Имитационная модель устройства вторичной обработки аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем
Имитационная модель определения среднеквадратической ошибки местоположения навигационного приемника, работающей по сигналам GPS, GLONASS. Количественные оценки точностных характеристик аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.04.2019 |
| Размер файла | 539,3 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/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
ВУНЦ ВВС
ВВА им. Профессора Н.Е.Жуковского и Ю.А.Гагарина
Имитационная модель устройства вторичной обработки аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем
В.В. Неровный
П.Д. Коратаев
А.В. Савин
Воронеж, Россия
Аннотация
Разработана имитационная модель определения среднеквадратической ошибки (СКО) местоположения навигационного приемника, работающей по сигналам ГНСС GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO, а так же на ее основе получены количественные оценки точностных характеристик АП ГНСС.
Ключевые слова: имитационная модель; алгоритмы; обнаружение.
V.V. Nerovny, P.D. Korataev, A.V. Savin. Imitating model of the device of secondary processing of equipment of consumers of global navigating satellite systems
Abstract. It is developed imitating model of definition среднеквадратической errors (СКО) sites of the navigating receiver, working on signals ГНСС GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO and as on its basis quantitative estimations accuracy characteristics of AP ГНСС are received.
Keywords: imitating model; algorithms; style; detection.
Введение
Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) вошли в жизнь современного человека, позволяя решать огромный спектр задач. Одним из основных требований предъявляемым к спутниковым радионавигационным системам является высокая точность навигационно-временных определений.
Необходимо отметить, учитывая возрастающую роль ГНСС, организации промышленности разработчики аппаратуры потребителей (АП) постоянно проводят комплекс технических мероприятий по развитию и совершенствованию АП ГНСС, направленных на повышения точностных характеристик.
Основным вектором развития и совершенствования АП ГНСС, направленым на повышение точностных характеристик, является использование принципа информационной избыточности (ИИ). Принцип ИИ основан на совместном использовании измерений от нескольких различных однотипных датчиков однородной навигационной информации.
Одним из вариантов ИИ является использование мультисистемной АП (МАП), работающей с навигационными сигналами ГНСС GPS (США), GLONASS (РФ), COMPASS (КНР), а в перспективе и GALILEO (ЕС). В настоящее время полностью развёрнута орбитальная группировка навигационных спутников (ОГ НС) ГНСС GPS, а аппаратура потребителей широко используется. По состоянию на 2018 г. орбитальная группировка ГНСС GLONASS развернута до штатного состава из 24 НС. Орбитальная группировка ГНСС COMPASS насчитывает 18 НС (по состоянию на 2018 г.). Состав орбитальной группировки ГНСС GALILEO составляет 6 НС (по состоянию на 2018 г.). Полное развертывание системы запланировано после 2020 гг.[1]
В настоящее время большинство типов современной АП ГНСС отечественных и зарубежных фирм-производителей имеют возможность проведения навигационных измерений по сигналам GPS, GLONASS, а также после доработки программного обеспечения будут иметь возможность работы с сигналами COMPASS и GALILEO.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что значительная часть АП ГНСС является мультсистемной.
На текущий момент времени экспериментальные данные по определению точностных характеристик аппаратуры использующей совокупность сигналов систем GLONASS, COMPASS, GALILEO и GPS отсутствуют, что свидетельствует о необходимости проведения данных исследований.
Разработка имитационной модели
Для решения задачи определения координат потребителя оборудованного АП ГНСС осуществляет: прием радиосигналов, излучаемых всеми видимыми навигационными спутниками (НС); выбор «рабочего созвездия», т.е. НС, информация от которых преобразуется в оценки времени и координат наземных объектов.
При разработке модели необходимо решить три основных задачи:
- задать модель движения НС, входящих в состав орбитальной группировки (ОГ) ГНСС;
- разработать алгоритм определения числа видимых НС в точке наблюдения;
- обосновать показатели точности определения координат при использовании совмещенной АП ГНСС и получить их численные значения.
При решении первой задачи - моделировании движения НС, входящих в состав ОГ, использован алгоритм расчёта геоцентрических координат НС по данным альманаха, в основу которого положено невозмущённое движение спутников
При решении второй задачи - определении числа видимых НС в точке наблюдения - был использован следующий алгоритм:
- определяется текущий угол места каждого НС;
- сравнивается текущий угол места каждого НС с заданным углом места; если текущий угол места больше заданного, то спутник считается видимым, при невыполнении условия - невидимым;
- подсчитывается число видимых НС.
При решении третьей задачи - обосновании точностных характеристик определения координат, в качестве показателя выбрана среднеквадратическая ошибка определения координат в плоскости [2].
При моделировании определения координат АП выбран алгоритм статистической обработки, реализующий метод наименьших квадратов [2].
Моделирование будем проводить в среде визуально-ориентированного программирования Simulink, как наиболее удобной и содержащий все необходимые для экспериментов функциональные блоки и их комбинации.
1. Состав орбитальных группировок ГНСС GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO взят по данным реальных эфемерид от 10.01.2019 г.
2. Расчет произведен для орбитальной группировки GPS в составе 28 НС и GLONASS в составе 24 НС, ГАЛИЛЕО в составе 28 НС, COMPASS 30 НС. Время наблюдения за орбитальной группировкой - 24 часа с шагом 60 сек.
3. Координаты точки наблюдения 50ос.ш. и 40ов.д.
Имитационная модель устройства вторичной обработки авиационного приемондикатора ГНСС представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Имитационная модель устройства вторичной обработки авиационного приемондикатора ГНСС
ошибка местоположение навигационный спутниковый
Блок NKA GPS+GLONASS+GALILEO+COMPASS в модели - блок нахождения HDOP (горизонтальный фактор) и количества видимых НС, состав данного блока представлен на рисунке 2. В составе данного блока входят: субблоки NKA GPS, NKA GLONASS, NKA GALILEO, NKA COMPASS моделирующие движение конкретной ГНСС. На рисунке 3 представлена модель системы ГЛОНАСС в составе 24 спутников.
Анализ графических зависимости, приведенных на рисунке 4, показывает среднее значение геометрических факторов (HDOP) аппаратуры потребителя при отдельном использовании систем GLONASS, GPS, GALILEO, комбинаций GLONASS+GPS, GPS+ GALILEO, а так же совместном применении совокупности четырех ГНСС.
Рис. 2. Состав блока NKA GPS+GLONASS+GALILEO+COMPASS
Рис. 3. Состав блока NKA GLONASS
Рис. 4. Зависимость среднего значение горизонтального геометрического фактора (HDOP) от мультисистемности АП ГНСС
Cреднее значение HDOP при использовании ГНСС GLONASS, GPS, GALILEO составляет 2,1, 1,2 и 1,1 соответственно, для двухсистемной АП ГНСС при сочетании систем GLONASS+GPS и GPS+ GALILEO 0,89 и 0,71
Использование совместной аппаратуры GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO дает среднее значение HDOP в 0,61.
Заключение
Анализируя полученные данные, с уверенностью можно сказать, что использование совместной аппаратуры GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO ведет к повышению точностных характеристик АП ГНСС.
Литература
1. Перов А.И. Основы построения спутниковых радионавигационных систем. М.: Радиотехника, 2012. - 236 с.
2. Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС принципы построения и функционирования. М.: Радиотехника, 2010. - 796 с.
References
1. Perov A.I. Fundamentals of satellite navigation systems / A.I. Perov. - M.: Radio Engineering, 2012. - 240 p.
2. Perov A.I., Harisov V.N. GLONASS Construction and functioning principles - M.: Radio Engineering, 2010. - 796 p.
Размещено на allbest.ru
Подобные документы
Развитие спутниковой навигации. Структура навигационных радиосигналов системы GPS. Состав навигационных сообщений спутников системы GPS. Алгоритмы приема и измерения параметров спутниковых радионавигационных сигналов. Определение координат потребителя.
реферат [254,9 K], добавлен 21.06.2011Сущность спутниковых навигационных систем. Определение координат их потребителя. Правовая основа применения систем функционального дополнения. Особенности распространения волн средневолнового диапазона. Метод частотной модуляции с минимальным сдвигом.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 27.07.2013Классификации и наземные установки спутниковых систем. Расчет высокочастотной части ИСЗ - Земля. Основные проблемы в производстве и эксплуатации систем приема спутникового телевидения. Перспективы развития систем спутникового телевизионного вещания.
дипломная работа [280,1 K], добавлен 18.05.2016Принципы функционирования спутниковых навигационных систем. Требования, предъявляемые к СНС: глобальность, доступность, целостность, непрерывность обслуживания. Космический, управленческий, потребительский сегменты. Орбитальная структура NAVSTAR, ГЛОНАСС.
доклад [36,6 K], добавлен 18.04.2013Рассмотрение методов измерения параметров радиосигналов при времени измерения менее и некратном периоду сигнала. Разработка алгоритмов оценки параметров сигнала и исследование их погрешностей в аппаратуре потребителя спутниковых навигационных систем.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.10.2011Принцип работы радиорелейных и спутниковых систем передачи информации. Расчет множителя ослабления и потерь сигнала на трассе. Выбор поляризации сигнала и основные характеристики антенн. Определение чувствительности приемника и аппаратуры системы.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 29.07.2013Критерий выбора проектных решений мест установки приёмных антенн навигационных систем. Построение алгоритма и математических моделей для оценки показателя эффективности принимаемых проектных решений. Схема для оценки экранирования навигационных спутников.
курсовая работа [498,8 K], добавлен 13.02.2013Общая характеристика спутниковых систем. Структура навигационного радиосигнала. Описание интерфейса системы ГЛОНАСС. Назначение и содержание навигационного сообщения. Расчет и моделирование орбитального движения спутников в программной среде MatLab.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 28.12.2011Региональные спутниковые навигационные системы: Бэйдау, Галилео, индийская и квазизенитная. Принцип работы и основные элементы: орбитальная группировка, наземный сегмент и аппаратура потребителя. Создание карт для навигационных спутниковых систем.
курсовая работа [225,5 K], добавлен 09.03.2015Виды спутниковых навигационных систем. Спутниковый мониторинг транспорта. Вычисление показателей вариации для очищенного ряда с помощью программы Excel и пакетного анализа. Составление интервального ряда и построение графика по дискретному ряду.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2014
