Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634928)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система
Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы  / №2 2017

Методика определения целостности высокоточных навигационных определений

0   0
Первый авторКуршин В. В.
АвторыМолоканов А. В.
Страниц8
ID618525
АннотацияАннотация. В статье представлена методика оценки целостности высокоточного навигационного определения потребителя. Рассматриваются вопросы целостности навигации, факторы, влияющие на точность навигации. В разработанной методике используются методы автономного контроля целостности потребителя, информация оперативного внутрисистемного ГЛОНАСС/GPS мониторинга целостности и результаты оперативного мониторинга целостности от функциональных дополнений. На основе алгоритма высокоточной навигации потребителя и корректирующей информации от системы дифференциальной коррекции и мониторинга навигационных полей глобальных навигационных спутниковых систем проведены экспериментальные оценки предложенной методики. Результат ее применения — повышение достоверности высокоточных навигационных определений, установление факта перехода в режим высокоточной навигации и уменьшение времени оповещения потребителя о нарушении целостности навигации. Abstract. The article presents a method for assessing the integrity of high-precision navigation sightings of the consumer. The issues of the integrity of navigation, the factors affecting the accuracy of navigation are considered. The developed methodology uses methods of autonomous control of the integrity of the consumer, information on operational intrasystem GLONASS/GPS integrity monitoring, and the results of operational integrity monitoring from functional additions. On the basis of the algorithm of high- precision consumer navigation and corrective information from the augmentation and monitoring system (SAM) of navigational fields of global navigation satellite systems, experimental evaluations of the proposed methodology were carried out. The result of application of the developed methodology is an increase in the reliability of high-precision navigation sightings, the establishment of the fact of switching to the high-precision navigation mode, and reducing the time of notification of the consumer about violation of navigation integrity.
Куршин, В. В. Методика определения целостности высокоточных навигационных определений / В. В. Куршин, А. В. Молоканов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы .— 2017 .— №2 .— С. 3-10 .— doi: 10.17238/issn2409-0239.2017.2.3 .— URL: https://rucont.ru/efd/618525 (дата обращения: 30.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2017, том 4, выпуск 2, c. <...> РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ УДК 629.783:527 Методика определения целостности высокоточных навигационных определений В. <...> В статье представлена методика оценки целостности высокоточного навигационного определения потребителя. <...> Рассматриваются вопросы целостности навигации, факторы, влияющие на точность навигации. <...> В разработаннойметодике используются методы автономного контроля целостности потребителя, информация оперативного внутрисистемного ГЛОНАСС/GPS мониторинга целостности и результаты оперативного мониторинга целостности от функциональных дополнений. <...> Результат ее применения — повышение достоверности высокоточных навигационных определений, установление факта перехода в режим высокоточной навигации и уменьшение времени оповещения потребителя о нарушении целостности навигации. <...> Ключевые слова: ГЛОНАСС, GPS, высокоточная навигация, целостность Method for Assessment of Integrity of High-Precision Navigational Sightings V.V.Kurshin1, A.V.Molokanov2 1doctor of engineering science 1,2Joint Stock Company “Russian Space Systems” e-mail: vkurshin@spacecorp, mav2004@rambler.ru Abstract. <...> The article presents a method for assessing the integrity of high-precision navigation sightings of the consumer. <...> Достижимая точность высокоточной навигации находится на уровне нескольких сантиметров. <...> Известно, что для высокоточнойнавигации необходимо время вхождения в режим PPP — так называемое время инициализации. <...> Производитель навигационнойаппаратуры потребителей(НАП) информирует, что длительность инициализации может достигать 30–50 мин. <...> Реально же длительность инициализации зависит от многих факторов и в первую очередь от текущего геометрического фактора. <...> Поэтому необходимо иметь возможность потребителю оценивать целостность высокоточной навигации, чтобы, во-первых, у него была возможность определить завершение процесса инициализации, а во-вторых, он мог с заданнойдоверительнойвероятностью осуществлять высокоточное определение. <...> С этойцелью была разработана <...>
Методика_определения_целостности_высокоточных_навигационных_определений.pdf
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2017, том 4, выпуск 2, c. 3–10 КОСМИЧЕСКИЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ. РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ УДК 629.783:527 Методика определения целостности высокоточных навигационных определений В. В.Куршин1, А.В.Молоканов2 1д. т. н. 1,2АО «Российские космические системы» e-mail: vkurshin@spacecorp, mav2004@rambler.ru Аннотация. В статье представлена методика оценки целостности высокоточного навигационного определения потребителя. Рассматриваются вопросы целостности навигации, факторы, влияющие на точность навигации. В разработаннойметодике используются методы автономного контроля целостности потребителя, информация оперативного внутрисистемного ГЛОНАСС/GPS мониторинга целостности и результаты оперативного мониторинга целостности от функциональных дополнений. На основе алгоритма высокоточнойнавигации потребителя и корректирующейинформации от системы дифференциальной коррекции и мониторинга навигационных полейглобальных навигационных спутниковых систем проведены экспериментальные оценки предложеннойметодики. Результат ее применения — повышение достоверности высокоточных навигационных определений, установление факта перехода в режим высокоточной навигации и уменьшение времени оповещения потребителя о нарушении целостности навигации. Ключевые слова: ГЛОНАСС, GPS, высокоточная навигация, целостность Method for Assessment of Integrity of High-Precision Navigational Sightings V.V.Kurshin1, A.V.Molokanov2 1doctor of engineering science 1,2Joint Stock Company “Russian Space Systems” e-mail: vkurshin@spacecorp, mav2004@rambler.ru Abstract. The article presents a method for assessing the integrity of high-precision navigation sightings of the consumer. The issues of the integrity of navigation, the factors affecting the accuracy of navigation are considered. The developed methodology uses methods of autonomous control of the integrity of the consumer, information on operational intrasystem GLONASS/GPS integrity monitoring, and the results of operational integrity monitoring from functional additions. On the basis of the algorithm of highprecision consumer navigation and corrective information from the augmentation and monitoring system (SAM) of navigational fields of global navigation satellite systems, experimental evaluations of the proposed methodology were carried out. The result of application of the developed methodology is an increase in the reliability of high-precision navigation sightings, the establishment of the fact of switching to the high-precision navigation mode, and reducing the time of notification of the consumer about violation of navigation integrity. Keywords: GLONASS, GPS, high-precision navigation, integrity
Стр.1
4В.В.КУРШИН, А.В.МОЛОКАНОВ Введение Внастоящее времябольшойинтерес представляют работы в области высокоточнойнавигации. В англоязычнойлитературе данная технология обозначается как PPP (Precision Point Positioning). Достижимая точность высокоточной навигации находится на уровне нескольких сантиметров. Известно, что для высокоточнойнавигации необходимо время вхождения в режим PPP — так называемое время инициализации. Производитель навигационнойаппаратуры потребителей(НАП) информирует, что длительность инициализации может достигать 30–50 мин. Реально же длительность инициализации зависит от многих факторов и в первую очередь от текущего геометрического фактора. В процессе навигации у потребителя может произойти ухудшение геометрического фактора, но потребитель может считать, что он продолжает осуществлять высокоточную навигацию. Поэтому необходимо иметь возможность потребителю оценивать целостность высокоточной навигации, чтобы, во-первых, у него была возможность определить завершение процесса инициализации, а во-вторых, он мог с заданнойдоверительнойвероятностью осуществлять высокоточное определение. С этойцелью была разработана методика оценки целостности высокоточного навигационного определения. Предложенная методика может быть использована в качестве оценки достоверности высокоточнойнавигации. Для определения целостности высокоточного навигационного определения пользователя вычисляются уровни защиты по горизонтали и вертикали, которые сравниваются с соответствующими им заданными пределами. Вычисление уровнейзащиты производится с учетом величины ошибки положения, которая может быть вызвана текущими измерениями, введения коэффициентов, отражающих доверительныйдиапазон по горизонтали и вертикали для учета погрешностей, вносимых при распространении сигнала от навигационных космических аппаратов, а также погрешностейэфемеридно-временного обеспечения навигационного КА (НКА) либо коррекцийспутниковых часов и коррекций орбиты в случае применения корректирующейинформации от широкозонного функционального дополнения. Проблема целостности навигации В настоящее время большинство потребителейпредъявляют высокие требования к точности и обеспечению целостности навигационных определений. Эти требования не могут быть удовлетворены на основе только внутренних ресурсов систем ГЛОНАСС и GPS. Например, в системе ГЛОНАСС [1] признак неисправности появляется в неоперативнойинформации навигационных сообщений(альманахе системы) всех спутников не позднее чем через 16 ч после появления неисправности. Признак неисправности НКА передается потребителю системы в составе оперативной информации навигационного сообщения не позднее чем через 1 мин. В связи с этим возникает необходимость проведения внешнего мониторинга «целостности системы». Под «целостностью системы» понимается способность системы информировать потребителейсвоих услуг об ухудшении точности навигационных определений. Впоследнее времяполучилиширокое распространение системы функциональных дополнений. Эти системы делятся на следующие группы: широкозонные (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN, СДКМ), региональные (GRAS), локальные (LAAS). Задачейпотребителя после получения результатов оперативного мониторинга (оценок ошибок измерения псевдодальностей) является принятие решения, вводить или нет измерение по данному НКА в обработку, и если вводить, то с каким весом. Потребитель может использовать методы автономного контроля целостности (Receiver Autonomous Integrity Monitoring — RAIM). Задача методов автономного контроля целостности — обнаружение и исключение измеренийс аномальными ошибками в предположении, что из всех измерений, имеющихся на данный момент времени, лишь одно может содержать аномальную ошибку. Решение задачи требует избыточности сигналов НКА и благоприятнойотносительной геометрии НКА и потребителя. Несомненным преимуществом любого метода RAIM является оперативность, поскольку качество измеренийоценивается непосредственно перед их вводом в обработку. Алгоритмы системы внешнего мониторинга целостности свободны от тех ограничений, что налаРАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.2
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ВЫСОКОТОЧНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ 5 гаются на методы RAIM. Однако недостаток внешнего мониторинга заключается в его ограниченной оперативности. Так, по стандарту SBAS [2], между моментом обнаружения аномалии и моментом доведения информации об этом до потребителя может пройти до 6 с. Факторы, влияющие на точность навигации Точность определения вектора состояния потребителя (координат и скорости) зависит от точности измеренийнавигационных параметров и взаимнойгеометрии потребителя и навигационных космических аппаратов. В общем случае ошибки измеренийпсевдодальности и псевдоскорости включают следующие составляющие: аппаратурные ошибки, ошибки вследствие влияния многолучевости, ионосферы, тропосферы, ошибки эфемериднойинформации НКА, ошибки поправок к частотно-временным параметрам (ЧВП) сигналов НКА. В отдельных случаях влияние многолучевости может вызывать ошибку измерений, доходящую до 100 м. Погрешность измерения дальности, обусловленная ионосфернойрефракцией, может достигать значений30–40 м для низких НКА [3]. Различные математические модели позволяют компенсировать лишь около 50% ионосфернойзадержки [3]. Практически полностью ионосферная задержка исключается при использовании двухчастотных измерений, однако двухчастотные методы приводят к увеличению шума измерений. Тропосферные ошибки могут достигать значений 25 м для низких НКА [3]. В результате применения математических моделейтропосферы нескомпенсированнойостается около 30–40% задержки [3]. При использовании измеренийметеорологических параметров нескомпенсированнойостается около 1–5% задержки [3]. Погрешности прогнозирования эфемерид и ЧВП НКА ГЛОНАСС и GPS обусловлены погрешностями измерения параметров движения НКА и бортовойшкалы времени (БШВ) наземными средствами, неточностью модели орбитального движения НКА и ухода БШВ, используемой наземными средствами для прогноза, нестабильностью характеристик бортового эталона частоты (БЭЧ) НКА, обусловленнойнемоделируемыми флюктуациями температуры, напряжения питания и т.д., нестабильностью групповойзадержки навигационного радиосигнала в бортовойаппаратуре НКА, неточностью модели прогноза движения НКА потребителем, погрешностями вычислений, дискретностью представления эфемерид и ЧВП НКА в навигационном сообщении. Ошибки временных поправок вкладываются в ошибки измеренийпсевдодальностей. На измерения псевдоскоростейоказывают влияние ошибки частотных поправок. Доминирующейсоставляющейв бюджете частотных погрешностей является составляющая, обусловленная кратковременными флюктуациями частоты БЭЧ НКА. Высокоточное навигационное определение потребителя Основа для работы функциональных дополнений— дифференциальный режим, который достигается за счет размещения опорнойстанции в точке с известными координатами, формирования корректирующейинформации (КИ) к навигационным радиосигналам НКА ГЛОНАСС/GPS и передачи этойинформации пользователям. При относительнойнавигации применяется фазовыйдифференциальный режим, когда опорная станция передает пользователю некорректированные измерения фазы несущейи некорректированные измерения псевдодальности, координаты фазового центра антенны. Формируемыйнавигационным приемником отсчет псевдодальности можно описать следующим выражением: S = R+∆r +c · (∆t−∆T+ +∆tтроп+∆tион+∆tпрм)+ µ+ε,(1) где S — измерение псевдодальности, R = = (Xнка −Xп)2 +(Yнка −Yп)2 +(Zнка −Zп)2 — дальность от НКА до приемника, Xнка, Zнка, Yнка — координаты НКА на момент излучения, Xп, Zп, Yп — координаты НАП на момент приема РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.3
6В.В.КУРШИН, А.В.МОЛОКАНОВ сигнала, ∆r — ошибка эфемеридного обеспечения, ∆t — расхождение шкалы времени приемника с системнойшкалой времени, ∆T —расхождение шкалы времени НКА с системнойшкалой времени, ∆tтроп — задержка сигнала в тропосфере, ∆tион — задержка сигнала в ионосфере, ∆tпрм —аппаратурная задержка сигнала в приемнике, µ — ошибка, обусловленная приемом переотраженных сигналов (многолучевостью), ε — аппаратурная ошибка измерения, c — скорость света в вакууме. Модель отсчетов фазовых измерений— φ = R+∆r λ +f · (∆t−∆T +∆tтроп− −∆tион+∆tпрм)+N +ϕ0 −φ0 +η +δ,(2) где φ — измерение псевдодоплеровскойфазы (в дальнейшем для простоты изложения будем говорить об измерениях фазы); λ — длина волны колебаний, излучаемых НКА; f — несущая частота колебаний, излучаемых НКА; N —неизвестное количество периодов несущих колебаний или параметр фазовойнеоднозначности (ПФН); ϕ0 — неопределенная начальная фаза сигнала НКА; φ0 — неопределенная начальная фаза приемника, одинаковая для всех НКА; η — ошибка, обусловленная приемом переотраженных сигналов (многолучевостью); δ — аппаратурная ошибка измерения. Для исключения из рассмотрения мешающих параметров в (1) и (2) широко применяются так называемые первые и вторые разности [4]. Вычитая измерения двух приемников по одним и тем же спутникам, получаем первые разности,вкоторых исключаются погрешности, связанные со спутником (расхождение шкалы времени НКА с системнойшкалой времени и неопределенная начальная фаза сигнала НКА). Затем формируются вторые разности. Для этого первые разности, соответствующие одному из спутников, которыйназывают опорным, вычитают из первых разностейвсех остальных спутников. В качестве опорного НКА следует выбрать зенитныйспутник, поскольку измерения по такому НКА характеризуются наименьшейошибкойизмеренийи при отсутствии затененийна трассе распространения сигнала можно считать, что искажения, вызванные многолучевостью, также практически отсутствуют. Во вторых разностях исключаются погрешности, связанные с приемниками: расхождение шкалы времени приемника с системнойшкалой времени, аппаратурная задержка сигнала в приемнике, неопределенная начальная фаза приемника, одинаковая для всех НКА. Для ограничения области поиска целочисленностейпри разрешении неоднозначности и повышения надежности ее правильного разрешения в обработке возможно использование второйразности приращений фаз при условии, что на интервале измерения приращенийне происходило срывов слежения за фазойсигнала. При фазовом дифференциальном режиме может быть достигнут миллиметровыйуровень точности навигационного определения. Целостность высокоточного навигационного определения потребителя Целостность высокоточного навигационного определения потребителя означает, что пользователь должен быть предупрежден в пределах заданного периода времени, если ошибка положения превышает некоторыйзаданный предел. Методика оценки нарушения целостности высокоточного навигационного определения основывается на использовании подхода, широко применяемого в системах SBAS и GBAS. Для оценки точности определения положения потребителя в системах SBAS и GBAS используются следующие показатели [2]: • HPL (Horizontal Protection Level)—радиус круга в горизонтальнойплоскости с центром в точке реального положения потребителя; • VPL (Vertical Protection Level) — половина длины отрезка в вертикальном направлении с центром в точке реального положения потребителя. При оценке точности высокоточнойнавигации предлагается оперировать аналогичными величинами, но их вычисление проводится с учетом применения методов высокоточнойнавигации. Аналогичные параметры используются в работе [5], РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.4
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ВЫСОКОТОЧНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ 7 но в нейне применяется корректирующая информация от опорных станцийи время до установившегося режима составляет порядка 30 мин. В предлагаемойметодике определения целостности высокоточнойнавигации потребителя в фазовом дифференциальном режиме применение данных оценок точности дает возможность потребителю получить количественную характеристику качества навигационного определения. Решение задачи навигации потребителя на основе измеренийнарастающего объема (фильтра Калмана) позволяет найти оценку вектора потребителя с учетом всех проведенных ранее измерений, что уменьшает влияние аномальных ошибок измеренийна результат решения задачи местоопределения. При описании модели движения объекта используют линеаризацию в окрестности текущего фазового вектора потребителя Xk.Переходнаяматрица линейной модели движения объекта есть Φ. Априорные оценки вектора потребителя (X)и ковариационнойматрицы ошибки определения вектора потребителя (P) обозначены верхним индексом «−», а апостериорные оценки — индексом «+». Процедура применения фильтра Калмана на каждом шаге измерений k (k = 0, 1, 2, . . .) имеет следующийвид: • вычисляется ожидаемыйвектор измерений ηk = hX− • вычисляется матрица измерений HkX− k  = ∂hX− k  k ;(3) ∂X ;(4) • вычисляется матрица обратнойсвязи Kk при помощи уравнения Kk = P− X+ k H k HkP− k H k +Wk−1;(5) • определяется апостериорная оценка фазового вектора потребителя k = X− ра потребителя P+ k +Kkηkизм −ηkвыч ;(6) • определяется апостериорная ковариационная матрица ошибки определения фазового вектоk = I −KkHkP− k I −KkHk+KkWkK здесь I — единичная матрица; k , (7) • вычисляется априорная оценка ковариационнойматрицы на следующем (k +1)-м шаге P− k+1 =ΦkP+ k Φ k +Θk,(8) здесь Θk — ковариационная матрица возмущений; • вычисляется фазовыйвектор потребителя на следующем (k +1)-м шаге X− k+1 =ΦkX+ k . (9) Для режима высокоточнойнавигации в относительном режиме вектор измеренных параметров представим в виде ηизм =   ∆∆S ∆∆δΦ ∆∆Φ  , (10) где ∆∆S — вторые разности измеренийпсевдодальности, ∆∆δΦ — вторые разности приращений псевдофазы (третьи разности), ∆∆Φ —вторые разности измеренийпсевдофазы. Ковариационная матрица ошибок измерений имеет вид R =   Rs 00 0 RδΦ 0 00 RΦ  , (11) где Rs — подматрица ошибок невязок вторых разностейизмеренийпсевдодальности, RδΦ —подматрица ошибок невязок вторых разностейизмерений приращенийпсевдофазы, RΦ —подматрица ошибок невязок вторых разностейизмерений псевдофазы. В общем виде вектор оцениваемых параметров для относительнойвысокоточной навигации имеет вид X = XY Z N, (12) где X, Y , Z — координаты определяемого пункта, N — неоднозначность измеренийпсевдофазы. Величины ошибок определения положения потребителя в горизонтальнойплоскости и по вертикали вычисляются на основе коэффициентов ковариационнойматрицы ошибок определения вектора РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.5
8В.В.КУРШИН, А.В.МОЛОКАНОВ положения. Расчет HPL и VPL проводится по следующим формулам: σH =P11 +P22, σV =P33, HPL = KH · σH, VPL = KV · σV , (13) (14) (15) (16) где P11, P22, P33 — элементы ковариационнойматрицы (7), KH — фактор, отражающийдоверительныйдиапазон в плоскости, KV — фактор, отражающийдоверительный диапазон по высоте. Проблемы с вычислением уровнейзащиты появляются особенно в статических случаях, когда оценка положения в фильтре Калмана сходится к некоторойочень маленькойвеличине. Уровни защиты, рассчитанные этим способом, описывают только, какая величина ошибки положения может быть вызвана текущими измерениями, но эти уровни защиты не сообщают пользователю полные ошибки положения. Как было указано ранее, тропосферная, ионосферная погрешности, а также эффект многолучевости не могут быть смоделированы или исправлены полностью. Кроме того, ошибки в коррекциях спутниковых часов и коррекциях орбиты могут оказывать шумовое воздействие на измерения. Уровень точности формирования коррекцийЧВП и орбиты НКА в широкозонных системах порядка 5 см. Это должно быть принято во внимание, чтобы вычислить реалистичные уровни защиты. В разработаннойметодике определения целостности для высокоточнойнавигации потребителя ошибка положения в горизонтальнойобласти рассчитывается по (17) и (18) и ошибка положения по вертикали — по (17) и (19). Горизонтальный уровень защиты рассчитывается по (20) и вертикальныйуровень защиты — по (21): G = HR−1H−1HR−1, n AH = - i=1 AV = G2 n - i=1 1,i +G2  G3,i , HPL = KH · σH +SbiasAH, VPL = KV · σV +SbiasAV . 2,i, (17) (18) (19) (20) (21) Экспериментальные результаты по оценке целостности высокоточных навигационных определений потребителя Экспериментальная оценка целостности высокоточнойнавигации проводилась для режима относительных определенийна разных длинах базовойлинии и различного состава визируемого созвездия НКА. При обработке экспериментальных данных использовался алгоритм комплекснойобработки локальнойи широкозонной корректирующейинформации. Корректирующая информация от локальнойдифференциальной системы формировалась базовойстанцией в соответствии со стандартом RTCM SC-104 [6]. Передавались кадры, содержащие нескорректированные измерения псевдодальности и фазы, кадры с координатами базовой станции. В качестве широкозоннойкорректирующейинформации была использована корректирующая информация от широкозонного функционального дополнения СДКМ: коррекции часов и орбит НКА, данные о пригодности НКА для выполнения целевойзадачи. Определение параметров HPLиVPLпроводилось по разработаннойметодике оценки целостности при высокоточнойнавигации потребителя. При расчете HPL и VPL применялись следующие значения параметров: Sbias = 5см; KH = KV = 6. Ошибки определения положения в плоскости и по высоте оценивались относительно известных априорных координат пункта. Эксперимент проводился для созвездия НКА GPS (рис. 1) и совмещенного созвездия НКА ГЛОНАСС/GPS (рис. 2) для длины базовой линии 35 км. На рисунках по горизонтальнойоси отложена длительность эксперимента в секундах, а по вертикальнойоси — величина рассчитанных уровнейзащиты и ошибки определения местоположения в метрах. На них синим цветом представлен горизонтальныйуровень защиты (HPL), красным — вертикальныйуровень защиты (VPL), зеленым — ошибка определения положения в плоскости (Eh) и фиолетовым — ошибка определения положения по высоте (Ev). РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.6
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ВЫСОКОТОЧНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ 9 Рис. 1. Горизонтальный, вертикальный уровни защиты и горизонтальная и вертикальная ошибки положения при работе по созвездию НКА GPS Рис. 2. Горизонтальный, вертикальный уровни защиты и горизонтальная и вертикальная ошибки положения при работе по совмещенному созвездию НКА ГЛОНАСС/GPS Рис. 3. Горизонтальный, вертикальный уровни защиты и горизонтальная и вертикальная ошибки положения при работе по созвездию НКА GPS РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.7
10 В. В.КУРШИН, А.В.МОЛОКАНОВ Рис. 4. Горизонтальный, вертикальный уровни защиты и горизонтальная и вертикальная ошибки положения при работе по совмещенному созвездию НКА ГЛОНАСС/GPS Аналогичныйэксперимент был проведен в другие сутки для длины базовойлинии порядка 45 км. Эксперимент выполнялся для созвездия НКА GPS (рис. 3) и совмещенного созвездия НКА ГЛОНАСС/GPS (рис. 4). Результаты экспериментов показывают, что рассчитанные уровни защиты по горизонтали и вертикали хорошо согласуются с полученными ошибками местоопределения по горизонтали и вертикали. Таким образом, разработанная методика позволяет получить количественную оценку качества навигации и определить установившийся режим высокоточнойнавигации. Время инициализации до установившегося режима в экспериментах составляет менее 5 мин. Заключение Разработана методика для определения количественнойхарактеристики качества навигационного определения потребителя. В разработанной методике определения целостности навигации потребителя предполагается применение автономного контроля целостности в программно-математическом обеспечении аппаратуры потребителя, внутрисистемного мониторинга целостности по оперативнойинформации ГНСС ГЛОНАСС и GPS, а также результатов оперативного мониторинга широкозонного функционального дополнения. Проведенные экспериментальные оценки предложеннойметодики определения целостности высокоточных навигационных определенийпоказывают, что расчет уровнейзащиты в плоскости и по высоте отражает реальную картину величины ошибки навигационных определений. Данная методика позволяет определить факт вхождения в режим высокоточнойнавигации потребителя. Список литературы 1. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС. Интерфейсныйконтрольныйдокумент. 5-я ред. М.: Изд. РНИИ КП, 2008. 2. Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System / Wide Area Augmentation System Airborne Equipment — Document NO. RTCA/DO-229D, Washington, September 2006. 3. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И.Перова, В.Н.Харисова. Изд. 3-е, перераб. М.: Радиотехника, 2005. 4. Поваляев А.А. Спутниковые радионавигационные системы: время, показания часов, формирование измеренийи определение относительных координат. М.: Радиотехника, 2008. 5. Altti Jokinen, Shaojun Feng, Carl Milner, Wolfgang Schuster and Washington Ochieng. Precise Point Positioning and Integrity Monitoring with GPS and GLONASS, URL: http://www.rin.org.uk/Uploadedpdfs/ConferenceProceedings/Jokinen_paper_2A-web.pdf 6. RTCM recommended standards for differential NAVSTAR GPS service, Ver. 2, Radio Technical Commission for Maritime Services, Washington, 1990. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 4 вып. 2 2017
Стр.8