RU2717098C1 - Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere - Google Patents
Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717098C1 RU2717098C1 RU2019131342A RU2019131342A RU2717098C1 RU 2717098 C1 RU2717098 C1 RU 2717098C1 RU 2019131342 A RU2019131342 A RU 2019131342A RU 2019131342 A RU2019131342 A RU 2019131342A RU 2717098 C1 RU2717098 C1 RU 2717098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ionosphere
- delay
- signal
- satellite
- navigation
- Prior art date
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
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- 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
- G01C21/24—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
-
- 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
- G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
-
- 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
- G01S19/04—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing carrier phase data
-
- 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
- G01S19/07—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
-
- 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
- G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
- G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/01—Reducing phase shift
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/015—Reducing echo effects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/22—Scatter propagation systems, e.g. ionospheric, tropospheric or meteor scatter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области спутниковой навигации и предназначено для определения задержки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в ионосфере с помощью двухчастотной навигационной аппаратуры потребителя (НАЛ).The present invention relates to the field of satellite navigation and is intended to determine the delay of signals of global navigation satellite systems (GNSS) in the ionosphere using dual-frequency consumer navigation equipment (NAL).
Широкое использование современных глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS приводит к необходимости повышения точности навигационных измерений. Большое влияние на погрешность навигационных измерений по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS оказывают условия прохождения сигналов навигационных космических аппаратов (НКА) в атмосфере.The widespread use of modern global navigation satellite systems GLONASS and GPS leads to the need to improve the accuracy of navigation measurements. A great influence on the error of navigation measurements using signals from the global navigation satellite systems GLONASS and GPS is exerted by the conditions for the passage of signals from navigation spacecraft (NSC) in the atmosphere.
Как показывают исследования, наибольшее влияние на сигналы НКА ГЛОНАСС и GPS оказывает ионосфера. Величина задержки сигнала в ионосфере зависит от солнечной активности, сезонных и ежедневных вариаций электронной концентрации, угла места и азимута НКА и от широты и долготы точки приема сигнала.As studies show, the ionosphere has the greatest impact on the signals of the GLONASS and GPS. The magnitude of the signal delay in the ionosphere depends on solar activity, seasonal and daily variations in the electron concentration, elevation angle and azimuth of the satellite and on the latitude and longitude of the signal reception point.
Существует способ, в котором для нахождения ионосферной задержки сигнала используется разность кодовых псевдодальностей, измеренная по сигналам в различных частотных диапазонах [1], в данном способе требуется проводить калибровку разности задержек при прохождении сигналов по трактам НАП для L1 и L2. Для калибровки НАП необходимо определять значения разности задержек сигналов L1 и L2 в спутнике, антенне и тракте приемника. Определение указанных значений длительный и трудоемкий процесс, который требует использования дополнительной аппаратуры.There is a method in which to find the ionospheric delay of a signal, a code pseudorange difference measured from signals in different frequency ranges [1] is used. In this method, it is required to calibrate the delay difference when passing signals along the NAP paths for L1 and L2. To calibrate the NAP, it is necessary to determine the delay difference of the L1 and L2 signals in the satellite, antenna, and receiver path. The determination of these values is a long and laborious process that requires the use of additional equipment.
Использование в способе разности кодовых псевдодальностей, которые имеют случайную погрешность на уровне 1-2 метра, приводит к увеличению погрешности определения ионосферной задержки сигнала.The use in the method of the difference of code pseudorange, which have a random error at the level of 1-2 meters, leads to an increase in the error in determining the ionospheric delay of the signal.
Кроме двухчастотного кодового способа, известен одночастотный способ определения ионосферной задержки сигнала, описанный в патенте РФ №2208809 [2] где для определения ионосферной задержки сигнала используется разность приращений кодовой и фазовой псевдодальностей. Алгоритм нахождения ионосферной задержки сигнала разбивается на два этапа. На первом этапе оценивается вертикальная (зенитная) задержка сигнала в ионосфере, а на втором вертикальная (зенитная) задержка пересчитывается в наклонную с помощью отображающей функции, описывающей зависимость задержки сигнала в ионосфере от угла места НКА. Как и в предыдущем способе, недостатком является использование в расчетах кодовых псевдодальностей имеющих повышенную случайную погрешность. Дополнительным фактором, определяющим погрешность данного метода, является использование в качестве отображающей функции математической модели ионосферы с недостающей точностью аппроксимирующей зависимость задержки сигнала в ионосфере от угла места НКА.In addition to the two-frequency code method, a single-frequency method for determining the ionospheric delay of a signal is described, described in RF patent No. 2208809 [2] where the difference of the increments of the code and phase pseudorange is used to determine the ionospheric delay of the signal. The algorithm for finding the ionospheric delay of the signal is divided into two stages. At the first stage, the vertical (zenith) delay of the signal in the ionosphere is estimated, and at the second, the vertical (zenith) delay is recalculated into the inclined one using the display function describing the dependence of the signal delay in the ionosphere on the elevation angle of the satellite. As in the previous method, the disadvantage is the use in the calculations of code pseudorange with increased random error. An additional factor determining the error of this method is the use of a mathematical model of the ionosphere as a mapping function with a lack of accuracy approximating the dependence of the signal delay in the ionosphere on the elevation angle of the satellite.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере [3], в котором в качестве исходных данных используются не кодовые псевдодальности, а псевдодальности, измеренные по фазе несущей частоты сигнала в диапазонах L1 и L2. Определение ионосферной задержки по данному способу также разбивается на два этапа. На первом этапе оценивают приращения фазовых псевдодальностей за время между текущими и предыдущими измерениями, затем вычисляется разница между полученными приращениями и определяется вертикальная (зенитная) задержка навигационного сигнала спутниковой системы в ионосфере по формуле:Closest to the claimed invention is a method for determining the delay of the signals of a navigation satellite system in the ionosphere [3], in which the source data is not code pseudorange, but pseudorange measured by the phase of the carrier frequency of the signal in the ranges L1 and L2. The determination of the ionospheric delay by this method is also divided into two stages. At the first stage, the increments of the phase pseudorange for the time between the current and previous measurements are estimated, then the difference between the obtained increments is calculated and the vertical (zenith) delay of the navigation signal of the satellite system in the ionosphere is determined by the formula:
где - накопленное значениеWhere - accumulated value
наклонного фактора для j-го НКА;oblique factor for the jth NKA;
i - текущий момент времени, с;i - current time, s;
j - номер навигационного космического аппарата, j=1,2,…,n - коэффициент фильтрации, 0<k<1;j is the number of the navigation spacecraft, j = 1,2, ..., n is the filtration coefficient, 0 <k <1;
N{i) - количество навигационных космических аппаратов, видимых в текущий момент времени i;N {i) is the number of navigation spacecraft visible at the current moment of time i;
- приращение наклонного фактора; - increment of the inclined factor;
- наклонный фактор; - inclined factor;
Re - радиус Земли, м;R e is the radius of the Earth, m;
h - средняя высота ионосферного слоя, м;h is the average height of the ionospheric layer, m;
yj (i) - угол места j-го НКА, град;y j (i) is the elevation angle of the jth satellite, deg;
- накопленное значение наклонной задержки навигационного спутникового сигнала в ионосфере, м; - the accumulated value of the oblique delay of the navigation satellite signal in the ionosphere, m;
- приращение наклонной задержки навигационного спутникового сигнала в ионосфере, м; - increment of the oblique delay of the navigation satellite signal in the ionosphere, m;
f1, f2 - несущая частота для частотного диапазона L1 и L2 соответственно, Гц;f 1 , f 2 - carrier frequency for the frequency range L1 and L2, respectively, Hz;
- приращение фазовой псевдодальности, измеренной на несущей частоте f1, м; - increment of the phase pseudorange measured at the carrier frequency f 1 , m;
- приращение фазовой псевдодальности, - increment of phase pseudorange,
измеренной на несущей частоте f2, м.measured at the carrier frequency f 2 , m
На втором этапе вертикальная (зенитная) задержка сигнала в ионосфере пересчитывается в наклонную задержку навигационного сигнала спутниковой системы в ионосфере для каждого видимого НКА, с использованием математической модели ионосферы по формуле:At the second stage, the vertical (zenith) delay of the signal in the ionosphere is converted into the oblique delay of the navigation signal of the satellite system in the ionosphere for each visible satellite, using the mathematical model of the ionosphere according to the formula:
Используемое в прототипе понятие наклонного фактора соответствует понятию отображающей функции, используемой в одночастотном методе [2] (выражения для их определения совпадают).Used in the prototype, the concept of an inclined factor corresponds to the concept of a mapping function used in the single-frequency method [2] (the expressions for their definition coincide).
Найденная наклонная задержка сигнала имеет погрешность, обусловленную погрешностью определения вертикальной задержки навигационного сигнала спутниковой системы в ионосфере и погрешностью математической модели ионосферы, аппроксимирующей зависимость задержки сигнала в ионосфере от угла места НКА.The found oblique signal delay has an error due to the error in determining the vertical delay of the navigation signal of the satellite system in the ionosphere and the error of the mathematical model of the ionosphere approximating the dependence of the signal delay in the ionosphere on the elevation angle of the satellite.
В основу изобретения положена задача повышения точности навигационных измерений, за счет уменьшения погрешности определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере.The basis of the invention is the task of improving the accuracy of navigation measurements, by reducing the error in determining the delay of the signals of the navigation satellite system in the ionosphere.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере, по которому измеряют фазовые псевдодальности и вычисляют их приращения на двух несущих частотах, вычисляют разность между полученными приращениями, а наклонную задержку сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере для каждого видимого НКА определяют по формуле, включающей вычисление вертикальной (зенитной) задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере и наклонного фактора, учитывающего математическую модель ионосферы, согласно изобретению, сначала при вычислении вертикальной (зенитной) задержки сигналов навигационной спутниковой системы и наклонных задержек сигнала в ионосфере каждого видимого НКА используют приращения наклонного фактора и фазовых псевдодальностей, измеренных в диапазонах L1 и L2, на интервале времени М, ограниченном допустимым значением погрешности аппроксимации измеряемых приращений линейной зависимостью (например, 30 секунд):The problem is solved in that in the method for determining the delay of the signals of the navigation satellite system in the ionosphere, which measure the phase pseudorange and calculate their increments at two carrier frequencies, calculate the difference between the received increments, and the oblique delay of the signals of the navigation satellite system in the ionosphere for each visible satellite determined by the formula, including the calculation of the vertical (zenith) delay of the signals of the navigation satellite system in the ionosphere and the inclined factor, taking into account In order to calculate the mathematical model of the ionosphere, according to the invention, first, when calculating the vertical (zenith) delay of the navigation satellite system signals and the oblique signal delays in the ionosphere of each visible satellite, increments of the oblique factor and phase pseudorange measured in the ranges L1 and L2 over a time interval M limited permissible value of the approximation error of the measured increments by a linear dependence (for example, 30 seconds):
- приращение наклонного фактора; - increment of the inclined factor;
- приращение фазовой псевдодальности, измеренной на несущей частоте f1, м; - increment of the phase pseudorange measured at the carrier frequency f 1 , m;
- приращение фазовой псевдодальности, измеренной на несущей частоте f2, м; - increment of the phase pseudorange measured at the carrier frequency f 2 , m;
затем рассчитывают наклонную задержку сигнала в ионосфере для каждого у-го НКА по формуле:then calculate the oblique delay of the signal in the ionosphere for each y-th spacecraft by the formula:
где i>М; where i>M;
i - текущий момент времени, с;i - current time, s;
j - номер видимого в текущий момент навигационного космического аппарата, j=1, 2,…,n;j is the number of the currently visible navigation spacecraft, j = 1, 2, ..., n;
iн - начальный момент времени слежения за сигналом j-го НКА;i n - the initial moment of time for tracking the signal of the jth satellite;
- приращение наклонной задержки навигационного спутникового сигнала j-го НКА в ионосфере, м; - increment of the oblique delay of the navigation satellite signal of the jth satellite in the ionosphere, m;
- оценка значения ионосферной задержки сигнала, сформированная на начальном этапе слежения за сигналом j-го НКА с учетом значения угла места спутника и оценки вертикальной задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере, сформированной к моменту начала слежения за сигналом j-го НКА; - estimation of the ionospheric delay of the signal generated at the initial stage of tracking the signal of the jth satellite, taking into account the elevation angle of the satellite and estimating the vertical delay of the signals of the navigation satellite system in the ionosphere, formed by the time the tracking of the signal of the jth satellite is started;
OFj (γj (iн)) - наклонный фактор j-ого НКА в начальный момент времени;OF j (γ j (i n )) is the oblique factor of the jth satellite at the initial time;
γj (iн) - угол места НКА в начальный момент времени, град.γ j (i n ) is the elevation angle of the spacecraft at the initial time, deg.
На фиг. 1 представлена структурная схема навигационной аппаратуры потребителя, а на фиг. 2 приведена блок-схема алгоритма, реализующего предлагаемый способ фазового двухчастотного определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере.In FIG. 1 is a structural diagram of consumer navigation equipment, and FIG. 2 shows a block diagram of an algorithm that implements the proposed method of phase two-frequency determination of the delay of the signals of a navigation satellite system in the ionosphere.
Навигационная аппаратура потребителя включает следующие блоки: антенну, радиотракт (РТ), синтезатор частот, блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП), опорный генератор (ОГ) и блок цифровой обработки сигналов (ЦОС). При этом блок цифровой обработки сигналов содержит блок первичной обработки сигналов (ПОС) и блок вторичной обработки сигналов (ВОС).The consumer’s navigation equipment includes the following units: antenna, radio path (RT), frequency synthesizer, analog-to-digital converter (ADC) unit, reference generator (OG), and digital signal processing unit (DSP). Moreover, the digital signal processing unit comprises a primary signal processing unit (PIC) and a secondary signal processing unit (VOS).
На блок РТ от антенны поступает навигационный сигнал от НКА, где он суммируется с частотой гетеродина и разделяется на 2 канала. Отфильтрованный и усиленный сигнал поступает на двухканальный АЦП, тактируемый тактовой частотой синтезатора частот, где происходит оцифровка принятого сигнала. Полученные цифровые выборки поступают на вход блока ПОС, для определения основных навигационных параметров - кодовой и фазовой псевдодальностей, угла места НКА, амплитуды и др. Блок ВОС принимает навигационные параметры, где на программном уровне может быть реализован алгоритм расчета ионосферной задержки сигнала каждого видимого в текущий момент времени НКА согласно блок-схеме, представленной на фиг. 2.A navigation signal from the satellite is fed to the RT unit from the antenna, where it is summed with the local oscillator frequency and divided into 2 channels. The filtered and amplified signal is fed to a two-channel ADC, clocked by the clock frequency of the frequency synthesizer, where the received signal is digitized. The obtained digital samples are sent to the input of the POS block to determine the main navigation parameters - code and phase pseudorange, satellite elevation angle, amplitude, etc. The BOC block receives navigation parameters, where an algorithm for calculating the ionospheric delay of the signal of each visible signal to the current one can be implemented the time of the satellite according to the block diagram shown in FIG. 2.
Исходными данными для расчета наклонной задержки сигнала в ионосфере являются, угол места спутника, псевдодальность, измеренная по фазе несущей сигнала, и наклонный фактор (операнд 1). Фазовая псевдодальность на частотах L1 L2 и наклонный фактор каждого j-ого НКА описываются следующими выражениями:The initial data for calculating the oblique delay of the signal in the ionosphere are the satellite elevation angle, pseudorange measured by the phase of the signal carrier, and the oblique factor (operand 1). The phase pseudorange at frequencies L1 L2 and the slope factor of each j-th satellite are described by the following expressions:
где - дальность до j-ого НКА; - фазовая неоднозначность; Where - range to the j-th NKA; - phase ambiguity;
- длина волны; - задержка сигнала j-го НКА в ионосфере; - wavelength; - signal delay of the jth satellite in the ionosphere;
- задержка сигнала j-ого НКА в тропосфере; τ - расхождение шкалы времени НАЛ относительно шкалы времени систем ГЛОНАСС или GPS; - случайная погрешность; с - скорость распространения радиоволн в вакууме; - угол места j-го НКА; Re - радиус Земли; h - средняя высота ионосферного слоя; i - текущий момент времени. - signal delay of the jth satellite in the troposphere; τ is the discrepancy of the NAL timeline relative to the time scale of GLONASS or GPS systems; - random error; C is the speed of propagation of radio waves in a vacuum; - elevation angle of the j-th spacecraft; R e is the radius of the Earth; h is the average height of the ionospheric layer; i is the current time.
На следующем шаге инициализируют переменную k (операнд 2) и проверяют условие окончания цикла, где N(i) - количество навигационных космических аппаратов, видимых в текущий момент времени i (операнд 3).In the next step, initialize the variable k (operand 2) and check the condition for ending the cycle, where N (i) is the number of navigation spacecraft visible at the current time moment i (operand 3).
Для расчета приращений фазовых псевдодальностей и приращения наклонного фактора, на интервале времени М, необходимо записать в буфер исходные данные, где j - номер видимого в текущий момент навигационного космического аппарата (операнд 4). После записи происходить увеличение размера буфера (операнд 5) и необходимо проверить условие равности размера буфера значению М (операнд 6). При невыполнении условия инкрементируют к (операнд 7) и считывают следующее значение у (операнд 8), в обратном случае вычисляют приращения фазовых псевдодальностей и приращение наклонного фактора (операнд 9). Приращения фазовых псевдодальностей и приращение наклонного фактора рассчитывают следующими выражениями:To calculate the increments of phase pseudorange and the increment of the oblique factor, in the time interval M, it is necessary to write the initial data to the buffer, where j is the number of the currently visible navigation spacecraft (operand 4). After recording, an increase in the size of the buffer occurs (operand 5) and it is necessary to check the condition that the buffer size is equal to the value M (operand 6). If the conditions are not met, increment to (operand 7) and read the next value of y (operand 8), in the opposite case, increments of phase pseudorange and increment of the slope factor (operand 9) are calculated. The increments of the phase pseudorange and the increment of the oblique factor are calculated by the following expressions:
Далее вычисляют приращение наклонной задержки (7) (операнд 10) и повторяют алгоритм до того, пока условие цикла (операнд 3) не станет ложным.Next, the increment of the inclined delay (7) (operand 10) is calculated and the algorithm is repeated until the loop condition (operand 3) becomes false.
Как только условие цикла станет ложным, переходят на выполнение следующего цикла, где переменная k обнуляется (операнд 11) и приступают к проверке условия окончания цикла (операнд 12). Данный цикл отвечает за отбраковку спутников, по которым не было посчитано приращение наклонной задержки. За отбраковку отвечает условие равности размера буфера и значения М (операнд 13). Если условие ложное, то инкрементируют k (операнд 14) и считывают следующее значение j (операнд 15), в обратном случае полученные данные подставляют в функцию расчета вертикальной задержки (операнд 16) и повторяют алгоритм до того, пока условие цикла (операнд 12) не станет ложным.As soon as the condition of the cycle becomes false, they go on to execute the next cycle, where the variable k is reset (operand 11) and begin to check the condition for ending the cycle (operand 12). This cycle is responsible for the rejection of satellites for which the increment of the oblique delay was not calculated. For rejection, the condition of equal buffer size and M value (operand 13) is responsible. If the condition is false, then increment k (operand 14) and read the next value j (operand 15), otherwise, the obtained data is substituted into the function of calculating the vertical delay (operand 16) and repeat the algorithm until the loop condition (operand 12) will become false.
На следующем шаге переменная k обнуляется (операнд 17) и проверяют условие окончания цикла (операнд 18). Если условие ложное, то проверяется условие равности размера буфера и значения М (операнд 19). При ложном результате инкрементируют к (операнд 20) и считывают следующее значение j (операнд 21), а при правдивом результате проверяют начальный момент времени слежения за сигналом (операнд 22). Если текущий момент времени является начальным моментов времени слежения за сигналом, то рассчитывается оценка начального значения ионосферной задержки сигнала (операнд 24) (формула 8), в обратном случае рассчитывается наклонная задержка сигнала в ионосфере (операнд 23) (формула 9). После расчета алгоритм повторяют до того, пока условие цикла (операнд 18) не станет ложным.In the next step, the variable k is reset (operand 17) and the condition for ending the loop (operand 18) is checked. If the condition is false, then the condition of equality of the buffer size and the value of M is checked (operand 19). If the result is false, increment to (operand 20) and read the next value j (operand 21), and if the result is true, check the initial moment of time for tracking the signal (operand 22). If the current time is the initial time of signal tracking, then the estimate of the initial value of the ionospheric delay of the signal (operand 24) (formula 8) is calculated, otherwise the oblique delay of the signal in the ionosphere (operand 23) is calculated (formula 9). After calculation, the algorithm is repeated until the loop condition (operand 18) becomes false.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить наклонную задержку сигнала в ионосфере для каждого НКА без погрешности математической модели ионосферы, аппроксимирующей зависимость задержки сигнала в ионосфере от угла места НКА.Thus, the proposed method allows you to determine the oblique delay of the signal in the ionosphere for each satellite without error in the mathematical model of the ionosphere, approximating the dependence of the signal delay in the ionosphere on the elevation angle of the satellite.
Применение приращений фазовых псевдодальностей на некотором интервале времени, ограниченном допустимым значением погрешности аппроксимации измеряемых приращений линейной зависимостью, позволяет обнаружить нарушения непрерывности слежения за фазой несущей частоты НКА и исключить вызванные этим «скачки» фазовых циклов, тем самым уменьшить случайную погрешность измерения приращений фазовых псевдодальностей, что соответственно уменьшает погрешность определения вертикальной (зенитной) задержи сигнала в ионосфере.The use of phase pseudorange increments over a certain time interval limited by the permissible error of approximation of the measured increments by a linear dependence allows one to detect disturbances in the continuity of tracking the phase of the carrier frequency of the satellite and eliminate the “jumps” in phase cycles caused by this, thereby reducing the random error in measuring increments of phase pseudoranges, which accordingly, it reduces the error in determining the vertical (anti-aircraft) delay of the signal in the ionosphere.
Помимо этого, формирование текущих оценок наклонной ионосферной задержки для каждого НКА как суммы начального значения и интеграла изменений ионосферной задержки сигнала, рассчитанного по разности приращений фазовых псевдодальностей в диапазонах L1 и L2, дает возможность с наименьшей погрешностью определить изменение ионосферной задержки сигнала для каждого спутника, что и исключает из погрешности определения текущего значения наклонной задержки сигнала в ионосфере составляющую погрешности, обусловленную погрешностью модели ионосферы, аппроксимирующей зависимость задержки сигнала в ионосфере от угла места НКА.In addition, the formation of current estimates of the inclined ionospheric delay for each satellite as the sum of the initial value and the integral of the changes in the ionospheric delay of the signal, calculated from the difference in the increments of the phase pseudorange in the ranges L1 and L2, makes it possible to determine the change in the ionospheric delay of the signal for each satellite with the smallest error, which and excludes from the error in determining the current value of the slant delay of the signal in the ionosphere the error component due to the error of the ionosphere model An experiment approximating the dependence of the signal delay in the ionosphere on the elevation angle of a satellite.
В заявляемом способе, так же как и в прототипе, исключена систематическая погрешность, обусловленная задержкой сигнала в трактах НАП, за счет применения фазовых приращений соответствующих измерений.In the claimed method, as well as in the prototype, the systematic error due to the delay of the signal in the paths of the NAP is eliminated due to the use of phase increments of the corresponding measurements.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС / Под ред. Харисова В.Н., Перова А.И., Болдина В.А. - М.: ИПРЖР, 1999. - 560 с.1. Global satellite navigation system GLONASS / Ed. Kharisova V.N., Perova A.I., Boldina V.A. - M .: IPRZhR, 1999 .-- 560 s.
2. Пат. RU 2208809, МПК7 G01S 5/02, G01S 1/32, Н04В 7/185. Способ одночастотного определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере / Казанцев М.Ю., Кокорин В.И., Фатеев Ю.Л.; заявитель ГОУ ВПО «Красноярский государственный технический университет». - №2002104727/09; заявл. 21.02.2002. опубл. 20.07.2003.2. Pat. RU 2208809, IPC 7 G01S 5/02,
3. Пат. RU 2584243 С1, МКП G01S 19/04. Способ определения задержки сигналов навигационной спутниковой системы в ионосфере / Курносов А.С., Фатеев Ю.Л.; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2015110269/07; заявл. 23.03.2015. опубл. 25.05.2016, Бюл. №14 (прототип).3. Pat. RU 2584243 C1,
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131342A RU2717098C1 (en) | 2019-10-03 | 2019-10-03 | Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131342A RU2717098C1 (en) | 2019-10-03 | 2019-10-03 | Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2717098C1 true RU2717098C1 (en) | 2020-03-18 |
Family
ID=69898370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019131342A RU2717098C1 (en) | 2019-10-03 | 2019-10-03 | Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2717098C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005137471A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") (RU) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE IONOSPHERIC ERROR OF RANGE BY TWO-FREQUENCY MEASUREMENTS |
JP2012137448A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Japan Radio Co Ltd | Apparatus for evaluating ionosphere delay and navigation apparatus |
US20130127659A1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Honeywell International Inc. | Ionospheric delay compensation using a scale factor based on an altitude of a receiver |
KR101607082B1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-04-11 | 국방과학연구소 | System and method of ionospheric delay estimation for extending the coverage of differential satellite navigation |
RU2584243C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-05-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Method of determining navigation satellite system signal delay in ionosphere |
RU2630783C2 (en) * | 2012-11-30 | 2017-09-13 | Таль | Method and system for determining the ionosphere travel time estimation error |
RU187712U1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | A device for determining the error of tracking the time of arrival of a navigation radio signal during its propagation through artificial ionospheric formation |
-
2019
- 2019-10-03 RU RU2019131342A patent/RU2717098C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005137471A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") (RU) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE IONOSPHERIC ERROR OF RANGE BY TWO-FREQUENCY MEASUREMENTS |
JP2012137448A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Japan Radio Co Ltd | Apparatus for evaluating ionosphere delay and navigation apparatus |
US20130127659A1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Honeywell International Inc. | Ionospheric delay compensation using a scale factor based on an altitude of a receiver |
RU2630783C2 (en) * | 2012-11-30 | 2017-09-13 | Таль | Method and system for determining the ionosphere travel time estimation error |
KR101607082B1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-04-11 | 국방과학연구소 | System and method of ionospheric delay estimation for extending the coverage of differential satellite navigation |
RU2584243C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-05-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Method of determining navigation satellite system signal delay in ionosphere |
RU187712U1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | A device for determining the error of tracking the time of arrival of a navigation radio signal during its propagation through artificial ionospheric formation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1678516B1 (en) | Method for using three gps frequencies to resolve carrier-phase integer ambiguities | |
US5451964A (en) | Method and system for resolving double difference GPS carrier phase integer ambiguity utilizing decentralized Kalman filters | |
US7567208B2 (en) | Position and time determination under weak signal conditions | |
US20060262010A1 (en) | GPSR multi-frequency measuring device, corrective method and program for ionospheric delay | |
US11906635B2 (en) | Method and system for recreating unavailable GNSS measurements | |
CN110133700B (en) | Shipborne integrated navigation positioning method | |
US7446705B1 (en) | Method and apparatus for determining parameters for a parametric expression characterizing the phase of an acquired signal | |
Quddus et al. | Validation of map matching algorithms using high precision positioning with GPS | |
RU2421753C1 (en) | Method of determining ionosphere characteristics and device for realising said method | |
JP5055207B2 (en) | Velocity measuring device and displacement measuring device | |
RU93995U1 (en) | HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX OF IONOSPHERIC MONITORING | |
WO2016005585A1 (en) | Method and system for positioning and timing of a radionavigation receiver | |
Kucwaj et al. | Accurate pseudorange estimation by means of code and phase delay integration: Application to GNSS-R altimetry | |
RU2584243C1 (en) | Method of determining navigation satellite system signal delay in ionosphere | |
RU2717098C1 (en) | Two-frequency phase method of determining signals delay of a navigation satellite system in the ionosphere | |
JP4322829B2 (en) | Cycle slip detection device and cycle slip detection method | |
JP4928114B2 (en) | Carrier phase relative positioning device | |
Karetnikov et al. | Prospects of application of mass-produced GNSS modules for solving high-precision navigation tasks | |
Krawinkel et al. | Applying miniaturized atomic clocks for improved kinematic GNSS single point positioning | |
CN115436977A (en) | Method for processing inter-frequency deviation of pseudo range in GLONASS system | |
US10877159B2 (en) | Method and system for satellite signal processing | |
Wang et al. | Spaceborne Coherent GNSS Reflection Signal Processing over Complex Terrain | |
RU190342U1 (en) | ADAPTIVE SINGLE-FREQUENCY RADIO NAVIGATION RECEIVER | |
RU2208809C1 (en) | Method of single-frequency determination of delay of signals of navigation satellite system in ionosphere | |
RU2247406C1 (en) | Method for increasing kinematic mode range of real-time determination of relative coordinates of object |