Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения



Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения

Владельцы патента RU 2715059:

Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства для определения координат воздушного судна (ВС), используя для подсветки ВС навигационные сигналы глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и сигналы псевдоспутников (ПС). Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения. Указанный результат достигается тем, что в способе определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения, содержащей N спутников с координатами xj, yj, zj, j=1, 2, …, N, M псевдоспутников с координатами xj, yj, zj, j=N+1, N+2, …, N+M, и приемник с координатами хП, уП, zП, в зоне радиовидимости которой находится воздушное судно с искомыми координатами х, у, z, определение координат воздушного судна осуществляют на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний Rj вдоль пути распространения «j-й навигационный спутник, псевдоспутник - воздушное судно - приемник» с использованием прямого решения системы соответствующих нелинейных уравнений для расчета координат. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства для определения координат воздушного судна (ВС), используя для подсветки ВС навигационные сигналы глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и сигналы псевдоспутников (ПС).

Основным средством навигационного обеспечения полета ВС являются спутниковые системы навигации (ССН). Однако им присущ ряд существенных недостатков из-за эфемеридных и ионосферных погрешностей при измерении местоположения, что снижает эффективность их применения для решения задач посадки ВС, особенно в малоосвоенных и труднодоступных регионах.

Для повышения точности спутниковых систем навигации в зонах удаленных аэродромов перспективным является использование ПС, позволяющих сформировать дополнительное искусственное навигационное созвездие для навигационного обеспечения. Благодаря отсутствию у ПС эфемеридных и ионосферных погрешностей, а также увеличению количества навигационных опорных точек, используемых для решения навигационной задачи, обеспечивается повышение точности определения координат воздушных судов на этапе посадки.

Известно исследование точности определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения [1], в котором используются N спутников со своими координатами, М псевдоспутников со своими координатами и приемник, имеющий свои координаты. В зоне радиовидимости спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системы находится воздушное судно с искомыми координатами. По рассеянным сигналам в этой системе осуществляется измерение расстояний вдоль пути распространения сигналов. В канале вторичной обработки приемника на основе измеренных расстояний с использованием сформированных систем уравнений итерационным методом наименьших квадратов рассчитываются координаты воздушного судна.

Недостатком рассматриваемого метода оценки координат является наличие погрешностей в определении координат итерационным методом.

Целью изобретения является повышение точности определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения

Поставленная цель достигается тем, что способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения, содержащей N спутников с координатами xj, yj, zj, j=1, 2, …, N, М псевдоспутников с координатами xj, yj, zj, j=N+1, N+2, …, N+M и приемник с координатами xП, yП, zП, в зоне радиовидимости которой находится воздушное судно с искомыми координатами х, у, z, осуществляющий определение координат воздушного судна на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний вдоль пути распространения «j-й навигационный спутник, псевдоспутник - воздушное судно - приемник» с использованием системы уравнений

где

r0 - расстояние «воздушное судно - приемник»,

оценка неизвестных координат х, у, z находится в следующем виде

На Фиг. 1 приведена схема спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системы наблюдения, состоящая из N спутников 11, 12, …, 1N, М псевдоспутников 21 22, …, 2М и приемник 3. В зоне радиовидимости спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системы находится воздушное судно 4 с оцениваемыми координатами х, у, z.

Пространственное положение спутников 11, 12, …, 1N имеют координаты xj, yj, zj, с индексами j=1, 2, …, N, а псевдоспутников 21 22, …, 2М - координаты xj, yj, zj, с индексами j=N+1, N+2, …, N+M, приемник 3 имеет координаты хП, уП, zП.

Приемник 3 с координатами хП, уП, zП наряду с навигационными сигналами прямого распространения от спутников 1n и псевдоспутников 2m принимает навигационные сигналы, рассеянные воздушным судном 4 с неизвестными координатами х, у, z, находящимся в зоне действия многопозиционной системы наблюдения. Навигационные сигналы, рассеянные воздушным судном 4, выделяются на фоне навигационных сигналов прямого распространения одним из оценочно-корреляционно-компенсационных методов [2]. По рассеянным сигналам осуществляется измерение расстояний Rj=rj+r0 вдоль путей распространения «j-й спутник, псевдоспутник - воздушное судно - приемник», по выражению, имеющему вид:

или, после избавления от квадратного корня,

(х-хj)2+(у-yj)2+(z-zj)2=Rj2-2Rjr0+r02,

где j=1, 2, …, N+1, N+2, …, N+M - номер спутника и псевдоспутника, - расстояние «воздушное судно - приемник».

Искомые координаты х, у, z воздушного судна 4 связаны с расстояниями Rj (j=1, 2, …, N+1, N+2, …, N+M) вдоль пути распространения «j-й спутник (псевдоспутник) - воздушное судно - приемник» с помощью системы уравнений

или, после раскрытия скобок

В системе уравнения расстояние г0 от воздушного судна 4 до приемника 3 заменяется выражением [(х-хп)2+(у-уп)2+(z-zп)2]2, которое позволяет избавиться от квадратных корней, давая возможность реализовать прямой способ расчета искомых координат.

Система уравнений (1), является нелинейной. Она содержит не известные параметры в степени два.

Линеаризация системы уравнений (1) проводится вычитанием из каждого j-го уравнения с номером j+1, приведя подобные члены, перенеся в правую часть известные данные, получается система из N+M-1 линейных уравнений

Матричная форма системы этих уравнений относительно искомых координат х, у, z воздушного судна 4 и расстояния r0 имеет вид

где

Если число спутников 1n и псевдоспутников 2m N+M=5, матрица А имеет 4-й порядок и квадратную форму. Оценку координат х, у и z воздушного судна 3 и расстояние r0 в этом случае находится по правилу решения обычной системы линейных уравнений (2) в следующем виде

Если же количество спутников 1n и псевдоспутников 2m N+M>5, то матрица А в системе уравнений (2) будет прямоугольной - число строк равно N+M-1, а число столбцов равно 4. В этом случае для решения системы уравнений умножим обе части системы (2) на транспонированную матрицу AT

Произведение АТА представляет собой квадратную матрицу 4-го порядка. Умножая обе части системы (4) на обратную матрицу [AT А]-1, решение системы уравнений (2) для оценки координат получим в виде

Данная оценка координат получена решением исходной системы нелинейных уравнений безитерационным способом путем преобразования нелинейных уравнений в систему линейных уравнений, решаемой прямым методом.

Таким образом, предлагаемый способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения позволяет увеличить точность получаемой координатной информации за счет прямого решения системы нелинейных уравнений для расчета координат.

Приведем пример расчета неизвестных координат воздушного судна с применением предлагаемого способа.

Исходные данные, необходимые для контроля расчета:

Исходные координаты воздушного судна

х=3200, у=3500, z=370.

Расчет расстояния

Расчет расстояний

R1=12224,

R2=12839,

R3=12381,

R4=5532,

R5=4848,

R6=5779,

Исходные данные для расчета:

Координаты приемника

хп=500, уп=700, zn=100.

Координаты спутников

x1=1000, y1=1000, z1=8000

х2=2000, у2=1500, z2=9000

х3=1000, у3=2500, z3=8500

Координаты псевдоспутников

х4=2100, у4=2300, z4=500

x5=23Q0, у5=3200, z5=400,

х6=1500, у6=2700, z6=450.

Результаты расчета

Расчет матрицы А

Расчет вектора В

Расчет матрицы [AT А]-1 AT

Оценка координат

Из сравнения исходных данных, необходимых для контроля расчета и полученных в результате расчета координат, видно, что рассчитанные координаты х, у и z воздушного судна предлагаемым способом совпадают с его исходными координатами заложенными в исходные данные, необходимые для контроля расчета.

Литература.

1. Кирюшкин В.В., Дьяконов Е.А. Исследование точности определения координат воздушной цели в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения. Международный информационно-аналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык». №2(13). Июнь 2017 (http://ce.if-mstuca.ru/wp-content/uploads/2017/02/kiryushkin-suprunov.pdf). 11 с.

2. Патент 2591052 РФ, МПК G01S 5/06, G01S 13/95. Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство его реализации / Кирюшкин В.В. и др. (РФ); Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (РФ), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (РФ). №2014101847/07; Заявлено 21.01.2014. Опубл. 27.07.2015, Бюл. №19. - 12 с.: 1 ил.

Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения, содержащей N спутников с координатами xj, yj, zj, j=1, 2, …, N, и M псевдоспутников с координатами xj, yj, zj, j=N+1, N+2, …, N+M, и приемник с координатами хП, уП, zП, в зоне радиовидимости которой находится воздушное судно с искомыми координатами х, у, z, отличающийся тем, что с целью повышения точности определение координат х, у, z воздушного судна осуществляется на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний Rj вдоль пути распространения «j-й навигационный спутник, псевдоспутник - воздушное судно - приемник» с использованием системы уравнений

где r0 - расстояние «воздушное судно - приемник»,

решение этой системы имеет вид



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к многоканальным средствам высокоскоростной цифровой обработки сигналов. Технический результат заключается в повышении максимальной производительности за счёт введения сопроцессора, позволяющего осуществлять обработку сигнала посредством распараллеливания вычислений, коммутатора шины передачи данных PCI Express, двух многоканальных ячеек ввода-вывода высокочастотных сигналов, оснащённых как минимум двумя ПЛИС, как минимум двумя четырёхканальными АЦП, как минимум двумя четырёхканальными ЦАП, модуля приёма и комплексирования сигналов с двух антенн ССН (GPS, Glonass, Galileo) и модуля ИНС, модуля интерфейсов МКИО РИО, введения в программное обеспечение изделия специализированных модулей цифровой обработки сигналов, внедрения дополнительного радиатора, размещаемого в верхней части изделия, применения модифицированного средства хранения твердотельных накопителей, резервного модуля электропитания.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения (ОМП) источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ.

Изобретение относится к переносному заземляющему устройству, которое включает в себя: ручку в виде трубы, крюк, усовик, фиксирующую пружину изогнутой формы, спутниковый трекер и заземляющий трос.

Изобретение относится к способу работы транспортного средства. Способ формирования проецируемой информации касательно транспортного средства содержит этапы, на которых принимают информацию пространственного состояния удаленных транспортных средств, идентифицируют информацию транспортной сети для транспортных средств на основе информации пространственного состояния удаленных транспортных средств, формируют значение вероятности на основе сравнения информации пространственного состояния удаленных транспортных средств и информации транспортной сети.

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано для контроля геометрии крупногабаритных объектов при их эксплуатации. Способ включает измерение пространственных координат узловых точек с помощью навигационных радиосигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS, а также сигналов наземных и воздушных радионавигационных систем, функционально им аналогичных.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах управления движением транспорта для повышения точности и непрерывности определения координат подвижных объектов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в наземных системах обзорной радиолокации. Достигаемый технический результат – высокоточное определение координат и траекторий перемещающихся в пространстве воздушно-космических объектов (ВКО) в расширенной рабочей зоне.

Изобретение относится к системе для предупреждения дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Система для обеспечения рекомендаций по избежанию дорожно-транспортного происшествия (ДТП) содержит компьютерную систему, процессор, выполненный с возможностью уведомления пользователя для предотвращения потенциального ДТП, и базу данных, в которой хранятся относящиеся к ДТП данные по одному или более типам данных, включая по меньшей мере одно из коммерческого транспортного средства, некоммерческого транспортного средства, типа номерного знака транспортного средства, мотоцикла, велосипеда или пешехода.

Изобретение относится к технике передачи данных и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи данных.

Изобретение относится к бортовой системе. Техническим результатом является предоставление возможности бортовой системе преобразовывать датум при наличии простой конфигурации.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиомониторинга при решении задачи скрытого определения координат источника радиоизлучения (ИРИ), в условиях априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной антенной системы, в частности для определения координат ИРИ с борта летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения (ОМП) источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в наземных системах обзорной радиолокации. Достигаемый технический результат – высокоточное определение координат и траекторий перемещающихся в пространстве воздушно-космических объектов (ВКО) в расширенной рабочей зоне.

Мобильная когерентная радиолокационная система (МКРЛС) относится к области радиолокационных систем, в частности к многопозиционным радиолокационным станциям. Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности, обнаружение и оценка координат воздушных объектов, характеризующихся малой эффективной отражающей поверхностью, таких как беспилотные летательные аппараты.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для двухмерного пеленгования наземных и воздушных объектов по их радиоизлучениям. Достигаемый технический результат - повышение точности определения угла места излучателя в 2-6 раз.

Изобретение относится к методам радиолокационного обнаружения малозаметных целей и может быть использовано для получения многолучевого режима в типовой импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС) с пассивной фазированной антенной решеткой (ФАР) или для дополнительного кратного увеличения числа лучей в многолучевой РЛС с активной ФАР.

Изобретение относится к области радиолокационного зондирования с использованием одиночных сверхширокополосных (СШП) сигналов и может быть использовано при зондировании нескольких близкорасположенных объектов, например групповой воздушной цели в составе нескольких самолетов.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области сопровождения цели на траектории в обзорных радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - разработка вероятностного вычислителя координаты на основе метода наименьших квадратов для усреднения полученных в результате трех последовательных, через равное время, измерениях координаты РЛС.

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано в аппаратуре обнаружения целей на фоне импульсных помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности радиолокационной станции (РЛС).

Изобретение относится к области радиолокационной техники (РРС). Технический результат - повышение быстродействия РРС, а также точности определения местоположения летательного аппарата (ЛА) при движении с повышенными скоростями и увеличении диапазона высот при полете.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения (ОМП) источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства для определения координат воздушного судна, используя для подсветки ВС навигационные сигналы глобальной навигационной спутниковой системы и сигналы псевдоспутников. Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения. Указанный результат достигается тем, что в способе определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения, содержащей N спутников с координатами xj, yj, zj, j1, 2, …, N, M псевдоспутников с координатами xj, yj, zj, jN+1, N+2, …, N+M, и приемник с координатами хП, уП, zП, в зоне радиовидимости которой находится воздушное судно с искомыми координатами х, у, z, определение координат воздушного судна осуществляют на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний Rj вдоль пути распространения «j-й навигационный спутник, псевдоспутник - воздушное судно - приемник» с использованием прямого решения системы соответствующих нелинейных уравнений для расчета координат. 1 ил.

Наверх