Способ прямой дифференциальной коррекции погрешностей определения координат пользователей среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем
Владельцы патента RU 2359283:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах управления движением транспорта для повышения точности и непрерывности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение на большой территории устойчивой и высокоточной дифференциальной коррекции координат потребителей СРНС. Для произвольной точки методом двумерной сплайн-интерполяции на основе измерений всемирной сети станций восстанавливают и передают потребителю для коррекции местоположения погрешности определения его координат. Предлагаемый способ обеспечивает повышенную устойчивость работы широкозонной дифференциальной системы в условиях геомагнитных возмущений, использует готовую инфраструктуру - всемирную сеть опорных станций, оборудованных приемниками СРНС.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах управления движением транспорта для повышения точности и непрерывности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС).
Известен способ прямой дифференциальной коррекции координат, реализованный в локальных дифференциальных системах и предполагающий использование одной опорной станции с точно известными координатами. На опорной станции с определенной периодичностью выполняются вычисления ее координат по сигналам от видимых навигационных спутников и сравнение вычисленных координат с точными координатами данной станции. Вычисленные погрешности определения координат передаются пользователю, который находится в пределах действия этой опорной станции [1]. Недостатком локальных дифференциальных систем, использующих способ прямой дифференциальной коррекции координат, является небольшая дальность действия, составляющая несколько десятков километров.
Наиболее близким к решению поставленной задачи является способ передачи широкозонных дифференциальных поправок, реализованный в широкозонных дифференциальных системах (ШДС) и основанный на оперативной обработке измерений от сети опорных станций. На каждой опорной станции проводятся текущие измерения дальностей до каждого из видимых навигационных спутников и соответствующих погрешностей дальномерных измерений на двух когерентно связанных частотах. Измерения от каждой станции поступают на главную станцию ШДС, на которой формируется вектор поправок дальномерных измерений для каждого из видимых навигационных спутников, находящихся в данный момент времени над зоной действия ШДС. Вектор поправок передается всем пользователям ШДС и используется в навигационном приемнике пользователя для уточнения текущих определений координат [2]. Способ-прототип отличается невысокой устойчивостью двухчастотного режима измерений ионосферной дальномерной погрешности в условиях геомагнитных возмущений и внезапных ионосферных возмущений [3, 4].
Задачей изобретения является обеспечение на большой территории устойчивой и высокоточной дифференциальной коррекции координат потребителей СРНС.
В настоящее время функционирует всемирная сеть, включающая более двух тысяч стационарных пунктов, оборудованных одним или несколькими типами двухчастотных навигационных приемников СРНС. Координаты этих пунктов известны с высокой точностью и на каждом из них производятся круглосуточные измерения дальностей до видимых НС на обеих рабочих частотах СРНС [5]. До настоящего времени измерения, полученные на данной всемирной сети, использовались мировой научной общественностью для проведения исследований по вопросам геодинамики, коррекции орбит спутников и наблюдений за ионосферой [5, 6].
Для решения поставленной задачи пункты указанной сети предлагается использовать в качестве опорных станций широкозонных дифференциальных систем СРНС, использующих режим прямой коррекции координат.
Суть способа прямой дифференциальной коррекции погрешностей определения координат пользователей среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем состоит в следующем:
- для произвольной точки местонахождения потребителя методом двумерной сплайн-интерполяции восстанавливаются погрешности определения координат:
где N - количество опорных станций;
λi, φi, - геодезические координаты опорных станций;
С1,С2,…,СN+3 - коэффициенты двумерного сплайна;
S(λ,φ) - вычисленное значение погрешности определения координаты X, Y или Z для потребителя в точке с геодезическими координатами (λ, φ) в один момент времени.
- происходит коррекция погрешностей определения координат:
где 
- измеренные координаты потребителя в точке с координатами (φ, λ);
- восстановленные погрешности определения координат потребителя (дифференциальные поправки);
Xn, Yn, Zn - уточненные координаты потребителя после прямой дифференциальной коррекции.
Преимущества способа прямой дифференциальной коррекции погрешностей определения координат пользователей среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем заключаются в следующем:
1. Повышенная устойчивость работы широкозонной дифференциальной системы в условиях геомагнитных возмущений, поскольку не используется двухчастотный режим определения ионосферных дальномерных погрешностей, уязвимый к геомагнитным возмущениям.
2. Используется готовая инфраструктура - всемирная сеть опорных станций, оборудованных приемниками СРНС.
3. Для реализации предлагаемого способа требуется незначительный объем передаваемой информации: по три поправки к координатам и к скоростям вместо 16 поправок к измеренным радионавигационным параметрам (псевдодальностям до видимых НС). Это разгрузит каналы передачи данных и повысит быстродействие системы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Харисов В.Н., Перов А.И., Болдин В.А. и др. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. М.: ИПРЖР, 1998 г.
[2] Kaplan E.D. Understanding GPS: Principles and applications // Artech House. 1996. Прототип.
[3] FAA/William J. Hughes Technical Center, NSTB/WAAS T&E Team, "Wide-Area Augmentation System Performance Analysis Report": Reports 6-8.ftp://ftp.nstb.tc/faa.gov/pub/archive/REPORTS/.
[4] Seebany D.В., Todd W., Juan В., Per E. Can WAAS availability be inferred from geomagnetic data? An analysis. // Proceedings of the Ionospheric Effects Symposium, 3-5 May 2005. - Alexandria, Virginia, http://waas.stanford.edu/~wwu/papers/gps/PDF/DattaBaruaIES05.pdf.
[5] Jamason P., Bock Y., Fang P., Gilmore В., Malveaux D., Prawirodirdjo L., Scharber М. SOPAC Web site (http://sopac.ucsd.edu) // GPS Solution. - 2004. - 8: 272-277 DOI 10.1007/s 10291-004-0118-2.
[6] Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск, 2006.
Способ прямой дифференциальной коррекции погрешностей определения координат пользователей среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем, отличающийся тем, что измеряют координаты пользователя в произвольной точке с координатами (λ, φ), где (λ, φ) - геодезические координаты опорных наземных стационарных пунктов всемирной сети, оборудованных навигационными приемниками среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем, путем двумерной сплайн-интерполяции мгновенных значений измеренных погрешностей определения прямоугольных геоцентрических координат опорных наземных стационарных пунктов всемирной сети, формируют и передают дифференциальные поправки для пользователя в точке с геодезическими координатами (λ, φ) и уточняют его координаты путем прямой дифференциальной коррекции.
