Фильтрация потока данных при глобальном позиционировании наблюдаемого объекта
Использование фильтрации в сложных системах мониторинга по сбору и хранению ГЛОНАСС/GPS-телеметрии от множества объектов. Алгоритм и виды предварительной стадии фильтрации. Основные достоинства разработанного метода фильтрации ГЛОНАСС/GPS-телеметрии.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.01.2018 |
Размер файла | 170,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»
ФИЛЬТРАЦИЯ ПОТОКА ДАННЫХ ПРИ ГЛОБАЛЬНОМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИИ НАБЛЮДАЕМОГО ОБЪЕКТА
Седов М.С.
Оренбург
ГЛОНАСС/GPS - приемники являются устройствами непрерывно вычисляющими: позицию, время, вектор скорости и ряд других параметров. В чистом виде, ГЛОНАСС/GPS - телеметрия неудобна для использования и часто, несет много излишней информации. Даже если приемник находится в неподвижном состоянии, данные о позиции постоянно меняются, проявляется своего рода шум, связанный с движением спутников, отражением от поверхности, процессами в атмосфере и излучением со стороны солнца, влияющими на сигнал. Если не использовать фильтрацию и брать данные о позиции с неподвижного приемника как есть, можно наблюдать непрерывное изменение его положения подобно рисунку 1. В результате таких изменений за полчаса неподвижности расчетный путь наблюдаемого объекта может достигать нескольких километров, что может быть неприемлемым для ряда случаев.
Рисунок.1 - Пример шума в ГЛОНАСС/GPS телеметрии с неподвижного объекта
В сложных системах мониторинга по сбору и хранению ГЛОНАСС/GPS телеметрии от множества объектов, использование фильтрации позволяет значительно сократить объёмы обрабатываемой информации без потери качества последней, таким образом задача фильтрации заключается в отсеве данных, не дающих принципиально новой информации о положении объекта. Важно отметить, что фильтрацию в подобных системах разумно реализовывать на источнике данных, это значительно снизит нагрузку на канал передачи данных и сервер, позволит реализовать передачу данных в режиме стека (приоритет за новыми данными), такой подход требует со стороны алгоритма минимум вычислений, посильный для большинства микроконтроллеров.
Предложенный фильтр ГЛОНАСС/GPS -телеметрии можно разделить на две части: предварительный фильтр и фильтр избыточных данных. Общая схема фильтра изображена на рисунке 2.
фильтрация мониторинг телеметрия глонасс
Рисунок.2 - Общая схема ГЛОНАСС/GPS фильтра
В схеме фильтра, ГЛОНАСС/GPS данные обозначают необходимый набор данных, формируемый ГЛОНАСС/GPS -приемником (далее просто выборка, в географическом смысле - позиция или точка, рисунок 3):
Т - время по Гринвичу (от 1970 года)
j - широта в градусах (от -90 до 90, положительное значение примем в соответствие северному полушарию)
l - долгота в градусах (от -180 до 180, положительное значение примем в соответствие восточному полушарию)
h - эллипсоидная высота в метрах (может иметь отрицательное значение)
PDOP - позиционный фактор потери точности (в пространстве)
VDOP - вертикальный фактор потери точности (только по высоте)
HDOP - горизонтальный фактор потери точности (на плоскости касательной к рассматриваемой точке поверхности эллипсоида)
M - режим определения местоположения (учитывая разнообразность протоколов и различный подход к формированию данного параметра, обозначим это как набор состояний: 0 - Сигнал ГЛОНАСС/GPS отсутствует, 1 - Доступно только время, 2 - Двухмерный режим позиционирования, 3 - Трехмерный режим позиционирования)
Рисунок 3 - Иллюстрация системы координат и параметров эллипсоида
Предварительная фильтрация реализует отсев ГЛОНАСС/GPS данных, которые являются ошибочными, неполными или не соответствуют режиму, для этого анализируется M. Для ряда приложений на данном этапе фильтрации может оказаться полезным, предусмотреть генерацию таких событий, как «потеря сигнала ГЛОНАСС/GPS» и «начало работы фильтра». Дополнительно, в зависимости от требований к качеству данных, можно отсеивать ГЛОНАСС/GPS данные, в которых значения DOP выходят за максимально допустимые пределы, указанные в настройках фильтра.
Алгоритм предварительной стадии фильтрации, изображен на рисунке 4. При старте предложенный алгоритм проверяет поступающие ГЛОНАСС/GPS данные (Di) до тех пор, пока ГЛОНАСС/GPS -сигнал отсутствует (M=0), для генерации события «начала работы фильтра», затем инициализируются вспомогательные переменные, и начинается основной цикл фильтрации.
Вторая ступень фильтра - отсечение лишних данных - применяется для оставшихся после работы первой ступени фильтра географических точек. Точность позиционирования для конкретной географической точки умножается на расчетный коэффициент. Полученная таким образом окружность не должна пересекаться с аналогичной окружностью для предыдущей географической точки. Вторая ступень фильтра не только очищает трек от не несущих полезной информации данных и за счет этого облегчает его отображение, но так же помогает устранить эффект "топтания на месте".
В качестве основных достоинств разработанного метода фильтрации ГЛОНАСС/GPS - телеметрии можно отметить: первое - возможность реализации алгоритма на маломощном и недорогом микроконтроллере. Второе - значительное уменьшение потока телеметрии, в зависимости от характера движения наблюдаемого объекта и того, какие коэффициенты выбраны для DOP. Третье - улучшается точность вычисления производных параметров (путь, скорость, время движения и др.).
Список литературы
1. Guochang Xu. GPS. Theory, Algorithms and Applications. / Guochang Xu. - Germany, 2007. - 340 с.
2. Зверев В. А. Выделение сигналов из помех численными методами / В. А. Зверев, А. А. Стромков, - Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2003. - 184 с.
3. Харисов В. Н. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / В.Н. Харисов, А.Ф. Перов, В.А. Болдин. М.: ИПРЖР, 2008.. - 192 с.
4. Lyusin V. Techniques for Improving Antijamming Performance of Civil GPS/GLONASS Receivers / V. Lyusin, G. Khazanov - Prentice-Hall, 2009. - 246 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Жесткий и гибкий пороги фильтрации речевого сигнала. Графики вейвлет-разложения речевого сигнала. Блок схема алгоритма фильтрации с гибким порогом. Статистический метод фильтрации речевого сигнала. Оценка качества восстановленного речевого сигнала.
реферат [440,2 K], добавлен 01.12.2008Модель обработки радиоголографических изображений. Изображение объекта, находящегося за препятствием. Фильтр для практической реализации метода. Исследование эффективности метода пространственной фильтрации при малом поглощении и преломлении в стене.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 19.06.2013Исследование цифровой обработки сигналов и её применения в различных сферах деятельности. Изучение достоинств и недостатков медианной фильтрации. Анализ принципов работы медианных фильтров. Реализация медианной фильтрации при помощи MatLab712 R2011a.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 04.07.2013Принцип работы системы контроля автомобилей при помощи спутниковой радионавигационной системы Глонасс. Бортовое оборудование Скаут, преимущества системы спутникового мониторинга. Разработка экспертной системы выбора типа подвижного состава (Fuzzy Logic).
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.08.2013Компьютерное моделирование для локализации объекта, находящегося в свободном пространстве. Особенности радиоголографического изображения объекта, движущегося за плоскостью стены. Применение метода пространственной фильтрации для улучшения его качества.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.06.2013Общая информация и история развития системы "Глонасс", хронология совершенствования. Спутниковые навигаторы. Точность и доступность навигации. Разработка и серийное производство бытовых Глонасс-приемников для потребителей. Двухсистемный GPS навигатор.
курсовая работа [613,3 K], добавлен 16.11.2014Характеристика основных требований к методам и алгоритмам фильтрации. Предпосылки возникновения помех и искажений. Особенности фильтров на основе ортогональных и дискретного косинусного преобразований. Применение фильтра со сменным размером окна.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 08.12.2011Основная идея адаптивной обработки сигнала. Алгоритмы адаптивной фильтрации. Детерминированная задача оптимальной фильтрации. Адаптивные фильтры в идентификации систем. Алгоритм RLS с экспоненциальным забыванием. Реализация моделей адаптивных фильтров.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.03.2015Методы определения пространственной ориентации вектора-базы. Разработка и исследование динамического алгоритма определения угловой ориентации вращающегося объекта на основе систем спутниковой навигации ГЛОНАСС (GPS). Моделирование алгоритма в MathCad.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 11.03.2012Диспетчеризация, мониторинг автобусов, троллейбусов, трамваев. Разработка диспетчеризации пассажирских перевозок с проектированием системы ГЛОНАСС. Разработка решений для совершенствования управления перевозками. Недостатки применения системы ГЛОНАСС.
курсовая работа [102,9 K], добавлен 15.04.2019