Повышение точности позиционирования подвижных объектов с применением нескольких приемных устройств СРНС на борту ВС Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

НА УЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА сер. Радиофизика и радиотехника

УДК 629.7.05:621.3

Повышение точности позиционирования подвижных объектов с применением нескольких приемных устройств СРНС на борту ВС

И.Н. ШЕСТАКОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Слепченко П.М.

Для решения задач, требующих точного определения координат ВС, предлагается расположить контрольную станцию (КС) непосредственно на борту ВС на базовом расстоянии от аппаратуры потребителя. Предложенный метод является решением задачи определения относительных навигационных параметров, при котором дифференциальные поправки вычисляются не по геодезическим координатам КС, а по точно известной базе между приемными устройствами. Кроме этого предложен способ уменьшения количества спутников, участвующих в расчетах, без потери точности позиционирования.

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции развития гражданской авиации и в частности применение новых разработок, основанных на компьютерных и спутниковых технологиях, позволяют на практике осуществить планы, которые еще несколько лет назад были плодом воображения и фантазии с элементом исполнения в необозримо далеком будущем. Уверенность в исполнении этих планов уже сейчас придает то, что непрогнозируемо стремительно развиваются микро- и нанотехнологий, а мировая интеграция формирует устойчивый спрос на быстрые перемещения между странами и континентами. Все это порождает процессы унификации и объединения воздушного транспорта отдельных стран в глобальные мировые транспортные альянсы и международные организации и ускоряет переход гражданской авиации к процедурам, предусмотренным концепцией CNS/ATM, которые направлены на повышение интенсивности полетов с целью извлечения максимальной прибыли. При законченности решения задач концепции CNS/ATM ограничение пропускной способности воздушного пространства (ВП) определяется пропускной способностью зоны взлета и посадки (ЗВП) и ВПП. Увеличение интенсивности полетов при объективной пропускной способности ВПП вызванной турбулентным следом от ВС без изменения площадных параметров аэродрома возможно только снижением минимумов (аэродрома, командира ВС и ВС).

Возможности, которые заложены в спутниковые радио-навигационные системы (СРНС) огромны и используются по мере развития компьютерных технологий. В начале эксплуатации этих систем алгоритмы обработки навигационного параметра строились таким образом, чтобы быстрота их исполнения для решения задачи позиционирования была приемлема, и поэтому часто решались с потерей точности определения координат. Напомним, что на момент развертывания созвездия СРНС фирма Intel в 1989 г. создала микропроцессор 80486, а в 1993 г. Pentium [1], быстродействие которых не позволяло использовать более сложные алгоритмы. Тем не менее, точность определения координат с помощью СРНС была выше, чем у штатного бортового и наземного оборудования. В настоящее время, с развитием микропроцессорной техники, появилась возможность брать во внимание факторы, понижающие точность определения координат ВС, которые либо не учитывались вовсе, либо для учета которых использовались упрощенные математические модели. В 1995 г. была осуществлена автоматическая посадка по III категории ИКАО с использованием GPS, но она не вызвала скорейшее применение СРНС для посадки. В России только в аэропорту г. Самары могут применяться схемы захода с использованием оборудования СРНС. И этому есть ряд причин.

Использование СРНС для посадки ВС затруднено по нескольким причинам, среди которых можно выделить основные:

- недостаточная точность определения навигационных параметров для категорированной посадки;

- видимые пользователю навигационные спутники (КА) могут не обеспечивать требуемых навигационных характеристик (RNP);

- велика вероятность потери полного (необходимого для позиционирования) созвездия КА;

- требуется дополнительное наземное оборудование и каналы связи для передачи информации потребителю (дифференциальный режим);

- обновление навигационных параметров, вычисленных аппаратурой потребителя, не удовлетворяет пользователей при маневрировании ВС в районе аэродрома.

Для устранения этих трудностей исследователи разрабатывают все новые способы обработки и использования информации, получаемой от КА СРНС [2]. Предложенные и реализованные на практике способы существенно повысили точность определения навигационных параметров, например, дифференциальный режим использования СРНС. Но задача посадки ВС еще не решена.

1.1.ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРНС

Интегральная точность определения компонент вектора координат определяется суммарным действием многих погрешностей, которые принято разбивать на системные и инструментальные. Системные погрешности включают в себя подмножество погрешностей космического сектора с его наземным обеспечением и подмножество погрешностей за счет искажения сигнала при его передаче потребителю. Инструментальные погрешности вызваны ошибками измерений в аппаратуре потребителя.

В проведенных исследованиях и экспериментальных проверках точности СРНС GPS рассматривается следующий перечень погрешностей:

1.Неточность прогноза эфемерид спутника и ухода его бортовых шкал времени (БШВ). Погрешность обусловлена конечной точностью выбранных моделей движения спутника и ухода его БШВ из-за неполного учета возмущающих факторов.

2.Возмущения орбиты спутника и немоделируемые уходы его БШВ. Этот вид погрешности возникает из-за флуктуации параметров орбиты и БШВ под действием случайных возмущений и может быть скомпенсирован только обновлением эфемеридной информации на спутнике.

3.Неполный учет величины тропосферной задержки. Соответствующая погрешность определяется возможностями выбранной расчетной модели и получением для нее исходных данных. Обычно выбирается модель на основе результатов экспериментальных исследований.

4.Некомпенсируемые задержки сигнала в ионосфере. Из-за неполного учета воздействий на ионосферу можно определять эту задержку с точностью, соответствующей погрешности 1,0 - 2,0 м.

5.Погрешности многолучевости возникают из-за приема потребителем сигнала спутника одновременно с множеством его сигналов-копий, отраженных от элементов окружающего ландшафта.

6.Шумы измерений определяются свойствами конкретной реализации аппаратуры и принципами ее построения. Под величиной шумов измерений понимается теоретическая оценка инструментальной погрешности измерителя, которая определяется свойствами используемых в СРНС кодов и качеством фильтрации сигнала в приемнике. Оценка определяет верхнюю границу потенциальной точности измерителя.

Поскольку все компоненты погрешности имеют разную физическую природу, их можно полагать независимыми и тогда интегральная среднеквадратическая ошибка (СКО) определения псевдодальности вычисляется:

°ПД =№ + °1шв + + S2 + °Мл + s >

где s - СКО определения псевдодальности, связанная с эфемеридными погрешностями; ОбШВ -СКО, связанная с погрешностями синхронизации БШВ; sTp и ои - СКО, связанная с

тропосферными и ионосферными погрешностями; омл - СКО, связанная с погрешностями многолучевости; ош - СКО, связанная с шумовыми погрешностями.

Возможны другие погрешности, которые вводятся искусственно. До 1 мая 2000 года существовало искусственное снижение точности спутникового сигнала вводимое МО США называемое Избирательным Доступом (Selective Availability или S/A). Точность полученных координат с помощью GPS снижалась до 100 метров. По решению президента США "Избирательный доступ" был отключен. Уменьшить влияние погрешностей и повысить точность позиционирования, а также исключить возможность искусственного снижения точности, можно применив метод дифференциальной коррекции.

1.2.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ

Один из основных методов повышения точности определения местонахождения объекта основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений. Дифференциальный режим DGPS (Differential GPS) реализуется с помощью контрольного GPS-приёмника, называемого опорной станцией с известными координатами, в том же районе, что и основной GPS-приёмник. Сравнивая известные координаты с измеренными, опорная станция вычисляет поправки, которые передаются и учитываются потребителями при определении собственных координат.

Результаты, полученные с помощью дифференциального метода, в значительной степени зависят от расстояния между объектом и опорной станцией. Применение этого метода наиболее эффективно, когда преобладающими являются систематические ошибки, обусловленные внешними (по отношению к приёмнику) причинами. По экспериментальным данным, опорную станцию рекомендуется располагать не далее 500 км от потребителя.

В настоящее время существуют широкозонные, региональные и локальные дифференциальные системы. Широкозонные системы (американская WAAS, европейская EGNOS и японская MSAS) для передачи поправок всем потребителям, находящимся в зоне их покрытия используют геостационарные спутники. Радиус действия этих систем 5000... 6000 км. Региональные системы (Skyfix, Eurofix, GRAS, Starfix) предназначены для навигационного обеспечения отдельных участков земной поверхности 500.700 км и в своём составе могут иметь одну или несколько опорных станций. Локальные системы включают обычно одну базовую станцию и имеют максимальный радиус действия от 50 до 14 км.

С учетом дифференциальных поправок точность местоопределения определяется остаточными погрешностями, обусловленными изменчивостью квазисистематических ошибок синхронизации и эфемеридного обеспечения, ошибок распространения радиоволн в ионосфере и тропосфере, многолучевости, ошибок вызванных шумами и помехами. Погрешность определения псевдодальности ÔD; в дифференциальном режиме записывается [3]

SD, = SD„ +SD„ +8D,„, -SDm2, (1)

где SDi3 и SDju - остаточные погрешности эфемеридных и ионосферных ошибок; SDmi и SD,n2 -шумовые погрешности потребителей 1 и 2 соответственно.

Экспериментальные результаты [4] подтверждают возможность использования практически линейной зависимости среднеквадратнческого сферического отклонения погрешности местоопределения, как функции расстояния L и возраста t дифференциальной поправки, которая может быть представлена в виде

p(t, L) = р0 + at + bL , (2)

где р0=2,28 м, а=1,32*Е-3 м/с, b= 4,38*Е-4 м/км.

Обработка экспериментальных данных показала, что погрешности аппроксимации ошибок могут характеризоваться для псевдодальности следующим соотношением

0АПП =00(1 - eXP(-t / T - L / Lc (3)

где о0=3,66 м, T=3847 c, Lc=19,84 км.

Сравнительно низкими О, <ЯП1, От можно пренебречь и тогда основной

нескомпенсированной ошибкой будет Ои.

Повысить точность определения координат и снизить требования к опорной станции позволяют другие разновидности дифференциального режима, например:

- метод коррекции координат;

- метод коррекции навигационных параметров;

- метод разностной коррекции навигационных параметров.

Метод коррекции координат обеспечивает точные навигационные определения в ограниченной зоне около опорной станции для определения координат опорной станции и потребителя по одному и тому же рабочему созвездию.

Метод коррекции навигационных параметров обеспечивает повышенную точность навигационных определений на значительных удалениях от опорной станции. Ограничения связаны с явлением пространственной декорреляции системных погрешностей в силу различия углов абсервации одного КА. При эфемеридной погрешности О =100 м некомпенсируемая погрешность определения координат составляет 7,5 м на удалениях до 500 км.

Метод разностной коррекции навигационных параметров позволяет пользователю иметь упрощенную аппаратуру, поскольку основной объем вычислений ведется на опорной станции. Однако метод применим только на минимальных удалениях от опорной станции.

1.3.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ С ОТНОСИТЕЛЬНЫМИ КООРДИНАТАМИ

Во многих случаях, когда точная геодезическая привязка дифференциальных станций затруднена, дифференциальный режим может быть реализован посредством использования относительных координат. Если два подвижных объекта (ПО1 и ПО2) определяют свои прямоугольные координаты с помощью аппаратуры потребителя СРНС в номинальном режиме работы, то вектор координат ПО2 относительно ПО1 (вектор относительных координат) запишется в виде

8 = [Ах, Ау, Аг], (4)

где Ах = Х2 - Х1, Ау =У2 - У1, А7 =22 - 71.

В результате такой операции вычитания одинаковые квазисистематические ошибки определения псевдодальностей исключаются.

Точность метода использования относительных координат эквивалентна точности стандартного дифференциального режима СРНС. С учетом (2) и (3) среднеквадратическое сферическое отклонение при относительном местоопределении ПО2 может быть оценено соотношением:

Р21 = V\-РП1 + р/2 + (Рч + а + КОР°ЛПП] , (5)

где рП1 и рП2 - среднеквадратическое сферическое отклонение местоопределения ПО1 и ПО2, обусловленные ошибками за счет шумов приемников, помех, тропосферы и мпоголучевости; Ь

- расстояние между ПО1 и ПО2; X - задержка между определениями ПО1 и ПО2; р, а и Ь определены в (2), О - определено в (3); КОР - геометрический фактор для точности определения пространственных координат (РБОР).

Наличие погрешностей, обусловленных селективным доступом ОРБ, приводит к модификации соотношения (5)

Р21 = V[РП +РП2 + (р0 + ^ + КОР(°ЛПП + °Е«А)] ,

где Ов8А - СКО остаточной погрешности АБ(Х), обусловленной селективным доступом ОРБ.

1.4.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Наиболее высокая точность местоопределения координат ВС реализуется с использованием дифференциальных относительных навигационных определений [5]. Достоинством

относительных навигационных определений, при которых координаты ВС определяются относительно контрольной станции (КС), размещаемой в некой точке координации (ТК), является отсутствие необходимости геодезической привязки ТК.

Точность определения относительных координат ВС (А х, А у, Аг} может быть повышена по сравнению с известными методами при использовании разностно-дальномерного метода измерений:

Ц +А^ =\(АХ - Ас) +(Ау - Ау) +(А^ -Аг) +с А, (6)

где АХ АУі, АZг■ - координаты і-го космического аппарата (КА) относительно ВС; Аї - смещение бортовой шкалы времени (БШВ) ВС относительно системного времени; с @ 3 • 10 м/с -скорость света; АЯі - разность псевдодальностей от ТК и ВС до одних и тех же КАг-; Д -псевдодальность от ВС до КАг-, связанная с АХі, АУі, АХ соотношением

Ц ка і = л/ (Хі-Х)2 + (Уі-У)2 + (г^)2 .

Указанный способ измерений обеспечивает повышенную точность местоопределения ВС за счет компенсации системных погрешностей и погрешностей, связанных с флуктуациями ионосферной и тропосферной задержек сигнала. При этом измерение АХі, АУі, АХ и определение Д производится в том же сеансе наблюдений. Минимальное число КА в рабочем созвездии для определения искомых координат Ах, Ау, Аг и смещения БШВ ВС Аї из уравнений (6) равно четырем.

Существующие реализации дифференциального режима требуют от потребителей использования дополнительной контрольно-корректирующей точки на земной поверхности или на другом подвижном объекте с точно известными координатами. Автором предлагается для решения задач, требующих точного определения координат ВС на его борту, метод при котором необходимо выбрать ТК для расположения КС непосредственно на борту ВС, имеющего достаточные размеры для разнесения аппаратуры потребителя и КС на базовое расстояние. Данная идея может быть реализована двумя способами: 1.На борту ВС

устанавливаются два комплекта аппаратуры потребителя на базовом расстоянии друг от друга;

2. Аппаратура потребителя определяет местоположение по разнесенным на известную базу приемным устройствам. Таким образом, предложенный метод является решением задачи определения относительных навигационных параметров, при котором дифференциальные поправки вычисляются не по геодезическим координатам контрольно-корректирующей точки, а по точно известной базе между приемными устройствами.

2.РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННОГО МЕТОДА

2.1.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВУХ КОМПЛЕКТОВ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ

Пусть на борту ВС (рис.1) имеются два комплекта аппаратуры потребителя. В точке А установлено приемное устройство первого комплекта, в точке В приемное устройство второго комплекта. Расстояние г между точками А и В известно. По точке А будем идентифицировать координаты ВС. Расстояние между двумя точками: А (ХА, УА, гА) и В (ХВ, УВ, гВ) равно

Г = V (X В -X А )2 + (Ув -Уа )2 + (2 В -г А )2 . (7)

Координаты точки А и точки В с погрешностью е определяются [6]:

Цаі =>/(х;-Ха)2 + (Уі-Уа)2 + (г^А)2 +Д„ +еи, і = 1...4, , (8)

Ц„і ^(х,-Хв )2 + (у,-Ув )2 + )2 +А„ + е„, і = 1...4, , (9)

где Цаі и ЦВі - измеренная псевдодальность до точек А и В; ХА, УА, гА и ХВ, УВ, гВ - искомые

координаты точек А и В; хі уі, гі и Хі уі, - координаты і и і КА; Аіа и А® - погрешности,

вызванные смещением шкалы времени аппаратуры потребителя в точках А и В; е,А и £|В -погрешности определения псевдодальности от точки А до 1 КА и от точки В до ] КА.

Полагая равными е1А и е,В [3], из (7) найдем искомые координаты точки А, которые идентифицируем с ВС по определению. Погрешности е, в этом случае компенсируются.

2.2.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ С НЕСКОЛЬКИМИ ПРИЕМНЫМИ

УСТРОЙСТВАМИ

Пусть на борту ВС (рис. 1) имеется комплект аппаратуры потребителя с несколькими приемными устройствами. Пусть приемных устройств два и они установлены по одному в точке А и в точке В. Расстояние г между точками А и В известно. По точке А будем идентифицировать координаты ВС.

При таком определении приемник аппаратуры потребителя один и количество неизвестных в (8) и (9) сокращается на погрешность часов в точке В: Аха = АХВ = Ах,. Координаты точки А и

точки В с погрешностью е определяются по одному созвездию КА, т.е. 1 = _]:

Оа, =^(х,-Ха )2 + (У,-Уа )2 + (7,^а )2 +4 +ел, 1 = 1...П, , (10)

Ов, =7(х,-Хв)2 + (у,-Ув)2 + (7,^)2 +А, +ев, 1 = 1...П, , (11)

где Оа1 и БВ1 - измеренная псевдодальность до точек А и В; Ха, Уа, 2а и Хв, Ув, 2в - искомые координаты точек А и В; х, у,, ъ\ - координаты , КА; Ах - погрешность, вызванная смещением шкалы времени аппаратуры потребителя; е,А и е,В - погрешности определения псевдодальности до точки А и точки В от , КА. Полагая равными е,А и е,В [3], из (7) найдем искомые координаты ВС при п = 4.

2.3.СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СПУТНИКОВ В СОЗВЕЗДИИ

Уменьшение участвующих в расчетах спутников сокращает время первого момента позиционирования, а также ускоряет процесс текущего слежения навигационных параметров, а, следовательно, уменьшает временные погрешности определения координат.

1.При решении задачи 2.2. когда е,А и е,В равны количество неизвестных ограничивается семью: Ха, Уа, 2а, Хв, Ув, 2в, Ах и е, следовательно, число уравнений в системе должно равняться семи. Тогда для решения задачи позиционирования достаточно информации от трех спутников (,=3): по три уравнения вида (10) и (11) и одного вида (7).

2.Решим задачу позиционирования, имея два спутника и два приемных устройства (рис. 2). Уменьшить количество спутников до двух позволит метод формирования разности фаз [3]. По разности фаз j определяется угол а между вектором r и направлением на i КА (рис. 2, б):

j = 2p r cos a/1, (12)

где 1 - длина волны. Теорема косинусов:

a2 = b2 + c2 - 2bc cos A (13)

С

Рис. 2. Схема использования двух спутников и двух приемных устройств: а - разностно-дальномерный способ ;б - разностно-фазовый способ

дает следующие соотношения треугольника АВС:

D2 = DA + г2 -2DAlr cosa , i=1,2, (14)

При таком способе решения поставленной задачи приходится пренебречь погрешностью є и решить задачу для схемы «обычного» использования приемника СНС. В этом случае координаты точки А и точки В определяются:

Dki =yl(Xi-Xk)2 + (y1-Yk)2 + (z1-Zk)2 +Д,, i = l...n, k = A,B (15)

Неизвестными являются: XA, YA, ZA, XB, YB, ZB, Dt, a1, a2: всего 9. Система при i=2 содержит четыре уравнения вида (15), одного вида (7), по два вида (12) и (13): всего 9 уравнений. Полученной точности достаточно для полетов ВС по трассам, но вместо четырех спутников для позиционирования требуется всего два спутника, что повышает целостность системы и может снизить требования RNP.

3.Зададимся задачей получения координат ВС с дифференциальной точностью, используя информацию от двух спутников (рис. 3). Пусть на борту ВС имеется комплект аппаратуры потребителя с несколькими приемными устройствами. Пусть приемных устройств три и они установлены по одной в вершинах треугольника АВС, для простоты решения - прямоугольного. Стороны треугольника гАВ, гВС, гСА известны.

По точке А будем идентифицировать координаты ВС.

=V(X„-Xm)2 + (Yk-Ym)2 + (Z„-Z„)2 , k, m = A,B,C, k * m, (16)

ГСА = ГАВ + ГВС . (17)

КЛі(хіуі7і)

8(хуг)

б)

В

Рис. 3. Схема использования двух спутников и трех приемных устройств

Координаты точек с погрешностью е определяются:

Ок1 =4(х1-Хк)2 + (у -Ук)2 + (21-2к)2 +А, +е1к, к = А,В,С, 1=1,2, (18)

где Бк1 - измеренная псевдодальность до к точки от 1 КА; Хк, Ук, 2к - координаты к точки; х;, у;,

7; - координаты 1 КА; Аг - погрешность, вызванная смещением шкалы времени аппаратуры потребителя; е1к - погрешности определения псевдодальности от 1 КА до к точки.

Угол между вектором гкт и направлением на 1 КА найдем по разности фаз:

Фпт = 2р г соб аіГкт /1, к, т = А,В,С, к Ф т, і=1,2

(19)

Соотношения в треугольниках представим в виде:

£ 2

'кг - Вшг + Гкт - 2Вшг Гкт ^ С ы . (20)

В задаче 2 неизвестны: координаты точек А, В, С, погрешности Аг, е1к, и углы а. При

равенстве е1к в точках А, В, С получилось всего 17 неизвестных.

Составим систему уравнений: 6 уравнений (18) (по два для точек А, В, С), по 6 уравнений (19) и (20), три уравнения (16), одно (17). Всего 22 уравнения. Избыточность системы

уравнений позволяет сделать предположение о возможности решения задачи

позиционирования, принимая в расчет информацию всего от одного КА.

4.Постановка задачи (рис.) для одного КА ставится аналогично данным задачи 2. Неизвестными будут: координаты точек (А, В, С), Аь е и углы а. Всего 14 неизвестных.

Координаты точек с погрешностью е определяются:

Бк =4 (х-Хк)2 + (у-Ук)2 + (7^)2 +А, +е, к = А,В,С, (20)

где Бк - измеренная псевдодальность от КА до к точки; Хк, Ук, 2к - координаты к точки; х, у, 7 -координаты КА; А! - погрешность, вызванная смещением шкалы времени аппаратуры потребителя; ек - погрешности определения псевдодальности от КА до к точки.

Угол между вектором гк и направлением на КА найдем по разности фаз:

2р г соб аГкт /1,

к, т = А,В,С, к Ф т

(21)

8

Соотношения в треугольниках, образующих боковые грани пирамиды БАВС (рис.3(б) представим ввиде:

Составим систему уравнений: по одному уравнению вида (20), (21) и (22) для каждой точки А, В, С, три уравнения вида (15) и одно уравнение вида (16). Всего 13 уравнений. Как и в решении задачи 1 добиться дифференциальной точности при таком алгоритме позиционирования, имея информацию только от одного КА, не удается, но получаем схему «обычного» использования приемника СНС.

Кроме того, использование на ВС нескольких приемных устройств позволяет без дополнительной информации определять его пространственное положение: угол азимута, крен и тангаж. Эту задачу, например, решает GPS-система для определения пространственной ориентации TANS Vektor фирмы Trimble с помощью четырех антенн при длине базовой линии от метра.

Предложенный способ снижает количество спутников, но требует повышенной скорости выполнения операций процессором из-за усложнения алгоритма вычислений.

Предложенные в работе методы требуют изменения в аппаратуре потребителя алгоритмов обработки поступающей от КА информации и подтверждения их на практике. Кроме того, существуют проблемы переотражения сигнала КА от различных поверхностей и размеры ВС из-за недостаточно большой базы между приемными устройствами не позволят эффективно бороться с данными помехами.

Использование предложенного в работе метода позволит снизить ошибки определения координат ВС по сравнению с относительными определителями за счет уменьшения величин Ь и ! участвующих в оценке точности определения навигационных параметров в (2) и (3). Сокращение количества спутников, участвующих в расчетах, позволяет повысить надежность использования СНС, когда видимых пользователю спутников при «плохой» их геометрии не позволяет обеспечить надежное выполнение задачи, например, захода на посадку.

Математическая модель метода предопределяет дальнейшее развитие идеи сокращения используемых в позиционировании КА для наземных пользователей в условиях ограниченного числа видимых КА. Такая ситуация может возникнуть при организации поиска и спасения [7] в горах и густом лесу. Для позиционирования от одного видимого КА на поверхности земли (7=0) требуется фиксация потребителя имеющего аппаратуру с одной антенной в вершинах треугольника АВС (рис.Зб) с известными сторонами гав, гвс, гса. Необходимо иметь возможность ввести эти значения в аппаратуру потребителя.

В действительности, для вычисления дифференциальных поправок, определенных относительным способом и вызванных ионосферными, тропосферными и рядом системных ошибками, должно быть достаточно получения информации от одного спутника. Дальнейшие исследования подтвердят или опровергнут это предположение.

1.Сарычев В.А. Развитие средств радиоэлектроники, информатики и технологии менеджмента, используемых в интересах транспорта. // Проблемы транспорта, Вып. 3, 2000.

2.Сипаров С.В., Шестаков И.Н. Способы, повышающие эффективность использования спутниковых радионавигационных систем. // Межвузовский тематический сборник научных трудов “Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем”. Т. 11, 2006.

3.Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: Эко-Трендз, 2003.

4. Philips R. Relative and Differential GPS, System Implications and Innovative Application of Satellite Navigation.

(22)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

AGAKD Lecture Series 77, 1996.

5.Слепченко П.М. Методы и средства навигационного обеспечения воздушных судов и управления воздушным движением на основе спутниковых технологий. Диссертация докт. техн. наук. С.-Пб.: СПб ГУ ГА, 2006.

6.Веремеенко К.К., Красов А.И., Стулов А.Н., Шестаков И.Н. Авиационные спутниковые приемники-индикаторы фирмы Trimble. М.: МАИ, 1998.

7.Мельникова Г.В., Слепченко П.М., Шестаков И.Н. Относительные навигационные определения с ретрансляцией поля СГНС в задачах поиска и спасения. // Межвузовский тематический сборник научных трудов “Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем”. Т. 10, 2005.

I.N. Shestakov

Increase of accuracy of positioning of mobile objects with application of several reception devices GPS onboard of aircrafts

To solve the problems demanding exact definition of coordinates of aircrafts, it is offered to arrange control station directly onboard of aircraft on base distance from the consumer’s equipment. This method is the solution of a problem of definition of relative navigating parameters, where differential amendments are calculated not by geodetic coordinates of control station, but on precisely known base between reception devices. Except for it the way of reduction of quantity of the satellites participating in calculations, without loss of accuracy of positioning is offered.

Сведения об авторе

Шестаков Иван Николаевич, 1963 г.р., окончил ОЛЛГЛ (1991), кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры систем автоматизированного управления СПбГУ ГЛ, автор более 50 научных работ, область научных интересов - оценка квалификации диспетчерского состава ОВД на основе рейтингов, использование спутниковых технологий в интересах ОВД.