RU2143123C1

RU2143123C1 - Gear determining relative position of moving object by signals of satellite radio navigation systems with high accuracy

Info

Publication number: RU2143123C1
Application number: RU98116282A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Фридман
Original assignee: Ооо "Спирит Корп"
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: satellite radio navigation systems, fixing of position of one moving object relative to another object with centimeter accuracy. SUBSTANCE: system forms and tracks several potential paths of mobile receiver. Several paths whose coordinates are obtained by way of minimization of square form found by coefficients of linearized measurements of phase are generated at initial time moment. At next time moments extrapolation of potential paths is carried out, quality index is formed for each of them, several best paths are selected per each measurement moment and parameters of best path are transmitted to user. EFFECT: increased authenticity of resolution of phase ambiguity thanks to usage of additional redundancy contained in sequence of phase measurements executed at nearest time moments with maintenance of absolute stability characteristic of single-moment fixing to phase jump. 4 dwg

Description

Изобретение относится с спутниковым радионавигационным системам и может быть использовано для определения местоположения одного движущегося объекта относительно другого с сантиметровой точностью. The invention relates to satellite radio navigation systems and can be used to determine the location of one moving object relative to another with centimeter accuracy.

В спутниковых радионавигационных системах, например GPS или NAVSTAR (И. Н. Мищенко, А.И.Волынин, П.С.Волосов и др. Глобальная навигационная система NAVSTAR. Зарубежная радиоэлектроника, 1980, N 8, с. 52-83), ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Координационный научно-информационный центр Военно-Космических Сил России, М., 1995), используется совокупность сигналов, излучаемых одновременно несколькими спутниками. Каждый из этих сигналов промодулирован псевдослучайной последовательностью (ПСП), известной на приемной стороне, что позволяет определить момент времени по шкале приемника, соответствующий определенной фазе ПСП, например ее началу. Сигнал каждого спутника промодулирован также битами навигационного сообщения, содержащего, наряду с параметрами орбиты спутника, специальный код преамбулы, обнаружение которого позволяет определить так называемую псевдозадержку. Псевдозадержка равна разности между показаниями часов приемника в момент приема сигнала и показаниями часов спутника в момент его излучения. In satellite radio navigation systems, for example GPS or NAVSTAR (I.N. Mishchenko, A.I. Volynin, P.S. Volosov et al. Global Navigation System NAVSTAR. Foreign Electronics, 1980, No. 8, pp. 52-83), GLONASS (GLONASS Global Navigation Satellite System. Interface control document. Coordination Research and Information Center of the Russian Space Forces, Moscow, 1995), a set of signals emitted by several satellites simultaneously is used. Each of these signals is modulated by a pseudorandom sequence (SRP), known on the receiving side, which allows you to determine the time on the receiver scale corresponding to a certain phase of the SRP, for example, its beginning. The signal of each satellite is also modulated by the bits of the navigation message containing, along with the parameters of the satellite’s orbit, a special preamble code, the detection of which allows determining the so-called pseudo-delay. Pseudo delay is equal to the difference between the receiver clock at the time of signal reception and the satellite clock at the time of its emission.

Псевдодальность до спутника определяется как произведение псевдозадержки на скорость света. После определения псевдодальностей не менее чем до четырех спутников составляется система уравнений:
ρ^j = R^j(x,y,z)+CΔt, j = 1,...,N, (1)
где (x, y, z) - координаты антенны приемника;
R^j() - расстояние до j-го спутника, вычисляемое исходя из полученных в навигационном сообщении параметров орбиты (эфемерид) спутника;
C - скорость света;
Δt - неизвестная величина, одинаковая для всех спутников.Pseudorange to a satellite is defined as the product of pseudo-delay by the speed of light. After determining the pseudorange of at least four satellites, a system of equations is compiled:
ρ ^j = R ^j (x, y, z) + CΔt, j = 1, ..., N, (1)
where (x, y, z) are the coordinates of the receiver antenna;
R ^j () is the distance to the j-th satellite, calculated on the basis of the satellite’s orbit (ephemeris) received in the navigation message;
C is the speed of light;
Δt is an unknown value, the same for all satellites.

Если N≥4, из системы уравнений (1) можно определить местоположение антенны приемника (x, y, z), а также Δt. На практике измерения псевдодальностей получаются со случайными ошибками, которые приводят к ошибкам в координатах (x, y, z) порядка 100-150 м для GPS и 20-30 м для ГЛОНАСС. If N≥4, from the system of equations (1) you can determine the location of the receiver antenna (x, y, z), as well as Δt. In practice, pseudorange measurements are obtained with random errors that lead to errors in the coordinates (x, y, z) of the order of 100-150 m for GPS and 20-30 m for GLONASS.

Для повышения точности определения координат применяется так называемый дифференциальный режим, при котором используются два навигационных приемника, один из которых называется базовым с известными координатами (x_в, y_в, z_в), а другой - подвижным, причем задача определения местоположения состоит в определении координат базовой линии, т.е. относительных координат подвижного приемника относительно базового. Для этого формируются первые разности псевдодальностей двух приемников Δρ^j, которые связаны с относительными координатами подвижного приемника следующим образом:
Δρ^j = ΔR^j(x,y,z)+CΔt, j = 1,...,N, (2)
где ΔR^j(x,y,z) = R^j(x_в+x,y_в+y,z_в+z)-R^j(x_в,y_в,z_в) - разность геометрических дальностей от антенн приемников до j-го спутника;
Δt - неизвестная величина, одинаковая для всех спутников.To increase the accuracy of determining the coordinates, the so-called differential mode is used, in which two navigation receivers are used, one of which is called the base with known coordinates (x _in , y _in , z _in ), and the other is mobile, and the task of determining the location is to determine the coordinates baseline, i.e. relative coordinates of the moving receiver relative to the base. For this, the first pseudorange differences of the two receivers Δρ ^{j are formed} , which are related to the relative coordinates of the mobile receiver as follows:
Δρ ^j = ΔR ^j (x, y, z) + CΔt, j = 1, ..., N, (2)
where ΔR ^j (x, y, z) = R ^j (x _in + x, y _in + y, z _in + z) -R ^j (x _in , y _in , z _in ) is the difference in geometric distances from the receiver antennas to jth satellite;
Δt is an unknown value, the same for all satellites.

Известно, что ошибки измерений разности псевдодальности (2) существенно меньше, чем ошибки измерений самих псевдодальностей (1). Благодаря этому точность относительных местоопределений, осуществляемых путем решения системы уравнений (2), гораздо выше, чем абсолютных, и составляет 2-5 м как для GPS, так и для ГЛОНАСС. It is known that the measurement errors of the pseudorange difference (2) are significantly smaller than the measurement errors of the pseudorange (1) themselves. Due to this, the accuracy of the relative positioning performed by solving the system of equations (2) is much higher than absolute, and is 2-5 m for both GPS and GLONASS.

Еще более высокие точности (порядка 1 см) могут быть достигнуты путем совместной обработки измерений псевдодоплеровской фазы, получаемых от подвижного и базового приемника. Уравнения для первых разностей псевдодоплеровской фазы имеют вид:

где λ^j - длина волны сигнала j-го спутника;
Δt и δ - неизвестные величины, одинаковые для всех спутников ГЛОНАСС; для спутников GPS δ = 0;
M^j - смещение в целое число циклов фазы.Even higher accuracy (of the order of 1 cm) can be achieved by jointly processing the measurements of the pseudo-Doppler phase obtained from the mobile and base receiver. The equations for the first differences of the pseudo-Doppler phase are:

where λ ^j is the wavelength of the signal of the j-th satellite;
Δt and δ are unknown quantities that are the same for all GLONASS satellites; for GPS satellites δ = 0;
M ^j is the shift to an integer number of phase cycles.

Поскольку измерения разностей фаз (3) могут осуществляться с точностью 0.02-0.05 цикла, а длина волны в системах GPS и ГЛОНАСС составляет около 20 см, точность определения местоположения по уравнениям (3) составляет около 1 см. Since the measurements of phase differences (3) can be carried out with an accuracy of 0.02-0.05 cycles, and the wavelength in GPS and GLONASS systems is about 20 cm, the accuracy of determining the location using equations (3) is about 1 cm.

Однако для этого необходимо определить неизвестное целое число циклов M^j, являющееся следствием неоднозначности фазовых измерений (3). В случае движущегося приемника, когда координаты (x, y, z) могут быстро меняться во времени, единственным способом разрешения фазовой неоднозначности является привлечение избыточного числа измерений разности фаз, т.е. N>4, а также измерений разностей псевдодальностей. По существу все методы разрешения неоднозначности основаны на минимизации некоторой квадратичной формы от неизвестных целочисленных переменных M^j:
R = (ν-M)^T•Q•(ν-M), (4)
где M = (M^j) - вектор с целочисленными координатами;
Q - матрица квадратичной формы;
ν = (ν^j) - вектор действительных чисел, рассчитываемый из априорных данных и измерений псевдодальностей и фазы.However, for this it is necessary to determine the unknown integer number of cycles M ^j , which is a consequence of the ambiguity of phase measurements (3). In the case of a moving receiver, when the coordinates (x, y, z) can quickly change in time, the only way to resolve the phase ambiguity is to use an excessive number of measurements of the phase difference, i.e. N> 4, as well as measurements of pseudorange differences. Essentially, all methods of resolving ambiguity are based on minimizing some quadratic form from unknown integer variables M ^j :
R = (ν-M) ^T • Q • (ν-M), (4)
where M = (M ^j ) is a vector with integer coordinates;
Q is a quadratic matrix;
ν = (ν ^j ) is a vector of real numbers calculated from a priori data and measurements of pseudorange and phase.

Случайные ошибки фазовых измерений могут приводить к ошибочному определению целочисленного вектора неоднозначностей M, что в свою очередь вызывает появление аномальных (порядка нескольких метров) ошибок координат (x, y, z). Для борьбы с аномальными ошибками необходимо увеличивать число независимых измерений фазы N. Для этого используются различные методы, например, совместная обработка измерений двух систем: GPS и ГЛОНАСС, работа на двух частотах L1 и L2 и другие. Random errors in phase measurements can lead to an erroneous determination of an integer ambiguity vector M, which in turn causes the appearance of anomalous (of the order of several meters) coordinate errors (x, y, z). To combat abnormal errors, it is necessary to increase the number of independent measurements of phase N. For this, various methods are used, for example, joint processing of measurements of two systems: GPS and GLONASS, operation at two frequencies L1 and L2, and others.

Дополнительную сложность вызывает тот факт, что применение различных методов фильтрации во времени для уменьшения влияния ошибок фазовых измерений часто оказывается неэффективным из-за наличия так называемых "скачков фазы". Они состоят в том, что M^j одного и того же спутника даже в близкие, но разные моменты времени могут отличаться на произвольное целое число. Поэтому для достижения устойчивости к скачкам фазы разрешение фазовой неоднозначности делается в каждый момент времени независимо от других, т.е. применяется так называемый одномоментный метод местоопределения.An additional complication is the fact that the use of various filtering methods in time to reduce the influence of phase measurement errors is often ineffective due to the presence of so-called "phase jumps". They consist in the fact that M ^{j of} the same satellite, even at close, but different points in time, can differ by an arbitrary integer. Therefore, in order to achieve stability to phase jumps, the resolution of phase ambiguity is done at each moment of time independently of others, i.e. the so-called instantaneous location method is used.

Наиболее близким по структуре к устройству в данном изобретении является навигационная приемная система высокоточного позиционирования (сантиметровая точность) в кинематическом режиме реального времени (патент США N 5,519,620), содержащая базовый навигационный GPS приемник со средствами измерения псевдодальностей и псевдодоплеровских фаз, линию передачи данных для передачи измерений псевдодальности и псевдодоплеровских фаз вместе с показаниями часов базового приемника на момент измерения, подвижный навигационный приемник со средствами измерения псевдодальностей и псевдодоплеровских фаз, блок формирования двойных разностей псевдодальностей и псевдодоплеровских фаз, блок разрешения неоднозначностей со средствами поиска целочисленного вектора и специализированный компьютер для решения системы навигационных уравнений с учетом найденных целочисленных векторов неоднозначностей. The closest in structure to the device in this invention is the navigation receiving system of high-precision positioning (centimeter accuracy) in real-time kinematic mode (US Pat. No. 5,519,620), comprising a basic GPS navigation receiver with pseudorange and pseudo-Doppler phase measuring instruments, a data transmission line for transmitting measurements pseudorange and pseudo-Doppler phases together with the clock of the base receiver at the time of measurement, a movable navigation receiver with means measurements of pseudo-ranges and pseudo-Doppler phases, a unit for generating double differences of pseudo-ranges and pseudo-Doppler phases, an ambiguity resolution unit with integer vector search tools, and a specialized computer for solving a system of navigation equations taking into account the found integer ambiguity vectors.

Однако эта система, выбранная в качестве прототипа, не обеспечивает высокой надежности разрешения фазовой неоднозначности и как следствие не обеспечивает достаточно высокой достоверности оценок координат при повышенных ошибках измерения псевдодоплеровской фазы, что часто встречается на практике из-за влияния многолучевости, ионосферных, тропосферных и других источников ошибок. However, this system, selected as a prototype, does not provide high reliability for resolving phase ambiguity and, as a result, does not provide a sufficiently high reliability of coordinate estimates with increased measurement errors of the pseudodoppler phase, which is often encountered in practice due to the influence of multipath, ionospheric, tropospheric, and other sources mistakes.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности разрешения фазовой неоднозначности за счет использования дополнительной избыточности, имеющейся в последовательности фазовых измерений, выполняемых в близкие моменты времени. При этом сохраняется абсолютная устойчивость к скачкам фазы, характерная для одномоментных местоопределений. The aim of the invention is to increase the reliability of resolving phase ambiguity through the use of additional redundancy available in the sequence of phase measurements performed at close points in time. At the same time, absolute stability to phase jumps, which is characteristic for simultaneous locations, is preserved.

Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа в систему дополнительно вводится подсистема слежения за несколькими потенциальными траекториями подвижного навигационного приемника, построенными на основе использования нескольких наиболее правдоподобных целочисленных векторов неоднозначностей M_i ^j в ряде соседних по времени моментов измерения t_i.This goal is achieved by the fact that, in contrast to the prototype, an additional monitoring subsystem is introduced into the system for tracking several potential trajectories of the moving navigation receiver, based on the use of several most plausible integer ambiguity vectors M _i ^j in a number of measurement times t _i adjacent to each other.

Принцип слежения за несколькими траекториями поясняется на фиг. 1. The principle of tracking multiple trajectories is illustrated in FIG. 1.

В момент времени t₀ имеется несколько потенциальных траекторий, которые могут быть получены, например, таким же методом, как в прототипе, причем вектор скорости определяется путем решения системы уравнений, получаемых из (2) дифференцированием по времени. Экстраполяция этих траекторий на момент времени t₁ порождает области неопределенности положения, условно показанные в виде эллипсов на фиг. 1. Каждая такая область характеризуется своим центром, зависящим от параметров соответствующей траектории и одинаковой для всех траекторий матрицей квадратичной формы Q₁, определяющей размеры и ориентацию эллипсов.At time t _0, there are several potential trajectories that can be obtained, for example, by the same method as in the prototype, and the velocity vector is determined by solving a system of equations obtained from (2) by time differentiation. The extrapolation of these trajectories at time t ₁ generates regions of position uncertainty, conventionally shown as ellipses in FIG. 1. Each such region is characterized by its own center, which depends on the parameters of the corresponding trajectory and the quadratic matrix Q ₁ , which is identical for all trajectories, determines the size and orientation of the ellipses.

После получения измерений разностей фаз в момент времени t_i для каждого экстраполированного центра эллипса отбираются несколько наиболее правдоподобных новых точек, получаемых при разных целочисленных векторах M₁. Правдоподобие точки или, что то же самое, целочисленного вектора рассчитывается по величине остаточной суммы (4), взятой с обратным знаком, где ν - разность между вектором измерений первых разностей фаз и вектором расчетных разностей фаз, соответствующих значению координат рассматриваемой траектории в момент времени t₁. Таким образом, решается задача одномоментного разрешения неоднозначности путем минимизации квадратичной формы (4), расширенная в том смысле, что отыскиваются Км последовательно нарастающих минимумов. Каждый из найденных векторов неоднозначности M₁₁, M₁₂,..., M_2N определяет некоторое продолжение траектории. Для предотвращения экспоненциального роста числа потенциальных траекторий со временем на каждом шаге, в том числе на t₁, выбираются Ntr наиболее правдоподобных траекторий. Правдоподобие траектории оценивается через линейную комбинацию правдоподобия траектории, рассчитанного на момент времени t₀ и правдоподобия точки, отобранной к траектории в момент времени t₁.After obtaining measurements of the phase differences at time t _i, for each extrapolated center of the ellipse, several of the most plausible new points are selected, obtained for different integer vectors M ₁ . The likelihood of a point or, equivalently, an integer vector is calculated from the residual amount (4), taken with the opposite sign, where ν is the difference between the measurement vector of the first phase differences and the vector of the calculated phase differences corresponding to the coordinates of the trajectory under consideration at time t ₁ . Thus, the problem of simultaneous ambiguity resolution is solved by minimizing the quadratic form (4), expanded in the sense that Km are sought for successively increasing minima. Each of the found ambiguity vectors M ₁₁ , M ₁₂ , ..., M _2N defines a certain continuation of the trajectory. To prevent an exponential growth in the number of potential trajectories with time at each step, including t ₁ , Ntr of the most plausible trajectories are selected. The likelihood of a trajectory is estimated through a linear combination of the likelihood of a trajectory calculated at time t ₀ and the likelihood of a point selected to the trajectory at time t ₁ .

Каждая из полученных траекторий экстраполируется на момент t₂ и весь процесс повторяется для этого момента времени, затем для момента времени t₃ и т.д.Each of the resulting trajectories is extrapolated to the moment t ₂ and the whole process is repeated for this moment in time, then for the moment t ₃ , etc.

Таким образом, за счет слежения сразу за несколькими потенциальными траекториями повышается вероятность правильного разрешения неоднозначности. Если в момент времени t₀ правдоподобие истинной точки не является наибольшим, в результате чего происходит ошибочное разрешение неоднозначности, то в последующие моменты времени эта ситуация исправляется, так как ошибки измерения сглаживаются с течением времени, а в среднем правдоподобие истинного вектора неоднозначностей является максимальным.Thus, by tracking several potential trajectories at once, the probability of the correct resolution of the ambiguity increases. If at the moment of time t _{0 the} likelihood of the true point is not the greatest, as a result of which the erroneous resolution of the ambiguity occurs, then in the subsequent instants of time this situation is corrected, since the measurement errors are smoothed over time, and on average the likelihood of the true ambiguity vector is maximum.

Укрупненная структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2, где:
0 - базовый навигационный приемник;
0' - подвижной навигационный приемник;
1 - блок формирования грубой оценки базы (ГОБ);
2 - блок формирования дальностей и направления на спутники (ДНС);
3 - блок формирования невязок первых разностей фаз (НПРФ);
4 - блок инициализации фильтра;
5 - блок экстраполяции;
6 - блок формирования ковариационной матрицы сглаженных параметров (ИМСП);
7 - блок формирования коэффициента усиления;
8 - блок формирования коэффициентов квадратичной формы (ККФ);
9 - блок расщепления и сглаживания траекторий;
10 - блок выбора лучших (наиболее правдоподобных) траекторий;
11 - блок выбора наилучшей траектории;
12 - пороговый блок.An enlarged structural diagram of the proposed device is shown in FIG. 2, where:
0 - basic navigation receiver;
0 '- movable navigation receiver;
1 - block forming a rough base assessment (GOB);
2 - unit for the formation of ranges and directions to satellites (CSN);
3 - block for the formation of residuals of the first phase difference (NPRF);
4 - block initialization of the filter;
5 - block extrapolation;
6 - block forming the covariance matrix of smoothed parameters (IMSP);
7 - block formation of the gain;
8 - block forming the coefficients of the quadratic form (CCF);
9 - block splitting and smoothing trajectories;
10 - block selection of the best (most likely) trajectories;
11 - block select the best path;
12 is a threshold block.

Навигационные приемники выполнены по схеме прототипа [(патент США 5,519,620); Int.CL G 01 S 3/02; US CL 364/449]. Navigation receivers are made according to the prototype scheme [(US patent 5,519,620); Int. CL G 01 S 3/02; US CL 364/449].

Получаемые на выходах навигационных приемников значения грубых координат (xyz)_d, (xyz)_b поступают соответственно на 1-й и 4-й входы блока формирования ГОБ, векторы скорости (V_x V_y V_z)_d, (V_x V_y V_z)_b поступают соответственно на 2-й и 5-й входы блока формирования ГОБ. На 3-й и 6-й входы этого же блока поступают и временные параметры: поправки часов навигационных приемников τ_d, τ_b и скорости их ухода V_τd, V_τb соответственно с выхода 3 базового навигационного приемника и с выхода 3 подвижного навигационного приемника. Все перечисленные параметры представлены в цифровой форме.The values of the coarse coordinates (xyz) _d , (xyz) _b obtained at the outputs of the navigation receivers are received respectively at the 1st and 4th inputs of the GOB formation unit, the velocity vectors (V _x V _y V _z ) _d , (V _x V _y V _z ) _b are received respectively at the 2nd and 5th inputs of the block of formation of the GBS. The 3rd and 6th inputs of the same block also receive time parameters: corrections of the clocks of navigation receivers τ _d , τ _b and their departure speeds V _τd , V _τb respectively from output 3 of the base navigation receiver and output 3 of the mobile navigation receiver. All parameters listed are presented in digital form.

В блоке формирования ГОБ, выполненном в виде арифметико-логического устройства (АЛУ), путем выполнения операций вычитания формируются оценки координат подвижного навигационного приемника его скоростей V_x, V_y, V_z и временных параметров - разности хода часов и разности скоростей их ухода. Совокупность этих параметров, называемая ГОБ, образует вектор параметров:

где T - знак транспонирования.In the block for generating a GOB, made in the form of an arithmetic logic device (ALU), by performing subtraction operations, estimates of the coordinates of the moving navigation receiver of its speeds V _x , V _y , V _z and time parameters — the difference in the clock’s movement and the difference in their speed of departure — are formed. The combination of these parameters, called the GB, forms a vector of parameters:

where T is the transpose sign.

Эти параметры формируются по правилу:
X = x_d - x_b,
Y = y_d - y_b,
Z = z_d - z_b,
V_X = Vx_d - Vx_b,
V_Y = Vy_d - Vy_b,
V_z = Vz_d - Vz_b,
τ = τ_d-τ_b,
V_τ= V_τd-V_τb.
Получаемые на первых выходах подвижного и базового навигационных приемников поступают соответственно на первый и второй входы блока формирования ДНС, на третий вход которого поступают координаты спутников (так называемые эфемериды спутников), сформированные в цифровой форме базовым навигационным приемником в моменты измерения t_i: (xs_j, ys_j, zs_j), j=1..Ns, где Ns - число спутников N в системе. В блоке формирования ДНС, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций вычитания, умножения, сложения и извлечения квадратного корня формируются разности расстояний от спутников s_j до базового и подвижного навигационных приемников в грубой точке:
Δr_j = rd_j-rb_j,
где:

Кроме того, в том же блоке путем выполнения операций вычитания и деления формируются коэффициенты матрицы направлений на спутники из грубой точки:

Кроме того, в этом же блоке формируются коэффициенты полной матрицы фазовых измерений H_i. Это блочная матрица, состоящая из ранее сформированной матрицы Hx и столбца постоянных коэффициентов:

где λ_j/ - постоянный коэффициент, равный длине волны сигнала j-го спутника,
c - скорость света в вакууме.These parameters are formed by the rule:
X = x _d - x _b ,
Y = y _d - y _b ,
Z = z _d - z _b ,
V _X = Vx _d - Vx _b ,
V _Y = Vy _d - Vy _b ,
V _z = Vz _d - Vz _b ,
τ = τ _d -τ _b ,
V _τ = V _τd -V _τb .
Obtained at the first outputs of the mobile and basic navigation receivers, respectively, are received at the first and second inputs of the DNS formation unit, the third input of which receives the coordinates of the satellites (the so-called satellite ephemerides), digitally generated by the basic navigation receiver at the measurement times t _i : (xs _j , ys _j , zs _j ), j = 1..Ns, where Ns is the number of satellites N in the system. In the block of formation of the CSN, made in the form of ALU, by performing operations of subtraction, multiplication, addition and extraction of the square root, differences of distances from satellites s _j to the base and moving navigation receivers at the rough point are formed:
Δr _j = rd _j -rb _j ,
Where:

In addition, in the same block, by performing subtraction and division operations, coefficients of the direction matrix for satellites from the rough point are formed:

In addition, in the same block, the coefficients of the full matrix of phase measurements H _{i are formed} . This is a block matrix consisting of a previously generated matrix Hx and a column of constant coefficients:

where λ _{j /} is a constant coefficient equal to the wavelength of the signal of the j-th satellite,
c is the speed of light in vacuum.

Значения разностей дальностей, сформированные в блоке формирования ДНС, в цифровой форме подаются на первый вход блока формирования HПРФ, на второй и третий входы которого в цифровой форме подаются измерения псевдодоплеровских фаз соответственно от базового и подвижного навигационных приемников. В блоке формирования невязок первых разностей фаз, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций вычитания, умножения, деления и сложения формируются следующие невязки:
ν_j = φ_dj-φ_dj-Δr_j/λ_j-c(τ_d-τ_b)/λ_j
Вектор грубых параметров, получаемый на выходе блока формирования грубой оценки базы подается на второй вход блока инициализации фильтра. Кроме того, на 1-й вход этого блока в цифровой форме подаются коэффициенты матрицы направлений на спутники с выхода блока формирования ДНС, на его 3-й вход - невязки первых разностей фаз с выхода блока формирования НПРФ.The range differences values generated in the CSN generation unit are digitally fed to the first input of the HPRF formation unit, the second and third inputs of which are digitally measured from pseudo-Doppler phases from the base and mobile navigation receivers. In the block of formation of residuals of the first phase differences, made in the form of ALU, by performing operations of subtraction, multiplication, division and addition, the following residuals are formed:
ν _j = φ _dj -φ _dj -Δr _j / λ _j -c (τ _d -τ _b ) / λ _j
The vector of rough parameters obtained at the output of the block for forming a rough base estimate is fed to the second input of the filter initialization block. In addition, the coefficients of the matrix of directions to the satellites from the output of the CSN formation block are digitally fed to the first input of this block, the residuals of the first phase differences from the output of the NPRF formation block are sent to its 3rd input.

В блоке инициализации фильтра, устройство которого будет подробно описано ниже, формируются начальные точные параметры Ntr потенциальных траекторий на момент времени t₀:

k = 1..Ntr (T - знак транспонирования), которые подаются на первый вход блока экстраполяции, а также коэффициенты начальной ковариационной матрицы параметров траекторий P₀, которые также подаются на 2-й вход блока экстраполяции.In the filter initialization block, the device of which will be described in detail below, the initial exact parameters Ntr of potential trajectories are formed at time t ₀ :

k = 1..Ntr (T is the transpose sign), which are fed to the first input of the extrapolation block, as well as the coefficients of the initial covariance matrix of the parameters of the trajectories P ₀ , which are also fed to the 2nd input of the extrapolation block.

В блоке экстраполяции, который выполнен в виде арифметико-логического устройства (АЛУ), для каждой из полученных ранее Ntr потенциальных траекторий на момент времени t_i формируются экстраполированные значения координат

путем суммирования соответствующих значений координат с произведениями компонент скорости на интервал времени между i-м и (i+1)-м измерениями, т.е. :

где Δt = t_i+1 - t_i.In the extrapolation block, which is made in the form of an arithmetic logic unit (ALU), for each of the previously obtained Ntr potential trajectories at the time t _i , extrapolated coordinate values are formed

by summing the corresponding coordinate values with the products of the velocity components for the time interval between the ith and (i + 1) -th measurements, i.e. :

where Δt = t _{i + 1} - t _i .

Кроме того, в блоке экстраполяции из полученной ранее ковариационной матрицы параметров траекторий P_i на момент t_i формируется ковариационная матрица экстраполированных параметров путем выполнения операций умножения и сложения по следующему правилу:

где

I - единичная матрица (3х3), т.е.

Δt = t_i+1-t_i,

w₁, w₂ - постоянные коэффициенты, значения которых выбраны исходя из сведений о возможной динамике движения навигационного подвижного приемника и разности хода часов навигационного подвижного и базового приемников: w₁ = 0,1; w₂ = 10.In addition, in the extrapolation block, from the previously obtained covariance matrix of the parameters of the trajectories P _i at the time t _i , the covariance matrix of the extrapolated parameters is formed by performing the operations of multiplication and addition according to the following rule:

Where

I is the identity matrix (3x3), i.e.

Δt = t _{i + 1} -t _i ,

w ₁ , w ₂ - constant coefficients, the values of which are selected on the basis of information about the possible dynamics of movement of the navigation mobile receiver and the difference in the clocks of the navigation mobile and base receivers: w ₁ = 0.1; w ₂ = 10.

Сформированные в блоке формирования дальностей и направлений на спутники значения коэффициентов полной матрицы фазовых измерений H_i в цифровой форме подаются на 2-й вход блока формирования ковариационной матрицы сглаженных параметров траекторий, на 1-й вход которого в цифровой форме подаются сформированные в блоке экстраполяции коэффициенты ковариационной матрицы экстраполированных параметров

на i-й момент времени. В блоке формирования ковариационной матрицы сглаженных параметров траекторий, выполненном в виде АЛУ, осуществляются операции умножения и сложения, а также операции обращения матриц по следующему правилу:

где a - постоянный коэффициент, установленный исходя из значения ошибки измерения фазы в приемниках: a = 1/σ² = 1/0,05² = 400,
символ (. )^-1 означает операцию инвертирования матрицы, которая выполняется известным методом LU-декомпозиции,
Сформированные коэффициенты ковариационной матрицы сглаженных параметров P_i+1 подаются в цифровой форме обратно на 3-й вход блока экстраполяции для использования в следующем моменте измерения t_i+2, а также на 2-й вход блока формирования коэффициентов усиления для использования в текущем моменте измерения t_i+1. В блоке формирования коэффициентов усиления, выполненном в виде АЛУ, осуществляются операции умножения и сложения по следующему правилу:
G_i = aP_i+1H_i ^T
Сформированные коэффициенты усиления G_i подаются на 1-й вход блока формирования коэффициентов квадратичной формы, на 2-й вход которого подаются в цифровом виде коэффициенты матрицы направлений на спутники Hx. В блоке формирования коэффициентов квадратичной формы, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций умножения, сложения и вычитания формируются коэффициенты квадратичной формы по правилу:
Q = a(I-H_iG_i)
Сформированные коэффициенты квадратичной формы подаются на 2-й вход блока расщепления и сглаживания траекторий, на 1-й вход которого подаются в цифровой форме коэффициенты усиления из блока формирования коэффициентов усиления, на третий вход подаются в цифровой форме значения невязок первых разностей фаз из блока формирования невязок первых разностей фаз, а на четвертый вход подаются экстраполированные параметры потенциальных траекторий из блока экстраполяции. Схема блока расщепления и сглаживания траекторий представлена на фиг.3, где:
13 - блок целочисленной минимизации;
14 - блок коррекции параметров;
15 - блок оценки качества траекторий.The values of the coefficients of the complete matrix of phase measurements H _i generated in the unit for generating distances and directions to satellites are digitally fed to the 2nd input of the unit for generating the covariance matrix of smoothed path parameters, the first input of which is digitally generated for the covariance coefficients generated in the extrapolation unit matrices of extrapolated parameters

at the i-th point in time. In the block for the formation of the covariance matrix of the smoothed parameters of the trajectories, made in the form of ALU, the operations of multiplication and addition are performed, as well as the operations of the inversion of the matrices according to the following rule:

where a is a constant coefficient established based on the value of the phase measurement error in the receivers: a = 1 / σ ² = 1 / 0.05 ² = 400,
the symbol (.) ^-1 means the matrix inversion operation, which is performed by the well-known LU decomposition method,
The generated coefficients of the covariance matrix of smoothed parameters P _{i + 1} are digitally fed back to the 3rd input of the extrapolation unit for use at the next measurement moment t _{i + 2} , as well as to the 2nd input of the unit for generating gain factors for use at the current measurement moment t _{i + 1} . In the block for generating gain factors made in the form of ALU, the operations of multiplication and addition are carried out according to the following rule:
G _i = aP _{i + 1} H _i ^T
The generated amplification factors G _i are fed to the 1st input of the quadratic form factor generating unit, to the 2nd input of which the coefficients of the direction matrix are sent to the Hx satellites in digital form. In the unit for generating quadratic form coefficients made in the form of ALU, by performing the operations of multiplication, addition and subtraction, quadratic form coefficients are formed according to the rule:
Q = a (IH _i G _i )
The generated quadratic coefficients are fed to the 2nd input of the splitting and smoothing paths block, to the 1st input of which the gains from the gain generating block are digitally fed, to the third input are the digital values of the residuals of the first phase differences from the residual generating block the first phase differences, and extrapolated parameters of potential trajectories from the extrapolation block are fed to the fourth input. The block diagram of the splitting and smoothing of the trajectories is presented in figure 3, where:
13 - block integer minimization;
14 - block correction parameters;
15 is a block for assessing the quality of trajectories.

На Q вход блока целочисленной минимизации подаются в цифровой форме коэффициенты квадратичной формы Q от блока формирования ККФ, на его ν-й вход подаются значения невязок первых разностей фаз с выхода блока формирования НПРФ, на его ϑ_c вход подаются экстрополированные координаты потенциальных траекторий со второго выхода блока экстраполяции, на ϑ вход подается вектор грубых параметров. В блоке целочисленной минимизации, выполненном в виде АЛУ, выполняются операции поиска целочисленного минимума квадратичной формы с коэффициентами Q. Другими словами, отыскиваются N векторов M₁,..,M_N с целочисленными координатами M_p = [m₁ m₂...

], соответствующих N последовательно нарастающим минимумам квадратичной формы

В частности, при Ns = 2 квадратичная форма имеет вид:

где μ_j - компоненты вектора

, а возможные значения целочисленных векторов перечислены ниже:
M = (0 0), (1 0), (-1 0), (0 1), (0 -1), (0 2), (0 -2), (2 0), (-2 0), (1 1), (-1 1), (1 -1), (-1 -1), (1 2), (1 -2), (-1 2), (-1 -2) и т.д.Coefficients of quadratic form Q from the block of CCF formation are digitally fed to the Q input of the integer minimization block, the residual values of the first phase differences from the output of the NPRF formation block are fed to its νth input, extrapolated coordinates of potential trajectories from the second output are fed to its ϑ _c input extrapolation unit, a vector of rough parameters is supplied to ϑ input. In the integer minimization block made in the form of ALU, operations are performed to search for an integer minimum of a quadratic form with coefficients Q. In other words, N vectors M ₁ , .., M _N with integer coordinates M _p = [m ₁ m ₂ ...

] corresponding to N successively increasing quadratic minimums

In particular, for Ns = 2, the quadratic form has the form:

where μ _j are the components of the vector

, and the possible values of integer vectors are listed below:
M = (0 0), (1 0), (-1 0), (0 1), (0 -1), (0 2), (0 -2), (2 0), (-2 0) , (1 1), (-1 1), (1 -1), (-1 -1), (1 2), (1 -2), (-1 2), (-1 -2) and t .d.

Среди указанных целочисленных векторов отбирается такой вектор M₁, который дает минимальное значение остаточной суммы S, затем вектор M₂, который дает следующее по величине значение S, и так далее, пока не будут найдены N таких векторов.Among these integer vectors, a vector M ₁ is selected which gives the minimum value of the residual sum S, then a vector M ₂ , which gives the next largest value of S, and so on, until N such vectors are found.

Полученные для каждой из Ntr потенциальных траекторий N целочисленных векторов M₁, . . , M_N подаются в цифровой форме на 1-й вход блока коррекции параметров траекторий, на ν вход подаются значения невязок первых разностей фаз в экстраполированной точке μ, на G вход подаются коэффициенты усиления, полученные в блоке формирования коэффициентов усиления, на ϑ_c вход - экстраполированные параметры, полученные в блоке экстраполяции. В блоке коррекции параметров, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций умножения, сложения и вычитания формируются сглаженные параметры каждой из Ntr экстраполированных траекторий для каждого из N найденных целочисленных векторов по правилу:

В блоке оценки качества траекторий, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций умножения и сложения формируются оценки качества каждого из N х Ntr продолжений траекторий по следующему правилу:
S_i+1 = α•S_i+β•S_i+1,
где S_i - оценка качества, полученная для данной траектории в предыдущий момент времени t_i,
S_i+1 - значение остаточной суммы, полученное в блоке целочисленной минимизации для данной траектории и данного целочисленного вектора,
α = 0,9; β = 0,1 - постоянные коэффициенты.Obtained for each of the Ntr potential trajectories of N integer vectors M ₁ ,. . , M _N are digitally fed to the 1st input of the path parameter correction block, the ν input contains the residuals of the first phase differences at the extrapolated point μ, the gain coefficients obtained in the gain generation block are fed to the G input, _{and the} input is - _c extrapolated parameters obtained in the extrapolation block. In the parameter correction block, made in the form of ALU, by performing the operations of multiplication, addition and subtraction, the smoothed parameters of each of the Ntr extrapolated trajectories are formed for each of the N found integer vectors according to the rule:

In the block of quality assessment of the trajectories, made in the form of ALU, by performing operations of multiplication and addition, quality assessments of each of the N x Ntr extensions of the trajectories are formed according to the following rule:
S _{i + 1} = α • S _i + β • S _{i + 1} ,
where S _i - quality assessment obtained for a given trajectory at the previous time t _i ,
S _{i + 1} is the value of the residual sum obtained in the integer minimization block for a given trajectory and a given integer vector,
α = 0.9; β = 0,1 - constant coefficients.

Таким образом, в блоке расщепления и сглаживания траекторий каждая из Ntr потенциальных траекторий расщепляется на N продолжений, и для каждой из полученных N х Ntr траекторий формируется показатель качества S_i. Чем меньше значение S_i, тем выше качество траектории.Thus, in the block of splitting and smoothing of the trajectories, each of the Ntr potential trajectories is split into N extensions, and a quality index S _i is formed for each of the obtained N x Ntr trajectories. The smaller the value of S _i , the higher the quality of the trajectory.

В блоке выбора Ntr лучших траекторий, выполненном в виде АЛУ, путем прямого перебора отбираются Ntr траекторий, имеющих наименьшее значение S_i среди общего числа N х Ntr траекторий на его входе. Каждая из отобранных траекторий подается на 4-й вход блока экстраполяции для получения экстраполированных параметров на момент времени t_i+2.In the block of Ntr selection of the best trajectories made in the form of ALU, Ntr trajectories having the smallest value S _i among the total number of N x Ntr trajectories at its input are selected by direct enumeration. Each of the selected paths is fed to the 4th input of the extrapolation block to obtain extrapolated parameters at time t _{i + 2} .

В блоке выбора наилучшей траектории, выполненном в виде АЛУ, путем прямого перебора выбирается одна наилучшая траектория, имеющая наименьшее значение S_i среди всех потенциальных траекторий. Значения параметров этой траектории θ = (xyzVxVyVzτV_τ) выдаются на выход системы потребителю. Кроме того, для выбранной наилучшей траектории в пороговом устройстве производится сравнение характеристики качества S_i с порогом S_пор = 2,5•Ns. В случае превышения порога пороговое устройство вырабатывает сигнал, вызывающий инициализацию фильтра, который подается на его 4-й вход.In the block for selecting the best trajectory, made in the form of ALU, by direct enumeration, one best trajectory is selected that has the smallest value S _i among all potential trajectories. The values of the parameters of this trajectory θ = (xyzVxVyVzτV _τ ) are issued to the output of the system to the consumer. In addition, for the selected best path in the threshold device, the quality characteristics S _{i are} compared with the threshold S _pore = 2.5 • Ns. If the threshold is exceeded, the threshold device generates a signal that causes the initialization of the filter, which is fed to its 4th input.

Блок инициализации фильтра состоит из блока формирования коэффициентов квадратичной формы в грубой точке, блока целочисленной минимизации, блока формирования начальных коэффициентов ковариационной матрицы параметров траекторий и блока формирования параметров потенциальных траекторий. Схема блока инициализации представлена на фиг. 4, где:
16 - блок формирования коэффициентов квадратичной формы в грубой точке;
17 - блок целочисленной минимизации;
18 - блок формирования начальной ковариационной матрицы;
19 - блок формирования параметров потенциальных траекторий.The filter initialization unit consists of a unit for generating quadratic coefficient coefficients at a rough point, an integer minimization unit, a unit for generating initial coefficients of a covariance matrix of path parameters, and a unit for generating parameters of potential paths. An initialization block diagram is shown in FIG. 4, where:
16 is a block for the formation of coefficients of a quadratic form in a rough point;
17 - block integer minimization;
18 - block forming the initial covariance matrix;
19 is a block for generating parameters of potential trajectories.

В блоке формирования коэффициентов квадратичной формы в грубой точке, выполненном в виде АЛУ, путем выполнения операций умножения, сложения и обращения матриц, формируются коэффициенты квадратичной формы Q по cледующему правилу:
Q = γ₁(I-V)^T(I-V)+γ₂V^TV,
где I - единичная матрица размером Ns х Ns,
γ₁ = 400; γ₂ = 0,1 - постоянные коэффициенты, устанавливаемые как обратные значения дисперсий измерения фазы в приемниках (γ₁) и координат грубой точки (γ₂)
V = γ₁H_x(γ₁H $\binom{T}{x}$ H_x+γ₂I)^-1H $\binom{T}{x}$ ,
Матрица H_x берется как соответствующий блок матрицы H_i.In the block for generating coefficients of a quadratic form at a rough point, made in the form of ALU, by performing operations of multiplication, addition and inversion of matrices, coefficients of a quadratic form Q are formed according to the following rule:
Q = γ ₁ (IV) ^T (IV) + γ ₂ V ^T V,
where I is the identity matrix of size Ns x Ns,
γ ₁ = 400; γ ₂ = 0,1 - constant coefficients, set as the reciprocal of the variance of the phase measurement in the receivers (γ ₁ ) and the coordinates of the rough point (γ ₂ )
V = γ ₁ H _x (γ ₁ H $\binom{T}{x}$ H _x + γ ₂ I) ^-1 H $\binom{T}{x}$ ,
The matrix H _x is taken as the corresponding block of the matrix H _i .

В блоке целочисленной минимизации, выполненном таким же образом, как блок целочисленной минимизации, входящий в состав блока расщепления и сглаживания, осуществляются операции поиска целочисленного минимума квадратичной формы с коэффициентами Q. Другими словами, отыскиваются N векторов М₁, ..,M_N с целочисленными координатами M_p = [m₁ m₂...

], соответствующих N последовательно нарастающим минимумам квадратичной формы (ν-M)^TQ(ν-M).In the integer minimization block, made in the same way as the integer minimization block included in the splitting and smoothing block, operations are performed to search for an integer minimum of a quadratic form with coefficients Q. In other words, N vectors M ₁ , .., M _{N are found} with integer coordinates M _p = [m ₁ m ₂ ...

] corresponding to N successively increasing minima of the quadratic form (ν-M) ^T Q (ν-M).

В блоке формирования параметров потенциальных траекторий, выполненном в виде АЛУ путем выполнения операций умножения, сложения и вычитания формируются точные значения координат для каждого из N найденных целочисленных векторов по правилу:
W₀ = W_c+V(ν-M),
где W_c = [X Y Z]^T - грубые значения координат из вектора грубых параметров.In the block for generating parameters of potential trajectories made in the form of ALU by performing operations of multiplication, addition, and subtraction, exact coordinate values are formed for each of the N integer vectors found according to the rule:
W ₀ = W _c + V (ν-M),
where W _c = [XYZ] ^T - coarse coordinates from the vector of coarse parameters.

Далее в блоке формирования параметров потенциальных траекторий формируется полный вектор параметров путем добавления компонент скорости и разности хода часов, которые берутся из полученного на входе вектора грубых параметров:

В блоке инициализации ковариационной матрицы параметров, выполненном в виде АЛУ, формируются коэффициенты матрицы по следующему правилу:

где a₁...a₄ - постоянные коэффициенты, установленные исходя из сведений о дисперсиях измерений навигационных приемников:
a₁ = 0,04; a₂ = 1, a₃= 0,01; a₄ = 0,1,
I - единичная матрица размерности (3 х 3).Next, in the block for generating parameters of potential trajectories, a complete vector of parameters is formed by adding the components of speed and the difference in the course of the clock, which are taken from the rough parameter vector obtained at the input:

In the initialization block of the covariance matrix of parameters, made in the form of ALU, the matrix coefficients are formed according to the following rule:

where a ₁ ... a ₄ are constant coefficients established on the basis of information about the variances of measurements of navigation receivers:
a ₁ = 0.04; a ₂ = 1, a ₃ = 0.01; a ₄ = 0.1,
I is the identity matrix of dimension (3 x 3).

Claims

Устройство определения высокоточного относительного местоположения движущегося объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем, содержащее базовый навигационный приемник и подвижный навигационный приемник, отличающееся тем, что в него введены блок формирования грубой оценки базы (ГОБ), первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам базового навигационного приемника, а четвертый, пятый и шестой входы подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам подвижного навигационного приемника; блок формирования дальностей и направлений на спутники (ДНС), к первому входу которого подключен первый выход базового навигационного приемника, ко второму входу - первый выход подвижного навигационного приемника, к третьему входу - четвертый выход базового навигационного приемника; блок формирования невязок первых разностей фаз (НПРФ), к первому входу которого подключен первый выход блока формирования ДНС, ко второму входу подключен пятый выход базового навигационного приемника, третий вход соединен с четвертым выходом подвижного навигационного приемника; блок инициализации фильтра, первый вход которого подключен ко второму выходу блока формирования ДНС, второй вход соединен с выходом блока формирования ГОБ, третий вход подключен к выходу блока формирования НПРФ; блок экстраполяции, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока инициализации фильтра; блок формирования ковариационной матрицы сглаженных параметров (КМСП), первый вход которого подключен к первому выходу блока экстраполяции, второй вход - ко второму выходу блока формирования ДНС; блок формирования коэффициентов усиления, к первому входу которого и к третьему входу блока экстраполяции подключен выход блока формирования КМСП, второй вход соединен со вторым выходом блока формирования ДНС; блок формирования коэффициентов квадратичной формы (ККФ), первый вход которого подключен к выходу блока формирования коэффициентов усиления, второй вход соединен со вторым выходом блока формирования ДНС; блок расщепления и сглаживания траекторий, первый вход которого подключен к выходу блока формирования коэффициентов усиления, второй вход соединен с выходом блока формирования ККФ, третий вход - с выходом блока формирования НПРФ, четвертый вход - со вторым выходом блока экстраполяции, пятый вход - с выходом блока формирования ГОБ; блок выбора лучших траекторий, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока расщепления и сглаживания траекторий, а выход подключен к четвертому входу блока экстраполяции; блок выбора наилучших траекторий, вход которого подключен к выходу блока выбора лучших траекторий, причем первый выход блока выбора наилучшей траектории является выходом устройства, а второй выход через пороговый блок соединен с четвертым входом блока инициализации фильтра. A device for determining the high-precision relative position of a moving object from the signals of satellite radio navigation systems, comprising a basic navigation receiver and a movable navigation receiver, characterized in that a unit for generating a rough base estimate (GOB) is inserted into it, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the first, the second and third outputs of the base navigation receiver, and the fourth, fifth and sixth inputs are connected respectively to the first, second and third outputs a navigational receiver; a unit for forming ranges and directions to satellites (BPS), to the first input of which the first output of the base navigation receiver is connected, to the second input is the first output of the moving navigation receiver, and to the third input is the fourth output of the base navigation receiver; a block for generating residuals of the first phase difference (NPRF), to the first input of which the first output of the DNS formation unit is connected, the fifth output of the base navigation receiver is connected to the second input, the third input is connected to the fourth output of the moving navigation receiver; a filter initialization unit, the first input of which is connected to the second output of the DNS formation unit, the second input is connected to the output of the GBE formation unit, the third input is connected to the output of the NPRF formation unit; an extrapolation unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the filter initialization unit; a unit for generating a covariance matrix of smoothed parameters (KMSP), the first input of which is connected to the first output of the extrapolation unit, the second input to the second output of the DNS formation unit; a gain generating unit, to the first input of which and to the third input of the extrapolation unit the output of the KMSP formation unit is connected, the second input is connected to the second output of the DNS formation unit; a quadratic form coefficient generating unit (CCF), the first input of which is connected to the output of the gain generating unit, the second input is connected to the second output of the DNS generating unit; a splitting and smoothing block of trajectories, the first input of which is connected to the output of the gain-forming block, the second input is connected to the output of the CCF forming block, the third input is with the output of the NPRF forming block, the fourth input is with the second output of the extrapolation block, the fifth input is with the output of the block the formation of the GBD; a block for selecting the best paths, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the splitting and smoothing block of the paths, and the output is connected to the fourth input of the extrapolation block; the best path selection block, the input of which is connected to the output of the best path selection block, the first output of the best path selection block being the output of the device, and the second output through the threshold block connected to the fourth input of the filter initialization block.