RU2803992C1 - Software and hardware complex for high precision vehicle positioning (hpvp shc) - Google Patents

Software and hardware complex for high precision vehicle positioning (hpvp shc) Download PDF

Info

Publication number
RU2803992C1
RU2803992C1 RU2022132675A RU2022132675A RU2803992C1 RU 2803992 C1 RU2803992 C1 RU 2803992C1 RU 2022132675 A RU2022132675 A RU 2022132675A RU 2022132675 A RU2022132675 A RU 2022132675A RU 2803992 C1 RU2803992 C1 RU 2803992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vehicle
location
vtp
positioning
data
Prior art date
Application number
RU2022132675A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Павлович Горелик
Евгений Юрьевич Поспелов
Сергей Владиславович Сазонов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Сервисный центр Транстелематика"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Сервисный центр Транстелематика" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Сервисный центр Транстелематика"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803992C1 publication Critical patent/RU2803992C1/en

Links

Abstract

FIELD: navigation.
SUBSTANCE: invention relates to technologies for high-precision vehicle positioning (HPVP TV) based on global navigation satellite systems (GNSS) signals. The hardware and software complex for high-precision positioning of the vehicle using GNSS signals comprises a high-precision positioning base station (HPP BS) located stationary, in a pre-geo-located place, a high-precision positioning transport terminal (HPP TT) located on the vehicle and a server a module installed permanently, whereas the HPP TT comprises a high-precision positioning module (HPP), which is configured to receive the RTK (Real Time Kinematic) differential correction via two channels that duplicate each other: LTE channel, where the exchange is carried out according to the unified transport protocol EGTS (Era Glonass Telematics Standard) and UHF (Ultra High Frequency) radio channel to clarify its own location according to this amendment, as well as the HPP TT is configured to simultaneously receive GNSS signals in two frequency bands by the HPP module: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz).
EFFECT: improved positioning accuracy of the vehicle.
12 cl, 5 dwg

Description

Область примененияApplication area

Предложенная группа изобретений относится к технологиям высокоточного позиционирования транспортных средств (ВТП ТС) по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).The proposed group of inventions relates to technologies for high-precision positioning of vehicles (HTP TS) using signals from global navigation satellite systems (GNSS).

Основной технологией позиционирования на сегодняшний день является спутниковая - получение кодовых сигналов с различных спутников для вычисления местоположения приемника. Технология изначально разрабатывалась для военных нужд, однако уже достаточно давно открыта и для гражданского применения. Но поскольку навигационная информация может быть использована, в частности, для разведывательных нужд, точность гражданских решений нередко искусственно огрубляется, причем иногда на уровне программного обеспечения самих приемников. Тем не менее точность кодового метода позиционирования составляет от 5 до 15 м, а этого недостаточно для задач позиционирования наземного пассажирского транспорта. Кроме того, спутниковая навигация хорошо работает там, где видно небо. На точность навигации могут повлиять горы, большие озера и различные источники сильных электромагнитных помех. Для повышения точности определения местоположения приходится использовать различные методы, например дифференциальную коррекцию положения по отношению к неподвижным объектам.The main positioning technology today is satellite - receiving code signals from various satellites to calculate the location of the receiver. The technology was originally developed for military needs, but has long been open to civilian use. But since navigation information can be used, in particular, for reconnaissance needs, the accuracy of civilian decisions is often artificially coarsened, sometimes at the level of the software of the receivers themselves. However, the accuracy of the code positioning method ranges from 5 to 15 m, and this is not enough for positioning tasks of ground passenger transport. In addition, satellite navigation works well where the sky is visible. Navigation accuracy may be affected by mountains, large lakes, and various sources of strong electromagnetic interference. To increase the accuracy of location determination, it is necessary to use various methods, for example, differential correction of position in relation to stationary objects.

Следует отметить, что неподвижные приемники спутникового сигнала можно позиционировать достаточно точно даже с помощью кодового метода вычисления координат - за счет длительного накопления данных со спутника. Чем больше сигналов анализируется, тем точнее определяется местоположение неподвижных объектов. Для уточнения можно использовать различные системы - GPS, ГЛОНАСС, BeiDou и др. Их сигналы можно принимать на любой территории независимо от страны нахождения устройства. Эти неподвижные объекты в дальнейшем используются уже для вычисления положения мобильных приемников путем анализа разности фаз спутниковых сигналов. Базовая станция позволяет определить погрешность, которую вносит в распространение сигнала атмосфера Земли. Такой метод позиционирования позволяет определять положение не только по кодовым сигналам, но и по фазе сигнала. Для этого нужно получить корректирующую информацию от неподвижных источников через какой-нибудь канал коммуникаций. Метод называется фазовым - он требует наличия неподвижных источников корректирующих сигналов, которые используются для быстрого и высокоточного позиционирования подвижных объектов.It should be noted that fixed receivers of a satellite signal can be positioned quite accurately even using the code method of calculating coordinates - due to the long-term accumulation of data from the satellite. The more signals are analyzed, the more accurately the location of stationary objects is determined. To clarify, you can use various systems - GPS, GLONASS, BeiDou, etc. Their signals can be received in any territory, regardless of the country where the device is located. These stationary objects are subsequently used to calculate the position of mobile receivers by analyzing the phase difference of satellite signals. The base station allows you to determine the error that the Earth's atmosphere introduces into signal propagation. This positioning method allows you to determine the position not only by code signals, but also by the phase of the signal. To do this, you need to receive corrective information from stationary sources through some communication channel. The method is called phase - it requires the presence of stationary sources of correction signals, which are used for fast and high-precision positioning of moving objects.

Фазовый метод позволяет добиться сантиметровой точности позиционирования, что вполне приемлемо для задач позиционирования наземного пассажирского транспорта: дальнейшее уточнение позиции можно ввести с помощью машинного зрения. Понятно, что чем ближе к станции коррекции располагается приемник, тем точнее можно определить его местоположение с помощью фазового метода. Однако следует помнить, что точность определения высоты несколько ниже, чем наземных (плановых) координат, примерно в два раза.The phase method makes it possible to achieve centimeter positioning accuracy, which is quite acceptable for positioning tasks of ground passenger transport: further refinement of the position can be introduced using machine vision. It is clear that the closer the receiver is to the correction station, the more accurately its location can be determined using the phase method. However, it should be remembered that the accuracy of determining the height is slightly lower than that of ground (plane) coordinates, approximately two times.

Чтобы обеспечить высокоточное позиционирование в больших масштабах, например города, необходимо устанавливать достаточно много дополнительных станций, передающих корректирующие сигналы.To ensure high-precision positioning on a large scale, such as a city, it is necessary to install quite a lot of additional stations transmitting correction signals.

Для высокоточной навигации в помещениях применяются аналогичные технологии (привязка к неподвижным передающим станциям), но при этом можно уже не использовать исходный сигнал спутников, а отсчитывать расстояние от локальных базовых станций: их координаты должны быть известны с высокой точностью. Такие решения можно применять в том случае, когда на одной части объекта небо видно, а на другой - нет. Тогда достаточно установить специальные датчики, которые позволяют в радиусе 100 м добиваться сантиметровой точности, эмулируя при этом работу системы GPS. Впрочем, для локальной системы позиционирования можно еще увеличить точность позиционирования в зависимости от используемых частот и количества датчиков. Однако при этом возрастает стоимость решения, поскольку в нее включается стоимость и приемников, и установленных передатчиков. В результате решение со специализированными передатчиками корректирующего сигнала оказывается достаточно дорогим.For high-precision indoor navigation, similar technologies are used (linking to fixed transmitting stations), but in this case it is no longer possible to use the original satellite signal, but to count the distance from local base stations: their coordinates must be known with high accuracy. Such solutions can be used in the case when the sky is visible on one part of the object, but not on the other. Then it is enough to install special sensors that allow you to achieve centimeter accuracy within a radius of 100 m, while emulating the operation of a GPS system. However, for a local positioning system, the positioning accuracy can be further increased depending on the frequencies used and the number of sensors. However, this increases the cost of the solution, since it includes the cost of both receivers and installed transmitters. As a result, a solution with specialized correction signal transmitters turns out to be quite expensive.

Для целей навигации можно использовать и стандартные базовые станции мобильной связи или Wi-Fi. Можно применять технологии RFID и аналогичные персональные радиотехнологии: комплексные системы позволяют выполнять сложные задачи, и сейчас многие стартапы стараются разработать решение, объединяющее как можно больше популярных методов позиционирования. Конечно, для них необходимо разрабатывать специализированное программное обеспечение, но аппаратные компоненты таких устройств стандартные. Со временем должна возникнуть единая система, объединяющая самые разнообразные методы и устройства, позволяющая позиционировать устройства непрерывно, независимо от расположения приемника. Дело за созданием аппаратных и программных решений.For navigation purposes, you can also use standard mobile base stations or Wi-Fi. RFID and similar personal radio technologies can be used: complex systems can handle complex tasks, and many startups are now trying to develop a solution that combines as many popular positioning methods as possible. Of course, specialized software must be developed for them, but the hardware components of such devices are standard. Over time, a single system should emerge that combines a wide variety of methods and devices, allowing the positioning of devices continuously, regardless of the location of the receiver. It's a matter of creating hardware and software solutions.

Уровень техникиState of the art

Известен способ высокоточного позиционирования для гражданских потребителей путем развертывания локальных дифференциальных подсистем, которые имеют радиус зоны действия не более 200 км, и, как правило, включают одну контрольно-корректирующую станцию, вырабатывающую дифференциальные поправки и данные о целостности, и средства передачи данных, в качестве которых используются средства УКВ-радиосвязи (Ю.А. Соловьев. Спутниковая навигация и ее приложения, М., Эко-тренд, 2003, с. 51, с. 85).There is a known method of high-precision positioning for civilian consumers by deploying local differential subsystems that have a coverage radius of no more than 200 km, and, as a rule, include one control and correction station that generates differential corrections and integrity data, and data transmission means, as which VHF radio communications are used (Yu.A. Solovyov. Satellite navigation and its applications, M., Eco-trend, 2003, p. 51, p. 85).

Недостатком известного способа является недостаточная точность позиционирования 1-3 м в динамическом режиме, необходимость развертывания сети корректирующих станций, наличие «мертвых зон» приема.The disadvantage of this known method is the insufficient positioning accuracy of 1-3 m in dynamic mode, the need to deploy a network of correction stations, and the presence of “dead zones” of reception.

Известен способ высокоточного позиционирования, реализованный высокоточной координатной системой, включающей дифференциальную подсистему геодезической навигационной спутниковой системы, высокоточную реперную систему и координатную модель железнодорожного пути (И.Н. Розенберг, В.Я. Цветков, С.И. Матвеев, С.К. Дулин, Научно-техническое издание «Интегрированная система управления железной дорогой» под ред. В.И. Якунин, М.: Дизайн, Информация, Картография, 2008, с. 87-94).There is a known method of high-precision positioning, implemented by a high-precision coordinate system, including a differential subsystem of a geodetic navigation satellite system, a high-precision reference system and a coordinate model of the railway track (I.N. Rozenberg, V.Ya. Tsvetkov, S.I. Matveev, S.K. Dulin , Scientific and technical publication “Integrated Railway Management System” edited by V. I. Yakunin, M.: Design, Information, Cartography, 2008, pp. 87-94).

В известном способе все координатные расчеты осуществляют в глобальной геоцентрической системе координат. Эта система не имеет картографических искажений, присущих обычным и цифровым картам. Она позволяет реализовать принцип единства измерений. Система оснащена также средствами пересчета координат в государственную систему координат СК-95 в форме прямоугольных, эллипсоидных и плоских координат в проекции Гаусса-Крюгера и в специальной геодезической проекции, не имеющей практически значимых картографических искажений.In the known method, all coordinate calculations are carried out in a global geocentric coordinate system. This system does not have cartographic distortions inherent in conventional and digital maps. It allows you to implement the principle of unity of measurements. The system is also equipped with means of recalculating coordinates into the state coordinate system SK-95 in the form of rectangular, ellipsoidal and flat coordinates in the Gauss-Kruger projection and in a special geodetic projection that does not have practically significant cartographic distortions.

Основным недостатком известной технологии является недостаточно высокая точность определения позиционирования местоположения ТС.The main disadvantage of the known technology is the insufficiently high accuracy of determining the positioning of the vehicle location.

Из патента RU 2690521 С1, опубл. 04.06.2019, известна технология дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств при отсутствии на борту транспортного средства навигационного вычислителя, в том числе при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.From patent RU 2690521 C1, publ. 06/04/2019, a known technology for remote monitoring of vehicle positioning in the absence of a navigation computer on board the vehicle, including when the number of visible navigation satellites is reduced to two.

Основным недостатком известной технологии является недостаточно высокая точность определения позиционирования местоположения ТС.The main disadvantage of the known technology is the insufficiently high accuracy of determining the positioning of the vehicle location.

Из патента RU 2657185 С1, опубл. 08.06.2018, известна система локального позиционирования содержит ведущий узел, по меньшей мере два подчиненных узла, по меньшей мере одну метку, имеющую свои идентификационные данные. Способ работы системы локального позиционирования содержит этапы, на которых ведущий узел получает команду от пользователя на поиск метки; ведущий узел и подчиненные узлы посылают поисковые импульсы, модулированные идентификационными данными метки; метка принимает поисковый импульс, накапливает энергию принятого поискового импульса и отправляет в пространство позиционирующий импульс при определении совпадения принятых идентификационных данных с ее идентификационными данными; ведущий узел рассчитывает положение метки в пространстве по принятым позиционирующим импульсам.From patent RU 2657185 C1, publ. 06/08/2018, a known local positioning system contains a master node, at least two slave nodes, and at least one tag with its own identification data. The method of operation of the local positioning system contains stages in which the master node receives a command from the user to search for a mark; The master node and slave nodes send search pulses modulated by the tag identification data; the tag receives a search pulse, accumulates the energy of the received search pulse and sends a positioning pulse into space when determining the coincidence of the received identification data with its identification data; The master node calculates the position of the mark in space based on the received positioning pulses.

Основным недостатком известной технологии является недостаточно высокая точность определения позиционирования местоположения ТС.The main disadvantage of the known technology is the insufficiently high accuracy of determining the positioning of the vehicle location.

Из заявки US 2008/0165053 А1, опубл. 10.07.2008, известна технология обработки данных от приемников ГНСС. Описаны механизм постобработки и предиктор точности постобработки. Механизм постобработки обеспечивает высокоточное определение положения GNSS (GPS) с коротким временем работы для ГИС-приложений. Предсказатель точности постобработки вычисляет во время сбора данных оценку точности, которая может быть достигнута после постобработки. Это помогает оптимизировать производительность при сборе данных GNSS, для которых важна точность постобработки. Предсказатель исследует качество измерений несущей и оценивает, насколько хорошо решение с плавающей запятой после обработки будет сходиться за время, прошедшее с момента получения блокировки несущей.From application US 2008/0165053 A1, publ. 07/10/2008, the technology for processing data from GNSS receivers is known. The postprocessing mechanism and the postprocessing accuracy predictor are described. The post-processing engine provides high-accuracy GNSS (GPS) position determination with fast runtime for GIS applications. The postprocessing accuracy predictor calculates, during data acquisition, an estimate of the accuracy that can be achieved after postprocessing. This helps optimize performance when collecting GNSS data where post-processing accuracy is critical. The predictor examines the quality of the carrier measurements and estimates how well the post-processed floating point solution will converge in the time since the carrier lock was acquired.

Основным недостатком известной технологии является недостаточно высокая точность определения позиционирования местоположения ТС.The main disadvantage of the known technology is the insufficiently high accuracy of determining the positioning of the vehicle location.

Предложенное изобретение направлено на устранение недостатков предшествующего уровня техники.The proposed invention is aimed at eliminating the disadvantages of the prior art.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Основными отличительными особенностями предложенной технологии, являются:The main distinctive features of the proposed technology are:

• Определение высокоточных координат местоположения транспортных средств (ТС), осуществляющих городские пассажирские перевозки: автобусы, троллейбусы, трамваи, электробусы;• Determination of high-precision coordinates of the location of vehicles (TS) carrying out urban passenger transportation: buses, trolleybuses, trams, electric buses;

• Обеспечение интеграции заявленной технологии с верхнеуровневыми системами посредством использования унифицированного транспортного протокола EGTS (Era Glonass Telematics Standard), что минимизирует трудозатраты на такую интеграцию;• Ensuring integration of the declared technology with upper-level systems through the use of the unified transport protocol EGTS (Era Glonass Telematics Standard), which minimizes labor costs for such integration;

• Вычисление дифференциальной RTK (Real Time Kinematic) поправки посредством навигационного чипа базовой станции высокоточного позиционирования БС ВТП, определяющей ошибку местоположения при текущем расположении спутников над ТС, при этом RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE канал и/или UHF (Ultra High Frequency) радиоканал;• Calculation of the differential RTK (Real Time Kinematic) correction using the navigation chip of the high-precision positioning base station of the VTP BS, which determines the position error at the current location of the satellites above the vehicle, while the RTK correction is broadcast to the vehicle via two overlapping channels: LTE channel and/or UHF (Ultra High Frequency) radio channel;

• Обеспечение трансляции данных местоположения транспортного средства на серверный модуль и/или в диспетчерский центр;• Ensuring the transmission of vehicle location data to the server module and/or to the dispatch center;

• Обеспечение точности позиционирования ТС до 1,5 м на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП;• Ensuring vehicle positioning accuracy of up to 1.5 m at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS;

• Обеспечения контроля скоростного режима и направления движения ТС.• Ensuring control of the speed limit and direction of movement of the vehicle.

Предложенная технология направлена на достижение следующих технических результатов:The proposed technology is aimed at achieving the following technical results:

• Расширение функциональных возможностей высокоточного позиционирования (ВТП) ТС;• Expanding the functionality of high-precision positioning (HTP) of the vehicle;

• Расширение функциональных возможностей сложных систем диспетчерского управления, требующих актуальной информации о точном местоположении ТС;• Expanding the functionality of complex dispatch control systems that require up-to-date information about the exact location of the vehicle;

• Повышение точности позиционирования ТС за счет учета, при определении местоположения ТС, дифференциальной RTK поправки, принимаемой от БС ВТП по двум каналам: LTE и UHF.• Increasing the accuracy of vehicle positioning by taking into account, when determining the vehicle’s location, the differential RTK correction received from the VTP BS via two channels: LTE and UHF.

Указанные технические результаты достигаются за счет предложенного программно-аппаратного комплекса высокоточного позиционирования транспортного средства (ТС) с использованием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), содержащего, по меньшей мере, следующее:The specified technical results are achieved through the proposed software and hardware complex for high-precision positioning of a vehicle (VV) using signals from global navigation satellite systems (GNSS), containing at least the following:

- базовую станцию высокоточного позиционирования (БС ВТП), размещенную стационарно, в предварительно геопривязанном месте, выполненную с возможностью приема сигналов навигации ГНСС, посредством обмена данными со спутниками, вычисления дифференциальной RTK (Real Time Kinematic) поправки посредством навигационного чипа БС ВТП, определяющей ошибку местоположения при текущем расположении спутников над ТС, при этом RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE канал и UHF (Ultra High Frequency) радиоканал;- a high-precision positioning base station (BS VTP), located stationary, in a pre-geo-referenced location, capable of receiving GNSS navigation signals through data exchange with satellites, calculating differential RTK (Real Time Kinematic) corrections using the BS VTP navigation chip, which determines the location error at the current location of the satellites above the vehicle, while the RTK correction is broadcast to the vehicle via two overlapping channels: an LTE channel and a UHF (Ultra High Frequency) radio channel;

- транспортный терминал высокоточного позиционирования (ТТ ВТП), размещенный на ТС, содержащий, по меньшей мере: модуль высокоточного позиционирования (ВТП) и, подключенные к модулю ВТП, - антенну ГНСС и антенну UHF, при этом терминал ТС выполнен с возможностью приема RTK поправки по дублирующим друг друга каналу каналам UHF и LTE для уточнения собственного местоположения по данной поправке, а также с возможностью транслирования данных местоположения на серверный модуль по протоколу EGTS (Era Glonass Telematics Standard) с частотой до 3 раз в секунду;- a high-precision positioning transport terminal (HT PTP), located on the vehicle, containing at least: a high-precision positioning module (HTP) and, connected to the VTP module, a GNSS antenna and a UHF antenna, while the vehicle terminal is configured to receive RTK corrections via overlapping UHF and LTE channels to clarify your own location according to this amendment, as well as with the ability to broadcast location data to the server module via the EGTS (Era Glonass Telematics Standard) protocol with a frequency of up to 3 times per second;

при этом ТТ ВТП также выполнен с возможностью одновременного приема модулем ВТП сигналов ГНСС в двух частотных диапазонах: L1 (1559-1606 МГц) и L2 (1197-1249 МГц);at the same time, the VTP TT is also designed with the possibility of simultaneous reception by the VTP module of GNSS signals in two frequency ranges: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz);

- серверный модуль, установленный стационарно, содержащий, по меньшей мере: LTE модем, выполненный с возможностью приема данных местоположения ТС; сервер позиционирования, выполненный с возможностью сохранения данных местоположения ТС в базе данных, а также транслирования данных местоположении ТС по протоколу EGTS в верхнеуровневые системы, посредством каналов передачи данных сервера позиционирования.- a server module installed permanently, containing at least: an LTE modem configured to receive vehicle location data; a positioning server configured to store vehicle location data in a database, as well as broadcast vehicle location data via the EGTS protocol to upper-level systems via positioning server data channels.

ТС являются транспортные средства, осуществляющие городские пассажирские перевозки: автобусы, троллейбусы, трамваи, электробусы.Vehicles are vehicles that carry out urban passenger transportation: buses, trolleybuses, trams, electric buses.

При этом высокоточное позиционирование ТС производится на территориях автобусных, трамвайных, троллейбусных парков и прилегающих территориях.At the same time, high-precision positioning of vehicles is carried out in the territories of bus, tram, trolleybus depots and adjacent territories.

При данном варианте реализации, точность позиционирования ТС составляет до 1,5 м и обеспечивается на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП, далее точность будет снижаться.With this implementation option, the vehicle positioning accuracy is up to 1.5 m and is ensured at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS, then the accuracy will decrease.

Также, при данном варианте реализации, обеспечивается контроль скоростного режима и направления движения ТС.Also, with this implementation option, control of the speed limit and direction of movement of the vehicle is ensured.

Также обеспечивается возможность трансляции по унифицированному транспортному протоколу EGTS высокоточных навигационных данных о местоположении ТС в верхнеуровневые системы, осуществляющие мониторинг, контроль и управление ТС и объектами транспортной инфраструктуры.It also provides the ability to broadcast high-precision navigation data on the vehicle’s location via the EGTS unified transport protocol to upper-level systems that monitor, control and manage vehicles and transport infrastructure objects.

Указанные технические результаты также достигаются за счет предложенного способа высокоточного позиционирования ТС с использованием программно-аппаратного комплекса высокоточного позиционирования ТС с использованием сигналов ГНСС, содержащего, по меньшей мере, этапы, на которых осуществляют:The specified technical results are also achieved due to the proposed method for high-precision positioning of a vehicle using a software and hardware complex for high-precision positioning of a vehicle using GNSS signals, containing at least the stages of:

- прием навигационных данных от ГНСС;- receiving navigation data from GNSS;

- вычисление дифференциальной RTK поправки посредством навигационного чипа БС ВТП, определяющей ошибку местоположения при текущем расположении спутникового созвездия над ТС,- calculation of differential RTK correction using the VTP BS navigation chip, which determines the location error at the current location of the satellite constellation above the vehicle,

при этом RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE канал и UHF радиоканал;in this case, the RTK correction is broadcast to the vehicle via two channels that duplicate each other: an LTE channel and a UHF radio channel;

- прием на ТТ ВТП RTK поправки по каналу каналам UHF и ГТЕ, где средствами встроенного ПО осуществляется уточнение вычисленных по сигналам ГНСС навигационных данных;- reception of RTK corrections on the VTP TT via UHF and GTU channels, where the navigation data calculated from GNSS signals is refined using built-in software;

- трансляцию по каналу LTE данных о местоположении ТС посредством ТТ ВТП на серверный модуль с частотой до 3 раз в секунду по протоколу EGTS;- broadcasting via LTE channel data on the location of the vehicle via TT VTP to the server module with a frequency of up to 3 times per second using the EGTS protocol;

- одновременный прием модулем ВТП сигналов ГНСС в двух частотных диапазонах: L1 (1559-1606 МГц) и L2 (1197-1249 МГц);- simultaneous reception of GNSS signals by the VTP module in two frequency ranges: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz);

- прием данных о местоположении ТС на серверном модуле, установленном стационарно, содержащем, по меньшей мере, LTE модем, и сервер позиционирования;- receiving data on the location of the vehicle on a server module installed permanently, containing at least an LTE modem and a positioning server;

- сохранение данных о местоположении ТС в базе данных сервера позиционирования;- saving vehicle location data in the positioning server database;

- трансляцию данных местоположении ТС по протоколу EGTS в верхнеуровневые системы, посредством каналов передачи данных сервера позиционирования.- translation of vehicle location data via the EGTS protocol to higher-level systems, through data transmission channels of the positioning server.

ТС являются транспортные средства, осуществляющие городские пассажирские перевозки: автобусы, троллейбусы, трамваи, электробусы.Vehicles are vehicles that carry out urban passenger transportation: buses, trolleybuses, trams, electric buses.

При этом высокоточное позиционирование ТС производится на территориях автобусных, трамвайных, троллейбусных парков и прилегающих территориях.At the same time, high-precision positioning of vehicles is carried out in the territories of bus, tram, trolleybus depots and adjacent territories.

При данном варианте реализации, точность позиционирования ТС составляет до 1,5 м и обеспечивается на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП, далее точность будет снижаться.With this implementation option, the vehicle positioning accuracy is up to 1.5 m and is ensured at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS, then the accuracy will decrease.

Также при данном варианте реализации обеспечивается контроль скоростного режима и направления движения ТС.Also, with this implementation option, control of the speed limit and direction of movement of the vehicle is ensured.

Также обеспечивается возможность трансляции по унифицированному транспортному протоколу EGTS высокоточных навигационных данных о местоположении ТС в верхнеуровневые системы, осуществляющие мониторинг, контроль и управление ТС и объектами транспортной инфраструктуры.It also provides the ability to broadcast high-precision navigation data on the vehicle’s location via the EGTS unified transport protocol to upper-level systems that monitor, control and manage vehicles and transport infrastructure objects.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 представлено функционирование программно-аппаратного комплекса высокоточного позиционирования транспортного средства (ПАК ВТП ТС).In fig. Figure 1 shows the functioning of the software and hardware complex for high-precision positioning of a vehicle (PAK VTP TS).

На фиг. 2 представлены этапы способа определения местоположения ТС с использованием программно-аппаратного комплекса высокоточного позиционирования ТС с использованием сигналов ГНСС.In fig. 2 presents the stages of the method for determining the location of a vehicle using a software and hardware complex for high-precision positioning of a vehicle using GNSS signals.

На фиг. 3 представлен пример габаритного чертежа модуля высокоточного позиционирования (ВТП).In fig. Figure 3 shows an example of a dimensional drawing of a high-precision positioning module (HPPM).

На фиг. 4 представлен пример габаритного чертежа антенны UHF.In fig. Figure 4 shows an example of a dimensional drawing of a UHF antenna.

На фиг. 5 представлен пример габаритного чертежа антенны ГНСС.In fig. Figure 5 shows an example of a dimensional drawing of a GNSS antenna.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Далее будет подробно описана предложенная технология ВТП ТС, с приведением примеров ее реализации.Next, the proposed HTP TC technology will be described in detail, with examples of its implementation.

Предложенная технология раскрывает, по меньшей мере, вариант осуществления ПАК ВТП ТС, представленный на фиг. 1, а также способ определения местоположения ТС посредством ПАК ВТП ТС с использованием сигналов ГНСС, представленный на фиг. 2.The proposed technology discloses at least an embodiment of the PAK VTP TS, presented in Fig. 1, as well as a method for determining the location of a vehicle using the PAK of the VTP vehicle using GNSS signals, presented in FIG. 2.

ГНСС (GNSS) расшифровывается как Global Navigation Satellite System (или Спутниковая Система Навигации) и используется как общий термин для спутниковой локализации с глобальным покрытием по всему земному шару.GNSS stands for Global Navigation Satellite System and is used as a general term for satellite localization with global coverage around the globe.

Как указано на фиг. 1, в состав ПАК ВТП ТС входят, по меньшей мере:As indicated in FIG. 1, the VTP TS PAK includes at least:

базовая станция высокоточного позиционирования (БС ВТП), размещенная стационарно в предварительно геопривязанном месте,high-precision positioning base station (BS VTP), located permanently in a pre-geo-referenced location,

транспортный терминал высокоточного позиционирования (ТТ ВТП), размещенный на ТС, содержащий, по меньшей мере: модуль высокоточного позиционирования (ВТП) и, подключенные к модулю ВТП, - антенну ГНСС и антенну UHF;a high-precision positioning transport terminal (HT PPT), located on the vehicle, containing at least: a high-precision positioning module (HPT) and, connected to the VTP module, a GNSS antenna and a UHF antenna;

серверный модуль, установленный стационарно, содержащий, по меньшей мере: LTE модем, сервер позиционирования.a server module installed permanently, containing at least: an LTE modem, a positioning server.

На фиг. 2 указаны основные этапы способа определения местоположения ТС с использованием ПАК ВТП ТС с использованием сигналов ГНСС.In fig. 2 shows the main stages of the method for determining the location of a vehicle using the PAK of the VTP vehicle using GNSS signals.

На шаге 201, БС ВТП принимает сигналы навигации ГНСС посредством обмена данными со спутниками.At step 201, the VTP BS receives GNSS navigation signals through data exchange with satellites.

На шаге 202, БС ВТП осуществляет вычисление дифференциальной RTK (Real Time Kinematic) поправки с помощью навигационного чипа БС ВТП. RTK поправка определяет ошибку местоположения при текущем расположении спутников над ТС.At step 202, the VTP BS calculates the differential RTK (Real Time Kinematic) correction using the VTP BS navigation chip. The RTK correction determines the position error at the current location of the satellites above the vehicle.

RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE каналу и/или UHF (Ultra High Frequency) радиоканалу.The RTK correction is broadcast to the vehicle via two overlapping channels: an LTE channel and/or a UHF (Ultra High Frequency) radio channel.

RTK расшифровывается как «кинематика в реальном времени» и представляет собой метод, который использует измерения на основе фазы несущей и получает дальности (и, следовательно, координаты), которые на несколько порядков точнее, чем те, которые доступны при позиционировании на основе кода.RTK stands for Real Time Kinematics and is a technique that uses measurements based on carrier phase and produces ranges (and therefore coordinates) that are orders of magnitude more accurate than those available with code-based positioning.

RTK используется для приложений, требующих более высокой точности, например, определения координат с сантиметровой точностью, т.е. до 1 см + 1 ppm (мм/км).RTK is used for applications that require higher accuracy, such as determining coordinates with centimeter precision, i.e. up to 1 cm + 1 ppm (mm/km).

На базовом концептуальном уровне дальность вычисляется путем определения количества циклов несущей между спутником и подвижной станцией, а затем умножения этого числа на длину волны несущей.At a basic conceptual level, range is calculated by determining the number of carrier cycles between the satellite and the mobile station and then multiplying that number by the wavelength of the carrier.

Вычисленные диапазоны по-прежнему включают ошибки от таких источников, как спутниковые часы и эфемериды, а также ионосферные и тропосферные задержки. Чтобы устранить эти ошибки и воспользоваться преимуществами точности измерений на основе несущей, для работы RTK требуется, чтобы измерения передавались с базовой станции на станцию подвижного приемника.The calculated ranges still include errors from sources such as satellite clocks and ephemeris, as well as ionospheric and tropospheric delays. To eliminate these errors and take advantage of the accuracy of carrier-based measurements, RTK operation requires that measurements be transmitted from the base station to the rover station.

Для передачи RTK поправки должен быть установлен канал передачи данных.To transmit RTK corrections, a data link must be established.

Передача данных может быть осуществлена несколькими способами:Data transfer can be carried out in several ways:

• LTE канал;• LTE channel;

• UHF радиоканал, 868 МГц• UHF radio channel, 868 MHz

• другие внешние устройства (такие как Wi-Fi и др.), обеспечивающие TCP подключение к серверному модулю.• other external devices (such as Wi-Fi, etc.) that provide a TCP connection to the server module.

RTK поправка формируется на основе координат, вычисляемых в реальном времени навигационным приемником по сигналам ГНСС и априорно известными координатами места размещения БС ВТП.The RTK correction is generated based on the coordinates calculated in real time by the navigation receiver using GNSS signals and the a priori known coordinates of the location of the VTP BS.

На шаге 203, осуществляется трансляция RTK поправки в ТТ ВТП, где уточняются навигационные данные.At step 203, the RTK correction is broadcast to the VTP TT, where the navigation data is specified.

Транспортный терминал высокоточного позиционирования (ТТ ВТП) размещают на ТС. ТТ ВТП содержит, по меньшей мере: модуль высокоточного позиционирования (ВТП) и, подключенные к модулю ВТП, антенну ГНСС и антенну UHF.The transport terminal for high-precision positioning (TT VTP) is placed on the vehicle. The VTP TT contains at least: a high-precision positioning module (HPP) and, connected to the VTP module, a GNSS antenna and a UHF antenna.

Антенны UHF и ГНСС подключаются к модулю ВТП и, все вместе входят в состав ТТ ВТП.UHF and GNSS antennas are connected to the VTP module and, together, are part of the VTP TT.

Пример габаритного чертежа модуля ВТП, входящего в состав ТТ ВТП представлен на фиг. 3.An example of a dimensional drawing of a VTP module included in the VTP TT is shown in Fig. 3.

Пример габаритного чертежа антенны UHF показан на фиг. 4.An example of a dimensional drawing of a UHF antenna is shown in FIG. 4.

Пример габаритного чертежа антенны ГНСС показан на фиг. 5.An example of a GNSS antenna dimensional drawing is shown in FIG. 5.

Необходимо отметить, что к модулю ВТП могут подключаться также и иные антенны, которые обеспечивают заданные технические параметры (чувствительность, КСВ, частотный диапазон, волновое сопротивление, конструктивная возможность установки на транспорте).It should be noted that other antennas can also be connected to the VTP module, which provide the specified technical parameters (sensitivity, SWR, frequency range, characteristic impedance, design possibility of installation in transport).

Конструктивное исполнение модуля ВТП и антенн может отличаться от указанного, при сохранении обеспечиваемых технических характеристик.The design of the VTP module and antennas may differ from the specified, while maintaining the provided technical characteristics.

ТТ ВТП принимает RTK поправку по каналу UHF и/или LTE для уточнения собственного местоположения по данной поправке.TT VTP receives an RTK amendment via a UHF and/or LTE channel to clarify its own location based on this amendment.

Таким образом, достигается точность позиционирования ТС до 1,5 м и обеспечивается на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП.Thus, a vehicle positioning accuracy of up to 1.5 m is achieved and is ensured at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS.

Данные параметры соответствуют заявленным значениям в описаниях системы дифференциальной коррекции глобальных навигационных спутниковых систем (ДСК ГНСС или DGPS), и подтверждены в ходе промышленной эксплуатации ПАК ВТП ТС.These parameters correspond to the declared values in the descriptions of the differential correction system of global navigation satellite systems (DSK GNSS or DGPS), and were confirmed during the industrial operation of the PAK VTP TS.

Точность позиционирования по сигналам ГНСС зависит от ряда факторов:Positioning accuracy based on GNSS signals depends on a number of factors:

- взаимного расположения навигационных спутников, находящихся в прямой видимости ГНСС приемника («рабочего созвездия»). Выражается геометрическим фактором Position Dilution Of Precision (DPOP);- relative position of navigation satellites located in the direct line of sight of the GNSS receiver (“working constellation”). Expressed by the geometric factor Position Dilution Of Precision (DPOP);

- отклонения ГНСС спутников от расчетных орбит;- deviations of GNSS satellites from calculated orbits;

- влияния ионосферы и тропосферы на скорость распространения радиосигналов со спутников ГНСС (зависит от множества факторов, в т.ч. от текущего уровня солнечной активности);- the influence of the ionosphere and troposphere on the speed of propagation of radio signals from GNSS satellites (depends on many factors, including the current level of solar activity);

- качества кварцевых генераторов в ГНСС приемнике, вносящих погрешность в точность расчета времени приема ГНСС сигналов;- the quality of quartz oscillators in the GNSS receiver, which introduce an error in the accuracy of calculating the time of reception of GNSS signals;

- наличия отраженных сигналов ГНСС (актуально в условиях плотной городской застройки и горах).- presence of reflected GNSS signals (relevant in dense urban areas and mountains).

Наличие дифференциальной коррекции обеспечивает компенсацию указанных выше факторов, повышая точность позиционирования. Вместе с тем, по мере удаления от базовой станции, вычисляющей RTK поправку для собственного местоположения, изменяется и «рабочее созвездие», что влияет на актуальность RTK поправки.The presence of differential correction provides compensation for the above factors, increasing positioning accuracy. At the same time, as you move away from the base station that calculates the RTK correction for your own location, the “working constellation” also changes, which affects the relevance of the RTK correction.

Также следует отметить, что ТТ ВТП обеспечивает прием сигналов ГНСС в двух частотных диапазонах: L1 (1559-1606 МГц) и L2 (1197-1249 МГц), с последующим мультиплексированием значений, полученных по двум каналам. Двухчастотный прием позволяет снизить погрешность влияния атмосферы на базовую точность позиционирования. (В большинстве «бытовых» навигационных приемников реализован одночастотный прием).It should also be noted that the VTP TT provides reception of GNSS signals in two frequency ranges: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz), with subsequent multiplexing of the values received over two channels. Dual-frequency reception allows you to reduce the error of the influence of the atmosphere on the basic positioning accuracy. (Most “consumer” navigation receivers implement single-frequency reception).

Далее приведем пример расчета точности позиционирования, в случае отслеживания местоположения ТС - автобус, на территории конкретного автобусного парка.Next, we give an example of calculating positioning accuracy, in the case of tracking the location of a vehicle - a bus, on the territory of a specific bus depot.

В Автобусном парке №6 - филиале СПб ГУП «Пассажиравтотранс» (АП6) два транспортных средства (ТС) оборудованы ТТ ВТП. На территории АП6 установлена БС ВТП, обеспечивающая трансляцию RTK поправок.In Bus Park No. 6, a branch of the St. Petersburg State Unitary Enterprise Passazhiravtotrans (AP6), two vehicles (VVs) are equipped with TT VTP. A VTP BS is installed on the territory of AP6, providing RTK broadcast of amendments.

Модуль ВТП, установленный на автобусе, осуществляет:The VTP module installed on the bus carries out:

a) прием сигналов ГНСС ГЛОНАСС/GPS по двум каналам приема одновременно (двухчастотный прием);a) reception of GNSS GLONASS/GPS signals via two reception channels simultaneously (dual-frequency reception);

b) на основе принятых сигналов вычисляется базовая координата. Упрощенно, в варианте для трех спутников, это выглядит так:b) based on the received signals, a base coordinate is calculated. Simplified, in the version for three satellites, it looks like this:

где D - расстояние ГНСС приемником и спутником (дальность),where D is the distance between the GNSS receiver and the satellite (range),

xs, ys, zs - координаты спутника (значение вычисляется по априорно известных эфемерид спутников);xs, ys, zs - satellite coordinates (the value is calculated from a priori known satellite ephemeris);

х, у, z - координаты ГНСС приемника.x, y, z - coordinates of the GNSS receiver.

c) вычислив расстояния от четырех спутников, приемник ищет точку пересечения соответствующих сфер. Если такой точки нет, контроллер приемника начинает методом последовательных приближений корректировать свои часы до тех пор, пока не добьется пересечения всех сфер в одной точке. Чем больше количество спутников, тем выше точность. Модуль ВТП обеспечивает возможность одновременного приема сигналов до 184 спутников различных навигационных систем. Обычно в городских условиях обеспечивается прием 6-14 спутников ГНСС;c) Having calculated the distances from the four satellites, the receiver searches for the point of intersection of the corresponding spheres. If there is no such point, the receiver controller begins to adjust its clock using successive approximations until it achieves the intersection of all spheres at one point. The greater the number of satellites, the higher the accuracy. The VTP module provides the ability to simultaneously receive signals from up to 184 satellites of various navigation systems. Typically, in urban environments, reception of 6-14 GNSS satellites is provided;

d) проводится постобработка данных, обеспечивающая мультиплексирование по двум частотным диапазонам приема, а также постобработка, снижающая ошибки от интерференции (взаимодействия прямого спутникового сигнала с отраженным, например, от зданий);d) post-processing of data is carried out, providing multiplexing over two frequency ranges of reception, as well as post-processing that reduces errors from interference (interaction of a direct satellite signal with a reflected signal, for example, from buildings);

e) осуществляется подключение к NTRIP-кастеру, реализованному программно на сервере позиционирования, откуда с частотой 1 Гц осуществляется прием RTK поправок;e) connection is made to the NTRIP-caster, implemented in software on the positioning server, from where RTK corrections are received with a frequency of 1 Hz;

f) проводится уточнение местоположения с учетом принятой RTK поправки, вычисляется высокоточное местоположение приемника ГНСС;f) the location is clarified taking into account the received RTK correction, and the high-precision location of the GNSS receiver is calculated;

g) осуществляется подключение к серверу позиционирования и по протоколу EGTS передаются вычисленные навигационные данные.g) a connection is made to the positioning server and the calculated navigation data is transmitted via the EGTS protocol.

На сервере позиционирования принятые навигационные данные журналируются и по согласованным API передаются в верхнеуровневую систему Диспетчеризации движения автобусов.On the positioning server, the received navigation data is logged and, via agreed APIs, transmitted to the top-level bus traffic dispatching system.

В ходе промышленной эксплуатации, точность позиционирования определяется следующим образом:During industrial operation, the positioning accuracy is determined as follows:

- осуществляется контроль положения ТС на местности и на карте ПО Диспетчеризации, проводится контроль того, что при неподвижном ТС, точка на карте не смещается;- the position of the vehicle on the ground and on the map of the Dispatch software is monitored, and it is monitored that when the vehicle is stationary, the point on the map does not shift;

- осуществляется движение ТС на 1,5 м, при этом на карте ПО Диспетчеризации визуально видно минимальное смещение ТС на указанное расстояние.- the vehicle moves by 1.5 m, while the minimum displacement of the vehicle by the specified distance is visually visible on the Dispatch software map.

Реальная точность позиционирования, обеспечиваемая ТТ ВТП составляет порядка дециметра, однако измерить подобное расстояние на картографических программах не представляется возможным.The actual positioning accuracy provided by the VTP TT is on the order of a decimeter, but it is not possible to measure such a distance using mapping programs.

Также, для задач позиционирования пассажирского транспорта, не требуется точность выше 1,5 м.Also, for positioning tasks of passenger transport, accuracy above 1.5 m is not required.

На шаге 204 осуществляется транслирование данных местоположения на серверный модуль с частотой до 3 раз в секунду.At step 204, location data is broadcast to the server module with a frequency of up to 3 times per second.

Высокоточные навигационные данные о положении ТС с частотой до 3 раз в секунду по протоколу EGTS передаются ТТ ВТП (по TCP) на серверный модуль и/или в диспетчерский центр (используя имеющиеся радиоканалы ТС -LTE или Wi-fi).High-precision navigation data on the vehicle's position with a frequency of up to 3 times per second via the EGTS protocol is transmitted by the TT VTP (via TCP) to the server module and/or to the dispatch center (using the existing radio channels of the vehicle - LTE or Wi-fi).

ТТ ВТП обеспечивает:TT VTP provides:

• прием сигналов глобальных навигационных систем связи (ГНСС);• reception of signals from global navigation communication systems (GNSS);

• прием дифференциальных поправок от БС ВТП;• reception of differential corrections from the VTP BS;

• вычисление текущих координат с повышенной точностью и отправку их на специализированный сервер позиционирования. Работа ТТ ВТП обеспечивается с помощью специального программного обеспечения (далее - СПО), функционирующего на встроенном контроллере управления.• calculation of current coordinates with increased accuracy and sending them to a specialized positioning server. The operation of the TT VTP is ensured using special software (hereinafter referred to as SPO), operating on a built-in control controller.

ТТ ВТП может быть отнесена к аппаратуре радионавигационной для работы в системе спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS.TT VTP can be classified as radio navigation equipment for operation in the GLONASS or GLONASS/GPS satellite navigation system.

Областью применения ТТ ВТП являются все типы наземных ТС, осуществляющие пассажирские перевозки по маршрутам, по меньшей мере: автобусы, электробусы, трамваи, троллейбусы.The scope of application of TT VTP is all types of ground vehicles that carry out passenger transportation along routes, at least: buses, electric buses, trams, trolleybuses.

Электропитание ТТ ВТП осуществляется от стабилизированной бортовой сети ТС с напряжением 24 В, обеспечивается возможность электропитания по РоЕ стандарта IEEE 802.3af.The power supply of the VTP TT is carried out from the stabilized on-board network of the vehicle with a voltage of 24 V, and the possibility of power supply according to PoE standard IEEE 802.3af is provided.

ТТ ВТП предназначен для установки в салоне ТС в месте, защищенном от прямого попадания воды, масел, воздействия агрессивной среды, прямого механического воздействия, воздействия солнечных лучей.TT VTP is intended for installation in the vehicle interior in a place protected from direct contact with water, oils, exposure to an aggressive environment, direct mechanical impact, and exposure to sunlight.

ТТ ВТП при номинальных условиях должна обеспечивать автоматический запуск при подаче электропитания.TT VTP under nominal conditions should ensure automatic start when power is supplied.

ТТ ВТП должен обеспечивать:TT VTP must provide:

- возможность настройки оператором начальных параметров функционирования (IP-адреса ТТ ВТП и сервера позиционирования, каналов для приема RTK поправок и отправки навигационных данных);- the ability for the operator to configure initial operating parameters (IP addresses of the TT VTP and positioning server, channels for receiving RTK corrections and sending navigation data);

- непрерывный сбор, обработку навигационных данных от спутников ГНСС;- continuous collection and processing of navigation data from GNSS satellites;

- прием дифференциальных навигационных поправок от базовых станций высокоточного позиционирования по УКВ радиоканалу и/или по TCP/IP;- receiving differential navigation corrections from high-precision positioning base stations via VHF radio channel and/or TCP/IP;

- вычисление высокоточных навигационных данных, трансляцию их на сервер позиционирования по протоколу ТСР/IP, используя имеющиеся каналы передачи данных Wi-fi/LTE.- calculation of high-precision navigation data, broadcasting them to the positioning server via the TCP/IP protocol, using available Wi-fi/LTE data transmission channels.

В ТТ ВТП, благодаря реализации стандартизованного протокола обмена RTK поправками (NTRIP, RTCM) с БС ВТП обеспечивается возможность работы с иными внешними БС ВТП.In the VTP TT, thanks to the implementation of a standardized protocol for exchanging RTK amendments (NTRIP, RTCM) with the VTP BS, the ability to work with other external VTP BS is provided.

В ТТ ВТП реализована возможность настройки и обновления прошивки по интерфейсу Ethernet, что облегчает ее ввод в эксплуатацию и обслуживание на ТС.The VTP TT has the ability to configure and update the firmware via the Ethernet interface, which facilitates its commissioning and maintenance on the vehicle.

Посредством ТТ ВТП также обеспечивается определение данных о скорости и направлении движения ТС.By means of the VTP TT, data on the speed and direction of movement of the vehicle is also determined.

Данные по скорости и азимуту движения ТС вычисляются на основе математической обработки навигационных данных, вычисленных по сигналам ГНСС, в текущий и предыдущие моменты времени.Data on vehicle speed and azimuth are calculated based on mathematical processing of navigation data calculated from GNSS signals at the current and previous times.

На шаге 205 осуществляется прием данных о местоположении ТС на серверном модуле.At step 205, data on the location of the vehicle is received on the server module.

Серверный модуль содержит, по меньшей мере: сервер позиционирования, LTE модем.The server module contains at least: a positioning server, an LTE modem.

На шаге 206 осуществляется сохранение данных о местоположении ТС в базе данных сервера позиционирования.At step 206, the vehicle location data is saved in the positioning server database.

Из такой базы данных всегда можно выгрузить информацию о местоположении ТС в разное время. Также есть возможность выгрузки информации о местоположении ТС в облачные системы для дальнейшего анализа полученной информации.From such a database you can always download information about the location of the vehicle at different times. It is also possible to upload information about the location of the vehicle to cloud systems for further analysis of the received information.

На шаге 207 осуществляется трансляция данных местоположении ТС по протоколу EGTS в верхнеуровневые системы, посредством каналов передачи данных сервера позиционирования.At step 207, the vehicle location data is transmitted via the EGTS protocol to higher-level systems via data channels of the positioning server.

Протокол EGTS позволяет осуществлять интеграцию системы с верхнеуровневыми системами, осуществляющими мониторинг, контроль и управление транспортными средствами и объектами транспортной инфраструктуры.The EGTS protocol allows for integration of the system with top-level systems that monitor, control and manage vehicles and transport infrastructure facilities.

Как уже было указано выше, этапы предложенных технологий определения местоположения ТС могут применяться для всех типов наземных ТС, осуществляющих пассажирские перевозки по маршрутам, по меньшей мере: автобусы, электробусы, трамваи, троллейбусы.As already indicated above, the stages of the proposed technologies for determining the location of vehicles can be applied to all types of ground vehicles carrying out passenger transportation along routes, at least: buses, electric buses, trams, trolleybuses.

Кроме того, высокоточное позиционирование ТС может производится на территории автотранспортного предприятия, а также на территориях автобусных, трамвайных, троллейбусных парков и прилегающих территориях.In addition, high-precision positioning of vehicles can be carried out on the territory of a motor transport enterprise, as well as in the territories of bus, tram, trolleybus depots and adjacent territories.

В вышеизложенных вариантах осуществления настоящей технологии, раскрытый способ описывается с использованием блок-схем с последовательностями шагов или модулей, но настоящее изобретение не ограничено порядком следования шагов, а некоторые шаги могут выполняться одновременно с другими шагами или в другом порядке. Специалисту обычного уровня в данной области техники должно быть понятно, что шаги в блок-схемах не исключают друг друга и что в блок-схемы могут быть добавлены другие шаги или некоторые из шагов могут быть удалены из блок-схем без влияния на объем настоящего изобретения.In the above embodiments of the present technology, the disclosed method is described using flowcharts with sequences of steps or modules, but the present invention is not limited to the order of the steps, and some steps may be performed simultaneously with other steps or in a different order. One of ordinary skill in the art will appreciate that the steps in the flowcharts are not mutually exclusive and that other steps can be added to the flowcharts or some steps can be removed from the flowcharts without affecting the scope of the present invention.

Кроме того, вышеизложенные варианты осуществления изобретения содержат различные аспекты примеров. Невозможно описать все возможные комбинации для представления различных аспектов, и специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны и другие комбинации, кроме описанных. Соответственно, настоящее изобретение содержит все изменения, модификации и разновидности, охватываемые приведенной ниже формулой изобретения.In addition, the above embodiments contain various aspects of the examples. It is not possible to describe all possible combinations to represent the various aspects, and those skilled in the art will appreciate that combinations other than those described are possible. Accordingly, the present invention contains all changes, modifications and variations covered by the following claims.

Таким образом, раскрытые технологии позволяют расширить функциональные возможности ВТП ТС. Кроме того, расширяются возможности сложных систем диспетчерского управления, требующих актуальной информации о точном местоположении ТС. Раскрытые технологии также обеспечивают повышение точности позиционирования ТС, за счет учета при определении местоположения ТС дифференциальной RTK поправки, принимаемой от БС ВТП по двум каналам: LTE, UHF.Thus, the disclosed technologies make it possible to expand the functionality of the VTP TS. In addition, the capabilities of complex dispatch control systems, which require up-to-date information about the exact location of the vehicle, are expanding. The disclosed technologies also provide increased accuracy of vehicle positioning by taking into account, when determining the vehicle location, the differential RTK correction received from the VTP BS via two channels: LTE, UHF.

Claims (25)

1. Программно-аппаратный комплекс высокоточного позиционирования транспортного средства (ТС) с использованием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), содержащий, по меньшей мере, следующее:1. Hardware and software complex for high-precision positioning of a vehicle (VV) using signals from global navigation satellite systems (GNSS), containing at least the following: - базовую станцию высокоточного позиционирования (БС ВТП), размещенную стационарно, в предварительно геопривязанном месте, выполненную с возможностью приема сигналов навигации ГНСС, посредством обмена данными со спутниками, вычисления дифференциальной RTK (Real Time Kinematic) поправки посредством навигационного чипа БС ВТП, определяющей ошибку местоположения при текущем расположении спутников над ТС, при этом RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE канал и UHF (Ultra High Frequency) радиоканал;- a high-precision positioning base station (BS VTP), located stationary, in a pre-geo-referenced location, capable of receiving GNSS navigation signals through data exchange with satellites, calculating differential RTK (Real Time Kinematic) corrections using the BS VTP navigation chip, which determines the location error at the current location of the satellites above the vehicle, while the RTK correction is broadcast to the vehicle via two overlapping channels: an LTE channel and a UHF (Ultra High Frequency) radio channel; - транспортный терминал высокоточного позиционирования (ТТ ВТП), размещенный на ТС, содержащий, по меньшей мере: модуль высокоточного позиционирования (ВТП) и, подключенные к модулю ВТП, - антенну ГНСС и антенну UHF, при этом терминал ТС выполнен с возможностью приема RTK поправки по дублирующим друг друга каналу каналам UHF и LTE для уточнения собственного местоположения по данной поправке, а также с возможностью транслирования данных местоположения на серверный модуль по протоколу EGTS (Era Glonass Telematics Standard) с частотой до 3 раз в секунду;- a high-precision positioning transport terminal (HT PTP), located on the vehicle, containing at least: a high-precision positioning module (HTP) and, connected to the VTP module, a GNSS antenna and a UHF antenna, while the vehicle terminal is configured to receive RTK corrections via overlapping UHF and LTE channels to clarify your own location according to this amendment, as well as with the ability to broadcast location data to the server module via the EGTS (Era Glonass Telematics Standard) protocol with a frequency of up to 3 times per second; при этом ТТ ВТП также выполнен с возможностью одновременного приема модулем ВТП сигналов ГНСС в двух частотных диапазонах: L1 (1559-1606 МГц) и L2 (1197-1249 МГц);at the same time, the VTP TT is also designed with the possibility of simultaneous reception by the VTP module of GNSS signals in two frequency ranges: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz); - серверный модуль, установленный стационарно, содержащий, по меньшей мере: LTE модем, выполненный с возможностью приема данных местоположения ТС; сервер позиционирования, выполненный с возможностью сохранения данных местоположения ТС в базе данных, а также транслирования данных местоположении ТС по протоколу EGTS в верхнеуровневые системы, посредством каналов передачи данных сервера позиционирования.- a server module installed permanently, containing at least: an LTE modem configured to receive vehicle location data; a positioning server configured to store vehicle location data in a database, as well as broadcast vehicle location data via the EGTS protocol to upper-level systems via positioning server data channels. 2. Программно-аппаратный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что ТС являются такие транспортные средства, которые осуществляют городские пассажирские перевозки: автобусы, троллейбусы, трамваи, электробусы.2. The software and hardware complex according to claim 1, characterized in that the vehicles are vehicles that carry out urban passenger transportation: buses, trolleybuses, trams, electric buses. 3. Программно-аппаратный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что высокоточное позиционирование ТС производится на территориях автобусных, трамвайных, троллейбусных парков, и прилегающих территориях.3. The software and hardware complex according to claim 1, characterized in that high-precision positioning of the vehicle is carried out in the territories of bus, tram, trolleybus parks, and adjacent territories. 4. Программно-аппаратный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что точность позиционирования ТС составляет до 1,5 м и обеспечивается на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП, далее точность будет снижаться.4. Hardware and software complex according to claim 1, characterized in that the vehicle positioning accuracy is up to 1.5 m and is ensured at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS, then the accuracy will decrease. 5. Программно-аппаратный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что также выполнен с возможностью обеспечения контроля скоростного режима и направления движения ТС.5. The hardware and software complex according to claim 1, characterized in that it is also designed to provide control of the speed limit and direction of movement of the vehicle. 6. Программно-аппаратный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивает возможность трансляции по унифицированному транспортному протоколу EGTS высокоточных навигационных данных о местоположении ТС в верхнеуровневые системы, осуществляющие мониторинг, контроль и управление ТС и объектами транспортной инфраструктуры.6. The software and hardware complex according to claim 1, characterized in that it provides the ability to transmit high-precision navigation data about the location of the vehicle via the unified transport protocol EGTS to upper-level systems that monitor, control and manage vehicles and transport infrastructure objects. 7. Способ определения местоположения ТС с использованием программно-аппаратного комплекса высокоточного позиционирования ТС с использованием сигналов ГНСС, содержащий, по меньшей мере, этапы, на которых осуществляют:7. A method for determining the location of a vehicle using a software and hardware complex for high-precision positioning of a vehicle using GNSS signals, containing at least the stages of: - прием навигационных данных от ГНСС;- receiving navigation data from GNSS; - вычисление дифференциальной RTK поправки посредством навигационного чипа БС ВТП, определяющей ошибку местоположения при текущем расположении спутникового созвездия над ТС,- calculation of differential RTK correction using the VTP BS navigation chip, which determines the location error at the current location of the satellite constellation above the vehicle, при этом RTK поправка транслируется на ТС по двум дублирующим друг друга каналам: LTE канал и UHF радиоканал;in this case, the RTK correction is broadcast to the vehicle via two channels that duplicate each other: an LTE channel and a UHF radio channel; - прием на ТТ ВТП RTK поправки по каналу каналам UHF и LTE, где средствами встроенного ПО осуществляется уточнение вычисленных по сигналам ГНСС навигационных данных;- reception of RTK corrections on the VTP TT via UHF and LTE channels, where the navigation data calculated from GNSS signals is refined using built-in software; - трансляцию по каналу LTE данных о местоположении ТС посредством ТТ ВТП на серверный модуль с частотой до 3 раз в секунду по протоколу;- broadcasting via LTE channel data on the location of the vehicle via TT VTP to the server module with a frequency of up to 3 times per second according to the protocol; - одновременный прием модулем ВТП сигналов ГНСС в двух частотных диапазонах: L1 (1559-1606 МГц) и L2 (1197-1249 МГц);- simultaneous reception of GNSS signals by the VTP module in two frequency ranges: L1 (1559-1606 MHz) and L2 (1197-1249 MHz); - прием данных о местоположении ТС на серверном модуле, установленном стационарно, содержащем, по меньшей мере, LTE модем, и сервер позиционирования;- receiving data on the location of the vehicle on a server module installed permanently, containing at least an LTE modem and a positioning server; - сохранение данных о местоположении ТС в базе данных сервера позиционирования;- saving vehicle location data in the positioning server database; - трансляцию данных местоположении ТС по протоколу EGTS в верхнеуровневые системы посредством каналов передачи данных сервера позиционирования.- translation of vehicle location data via the EGTS protocol to higher-level systems via data transmission channels of the positioning server. 8. Способ по п. 8, отличающийся тем, что ТС являются транспортные средства, которые осуществляют городские пассажирские перевозки: автобусы, троллейбусы, трамваи, электробусы.8. The method according to claim 8, characterized in that the vehicles are vehicles that carry out urban passenger transportation: buses, trolleybuses, trams, electric buses. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что высокоточное позиционирование ТС производится на территориях автобусных, трамвайных, троллейбусных парков, и прилегающих территориях.9. The method according to claim 8, characterized in that high-precision positioning of the vehicle is carried out in the territories of bus, tram, trolleybus parks, and adjacent territories. 10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что точность позиционирования ТС составляет до 1,5 м и обеспечивается на расстоянии до 20 км от места расположения БС ВТП, далее точность будет снижаться.10. The method according to claim 8, characterized in that the positioning accuracy of the vehicle is up to 1.5 m and is ensured at a distance of up to 20 km from the location of the VTP BS, then the accuracy will decrease. 11. Способ п. 8, отличающийся тем, что обеспечивается контроль скоростного режима и направления движения ТС.11. The method of claim 8, characterized in that it provides control of the speed limit and direction of movement of the vehicle. 12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что обеспечивается возможность трансляции по унифицированному транспортному протоколу EGTS высокоточных навигационных данных о местоположении ТС в верхнеуровневые системы, осуществляющие мониторинг, контроль и управление ТС и объектами транспортной инфраструктуры.12. The method according to claim 8, characterized in that it is possible to broadcast high-precision navigation data about the location of the vehicle via the unified transport protocol EGTS to upper-level systems that monitor, control and manage vehicles and transport infrastructure objects.
RU2022132675A 2022-12-14 Software and hardware complex for high precision vehicle positioning (hpvp shc) RU2803992C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803992C1 true RU2803992C1 (en) 2023-09-25

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643072C2 (en) * 2016-06-14 2018-01-30 Виктор Григорьевич Сенченко Method of high-accuracy determination of navigation elements of vessel movement
CN109166189A (en) * 2018-07-13 2019-01-08 中国交通通信信息中心 A kind of current management equipment of the high speed based on Beidou high accuracy positioning
RU2683584C1 (en) * 2018-04-23 2019-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Method for remote monitoring of positioning of the vehicles
CN209946398U (en) * 2019-05-09 2020-01-14 深圳市联和安业科技有限公司 Novel big dipper high accuracy vehicle mounted terminal
US10943483B2 (en) * 2016-10-25 2021-03-09 Centre National D'etudes Spatiales Collaborative improvement of a vehicle's positioning
CN113132893A (en) * 2019-12-30 2021-07-16 华为技术有限公司 High-precision positioning method, vehicle-mounted terminal and system
RU2020114350A (en) * 2020-04-22 2021-10-22 Тримбл Инк. GNSS RECEIVER ADAPTED TO CREATE, USE AND TRANSFER SOFTWARE SATELLITE SIGNAL DATA

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643072C2 (en) * 2016-06-14 2018-01-30 Виктор Григорьевич Сенченко Method of high-accuracy determination of navigation elements of vessel movement
US10943483B2 (en) * 2016-10-25 2021-03-09 Centre National D'etudes Spatiales Collaborative improvement of a vehicle's positioning
RU2683584C1 (en) * 2018-04-23 2019-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Method for remote monitoring of positioning of the vehicles
CN109166189A (en) * 2018-07-13 2019-01-08 中国交通通信信息中心 A kind of current management equipment of the high speed based on Beidou high accuracy positioning
CN209946398U (en) * 2019-05-09 2020-01-14 深圳市联和安业科技有限公司 Novel big dipper high accuracy vehicle mounted terminal
CN113132893A (en) * 2019-12-30 2021-07-16 华为技术有限公司 High-precision positioning method, vehicle-mounted terminal and system
RU2020114350A (en) * 2020-04-22 2021-10-22 Тримбл Инк. GNSS RECEIVER ADAPTED TO CREATE, USE AND TRANSFER SOFTWARE SATELLITE SIGNAL DATA

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khalife et al. Navigation with differential carrier phase measurements from megaconstellation LEO satellites
US20100164789A1 (en) Measurement Level Integration of GPS and Other Range and Bearing Measurement-Capable Sensors for Ubiquitous Positioning Capability
AU663490B2 (en) Vehicle tracking system employing global positioning system (GPS) satellites
US11187809B2 (en) Method and system for sharing convergence data
CN102202392B (en) Auxiliary global positioning system (GPS)
US20060240839A1 (en) Methods and systems for location estimation
CN107430198B (en) Self-organizing real-time dynamic roaming network for automobile
WO2014022930A1 (en) Low latency centralized rtk system
JP6637214B1 (en) Positioning system, server, positioning method, program, positioning target device and moving object
KR101874974B1 (en) Apparatus and method for generating differential global navigation satellite system pseudo range correction information
JP6644944B1 (en) Positioning system, server, information distribution method and program
JP2021060259A (en) Positioning system, server, information delivery method, and program
Cui et al. Feasibility analysis of low-cost GNSS receivers for achieving required positioning performance in CAV applications
CN112415540A (en) Unmanned aerial vehicle autonomous flight system with multi-source positioning data
Mukesh et al. Analysis of signal strength, satellite visibility, position accuracy and ionospheric TEC estimation of IRNSS
JP2021009109A (en) Positioning method, positioning system, control device, and mobile station
CN115184863B (en) Positioning method, positioning device, electronic equipment and storage medium
CN114174870A (en) Method for determining a model describing at least one environment-specific GNSS curve
Tarig Positioning with wide-area GNSS networks: Concept and application
RU2803992C1 (en) Software and hardware complex for high precision vehicle positioning (hpvp shc)
CN112731268B (en) Differential data processing method and positioning tracking system
US20210239849A1 (en) Providing an accurate location for a gnss device in urban environments
De Bakker et al. Single-frequency GNSS positioning for assisted, cooperative and autonomous driving
Ho et al. Accuracy assessment of RTK GNSS based positioning systems for automated driving
Zhu et al. Connecting integer ambiguities to avoid reinitialization and keep VRS seamless switching for virtual grid-based NRTK