Библиографическое описание:

Сурков В. О. Повышение качества работы навигационных систем подвижных наземных объектов за счет радиотехнических измерителей // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 389-391.



В статье проанализирована возможность повышения качества работы навигационной системы подвижного наземного объекта за счет введения нового радиотехнического устройства в состав системы и применения методов повышения точности используемого в настоящее время измерителя. В настоящее повысить качестве работы навигационной системы можно за счет повышения точности данных полученных от приемника спутниковой радионавигационной системы. Вопрос об использовании дифференциального режима работы спутниковой радионавигационной системы и системы на основе псевдоспутников должен решаться в зависимости от поставленным перед навигационной системой задач и иметь практическое обоснование. Системы сотовой связи, системы ближней радионавигации и наземные радиосистемы дальней навигации могут применяться в качестве резервных систем в случае кратковременного пропадания сигналов спутниковой радионавигационной системы при использовании соответствующего программного обеспечения.

Основной радиотехническим измерителем (РТИ) навигационных систем ПНО является спутниковая радионавигационная система (СРНС), установленная на объекте в виде многоканального приемника сигналов. При пропадании данных СРНС происходит значительный рост погрешностей в определении координат местоположения, погрешности не удовлетворяют предъявляемым требованиям [1], поэтому необходимо предложить пути повышения качества работы навигационных систем (надежности, помехозащищенности, точности получаемых данных).

Рассмотренные в [2] направления повышения качества работы предполагают введение новых устройств в состав навигационной системы. В настоящее время данное направление реализуется за счет введения новых РТИ в состав системы.

Роль нового устройства, которое может быть использовано в составе навигационной системы ПНО, могут выполнять системы сотовой связи вследствие их широкого распространения в большинстве городов. Она может применяться для повышения точности позиционирования в качестве дополнительной системы с СРНС. При их использовании в зависимости от применяемой технологии определения местоположения, возможно, получить точность до 50 м. [3,4].

Возможно, так же применение наземных радиосистем дальней навигации и систем ближней радионавигации (СБРН) для получения координат местоположения в зонах, где вследствие совокупности факторов невозможна корректная работа систем сотовой связи и СРНС. Однако их использование сопряжено с недостатками, среди которых низкая точность определения дальности. Точность позиционирования зависит от скорости распространения поверхностной волны и геометрического фактора.

Повысить качество работы навигационной системы ПНО также возможно за счет повышения точности данных получаемых от используемого в большинстве систем приемника СРНС. Точность данных возможно повысить за счет использования дифференциального режима работы и использования сигналов псевдоспутников.

Дифференциальный режим работы СРНС может быть реализован за счет специального програмного обеспечения и оборудования, устанавливаемого в навигационной системе, позволяющего получать сигналы от СРНС и поправки от систем дифференциальной коррекции с дальнейшей их обработкой и выдачей уточненнях данных СРНС потребителю. Диффенциальный режим работы СРНС в настоящее время широко используется в навигационных системах подвижных наземных объектов иностранного производства и позволяет снизить погрешности позиционирования [5,6]. В навигационных системах подвижных наземных объектов отечественного производства дифференциальный режим работы СРНС реализован только в серии систем ГАЛС-Д2М.

Надежная высокоточная навигация наземных средств может быть обеспечены за счет создания в локальном районе дополнительных радионавигационных полей на основе псевдоспутников (ПС). Локальные радионавигационные системы (ЛРНС) на основе псевдоспутников (ЛРНС ПС) предназначены для обеспечения высокоточной навигации в условиях затруднения приема сигналов СРНС вследствие непреднамеренных и преднамеренных помех и позволяют обеспечить точность позиционирования до 10 см за счет отсутствия у наземных псевдоспутников ионосферных и эфемеридных погрешностей. ЛРНС [7, 8], представляют собой наземные дополнения к СРНС на основе наземных ПС, излучающих сигнал, схожий по параметрам с навигационным сигналом GPS/ГЛОНАСС, который может быть принят обычным приемником GPS/ГЛОНАСС, подверженным минимальным модификациям программной части (в частности с него должна быть снята защита от приема сигналов спутников, находящихся на земле)и являются стационарными излучателями GPS-сигналов со значительно меньшей мощностью сигнала и, соответственно, меньшим радиусом действия. Анализ характеристик точности местоопределения при использовании только ПС без учета орбитальной группировки НКА, что соответствует условиям, когда по каким-либо причинам (подавление, сложный рельеф местности и т. д.) невозможно осуществить прием сигналов СРНС. Для ЛРНС ПС, которая включает шесть ПС, четыре из которых расположены в углах квадрата 10х10 км, а еще два ПС подняты на высоту 20 м и находятся внутри квадрата на расстоянии 4 км друг от друга, Планарная погрешность местоопределения не превышает 6 см [9]

При выборе новых РТИ необходимо помнить следующее:

‒ Система сотовой связи в настоящее время не может стать альтернативой СРНС, так как они так же не лишены недостатков, главный из которых в том, что указанные технологии не функционируют в местах вне покрытия сотовых сетей. Влияние так же может оказать рельеф местности, количество базовых станций и высота вышек сотовой связи;

‒ В настоящее время только наземные радиосистемы дальней навигации входят в состав производимых навигационных систем таких систем как «КС-100М» и «Ориентир», системы сотовой связи, и СБРН используются пока на уровне экспериментов;

‒ Включение в состав навигационной системы дополнительного РТИ (системы сотовой связи) не приведет к значительному снижению погрешностей позиционирования при комплексной обработке данных от неё и СРНС [10]

Использование дополнений к СРНС связано со следующими недостатками:

‒ Использование дифференциального режима связано с необходимостью создания единой контрольно-корректирующей сети станций и каналов связи, что является очень дорогим, учета зависимости некоторых значений дифференциальных поправок (эфемеридной и ионосферной) от расстояния до контрольно-корректирующей станции;

‒ Наземное расположение ПС не дает возможность с высокой точностью определять высоту.

‒ Невозможность обеспечить совместное использование сигналов ПС и спутников как в ближней зоне псевдоспутника (где подавляются сигналы от спутников), так и в дальней зоне (где сигналы псевдоспутника ослабевают до критического уровня) [8, 11] из-за разницы уровней принимаемых сигналов от спутников и ПС

‒ Высокий уровень многолучевости для сигналов псевдоспутников, которые размещаются на (или вблизи) поверхности Земли [7, 12]

Таким образом, в настоящее повысить качестве работы навигационной системы можно за счет повышения точности данных полученных от СРНС при сигнала от СРНС. Вопрос об использовании дифференциального режима работы СРНС и ЛРНС на основе ПС должен решаться в зависимости от поставленным перед навигационной системой задач и иметь практическое обоснование. Системы сотовой связи, СБРН и наземные радиосистемы дальней навигации могут применяться в качестве резервных систем в случае кратковременного пропадания сигналов СРНС при использовании соответствующего программного обеспечения.

Литература:

  1. Радионавигационный план Рос. Федерации: утв. приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 2 сентября 2008 г. № 118: в редакции приказа Министерства промышленности и торговли РФ от 31 августа 2011 г. № 1177. [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
  2. Сурков В. О. Направления повышения качества функционирования навигационных систем для подвижных наземных объектов при решении навигационных задач // Молодой ученый. — 2015. — № 13. — С. 209–211.
  3. Комраков Д. В. Технологии позиционирования наземных подвижных объектов в сетях GSM // Технические науки в России и за рубежом (II): материалы междунар. заоч. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г.). — М.:Буки-Веди,2012. — С. 38–40.
  4. Сурков В. О. Точности определения местоположения подвижных наземных объектов в сотовых сетях GSM и UMTS // Молодой ученый. — 2013. — № 6. — С. 147–150.
  5. Сурков В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов // Молодой ученый. — 2015. — № 13. — С. 211–214.
  6. Сейдж Э. П., МелсДж.Теория оценивания и её применение в связи и управлении. — М.: Связь,1976.
  7. Augmenting GPS by ground-based pseudolite signals for airborne surveying applications / H. K. Lee, J. Wang, C. Rizos, T. Tsujii // Survey Review. — 2005. — № 38 (296). — P. 88–99.
  8. Rizos C. Pseudolite Augmentation of GPS [Электрон- ныйресурс] / C. Rizos // Workshop on Geolocation Technology to Support UXO Geophysical Investigations. — 2005. — Режимдоступа: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/.
  9. Ткаченко А. А. Особенности применения радионавигационных систем локального позиционирования на основе псевдоспутников / А. А. Ткаченко, В. А. Кочура, В. Н. Дейнеко, Ю. В. Резников // Системиобробкиінформації. — 2011. — № 5. — С. 118–120.
  10. Иванов А. В. Совместная обработка информации спутниковых радионавигационных систем и наземных сетевых систем в навигационных системах подвижных наземных объектов / Иванов А. В., Гостев А. В., Семенов А. А., Соколовская Л. В. / Радиотехника. — Москва, № 4, с.16–19.
  11. Kanli M. Limitations of pseudolite systems using offthe-shelf GPS receivers [Электронныйресурс] // Int. Symposium on GNSS/GPS. — Sydney, Australia, 6–8 December. — 2004. — Режимдоступакресурсу: www.gmat.unsw.edu.au.
  12. Techniques for reducing the near-far problem in indoor geolocation systems / Jonathan M. Hill, Ilir F. Progri, W. R. Michalson // Proc. of the 2001 NTM. — Institute of Navigation, Long Beach, USA, 22–24 January. — 2001. — P. 860–865.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle