Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств



Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств
Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств

Владельцы патента RU 2690521:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" (RU)

Изобретение относится к способам измерения расстояний с использованием радиоволн и может быть использовано для дистанционного мониторинга местоположения транспортных средств (ТС), движущихся по известным траекториям. Достигаемый технический результат - повышение точности определения текущих координат (позиционирования) транспортных средств и возможность реализации дистанционного мониторинга их позиционирования при отсутствии на борту транспортного средства навигационного вычислителя, в том числе, при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух. Указанный результат достигается за счет снижения уровня помех, обусловленных различными факторами, при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам измерения расстояний с использованием радиоволн и может быть использовано для дистанционного мониторинга местоположения транспортных средств, движущихся по известным траекториям.

Известны способы позиционирования транспортных средств на основе приема спутниковых навигационных сигналов, использующие передачу дифференциальных поправок к значениям псевдодальности, вычисляемых на базовой станции, в навигационный вычислитель транспортного средства [ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. 3-е изд., перераб. М.: Радиотехника, 2005. 688 с]. Недостатками данного способа являются невозможность его реализации при отсутствии вычислителя на транспортном средстве (ТС), невозможность дистанционного оповещения абонента - удаленного владельца транспортного средства, о текущих координатах ТС и невозможность реализации при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух. Наиболее близким к предложенному способу является способ дистанционного мониторинга позиционирования ТС на основе приема спутниковых навигационных сигналов, использующий передачу координат ТС, вычисленных в навигационном вычислителе транспортного средства, абоненту - удаленному владельцу ТС. [https://navis.ru/ru/uslugi/bezopasnye-sistemy-monitoringa, http://www.ckpt.ru/povidam?id=29]. Недостатками данного способа являются невозможность его реализации при отсутствии вычислителя на транспортном средстве, невозможность уменьшения ошибки определения координат ТС, вычисленных с использованием стандартных способов обработки спутниковых навигационных сигналов, и невозможность реализации при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.

Заявленный способ направлен на повышение точности определения текущих координат (позиционирования) транспортных средств и возможность реализации дистанционного мониторинга их позиционирования при отсутствии на борту транспортного средства навигационного вычислителя, в т.ч. при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.

Поставленная задача возникает при необходимости дистанционного мониторинга позиционирования различных транспортных средств - автопоездов, железнодорожных вагонов и др., движущихся по известным траекториям (автострадам, железным дорогам и т.п.), при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух.

Сущность заявленного способа состоит в том, что до начала движения транспортного средства (ТС) на основании картографической информации известная траектория движения ТС разбивается на участки, аппроксимируемые с заданной точностью ортодромическими отрезками, на которых существует функциональная связь между геоцентрическими координатами, позволяющая выразить две координаты через третью, при движении ТС по известной траектории спутниковые навигационные сообщения от N (N≥2) навигационных спутников передаются одновременно на первый приемник базовой станции, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности базовой станции от каждого спутника, и приемник ТС, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности ТС от каждого спутника, которые передаются из приемника ТС в передатчик ТС, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальностей ТС, идентификационный код ТС и метку времени передачи, которое передается по радиоканалу и принимается на базовой станции вторым приемником, с выхода которого принятые идентификационный код ТС и кодовые измерения псевдодальностей ТС, а также сформированные в нем кодовые измерения псевдодальности ТС до базовой станции вместе с выходными сигналами первого приемника базовой станции поступают на вход вычислителя базовой станции, где для каждого спутника формируется сумма кодовых измерений псевдодальностей ТС и ТС до базовой станции, из которой вычитаются кодовые измерения псевдодальности базовой станции и формируется уравнение невязки между полученной разностью и ее аналитическим выражением в геоцентрической системе координат с учетом функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего из решения системы уравнений невязок для двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции, итеративными методами определяются текущая помеха измерения и одна текущая координата ТС в геоцентрической системе координат, остальные две текущие координаты ТС вычисляются с использованием функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего текущие координаты ТС вместе с идентификационным кодом ТС поступают в передатчик базовой станции, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту. Реализация предложенного способа состоит в следующем (фиг. 1). На основании картографической информации (например, электронной карты) известная траектория движения ТС разбивается до начала движения на участки, аппроксимируемые с заданной точностью кратчайшими отрезками траектории между точками разбиения (т.н. ортодромическими отрезками). На данных ортодромических отрезках существует следующая связь между геоцентрическими (гринвичскими) координатами на ортодромической траектории, позволяющая выразить две координаты ξ, ξ через третью координату η [Соколов С.В. Синтез аналитических моделей пространственных траекторий и их применение для решения задач спутниковой навигации // Прикладная физика и математика, Т.1. вып. 2. 2013. С. 3-12]:

где , r - радиус Земли,

, , - геоцентрические координаты начальной точки ортодромического отрезка,

, , - геоцентрические координаты конечной точки ортодромического отрезка.

Это позволяет представить расстояние Ri, между i-м спутником 1 и ТС 2:

где , , - известные координаты i-го спутника 1 в геоцентрической системе координат,

ξ, η, ζ - координаты ТС 2 в геоцентрической системе координат,

функцией только координаты η:

где

с использованием которой задача дистанционного мониторинга ТС решается следующим образом.

Спутниковые сообщения от N(N≥2) навигационных спутников 1 передаются одновременно на приемник 21 транспортного средства 2 и первый приемник 31 базовой станции 3. После получения навигационного сообщения от i-го спутника 1 (i=1,…, N) и его первичной обработки на выходе приемника 21 ТС 2 формируются кодовые измерения псевдодальности ZRiTC 2:

где с - скорость света,

Δτ - погрешность часов ТС 2,

ΔTi - погрешность часов i-го спутника 1,

WИ, WT - погрешности, обусловленные прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу,

WRi - погрешности, включающие аппаратурные погрешности приемника 21 ТС 2 и передатчика i-го спутника 1, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения;

а на выходе первого приемника 31 базовой станции 3 - кодовые измерения псевдодальности ZRБi базовой станции 3:

ξБ, ηБ, ζБ - известные координаты базовой станции 3 в геоцентрической системе координат,

ΔτБ - погрешность часов базовой станции 3,

ΔTi - погрешность часов i-го спутника 1,

WИ, WT - погрешности, обусловленные прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу,

WRБi - погрешности, включающие аппаратурные погрешности первого приемника 31 базовой станции 3 и передатчика i-го спутника 1, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.

Далее кодовые измерения псевдодальности ТС 2 передаются из приемника 21 в передатчик 22 ТС 2, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальности, идентификационный код ТС 2 и метку времени передачи. Данные сообщения передаются по выделенному радиоканалу и принимаются на базовой станции 3 вторым приемником 32, функционально ориентированным только на прием сигналов от ТС 2. При этом на выходе приемника 32 помимо принятых кодовых измерений псевдодальности ТС 2 от i-го спутника формируются кодовые измерения псевдодальности ZRT ТС 2 до базовой станции 3:

где

Δτ - погрешность часов ТС 2,

ΔτБ - погрешность часов базовой станции 3,

WRT - погрешности, включающие аппаратурные погрешности приемника 32 базовой станции 3 и передатчика 22 ТС 2, погрешности многолучевости и случайные погрешности измерения.

Выходные сигналы приемников 31 32 поступают на вход вычислителя 4 базовой станции 3, где с целью определения текущих параметров движения ТС 2 вторичной обработке подвергается следующая комбинация сигналов ZR*: кодовых измерений псевдодальности ZRi ТС 2, кодовых измерений псевдодальности ZRБi и кодовых измерений псевдодальности ZRT ТС 2 до базовой станции 3:

Сформированный таким образом сигнал ZR*i свободен от погрешностей, в наибольшей степени влияющих на точность спутниковой навигации: погрешностей часов ТС 2, базовой станции 3 и спутника 1, а также погрешностей, обусловленных прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу. Более того, линейная комбинация погрешностей WR*i=WRi - WRБi+WRT не зависит от помех, также существенно влияющих на общую точность решения навигационной задачи: аппаратурных погрешностей передатчика спутника 1 и погрешностей многолучевости при передаче навигационных сообщений от /-го спутника 1. В целом, это резко снижает уровень помех в сигнале ZR*i что повышает точность оценки параметров движения ТС 2 при вторичной обработке в вычислителе 4, которая состоит в определении параметров движения ТС 2 из решения системы уравнений невязок, полученных по измерениям двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции 3 (или при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников - по измерениям оставшихся):

где WR*=WR*i=const в текущий момент времени.

Решением данной нелинейной системы уравнений является вектор который определяется для каждого момента времени известными итеративными методами (например, методом Ньютона или его модификациями). На основании полученного значения координаты η рассчитываются две другие координаты ξ, ζ по соотношениям (1).

Полученные текущие координаты ТС 2 и его идентификационный код поступают в передатчик 5 базовой станции 3, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту.

Предложенный способ обработки навигационных сигналов позволяет, во-первых, существенно снизить уровень помех, обусловленных погрешностями часов ТС и спутника, прохождением радиосигнала через ионосферу и тропосферу, аппаратурными погрешностями передатчика спутника и погрешностями многолучевости при передаче навигационных сообщений от спутника, а во-вторых, осуществлять решение задачи спутниковой навигации ТС при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников, и, тем самым, существенно повысить точность определения текущих координат ТС и его устойчивость к пропаданию спутниковых сигналов.

Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств, заключающийся в том, что до начала движения транспортного средства (ТС) на основании картографической информации известная траектория движения ТС разбивается на участки, аппроксимируемые с заданной точностью ортодромическими отрезками, на которых существует функциональная связь между геоцентрическими координатами, позволяющая выразить две координаты через третью, при движении ТС по известной траектории спутниковые навигационные сообщения от N (N≥2) навигационных спутников передаются одновременно на первый приемник базовой станции, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности базовой станции от каждого спутника, и приемник ТС, на выходе которого формируются кодовые измерения псевдодальности ТС от каждого спутника, которые передаются из приемника ТС в передатчик ТС, на выходе которого формируется сообщение, включающее кодовые измерения псевдодальностей ТС, идентификационный код ТС и метку времени передачи, которое передается по радиоканалу и принимается на базовой станции вторым приемником, с выхода которого принятые идентификационный код ТС и кодовые измерения псевдодальностей ТС, а также сформированные в нем кодовые измерения псевдодальности ТС до базовой станции вместе с выходными сигналами первого приемника базовой станции поступают на вход вычислителя базовой станции, где для каждого спутника формируется сумма кодовых измерений псевдодальностей ТС и ТС до базовой станции, из которой вычитаются кодовые измерения псевдодальности базовой станции и формируется уравнение невязки между полученной разностью и ее аналитическим выражением в геоцентрической системе координат с учетом функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего из решения системы уравнений невязок для двух спутников, выбранных из расчета геометрического фактора базовой станции, итеративными методами определяются текущая помеха измерения и одна текущая координата ТС в геоцентрической системе координат, остальные две текущие координаты ТС вычисляются с использованием функциональной связи геоцентрических координат на ортодромии, после чего текущие координаты ТС вместе с идентификационным кодом ТС поступают в передатчик базовой станции, с выхода которого с меткой времени поступают абоненту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области беспроводной связи внутри сети обменивающихся данными электронных устройств. Техническим результатом является обеспечение возможности динамично и автоматически регулировать распространение сообщений прикрепления во время образования кластеров.

Изобретение относится к беспроводным системам связи. Сетевой менеджер (NM) включает в себя функцию координации самооптимизируемой сети (SON) для достижения технического результата в виде недопущения конфликта и обеспечения разрешения конфликта, вызванного работой одной функции SON одновременно с тем, когда другая функция SON должна работать на расширенном узле B (eNodeB).

Изобретение относится к способу моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования.

Изобретение относится к устройствам в области беспроводной связи, в частности к eNodeB (eNB), оборудованию пользователя (UE) и способам беспроводной связи для активации/деактивации полустатического планирования.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом является эффективное мультиплексирование каналов управления и данных по мере того, как увеличивается доступная полоса пропускания.

Изобретение относится к системам мобильной спутниковой связи (MSS). Техническим результатом является уменьшение перегрузки трафика в сетях систем MSS посредством усовершенствованного способа самооптимизации систем MSS.

Изобретение относится к мобильной связи D2D. Способ включает: получение пользовательским оборудованием (UE) информации управления синхронизацией обслуживающей соты; получение идентификатора первого сигнала синхронизации, отправленного первым источником синхронизации, найденным посредством поиска на второй несущей частоте передачи, и качества сигнала первого источника синхронизации; определение, в соответствии с идентификатором первого сигнала синхронизации, качеством сигнала первого источника синхронизации и информацией управления синхронизацией, начинать ли отправлять сигнал синхронизации; отправку UE второго сигнала синхронизации на третьей несущей частоте передачи, частота которой отличается от частоты несущей частоты обслуживающей соты, причем второй сигнал синхронизации используется для предписания любому UE на третьей несущей частоте передачи выполнять синхронизацию в соответствии с сигналом синхронизации, отправленным UE.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является уменьшение потребляемой энергии и существенных помех для нецелевых UE.

Изобретение относится к беспроводной связи и управлению спектром. Устройство для системы беспроводной связи содержит схему обработки, выполненную с возможностью: выработки, по меньшей мере для одной группы несущих на нелицензионной полосе пропускания, по меньшей мере одной группы параметров обнаружения канала для пользовательского оборудования, чтобы обнаружить, является ли канал незанятым, причем по меньшей мере одна группа несущих получается путем группирования по меньшей мере некоторых несущих на нелицензионной полосе пропускания; выработки информации о группировании несущих, указывающей ситуации с группированием несущих; и выработки гранта планирования восходящей линии связи по меньшей мере для одной группы несущих.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является предотвращение ненужного перехода энергосберегающей соты между состоянием нормальной работы и состоянием энергосбережения.

Изобретение относится к спутниковым системам (СС) связи и наблюдения, использующим легкие спутники, которые функционируют на низких и средних высотах над поверхностью планет и обеспечивают непрерывное региональное покрытие в заданном диапазоне широт.

Изобретение относится к системам формирования сигнала спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС, а именно к средствам управления передачей сигнала и его коррекции.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для мониторинга космических радиолиний (КРЛ) абонентов спутниковой системы персонального радиосервиса (ССПРС) Iridium.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в повышении надежности связи за счет обработки данных для отслеживания горизонтальной вариации задержки сигналов со спутников.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи путем осуществления маршрутизации частотных слайсов из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи путем осуществления маршрутизации частотных слайсов из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в спутниковых системах связи диапазона миллиметровых волн для ретрансляции радиосигналов с использованием космических аппаратов на высокоэллиптических орбитах.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности для передачи радиокоманд через ретранслятор специальным абонентам, двигающимся на плоских и баллистических траекториях в режиме радиомолчания, и предназначено для обеспечения работы бортового ретранслятора с абонентами, передвигающимися на плоских и баллистических траекториях в режиме радиомолчания.

Изобретение относится к технике связи, в частности к широкополосной спутниковой передаче, и предназначено для минимизации неиспользованной емкости передачи/приема в спутниковом канале связи.

Изобретение относится к технике связи, в частности к широкополосной спутниковой передаче, и предназначено для минимизации неиспользованной емкости передачи/приема в спутниковом канале связи.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к системам определения местоположения воздушных судов многопозиционной неизлучающей системой наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник», в которой для подсвета воздушных целей используются сигналы навигационных спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Изобретение относится к способам измерения расстояний с использованием радиоволн и может быть использовано для дистанционного мониторинга местоположения транспортных средств, движущихся по известным траекториям. Достигаемый технический результат - повышение точности определения текущих координат транспортных средств и возможность реализации дистанционного мониторинга их позиционирования при отсутствии на борту транспортного средства навигационного вычислителя, в том числе, при уменьшении числа видимых навигационных спутников до двух. Указанный результат достигается за счет снижения уровня помех, обусловленных различными факторами, при сокращении состава спутниковой группировки до двух спутников. 1 ил.

Наверх