этом случае акселерометр, используемый в качестве инклинометра, дает низкую точность измерения угла места объекта.2. According to the description of the prototype, the object moves with a variable linear speed (in the notation and in the terminology of the description, the variables are samples V i-1 , V i of the radial speed). In this case, the accelerometer used as an inclinometer gives low accuracy in measuring the elevation angle of an object.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение точности определения географических координат наземного подвижного объекта.The technical result of the proposed method is to increase the accuracy of determining the geographical coordinates of a land moving object.

Для получения указанного технического результата в способе определения местоположения наземного подвижного объекта в автономном режиме, при котором в отсчете от последних известных координат, полученных путем обработки сигналов спутниковых навигационных систем, измеряют параметры движения объекта и рассчитывают его географические координаты, для измерения параметров движения объекта используют трехосевой датчик угловой скорости, по данным которого определяют углы курса, места и крена, а также трехосевой акселерометр, по данным которого определяют проекции вектора путевой скорости на оси географической системы координат, полученные углы и проекции используют для определения местоположения наземного подвижного объекта.To obtain the specified technical result in a method for determining the location of a ground-based moving object in an autonomous mode, in which, based on the last known coordinates obtained by processing signals from satellite navigation systems, the object’s motion parameters are measured and its geographical coordinates are calculated, using a three-axis system to measure the object’s motion parameters angular velocity sensor, according to which the angles of course, place and roll, as well as a three-axis accelerometer, according to the cat The projections of the ground velocity vector on the axis of the geographic coordinate system are determined, the obtained angles and projections are used to determine the location of the ground moving object.

Основными отличительными признаками заявляемого способа по сравнению с прототипом являются:The main distinguishing features of the proposed method in comparison with the prototype are:

1. Использование трехосевого ДУС обеспечивает определение истинного курса, углов места и крена, дающих полное описание угловой ориентации объекта в пространстве.1. The use of a three-axis CRS provides the determination of the true course, elevation and roll angles, giving a complete description of the angular orientation of the object in space.

В прототипе используется одноосевой измеритель угла поворота, определяющий один дирекционный (курсовой) угол объекта в горизонтальной плоскости.The prototype uses a single-axis angle meter that determines one directional (directional) angle of the object in the horizontal plane.

2. Угол места объекта определяют по значениям элементов матрицы направляющих косинусов между географической и связанной системами координат, рассчитываемой с помощью высокоточной рекуррентной процедуры по данным ДУС. При этом точность расчета не зависит от того, с какой линейной скоростью (постоянной или переменной) движется объект.2. The elevation angle of the object is determined by the values of the elements of the matrix of guiding cosines between the geographic and associated coordinate systems, calculated using a high-precision recursive procedure according to the TLS. Moreover, the accuracy of the calculation does not depend on what linear speed (constant or variable) the object moves.

В прототипе для определения угла места используется акселерометр, дающий низкую точность при движении объекта с переменной линейной скоростью.In the prototype, an accelerometer is used to determine the elevation angle, which gives low accuracy when moving an object with a variable linear speed.

3. Определяют угол крена объекта, используя рекуррентную процедуру расчета по данным ДУС, аналогичную указанной в п. 2.3. Determine the angle of heel of the object using the recurrent calculation procedure according to the CRS, similar to that specified in paragraph 2.

В прототипе угол крена не определяют.In the prototype, the roll angle is not determined.

4. Проекции вектора путевой скорости объекта на оси географической системы координат определяют по данным трехосевого акселерометра. При этом используется процедура накапливающего суммирования значений модуля вектора линейного ускорения.4. The projections of the path velocity vector of the object on the axis of the geographic coordinate system are determined according to the data of a three-axis accelerometer. In this case, the procedure of cumulative summation of the values of the linear acceleration vector module is used.

В прототипе используется грубая оценка путевой скорости в виде радиальной скорости объекта, измеряемой доплеровским радиолокатором. Дополнительными отличительными признаками являются:The prototype uses a rough estimate of the ground speed in the form of the radial velocity of the object, measured by Doppler radar. Additional distinguishing features are:

1. Для снижения случайных погрешностей в проекциях модуля путевой скорости на оси географической системы координат используют процедуру «оконного» усреднения. При размере «окна» (количестве усредняемых отсчетов) М среднеквадратическое отклонение (СКО) ошибки усредненной оценки в

Figure 00000001
раз меньше СКО исходных измерительных (усредняемых) отсчетов. Так, при М=100 повышение точности составляет 10 раз.1. To reduce random errors in the projections of the module of ground speed on the axis of the geographical coordinate system, use the procedure "window" averaging. With the size of the “window” (the number of averaged samples) M the standard deviation (RMS) of the error of the average estimate in
Figure 00000001
times less than the standard deviation of the initial measuring (averaged) readings. So, at M = 100, the accuracy increase is 10 times.

В прототипе усреднение проводится по двум соседним измерительным отсчетам (в обозначениях описания прототипа |Vi-1+Vi|/2), что соответствует повышению точности всего в

Figure 00000002
раз, что практически не существенно.In the prototype, averaging is carried out over two adjacent measuring samples (in the notation of the prototype description | V i-1 + V i | / 2), which corresponds to an increase in the accuracy of
Figure 00000002
times, which is practically not significant.

2. Реализуют одноэтапную процедуру перехода от усредненных проекций модуля путевой скорости к приращениям широты, долготы и высоты объекта.2. Implement a one-step procedure for transition from averaged projections of the module of ground speed to increments of latitude, longitude and height of the object.

В прототипе используется промежуточный этап расчета прямоугольных координат объекта, сопровождающийся дополнительными вычислительными ошибками.The prototype uses an intermediate stage of calculating the rectangular coordinates of the object, accompanied by additional computational errors.

3. В качестве модели геоида используют референц-эллипсоид.3. A reference ellipsoid is used as a geoid model.

В прототипе используется грубая модель в виде сферы.The prototype uses a rough model in the form of a sphere.

Заявляемый способ иллюстрирует Фиг. 1 - Алгоритм работы способа, где в операторах алгоритма в круглых скобках указаны номера формул, приведенных ниже.The inventive method is illustrated in FIG. 1 - The algorithm of the method, where the operators of the algorithm in parentheses indicate the numbers of the formulas below.

Заявляемый способ заключается в следующем.The inventive method is as follows.

В момент пропадания сигналов спутниковых навигационных систем запоминают последние полученные модулем СНС объекта географические координаты: широту ϕ0, долготу λ0, высоту h0, а также путевой (курсовой) угол α0 и путевую скорость V0. Дальнейшие действия выполняют с использованием двух систем координат:At the moment of disappearance of the signals of satellite navigation systems, the last geographical coordinates obtained by the SNA module of the object are stored: latitude ϕ 0 , longitude λ 0 , height h 0 , as well as the track (directional) angle α 0 and the ground speed V 0 . Further actions are performed using two coordinate systems:

а) Географическая система координат (СК) OENh с началом в центре масс объекта. Оси ОЕ, ON лежат в плоскости местного горизонта (ПМГ), ось ОЕ направлена на географический восток, ось ON - на географический север (полюс). Ось Oh совпадает с местной вертикалью и направлена вверх.a) Geographic coordinate system (SK) OENh with the origin in the center of mass of the object. The axes ОЕ, ON lie in the plane of the local horizon (SGP), the axis ОЕ is directed to the geographic east, axis ON - to the geographic north (pole). Axis Oh coincides with the local vertical and is directed up.

б) Связанная СК OXYZ с тем же началом. Оси OX, OY совпадают с поперечной и продольной строительными осями объекта. Ось OZ перпендикулярна этим осям (вертикальная ось). При нулевых углах места (тангажа) β и крена γ объекта оси OX, OY лежат в ПМГ, ось OZ перпендикулярна ей и направлена вверх. Ось OY совпадает с направлением движения объекта. Ориентация оси OY относительно СК OENh определяет истинный курс подвижного объекта α и его угол места β. Оси чувствительности соосных акселерометра и ДУС совпадают с осями СК OXYZ.b) Associated SC OXYZ with the same beginning. The axes OX, OY coincide with the transverse and longitudinal construction axes of the object. The OZ axis is perpendicular to these axes (vertical axis). At zero elevation angles (pitch) β and roll γ of the object, the axes OX, OY lie in the PMG, the axis OZ is perpendicular to it and directed upwards. The axis OY coincides with the direction of movement of the object. The orientation of the OY axis relative to the SC OENh determines the true course of the moving object α and its elevation angle β. The sensitivity axes of the coaxial accelerometer and TLS coincide with the axes of the SC OXYZ.

Взаимная ориентация систем координат определяется матрицей направляющих косинусов:The relative orientation of the coordinate systems is determined by the matrix of guide cosines:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

При угловом движении (вращении) объекта значения матрицы D в соседние дискретные моменты времени связаны рекуррентным уравнением:With the angular motion (rotation) of the object, the values of the matrix D at adjacent discrete time instants are related by the recurrence equation:

Figure 00000005
Figure 00000005

где матрица угловых парциальных приращений Δw(i) равна:where the matrix of angular partial increments Δw (i) is equal to:

Figure 00000006
Figure 00000006

Здесь wX(i), wY(i), wZ(i) - фиксируемые измерительными осями ДУС проекции вектора угловой скорости объекта; τ - шаг по времени, определяемый частотой F выдачи данных измерительными датчиками (в данном случае ДУС). (В (2) принято допущение о пренебрежимо малом влиянии угловой скорости вращения Земли).Here w X (i), w Y (i), w Z (i) are projections of the angular velocity vector of the object fixed by the measuring axes of the TLS; τ is a time step determined by the frequency F of data output by measuring sensors (in this case, TLS). (In (2), the assumption about the negligible effect of the angular velocity of the Earth's rotation was made).

Последовательно решая уравнение (2), по текущим значениям элементов матрицы D(i) определяют угловые параметры движения объекта:Successively solving equation (2), the angular parameters of the movement of the object are determined from the current values of the elements of the matrix D (i):

Figure 00000007
Figure 00000007

Начальное значение матрицы D0 в (2) рассчитывают по курсовому углу α0 в момент t0 пропадания сигналов СНС и значениям углов тангажа и крена объекта:The initial value of the matrix D 0 in (2) is calculated from the heading angle α 0 at the time t 0 of the disappearance of the SNA signals and the values of the pitch and roll angles of the object:

Figure 00000008
Figure 00000008

где аX0, aY0, aZ0 - проекции вектора ускорения силы тяжести g, фиксируемые измерительными осями акселерометра в этот момент времени. Соотношения (5) строго справедливы, если в момент t0 объект неподвижен или движется равномерно. В противном случае (5) дают приближенную оценку углов β0, γ0.where a X0 , a Y0 , a Z0 are the projections of the gravity acceleration vector g fixed by the measuring axes of the accelerometer at this moment in time. Relations (5) are strictly valid if at the moment t 0 the object is motionless or moves uniformly. Otherwise (5) give an approximate estimate of the angles β 0 , γ 0 .

Одновременно по измеряемым акселерометром проекциям

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
вектора кажущегося линейного ускорения объекта с использованием углов β(i), γ(i) формируют истинные ускорения:At the same time, according to the projections measured by the accelerometer
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
the vectors of the apparent linear acceleration of the object using angles β (i), γ (i) form true accelerations:

Figure 00000012
Figure 00000012

с помощью которых рассчитывают модуль истинного линейного ускорения:with the help of which the true linear acceleration module is calculated:

Figure 00000013
Figure 00000013

Это значение поступает в процедуру накапливающего суммирования:This value goes into the accumulating summation procedure:

Figure 00000014
Figure 00000014

где V0 - путевая скорость в момент t0.where V 0 - ground speed at time t 0 .

В результате формируется последовательность текущих значений модуля путевой скорости объекта V(i), которая раскладывается на восточную VE, северную VN и высотную Vh составляющие:As a result, a sequence of current values of the module of the ground speed of the object V (i) is formed, which is decomposed into the eastern V E , northern V N and high-altitude V h components:

Figure 00000015
Figure 00000015

Для снижения случайных погрешностей составляющих, вызванных ошибками определения скорости V(i) и углов α(i), β(i), предусмотрена процедура «оконного» усреднения и сжатия последовательностей VE(i), VN(i),Vh(i):To reduce the random errors of the components caused by errors in the determination of the velocity V (i) and angles α (i), β (i), a procedure for “windowed” averaging and compression of sequences V E (i), V N (i), V h ( i):

Figure 00000016
Figure 00000016

k=1,2, …, K,k = 1,2, ..., K,

где

Figure 00000017
- средние в k-м «окне» значения составляющих.Where
Figure 00000017
- average values of components in the k-th “window”.

Размер «окна» (количество усредняемых отсчетов) М определяется временным интервалом усреднения Т, задаваемым исходя из динамики движения наземного объекта. При этом М=Т/τ, где τ - шаг выдачи данных измерительными датчиками. Значение k=K соответствует окончанию маршрута движения объекта.The size of the “window” (the number of averaged samples) M is determined by the time interval of averaging T, set based on the dynamics of the movement of the ground object. Moreover, M = T / τ, where τ is the step of outputting data by measuring sensors. The value k = K corresponds to the end of the route of movement of the object.

Одновременно этим решают задачу уменьшения темпа поступления результатов потребителю (наземному подвижному объекту), для которого частота F выдачи данных датчиками в большинстве случаев избыточна.At the same time, they solve the problem of decreasing the rate of receipt of results by the consumer (ground moving object), for which the frequency F of the data output by the sensors is in most cases excessive.

По средним значениям составляющих рассчитывают приращения широты Δϕ(k), долготы Δλ (k) и высоты Δh (k) объекта:The average values of the components calculate the increments of latitude Δϕ (k), longitude Δλ (k) and height Δh (k) of the object:

Figure 00000018
Figure 00000018

где ϕ(k-1) - широта объекта на предыдущем шаге; е - полярное сжатие референц-эллипсоида, принятого в качестве модели геоида; R - расстояние от центра референц-эллипсоида до точки, в которой находится объект (вычисляется по принятой модели).where ϕ (k-1) is the latitude of the object in the previous step; e - polar compression of the reference ellipsoid, adopted as a model of the geoid; R is the distance from the center of the reference ellipsoid to the point at which the object is located (calculated by the accepted model).

В результате текущие географические координаты наземного подвижного объекта рассчитывают по формулам:As a result, the current geographical coordinates of the land mobile object are calculated by the formulas:

Figure 00000019
Figure 00000019

Рассмотрим возможность технической реализации заявляемого способа.Consider the possibility of technical implementation of the proposed method.

В качестве соосных трехосевых ДУС и акселерометра может использоваться инерциальный МЭМС-датчик ADIS 16495 BLMZ-1 производства компании Analog Device. Он также содержит встроенный датчик температуры, необходимый для реализованной в инерциальном датчике температурной самокалибровки. Этим обеспечивается высокая точность измерения угловых скоростей и линейных ускорений объекта установки инерциального датчика.The inertial MEMS sensor ADIS 16495 BLMZ-1 manufactured by Analog Device can be used as coaxial three-axis TLS and accelerometer. It also contains a built-in temperature sensor, which is necessary for the temperature self-calibration implemented in the inertial sensor. This ensures high accuracy of measuring angular velocities and linear accelerations of the installation object of the inertial sensor.

Вычислитель, реализующий алгоритм работы способа (см. Фиг. 1), может строиться с использованием СнК (системы-на кристалле) SmartFusion2, включающей энергонезависимую матрицу ПЛИС, выполненную по Flash-технологии, и полноценную процессорную подсистему на базе процессора ARM Cortex М3.A computer that implements the algorithm of the method (see Fig. 1) can be built using SoF (system-on-chip) SmartFusion2, which includes a non-volatile FPGA matrix made using Flash technology and a full-fledged processor subsystem based on the ARM Cortex M3 processor.

В качестве модуля СНС, формирующего начальные (для заявляемого способа) географические координаты (ϕ0, λ0, h0, а также путевые угол α0 и скорость V0 объекта, может использоваться многоканальный навигационный приемник МНП-М7 производства АО «Ижевский радиозавод».As a module of the SNA, forming the initial (for the proposed method) geographical coordinates (ϕ 0 , λ 0 , h 0 , as well as the track angle α 0 and speed V 0 of the object, a multi-channel navigation receiver MNP-M7 manufactured by Izhevsk Radio Plant JSC can be used .

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и обеспечивает повышение точности определения местоположения наземного подвижного объекта в автономном режиме.Thus, the inventive method can be implemented and provides increased accuracy in determining the location of a land mobile object in standalone mode.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2629539. Способ измерения магнитного курса подвижного объекта. - Опубликовано: 29.08.2017. Бюл. №25.1. Patent RU 2629539. A method of measuring the magnetic course of a moving object. - Posted: 08/29/2017. Bull. Number 25.

2. Заявка на изобретение RU 2017136344 от 13.10.2017. Способ определения истинного курса подвижного объекта.2. Application for the invention RU 2017136344 from 13.10.2017. A method for determining the true course of a moving object.

3. Ашимихин А.В., Козьмин В.А., Крыжко И.Б. Интегрированная навигационная система для мобильной станции радиоконтроля// Специальная техника. 2008. №5-6.3. Ashimikhin A.V., Kozmin V.A., Kryzhko I.B. Integrated navigation system for a mobile radio monitoring station // Special equipment. 2008. No. 5-6.

4. Патент RU 2445576. Способ определения местоположения наземных подвижных объектов. - Опубликовано: 20.03.2012. Бюл. №8.4. Patent RU 2445576. A method for determining the location of ground moving objects. - Posted: 03/20/2012. Bull. No. 8.

Claims (12)

Способ определения местоположения наземного подвижного объекта в автономном режиме, при котором в отсчете от последних известных координат, полученных путем обработки сигналов спутниковых навигационных систем, измеряют параметры движения объекта и рассчитывают его географические координаты, отличающийся тем, что для измерения параметров движения объекта используют трехосевой датчик угловой скорости, по данным которого определяют углы курса, места и крена, а также трехосевой акселерометр, по данным которого и полученным углам курса и места определяют проекции вектора путевой скорости на оси географической системы координат, полученные проекции используют для определения местоположения наземного подвижного объекта, при этом по измеряемым акселерометром проекциям
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
, i=1, 2… вектора кажущегося линейного ускорения объекта с использованием углов места β(i) и крена объекта γ(i) формируют истинные ускорения:
A method for determining the location of a land mobile object in standalone mode, in which, based on the last known coordinates obtained by processing signals from satellite navigation systems, the object’s motion parameters are measured and its geographical coordinates are calculated, characterized in that a three-axis angular sensor is used to measure the object’s motion speed, according to which the angles of course, place and roll are determined, as well as a three-axis accelerometer, according to which and the obtained course angles projection space is determined ground speed vector on the axis of the geographic coordinate system, obtained by projection is used to determine the location of terrestrial mobile unit, wherein the accelerometer from the measured projections
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
, i = 1, 2 ... the vectors of the apparent linear acceleration of the object using elevation angles β (i) and the roll of the object γ (i) form true accelerations:
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000025
,
где g - ускорение силы тяжести, с помощью которых рассчитывают модуль истинного линейного ускорения
Figure 00000026
, по значениям указанного модуля при помощи процедуры накапливающего суммирования
Figure 00000027
, где V0 - путевая скорость в момент пропадания сигналов спутниковых навигационных систем; τ - временной шаг выдачи данных акселерометром, рассчитывают последовательность текущих значений модуля путевой скорости V(i), которую с использованием углов курса α(i) и места раскладывают на восточную VE(i)=V(i)sinα(i)cosβ(i), северную VN(i)=V(i)cosα(i)cosβ(i) и высотную Vh(i)=V(i)sinβ(i) составляющие (проекции), для снижения случайных погрешностей указанных составляющих используют процедуру «оконного» усреднения последовательностей VE(i), VN(i),Vh(i):
where g is the acceleration of gravity with which to calculate the modulus of true linear acceleration
Figure 00000026
according to the values of the specified module using the accumulative summation procedure
Figure 00000027
where V 0 - ground speed at the time of the disappearance of signals from satellite navigation systems; τ is the time step of data output by the accelerometer, the sequence of current values of the module of the ground speed V (i) is calculated, which, using the course angles α (i) and the location, is laid out on the east V E (i) = V (i) sinα (i) cosβ ( i), northern V N (i) = V (i) cosα (i) cosβ (i) and altitude V h (i) = V (i) sinβ (i) components (projections), to reduce random errors of these components, use the procedure of "window" averaging of sequences V E (i), V N (i), V h (i):
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
,
k=1, 2, …, K,k = 1, 2, ..., K, где
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
- средние в k-м «окне» значения составляющих; М - размер «окна» (количество усредняемых отсчетов), определяемый временным интервалом усреднения Т, задаваемый исходя из динамики движения наземного объекта; K - количество «окон» на момент окончания маршрута движения объекта, по средним значениям составляющих рассчитывают приращения широты Δϕ(k), долготы Δλ(k) и высоты Δh(k) объекта:
Where
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
- average values of components in the k-th “window”; M - the size of the "window" (the number of averaged samples), determined by the time interval of averaging T, set based on the dynamics of the movement of the ground object; K is the number of “windows” at the moment the route of the object’s movement ends, average latitude Δϕ (k), longitude Δλ (k) and height Δh (k) of the object are calculated from the average values of the components:
Figure 00000034
,
Figure 00000035
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
,
Figure 00000036
,
Figure 00000036
,
где ϕ(k-1) - широта объекта на предыдущем шаге; е - полярное сжатие референц-эллипсоида, принятого в качестве модели геоида; R - расстояние от центра референц-эллипсоида до точки нахождения объекта, по значениям указанных приращений текущие географические координаты наземного подвижного объекта рассчитывают по формулам:where ϕ (k-1) is the latitude of the object in the previous step; e - polar compression of the reference ellipsoid, adopted as a model of the geoid; R is the distance from the center of the reference ellipsoid to the point of location of the object, according to the values of the indicated increments, the current geographical coordinates of the land moving object are calculated by the formulas:
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
где ϕ0, λ0, h0 - соответственно широта, долгота и высота объекта в момент пропадания сигналов спутниковых навигационных систем.where ϕ 0 , λ 0 , h 0 - respectively, the latitude, longitude and height of the object at the time of the disappearance of signals from satellite navigation systems.
RU2018134994A 2018-10-03 2018-10-03 Method for determining location of a ground mobile object RU2697859C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134994A RU2697859C1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 Method for determining location of a ground mobile object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134994A RU2697859C1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 Method for determining location of a ground mobile object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697859C1 true RU2697859C1 (en) 2019-08-21

Family

ID=67733671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134994A RU2697859C1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 Method for determining location of a ground mobile object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697859C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110906927A (en) * 2019-12-06 2020-03-24 中国空空导弹研究院 Gravity acceleration simplified algorithm under solidification coordinate system
CN113514057A (en) * 2021-04-20 2021-10-19 公安部道路交通安全研究中心 Police service positioning device, method and system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237952A (en) * 1989-10-03 1993-08-24 Thomas Rowe Variable attitude submersible hydrofoil
RU2202102C2 (en) * 2000-12-18 2003-04-10 ГУП Воронежский научно-исследовательский институт связи Procedure establishing positions of mobile objects and device for its realization
RU2395061C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
RU2445576C1 (en) * 2010-10-18 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method of determining position of ground-based mobile objects

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237952A (en) * 1989-10-03 1993-08-24 Thomas Rowe Variable attitude submersible hydrofoil
RU2202102C2 (en) * 2000-12-18 2003-04-10 ГУП Воронежский научно-исследовательский институт связи Procedure establishing positions of mobile objects and device for its realization
RU2395061C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
RU2445576C1 (en) * 2010-10-18 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method of determining position of ground-based mobile objects

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЯЦЕНКОВ В.С. ОСНОВЫ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ. СИСТЕМЫ GPS NAVSTAR И ГЛОНАСС. - М., 2005. - с.69-74. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110906927A (en) * 2019-12-06 2020-03-24 中国空空导弹研究院 Gravity acceleration simplified algorithm under solidification coordinate system
CN110906927B (en) * 2019-12-06 2023-04-14 中国空空导弹研究院 Gravity acceleration simplified algorithm under solidification coordinate system
CN113514057A (en) * 2021-04-20 2021-10-19 公安部道路交通安全研究中心 Police service positioning device, method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6553322B1 (en) Apparatus and method for accurate pipeline surveying
Wu et al. Velocity/position integration formula part I: Application to in-flight coarse alignment
RU2558724C2 (en) Diagnostic complex for determination of pipeline position, and method for determining relative displacement of pipeline as per results of two and more inspection passes of diagnostic complex for determination of pipelines position
US6860023B2 (en) Methods and apparatus for automatic magnetic compensation
CN110095800A (en) A kind of self-adapted tolerance federated filter Combinated navigation method of multi-source fusion
CN104748722B (en) Utilize the elevation location method of satellite positioning information real time calibration barometric leveling result
CN108594272A (en) A kind of anti-deceptive interference Combinated navigation method based on Robust Kalman Filter
CN103630139A (en) Underwater vehicle all-attitude determination method based on magnetic gradient tensor measurement
CN104049269B (en) A kind of target navigation mapping method based on laser ranging and MEMS/GPS integrated navigation system
CN110057356B (en) Method and device for positioning vehicles in tunnel
CN110849360B (en) Distributed relative navigation method for multi-machine collaborative formation flight
CN109520486A (en) A kind of deviation of plumb line real-time computing technique based on horizontal tensor gravity gradient
RU2697859C1 (en) Method for determining location of a ground mobile object
RU2539140C1 (en) Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle
Tao et al. Precise displacement estimation from time-differenced carrier phase to improve PDR performance
Yoo et al. Improvement of TERCOM aided inertial navigation system by velocity correction
US20140249750A1 (en) Navigational and location determination system
Abosekeen et al. Comparative analysis of magnetic-based RISS using different MEMS-based sensors
Mahmoud et al. Integrated INS/GPS navigation system
RU2388008C1 (en) Method of determining angular position of aircraft based on satellite navigation system receiver data
RU2589495C1 (en) Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
JP6528293B1 (en) Dynamic coordinate management apparatus, dynamic coordinate management method, program
RU2445576C1 (en) Method of determining position of ground-based mobile objects
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals