RU2013136347A - Способ и устройство обработки навигационных сигналов и определение местоположения с использованием долгосрочной компактной эфемеридной информации - Google Patents

Abstract

1. Способ обработки навигационных сигналов и определения местоположения с использованием долгосрочной компактной эфемеридной информации (ДКЭИ), заключающейся в формировании ДКЭИ на сервере ассистирующей сети или в навигационном приемнике на основе информации о положениях навигационных космических аппаратов (НКА) и их шкал времени и параметров вращения Земли, причем если ДКЭИ формируют на сервере, то ее передают в навигационный приемник при помощи сети Интернет и модема, в формировании эфемеридной информацию (ЭИ) на текущий момент времени на основе ДКЭИ и определении местоположения без использования ЭИ из навигационных сообщений, при этом формат ЭИ, формируемой на основе ДКЭИ на текущий момент времени, соответствует интерфейсным контрольным документам спутниковых навигационных систем (СНС) GPS/ГЛОНАСС/Galileo, отличающийся тем, что ДКЭИ вычисляют на сервере ассистирующей сети на основании информации о положениях НКА и их ШВ на протяжении последних прошедших суток, загружаемой на сервер ассистирующей сети через сеть Internet с серверов организаций IGS (для СНС GPS, Galileo, BeiDou) и СВОЭВП (для СНС ГЛОНАСС), параметров вращения Земли на середину (на 12:00 ч) последних прошедших суток, загружаемых через сеть Internet с сервера международной службы вращения Земли (IERS), причем для получения ДКЭИ используется высокоточная модель движения НКА, использующая: высокоточную модель прецессии и нутации Земли, высокоточную модель притяжения Земли с учетом вариаций статических гармоник геопотенциала вследствие приливов поверхности, высокоточную модель движения Луны и Солнца, давление солнечного света с учетом теневых участков орбиты, мето�

Claims (5)

1. Способ обработки навигационных сигналов и определения местоположения с использованием долгосрочной компактной эфемеридной информации (ДКЭИ), заключающейся в формировании ДКЭИ на сервере ассистирующей сети или в навигационном приемнике на основе информации о положениях навигационных космических аппаратов (НКА) и их шкал времени и параметров вращения Земли, причем если ДКЭИ формируют на сервере, то ее передают в навигационный приемник при помощи сети Интернет и модема, в формировании эфемеридной информацию (ЭИ) на текущий момент времени на основе ДКЭИ и определении местоположения без использования ЭИ из навигационных сообщений, при этом формат ЭИ, формируемой на основе ДКЭИ на текущий момент времени, соответствует интерфейсным контрольным документам спутниковых навигационных систем (СНС) GPS/ГЛОНАСС/Galileo, отличающийся тем, что ДКЭИ вычисляют на сервере ассистирующей сети на основании информации о положениях НКА и их ШВ на протяжении последних прошедших суток, загружаемой на сервер ассистирующей сети через сеть Internet с серверов организаций IGS (для СНС GPS, Galileo, BeiDou) и СВОЭВП (для СНС ГЛОНАСС), параметров вращения Земли на середину (на 12:00 ч) последних прошедших суток, загружаемых через сеть Internet с сервера международной службы вращения Земли (IERS), причем для получения ДКЭИ используется высокоточная модель движения НКА, использующая: высокоточную модель прецессии и нутации Земли, высокоточную модель притяжения Земли с учетом вариаций статических гармоник геопотенциала вследствие приливов поверхности, высокоточную модель движения Луны и Солнца, давление солнечного света с учетом теневых участков орбиты, метод интегрирования Эверхарта с малым шагом интегрирования (несколько десятков секунд); осуществляют вычисление ЭИ НКА СНС GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou на текущий момент времени, причем используют упрощенную модель движения НКА, использующую: кусочно-линейную аппроксимацию модели прецессии и нутации Земли, упрощенную модель притяжения Земли без учета вариаций статических гармоник геопотенциала вследствие приливов поверхности, упрощенную модель движения Луны и Солнца, давление солнечного света без учета теневых участков орбиты, метод интегрирования Эверхарта со сверхбольшим шагом интегрирования (несколько сотен секунд); вычисляют перечень видимых НКА, производят оценку доплеровских частот сигналов и с использованием полученной ЭИ на текущий момент времени осуществляют дальнейшие операции поиска, захвата, сопровождения принятых сигналов и определения местоположения потребителя без использования ЭИ, передаваемой в навигационных сообщениях СНС GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou.

2. Способ по п.1, в котором формируют ДКЭИ на основании информации о положениях НКА и их ШВ, содержащейся в информации навигационных сообщений НКА СНС GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou, принятых навигационным приемником на протяжении последних прошедших суток, средние значения параметров вращения Земли, причем для получения ДКЭИ используется упрощенная модель движения НКА, использующая: кусочно-линейную аппроксимацию модели прецессии и нутации Земли, упрощенную модель притяжения Земли без учета вариаций статических гармоник геопотенциала вследствие приливов поверхности, упрощенную модель движения Луны и Солнца, давление солнечного света без учета теневых участков орбиты, метод интегрирования Эверхарта со сверхбольшим шагом интегрирования (несколько сотен секунд); осуществляют вычисление эфемеридной информации НКА СНС GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou на текущий момент времени, причем используют упрощенную модель движения НКА, использующую: кусочно-линейную аппроксимацию модели прецессии и нутации Земли, упрощенную модель притяжения Земли без учета вариаций статических гармоник геопотенциала вследствие приливов поверхности, упрощенную модель движения Луны и Солнца, давление солнечного света без учета теневых участков орбиты, метод интегрирования Эверхарта со сверхбольшим шагом интегрирования (несколько сотен секунд); вычисляют перечень видимых НКА, производят оценку доплеровских частот сигналов и с использованием полученной эфемеридной информации на текущий момент времени осуществляют дальнейшие операции поиска, захвата, сопровождения принятых сигналов и определения местоположения потребителя без использования ЭИ, передаваемой в навигационных сообщениях СНС GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou.

3. Способ по п.1 или 2, в котором осуществляют контроль достоверности ЭИ, принимаемой из навигационных сообщений, с помощью ЭИ, формируемой на основе ДКЭИ, на текущий момент времени.

4. Способ по п.1 или 2, в котором ДКЭИ формируют путем следующих операций: загружают данные о положениях НКА в земной системе координат, о положениях ШВ НКА и параметрах вращения Земли на протяжении последних прошедших суток, далее с помощью метода наименьших квадратов для каждого НКА вычисляют уточненные значения параметров орбит $$\left(\overrightarrow{r},\overrightarrow{v},C_{ref}\right)$$

, где $$\overrightarrow{r}$$

, $$\overrightarrow{v}$$

- вектора положения и скорости НКА в абсолютной системе координат, C_ref - коэффициент эффективного отражения поверхности НКА, и ШВ НКА (a ₀,a ₁), где a ₀ - значение ШВ k-го НКА на момент времени уточнения, a ₁- скорость изменения ШВ k-го НКА, вычисляют Кеплеровы элементы орбиты НКА: вектор $$\left(\overrightarrow{r},\overrightarrow{v}\right)$$

преобразуется в форму Кеплеровых элементов орбиты НКА [A, ε, i, Ω, ω, M), где А - большая полуось, ε - эксцентриситет, i - наклонение, Ω - долгота восходящего узла, ω - аргумент перигея, М - средняя аномалия, вычисляют отклонения Кеплеровых элементов орбиты НКА от средних значений ΔА ^(k), Δi^(k)) по формулам:

где k - номер НКА, A ^(k), i^(k) - значения большой полуоси и наклонения орбиты k-го НКА соответственно, A _m, i_m - средние значения большой полуоси и наклонения которых определены для соответствующей СНС в целом, сохраняют параметры модели движения НКА в виде(ΔА, ε, Δi, Ω, ω, C_ref), параметры ШВ НКА (a ₀,a ₁) сохраняют без специальных преобразований, причем объем формируемой ДКЭИ составляет не более 1200 байт для 32 НКА GPS, не более 1000 байт для 24 НКА ГЛОНАСС, не более 1200 байт для 30 НКА Galileo и не более 1300 байт для 35 НКА BeiDou.

5. Устройство обработки навигационных сигналов и определения местоположения с использованием ДКЭИ, включающее навигационный приемник, включающий антенно-фидерное устройство, аналоговые радиоприемные тракты сигналов систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo, аналого-цифровые преобразователи, блок оперативной памяти и памяти программ, процессор общего назначения, интерфейсный блок, шину внутрисистемного обмена информацией, отличающееся тем, что навигационный приемник включает аналоговый радиоприемный тракт сигналов СНС BeiDou, специализированный процессор для вычисления упрощенной модели движения НКА, GSM/WiFi модем для сопряжения навигационного приемника с ассистирующей сетью через сеть Internet, энергонезависимую память для хранения предварительно вычисленной ДКЭИ, причем все блоки, входящие в навигационный приемник, связаны между собой шиной внутрисистемного обмена информацией, причем в состав ассистирующей сети входят сервер международной службы IGS, сервер международной службы IERS, сервер системы СВОЭВП и сервер ассистирующий сети, выходы серверов IGS, IERS и СВОЭВП связаны с входами сервера ассистирующей сети, выход сервера ассистирующей сети связан через сеть Intrnet с входом GSM/WiFi-модема навигационного приемника.