RU2624268C1 - Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems - Google Patents
Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624268C1 RU2624268C1 RU2016135147A RU2016135147A RU2624268C1 RU 2624268 C1 RU2624268 C1 RU 2624268C1 RU 2016135147 A RU2016135147 A RU 2016135147A RU 2016135147 A RU2016135147 A RU 2016135147A RU 2624268 C1 RU2624268 C1 RU 2624268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- glonass
- satellite
- gps
- measurements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дифференциальных навигационных систем и применимо для высокоточной навигации, геодезии, ориентации объектов в пространстве по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС – ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Bei Dou и другие), в которых используются измерения фазы несущих колебаний. В дифференциальных системах точное определение взаимного положения объектов производится по разностям псевдофазовых измерений, получаемых в разнесенных на местности навигационных приемниках.The invention relates to the field of differential navigation systems and is applicable for high-precision navigation, geodesy, spatial orientation of objects using signals from global navigation satellite systems (GNSS - GLONASS, GPS, Galileo, Bei Dou and others), which use phase measurements of carrier oscillations. In differential systems, the exact mutual position of objects is determined by the differences of pseudophase measurements obtained in navigation receivers spaced on the ground.
Основной проблемой использования фазовых измерений является неоднозначность этих измерений, связанная с циклической природой фазы. Обычно раскрытие неоднозначности осуществляется по результатам измерений, полученным на нескольких эпохах, т.е. на относительно длительном интервале наблюдений с использованием фильтрации [1-3]. Известны также способы раскрытия неоднозначности фазовых измерений, относящихся к одной эпохе, на основе минимума среднеквадратической погрешности места определения, метода наименьших квадратов и функций неоднозначности, являющихся частным случаем метода максимального правдоподобия [1, 4-8].The main problem of using phase measurements is the ambiguity of these measurements associated with the cyclic nature of the phase. Typically, the disclosure of ambiguity is carried out according to the measurement results obtained at several epochs, i.e. on a relatively long observation interval using filtering [1-3]. There are also known methods for disclosing the ambiguity of phase measurements related to the same epoch, based on the minimum standard error of the determination site, the least squares method, and the ambiguity functions, which are a special case of the maximum likelihood method [1, 4-8].
Все известные [1-8] способы раскрытия неоднозначности основаны на нахождении целого числа циклов, содержащихся в разностях псевдофазовых измерений, формируемых для каждого спутника. Для повышения точности позиционирования и вероятности правильного раскрытия неоднозначности желательно увеличивать используемое количество спутников, т.е. увеличивать число измерений. Однако каждое новое неоднозначное измерение может характеризоваться своим неопределенным числом и поэтому увеличение числа измерений приводит к росту числа переменных, которые необходимо оценивать при обработке [1].All known [1-8] methods for disclosing ambiguity are based on finding an integer number of cycles contained in the differences of the pseudophase measurements generated for each satellite. To increase the accuracy of positioning and the likelihood of correct disclosure of ambiguity, it is desirable to increase the number of satellites used, i.e. increase the number of measurements. However, each new ambiguous measurement can be characterized by its indefinite number and therefore an increase in the number of measurements leads to an increase in the number of variables that must be evaluated during processing [1].
Предлагаемый способ позволяет определять взаимное положение объектов по неоднозначным фазовым измерениям, полученным для одной эпохи, без непосредственного вычисления целого числа циклов, содержащихся в первых разностях псевдофазовых измерений, и без использования вторых разностей. Он применим также при одновременном использовании нескольких различных ГНСС, например ГЛОНАСС и GPS.The proposed method allows to determine the relative position of objects by ambiguous phase measurements obtained for one era, without directly calculating the integer number of cycles contained in the first differences of pseudophase measurements, and without using the second differences. It is also applicable with the simultaneous use of several different GNSSs, such as GLONASS and GPS.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности определения взаимного положения объектов при сокращении времени вычислений.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of determining the relative position of objects while reducing calculation time.
Взаимное положение объектов определяется вектором базисной линии, т.е. в рассматриваемых системах, пространственными координатами линии, на концах которой находятся фазовые центры антенн, принимающих сигналы навигационных спутников. The relative position of the objects is determined by the baseline vector, i.e. in the systems under consideration, the spatial coordinates of the line at the ends of which are the phase centers of the antennas receiving signals from navigation satellites.
Технический результат достигается тем, что Способ определения взаимного положения объектов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем, заключается:The technical result is achieved by the fact that the Method for determining the relative position of objects by signals of global navigation satellite systems consists in:
в приеме сигналов от двух или одной спутниковых группировок на две разнесенные приемные антенны, относительные координаты фазовых центров которых образует вектор базисной линии; in receiving signals from two or one satellite constellations into two spaced receiving antennas, the relative coordinates of the phase centers of which forms a baseline vector;
измерении в первом и втором приемниках псевдодальностей по коду и полных псевдофаз и соответственно («сырые» измерения)[Примечание: Полную псевдофазу иногда образуют [3] добавлением к целой части кодовой псевдодальности (выраженной в длинах волн) дробной части измеренной в циклах псевдофазы.];measurement in the first and second receivers of pseudorange by code and full pseudophases and accordingly (“raw” measurements) [Note: The complete pseudophase is sometimes formed [3] by adding to the integer part of the code pseudorange (expressed in wavelengths) the fractional part measured in pseudophase cycles.];
нахождении по кодовым измерениям псевдодальностей в геоцентрической системе координат приближенных значений координат первой приемной антенны {, }, второй приемной антенны
{, } и параметров, определяющих расхождения временных шкал первого и второго приемников от системного времени спутниковых группировок GPS ( и ) и ГЛОНАСС ( и ), а также поправок на запаздывание сигнала в атмосфере;finding the approximate coordinate values of the first receiving antenna from code measurements of pseudorange in the geocentric coordinate system { , }, the second receiving antenna
{ , } and parameters determining the discrepancies of the time scales of the first and second receivers from the system time of GPS satellite constellations ( and ) and GLONASS ( and ), as well as corrections for the delay of the signal in the atmosphere;
задании в геоцентрической системе координат вектора базисной линии, начало которого находится в точке {, }, а конец – в области Q с центром в точке {, }, размеры которой определяются суммарными погрешностями вычислений координат первой и второй приемных антенн по кодовым измерениям;setting in the geocentric coordinate system a baseline vector whose origin is at the point { , }, and the end is in the domain Q centered at the point { , }, the dimensions of which are determined by the total errors in the calculation of the coordinates of the first and second receiving antennas from code measurements;
формировании первых разностей измеренных первым и вторым приемниками псевдофаз с учетом внесения поправок на запаздывание сигналов в тропосфере, ионосфере, известных аппаратурных задержек, включая калибровочные поправки межлитерных задержек ГЛОНАСС, и т.п.: the formation of the first differences measured by the first and second receivers of pseudophases taking into account amendments to the delay of signals in the troposphere, ionosphere, known hardware delays, including calibration corrections of interliter delays of GLONASS, etc.
, (1) , (one)
где для спутников GPS , а для спутников ГЛОНАСС – ,where for GPS satellites , and for GLONASS satellites - ,
– дальности между фазовым центром передающей антенны j-го спутника в момент излучения навигационного сигнала и фазовыми центрами соответственно первой и второй приемной антенны в моменты приема ими этого сигнала (по шкале спутниковой группировки), - the distance between the phase center of the transmitting antenna of the j-th satellite at the moment of emission of the navigation signal and the phase centers of the first and second receiving antennas, respectively, at the moments of their reception of this signal (on the scale of the satellite constellation),
и – частоты принимаемого приемниками 1 и 2 сигнала j-го спутника (с учетом доплеровского смещения частоты), and - frequencies of the jth satellite signal received by receivers 1 and 2 (taking into account the Doppler frequency offset),
– номинальная частота сигнала, излучаемого j-м спутником (для ГЛОНАСС – частота сигнала нулевого литера), - the nominal frequency of the signal emitted by the j-th satellite (for GLONASS - the signal frequency is zero literal),
– расхождение временных шкал первого и второго приемников (в трактах GPS , в трактах ГЛОНАСС ), - discrepancy between the time scales of the first and second receivers (in GPS paths in the GLONASS tracts ),
– разность начальных фаз в трактах опорных генераторов первого и второго приемников (в трактах GPS , в трактах ГЛОНАСС – - the difference between the initial phases in the paths of the reference generators of the first and second receivers (in the GPS paths , in the GLONASS tracts -
– неизвестные целые числа, равные разности целых чисел циклов фаз сигналов опорных генераторов в счетчиках измерения полной фазы приемников 1 и 2, определяющих их начальное состояние на момент измерения [3], - unknown integers equal to the difference of the integers of the phase cycles of the signals of the reference generators in the total phase measurement counters of
– разность погрешностей псевдофазовых измерений в приемниках за счет ошибок многолучевости, шумов, нескомпенсированных задержек в атмосфере и т.п.; - difference in errors of pseudophase measurements in receivers due to multipath errors, noise, uncompensated delays in the atmosphere, etc .;
составлении системы уравнений, связывающих измеренные значения разности псевдофаз (1) с искомыми смещениями координат конца вектора базисной линии от приближенных значений этих координат
{, }, найденных по кодовым измерениям, для чего в выражение (1) подставляютcompilation of a system of equations relating the measured values of the difference of pseudophases (1) with the desired displacements of the coordinates of the end of the baseline vector from the approximate values of these coordinates
{ , }, found by code measurements, for which substitute into expression (1)
, (2) , (2)
, (3) , (3)
где , – координаты j-го спутника в момент излучения навигационного сигнала;Where , - coordinates of the j-th satellite at the time of emission of the navigation signal;
отличающейся тем, что измеренные разности псевдофаз (в метрах) выражают через значения дальностей и оценки дальностей , при этом вычисляют по формуле (3) для координат антенны 2 в момент приема навигационных сигналов (по шкале времени приемника 2) и координат j-го спутника на момент излучения им соответствующего сигнала (предшествующего ), а оценку находят по формуле (2) для координат антенны (1) в момент приема сигналов (по шкале времени приемника 1) и координат j-го спутника на время, смещенное на величину от момента излучения им соответствующего сигнала (предшествующего ):characterized in that the measured differences of the pseudophases (in meters) are expressed in terms of ranges and range estimates , wherein calculated by the formula (3) for the coordinates of the
, (4) , (four)
где – разность псевдофаз в метрах, (5)Where - difference of pseudophases in meters, (5)
, – коэффициенты, характеризующие использование спутниковых группировок GPS и ГЛОНАСС в системе уравнений (4), а именно , - coefficients characterizing the use of satellite constellations GPS and GLONASS in the system of equations (4), namely
, =, , = ,
– неизвестные целые числа, - unknown integers
– подлежащие оценке дробные части разности начальных фаз на несущей частоте GPS и нулевом литере частоты ГЛОНАСС, - fractional parts of the initial phase difference to be evaluated at the GPS carrier frequency and the GLONASS zero frequency letter,
– длина волны несущего сигнала GPS, - wavelength of the carrier signal GPS,
– длина волны нулевого литера несущего сигнала ГЛОНАСС;[ Примечание: В формуле (4) первое слагаемое равно разности дальностей в результате пространственного разнесения антенн приемников 1 и 2, а второе (для GPS) и третье (для ГЛОНАСС) слагаемые связаны только с расхождением временных шкал приемников.] - the wavelength of the zero literal of the GLONASS carrier signal; [Note: In formula (4), the first term is equal to the difference in ranges as a result of the spatial diversity of the antennas of
для нахождения смещений в области Q параллельно координатным осям проводят плоскости с интервалами , начиная от {, }, точки пересечения которых образуют узлы с координатами , где – номера узлов по осям x, y, z;for finding offsets in the region Q, planes are drawn at intervals parallel to the coordinate axes starting from { , } whose intersection points form nodes with coordinates where - node numbers along the x, y, z axes;
согласно выбранной стратегии поиска вычисляют вероятность нахождения искомых координат первой антенны в окрестностях указанных узлов при условии, что значение первых разностей псевдофаз равны (по сути это соответствует построению многомодальной функции правдоподобия в трехмерном пространстве, заданном координатами антенны 1, при этом параметры и подлежат определению для каждого шага поиска), для чего представляют текущие оценки смещения координат на l-м шаге поиска при r-м вычислении поправок в видеaccording to the selected search strategy, the probability of finding the desired coordinates of the first antenna in the vicinity of these nodes is calculated, provided that the values of the first differences of the pseudophases are equal (in essence, this corresponds to the construction of a multimodal likelihood function in three-dimensional space given by the coordinates of antenna 1, while the parameters and are to be determined for each search step), for which the current estimates of the coordinate displacement at the l-th search step are presented for the r-th calculation of corrections as
; ; , ; ; ,
где – номер узла (шага поиска),Where - node number (search step),
– номер вычисляемой поправки на l-м шаге поиска (для r=1 ); Is the number of the calculated correction at the l-th search step (for r = 1 );
с учетом (4), используя линеаризацию выражения (2) в точке {, составляют систему линейных уравнений видаtaking into account (4), using the linearization of expression (2) at the point { constitute a system of linear equations of the form
(6) (6)
– оценка дальности от j-го спутника до антенны 1, вычисленная по кодовым измерениям, - an estimate of the distance from the j-th satellite to antenna 1, calculated from the code measurements,
где – величины, обратные по знаку направляющим косинусам из точки { на j –ый спутник,Where Are the quantities inverse in sign to the direction cosines from the point { on the j-th satellite,
– неизвестные целые числа циклов фазы при оценке смещений координат для j-го канала GPS или ГЛОНАСС на l-м шаге поиска при r-м вычислении поправок, - unknown integer numbers of phase cycles when estimating coordinate offsets for the jth GPS or GLONASS channel at the lth search step during the rth correction calculation,
– определяемые на l-м шаге для r-й поправки дробные части оценки начальных фаз на несущей частоте GPS и нулевом литере частоты ГЛОНАСС (для полагаем ), - the fractional parts of the assessment of the initial phases determined at the lth step for the rth correction at the GPS carrier frequency and the GLONASS zero frequency letter (for we believe ),
– взаимные разности (выраженные в метрах) между оценками разностей псевдофаз , вычисленными для найденных координат первой приемной антенны на l-м шаге поиска для -й поправки, и измеренными (определенными по формуле (5)) значениями ; - mutual differences (expressed in meters) between estimates of differences of pseudophases calculated for the found coordinates of the first receiving antenna at the l-th search step for -th correction, and measured (determined by formula (5)) values ;
находят оценку разностей псевдофаз, соответствующих координатам первой приемной антенны в l-узле при , по формулеfind an estimate of the differences of the pseudophases corresponding to the coordinates of the first receiving antenna in the l-node when , according to the formula
; (7) ; (7)
формируют с учетом (7) систему уравнений (6) для l-го узла при , удаляя из и целое число длин волн (циклов фазы):taking into account (7), form a system of equations (6) for the l-th node at removing from and integer number of wavelengths (phase cycles):
(8) (8)
где – означает операцию удаления из целого числа (оставление дробной части) путем вычитания ближайшего целого числа;Where - means the delete operation from an integer (leaving the fractional part) by subtracting the nearest integer;
решают систему уравнений (8) методом наименьших квадратов (МНК), находя ;solve the system of equations (8) by the least squares method (OLS), finding ;
подставляют найденные решения в систему уравнений (6), переходя к вычислению следующей () поправки, и аналогичным образом находят поправки и параметры ;substitute the solutions found in the system of equations (6), proceeding to calculate the following ( ) amendments, and similarly find amendments and parameters ;
проверяют выполнение условийcheck conditions
, , , , , ,
если все они выполняются, то считают поиск смещений координат первой приемной антенны на l-м шаге завершенным, если нет, то переходят к вычислению следующей () поправки. (Примечание. Если число вычисляемых поправок превышает 4, то продолжение вычислений считается нецелесообразным из-за наличия одного или более аномальных фазовых измерений – требуется отбраковка проведенных измерений);if all of them are fulfilled, then consider the search for the coordinate offsets of the first receiving antenna at the l-th step completed, if not, then proceed to the calculation of the next ( ) amendments. (Note. If the number of calculated corrections exceeds 4, then the continuation of the calculations is considered impractical due to the presence of one or more abnormal phase measurements - the rejection of the measurements is required);
обозначают соответствующие найденным на l-м шаге поправкам смещения координат и параметры и вводят вектор невязок следующим образом:denote corrections of coordinates displacements found at the lth step and parameters and introduce a residual vector as follows:
, – для измерений GPS, , - for GPS measurements,
, – для измерений ГЛОНАСС, , - for GLONASS measurements,
где находят по формуле (6) при и
;Where are found by the formula (6) with and
;
вычисляют среднеквадратическое отклонение невязок на l-м шагеcalculate the standard deviation of the residuals at the l-th step
, ,
и сравнивают его с априорно заданным порогом : если , то принимают найденные на l-м шаге поиска координаты первой приемной антенны за искомые, в противном случае – переходят к -му шагу,and compare it with a priori given threshold : if , then take the coordinates of the first receiving antenna found at the l-th step of the search for the desired, otherwise, go to step
если для всех шагов поиска , то за искомые координаты первой приемной антенны принимают координаты, определенные на том шаге поиска , для которого СКО невязок будет минимальным;if for all search steps , then the coordinates determined at that search step are taken as the desired coordinates of the first receiving antenna , for which the standard deviation of the residuals will be minimal;
вычисляют для найденных на -м шаге поиска координат первой приемной антенны координаты вектора базисной линии: , , , определяющие взаимное положение объектов.calculate for those found on -th step of finding the coordinates of the first receiving antenna, the coordinates of the baseline vector: , , determining the relative position of objects.
Принципиальным отличием предложенного способа от всех известных является то, что в нем вместо раскрытия неоднозначности фазовых измерений, т.е. нахождения целого числа периодов, содержащихся в первых разностях псевдофаз, производится устранение целочисленной неоднозначности при сохранении дробных частей псевдофаз. При этом поиск (перебор) ведется в соответствии с выбранной стратегией в трехмерном пространстве, в котором находятся искомые координаты. Область и стратегия поиска зависят от качества исходных измерений и динамики объектов. Выбор и оптимизация их выходит за рамки настоящего изобретения.The fundamental difference between the proposed method and all known methods is that instead of revealing the ambiguity of phase measurements, i.e. finding an integer number of periods contained in the first differences of the pseudophases, the elimination of the integer ambiguity while maintaining the fractional parts of the pseudophases. In this case, the search (enumeration) is carried out in accordance with the selected strategy in three-dimensional space in which the desired coordinates are located. The scope and search strategy depend on the quality of the initial measurements and the dynamics of the objects. Their selection and optimization is beyond the scope of the present invention.
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by drawings.
На Фиг. 1 представлен пример системы, реализующей способ измерения взаимного положения объектов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем, гдеIn FIG. 1 shows an example of a system that implements a method for measuring the relative position of objects using signals from global navigation satellite systems, where
1. Первая орбитальная группировка навигационных спутников;1. The first orbital constellation of navigation satellites;
2. Вторая орбитальная группировка навигационных спутников;2. The second orbital constellation of navigation satellites;
3. Первая приемная антенна;3. The first receiving antenna;
4. Вторая приемная антенна;4. The second receiving antenna;
5. Первый приемник;5. The first receiver;
6. Второй приемник;6. The second receiver;
7. Блок вычислений взаимного положения объектов.7. Block computing the relative position of objects.
На Фиг. 2 представлен алгоритм работы блока вычислений взаимного положения объектов, где: In FIG. 2 shows the algorithm of the unit for calculating the relative position of objects, where:
8. Предварительная обработка «сырых» измерений;8. Preliminary processing of "raw" measurements;
9. Решение навигационной задачи в геоцентрической системе координат (WGS84 или ПЗ-90) по кодовым измерениям для первого приемника;9. The solution of the navigation problem in the geocentric coordinate system (WGS84 or PZ-90) by code measurements for the first receiver;
10. Решение навигационной задачи в геоцентрической системе координат (WGS84 или ПЗ-90) по кодовым измерениям для второго приемника;10. The solution of the navigation problem in the geocentric coordinate system (WGS84 or PZ-90) by code measurements for the second receiver;
11. Формирование первых разностей псевдофазовых измерений с учетом оценок значений дальностей до первой и второй приемных антенн от j-го спутника, координаты которого смещены на величины, соответствующие расхождению шкал времени первого и второго приемников;11. Formation of the first differences of pseudophase measurements taking into account estimates of the values of the distances to the first and second receiving antennas from the j-th satellite, the coordinates of which are shifted by values corresponding to the discrepancy of the time scales of the first and second receivers;
12. Формирование текущего смещения координат первой приемной антенны от координат {, } на l-м шаге поиска в окрестности узла (заданного стратегией поиска) для r-й поправки; 12. Formation of the current coordinate offset first receiving antenna from coordinates { , } at the l-th search step in the vicinity of the node (specified by the search strategy) for the r-th correction;
13. Проверка наличия «флага», сформированного в блоке 17;13. Checking for the presence of a “flag” generated in
14. Смещение на 0,5 цикла фазы разности фазовых измерений в канале ГЛОНАСС на нулевой литерной частоте;14. A shift by 0.5 cycle of the phase of the difference in phase measurements in the GLONASS channel at the zero letter frequency;
15. Вычисление взаимных разностей между выраженными в метрах разностями фазовых измерений, рассчитанными для найденных на l-м шаге поиска для -й поправки смещений координат первой приемной антенны и измеренными значениями ;15. Calculation of mutual differences between the difference in phase measurements expressed in meters, calculated for those found at the l-th search step for -th correction of the coordinate offsets of the first receiving antenna and the measured values ;
16. Анализ величин на наличие целого числа длин волн (только для r=2);16. Analysis of quantities for the presence of an integer number of wavelengths (only for r = 2);
17. Формирование «флага» при наличии в целого числа длин волн;17. The formation of the "flag" if available in an integer number of wavelengths;
18. Удаление целого числа длин волн (циклов фазы) из и ;18. Removing an integer number of wavelengths (phase cycles) from and ;
19. Формирование системы линейных уравнений для r-й поправки на l-м шаге поиска;19. Formation of a system of linear equations for the rth correction at the l-th search step;
20. Решение МНК сформированной системы уравнений; 20. The solution of the least squares formed system of equations;
21. Анализ полученных значений поправок координат («меньше порога»?);21. Analysis of the obtained values of the coordinate corrections (“less than the threshold”?);
22. Подсчет числа проходов вычисления поправок r на l-м шаге поиска;22. Counting the number of passes calculating corrections r at the l-th search step;
23. Анализ текущего номера поправки (r>4?);23. Analysis of the current amendment number (r> 4?);
24. Прекращение поиска;24. Termination of the search;
25. Введение вектора невязок и вычисление среднеквадратического отклонения (СКО) невязок на l-м шаге поиска;25. Introduction of the residual vector and calculation of the standard deviation (RMS) of the residuals at the l-th search step;
26. Анализ СКО невязок («невязки меньше заданного порога»?);26. Analysis of the standard deviation of residuals (“residuals less than a given threshold”?);
27. Вычисление базисной линии для координат, найденных на шаге поиска;27. Calculation of the baseline for the coordinates found on search step;
28. Выдача результатов потребителю.28. The delivery of results to the consumer.
Способ измерения взаимного положения объектов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем работает следующим образом. A method of measuring the relative position of objects by signals from global navigation satellite systems works as follows.
Первая и вторая приемные антенны (3,4) принимают сигналы от первой и второй орбитальных группировок навигационных спутников (1,2), например ГЛОНАСС и GPS, которые поступают в первый и второй приемники (5,6) и в виде «сырых» измерений (кодовые псевдодальности от всех видимых спутников до первой и второй приемных антенн, псевдофазы, эфемериды спутников, дополнительная информация), передаются в блок вычислений взаимного положения объектов (7), алгоритм которого содержит следующие операции:The first and second receiving antennas (3,4) receive signals from the first and second orbital constellations of navigation satellites (1,2), for example GLONASS and GPS, which are received in the first and second receivers (5,6) in the form of “raw” measurements (code pseudoranges from all visible satellites to the first and second receiving antennas, pseudo-phases, satellite ephemeris, additional information) are transmitted to the unit for calculating the relative position of objects (7), the algorithm of which contains the following operations:
(8) Предварительная обработка «сырых» измерений (8) от первого и второго приемников (5,6), а именно: (8) Pre-processing of “raw” measurements (8) from the first and second receivers (5.6), namely:
• синхронизация «сырых» измерений от первого и второго приемников (5,6),• synchronization of raw measurements from the first and second receivers (5,6),
• выбор актуальных одномоментных измерений для первого и второго приемников (5,6),• selection of relevant instantaneous measurements for the first and second receivers (5,6),
• выбор рабочего созвездия из одновременно видимых приемными антеннами (3 и 4) спутников GPS (j = 1, …, nGPS) и ГЛОНАСС (j = nGPS + 1,…, n);• selection of the working constellation from the GPS satellites (j = 1, ..., n GPS ) and GLONASS (j = n GPS + 1, ..., n) simultaneously visible from the receiving antennas (3 and 4);
(9) Решение навигационной задачи в геоцентрической системе координат (WGS84 или ПЗ-90) по кодовым измерениям для первого приемника (5).(9) Solving a navigation problem in a geocentric coordinate system (WGS84 or PZ-90) using code measurements for the first receiver (5).
В результате находятся:The result is:
• приближенные значения координат первой приемной антенны (3) {, },• approximate coordinates of the first receiving antenna (3) { , },
• расхождение временных шкал первого приемника (5) от системного времени GPS – и ГЛОНАСС – ,• discrepancy of the time scales of the first receiver (5) from the GPS system time - and GLONASS - ,
(10) Решение навигационной задачи в геоцентрической системе координат (WGS84 или ПЗ-90) по кодовым измерениям для второго приемника (6). В результате находятся:(10) Solving the navigation problem in a geocentric coordinate system (WGS84 or PZ-90) using code measurements for the second receiver (6). The result is:
• приближенные значения координат второй приемной антенны (4) {, },• approximate coordinates of the second receiving antenna (4) { , },
• расхождение временных шкал второго приемника (6) от системного времени GPS – и ГЛОНАСС – ,• discrepancy of the time scales of the second receiver (6) from the GPS system time - and GLONASS - ,
(11) Формирование первых разностей псевдофазовых измерений ,
j = 1, …, n с учетом влияния атмосферы, межлитерных задержек для ГЛОНАСС и другой информации, а также оценок значений дальностей и до первой и второй приемных антенн от j-го спутника, координаты которого смещены на величины, соответствующие расхождению шкал времени приемников;(11) Formation of the first differences of pseudophase measurements ,
j = 1, ..., n, taking into account the influence of the atmosphere, interliter delays for GLONASS and other information, as well as estimates of range values and to the first and second receiving antennas from the j-th satellite, the coordinates of which are shifted by values corresponding to the divergence of the time scales of the receivers;
(12) Формирование текущего смещения координат первой приемной антенны (3) от координат {, } на l-м шаге поиска в окрестности узла (заданного стратегией поиска) для r-й поправки(12) Formation of the current shift of the coordinates of the first receiving antenna (3) from the coordinates { , } at the l-th search step in the vicinity of the node (specified by the search strategy) for the r-th correction
, , , , , ,
где , , – искомые r-ые поправки к координатам узла на l-м шаге поиска (для r=1 );Where , , - the desired rth corrections to the coordinates of the node at the l-th search step (for r = 1 );
(13) Проверка наличия «флага», сформированного в блоке 17 на втором проходе r=2 (при первом проходе «флаг» сброшен);(13) Checking for the presence of a “flag” generated in
(14) Прибавление 0,5 цикла к разности псевдофазовых измерений в канале ГЛОНАСС на нулевой литерной частоте;(14) Adding 0.5 cycle to the difference of pseudophase measurements in the GLONASS channel at zero letter frequency;
(15) Вычисление взаимных разностей между разностями псевдофазовых измерений, рассчитанными для найденных значений координат первой приемной антенны (3) на l-м шаге поиска для
-й поправки, и измеренными значениями разности псевдофаз (15) Calculation of the mutual differences between the differences of the pseudophase measurements calculated for the found coordinates of the first receiving antenna (3) at the l-th search step for
corrections, and measured values of the difference pseudophase
; ;
(16) Анализ величины на наличие целого числа длин волн. Если для r = 2 выполняется неравенство , то требуется смещение фазы на 0,5 цикла в канале ГЛОНАСС (относительно канала GPS);(16) Value Analysis for the presence of an integer number of wavelengths. If for r = 2 the inequality , then a phase shift of 0.5 cycles is required in the GLONASS channel (relative to the GPS channel);
(17) Формирование «флага» для выставления в блоке (13);(17) Formation of a “flag” for setting in block (13);
(18) Удаление из и целого числа длин волн (циклов фазы), которое производится вычитанием ближайшего целого числа;(18) Removal from and an integer number of wavelengths (phase cycles), which is performed by subtracting the nearest integer;
(19) Формирование системы линейных уравнений для r-й поправки на l-м шаге поиска в виде(19) Formation of a system of linear equations for the rth correction at the lth search step in the form
, (3) , (3)
где – расстояние от фазового центра передающей антенны j-го спутника до фазового центра первой приемной антенны, вычисленное по кодовым измерениям,Where - the distance from the phase center of the transmitting antenna of the j-th satellite to the phase center of the first receiving antenna, calculated from the code measurements,
– величины, обратные по знаку направляющим косинусам из точки {, } на j-й спутник, Are the quantities inverse in sign to the direction cosines from the point { , } to the j-th satellite,
– определяемые на l-м шаге поиска для r-й поправки дробные части оценки разности начальных фаз на несущей частоте GPS и нулевой литере частоты ГЛОНАСС; - the fractional parts of the estimate of the difference in the initial phases at the GPS carrier frequency and the GLONASS zero frequency letter, determined at the lth search step for the rth correction;
– взаимные разности (выраженные в метрах) между вычисленными значениями дробных частей разностей псевдофазовых измерений для найденных координат первой приемной антенны на l-м шаге поиска для -й поправки и дробными частями измеренных значений ; - mutual differences (expressed in meters) between the calculated values of the fractional parts of the differences of pseudophase measurements for the found coordinates of the first receiving antenna at the l-th search step for corrections and fractional parts of the measured values ;
(20) Решение МНК сформированной системы линейных уравнений и нахождение (20) Solution of the least squares method of the formed system of linear equations and finding
, , ; , , ;
(21) Анализ полученных решений сравнением с порогом:(21) Analysis of the obtained solutions by comparison with the threshold:
если , , ,if , , ,
то поиск координат первой приемной антенны (3) на l-м шаге завершается и найденные величины обозначаются , , , ;then the search for the coordinates of the first receiving antenna (3) at the l-th step is completed and the found values are indicated , , , ;
если хотя бы одно из неравенств не выполняется, происходит переход к вычислению (r + 1)-й поправки на l шаге поиска;if at least one of the inequalities is not satisfied, the transition to the calculation of the (r + 1) -th correction at the l search step occurs;
(22) Подсчет числа проходов r вычисления поправок на l-м шаге поиска;(22) Counting the number of passes r of calculating corrections at the l-th search step;
(23) Анализ текущего номера поправки (r>4?);(23) Analysis of the current amendment number (r> 4?);
(24) Прекращение поиска;(24) Termination of the search;
(25) Введение вектора невязок и вычисление СКО невязок на l-м шаге поиска:(25) Introduction of the residual vector and calculation of the standard deviation of residuals at the l-th search step:
= – , j = 1, …, для измерений GPS, = - , j = 1, ..., for GPS measurements,
= – , j = 1, …, для измерений ГЛОНАСС, = - , j = one, …, for GLONASS measurements,
; ;
(26) Анализ СКО невязок на l-м шаге поиска (сравнение с априорно заданным порогом ) (26) Analysis of the standard deviation of residuals at the lth step of the search (comparison with a priori given threshold )
(СКО)l < – принять найденные значения координат на шаге поиска как соответствующие искомому значению координат первой приемной антенны;(RMS) l < - accept the found coordinate values on search step as corresponding to the desired value of the coordinates of the first receiving antenna;
в противном случае – переход к (l+1)-му шагу поиска;otherwise, go to the (l + 1) -th search step;
Примечание. Если для всех шагов поиска (СКО)l > , то за искомые координаты первой приемной антенны принимают координаты, соответствующие тому шагу поиска , для которого (СКО)l будет минимальным;Note. If for all search steps (RMS) l > , then the coordinates corresponding to that search step are taken as the desired coordinates of the first receiving antenna for which (RMS) l will be minimal;
(27) Вычисление вектора базисной линии для координат, найденных на -м шаге поиска,(27) Calculation of the baseline vector for the coordinates found on -th step of the search,
, , ; , , ;
(28) Выдача результатов потребителю.(28) Disclosure of results to the consumer.
ЛитератураLiterature
1. А.А. Поваляев. Спутниковые радионавигационные системы: время, показания часов, формирование измерений и определение относительных координат. Москва, «Радиотехника», 2008, 324 с.1. A.A. Palyalyaev. Satellite radio navigation systems: time, clock readings, formation of measurements and determination of relative coordinates. Moscow, Radio Engineering, 2008, 324 pp.
2. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования/ Под редакцией А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд.3-е. – М.: Радиотехника, 2005 г., 688 с.2. GLONASS. The principles of construction and operation / Edited by A.I. Perova, V.N. Harisova. Vol. 3. - M .: Radio engineering, 2005, 688 p.
3. А.Д. Борискин, А.В. Вейцель и др. Аппаратура высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем: приемники-потребители навигационной информации. Под редакцией М.И. Жодзишского. Москва, изд. МАИ-ПРИНТ, 2010 г., 210 с.3. A.D. Boriskin, A.V. Weitzel et al. Equipment for high-precision positioning by signals of global navigation satellite systems: receivers-consumers of navigation information. Edited by M.I. Zhodzishsky. Moscow, ed. MAI-PRINT, 2010, 210 p.
4. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. В.С. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др. Под редакцией В.С. Шебшаевича. – М.: Радио и связь, 1993 г., 408 с.4. Network satellite radio navigation systems. V.S. Shebshaevich, P.P. Dmitriev, N.V. Ivantsevich et al. Edited by V.S. Shebshaevich. - M .: Radio and communications, 1993, 408 p.
5. Ю.П. Фатеев. Разрешение фазовой неоднозначности в однобазовой угломерной аппаратуре ГЛОНАСС/GPS. Электронный журнал «Исследовано в России», 792, http :// zhurnal . ape / relarn . ru / articles /2004/072. pds.5. Yu.P. Fateev. Resolution of phase ambiguity in single-base goniometric equipment GLONASS / GPS. The electronic journal "Investigated in Russia", 792, http : // zhurnal . ape / relarn . com / articles / 2004/072. pds .
6. Патент US 5252982 «Method of precise position determination».6. Patent US 5252982 "Method of precise position determination".
7. Патент RU 2157547 «Способ разрешения неоднозначности фазовых измерений».7. Patent RU 2157547 "Method for resolving the ambiguity of phase measurements."
8. Frank van Graas GNSS Augmentation for High Precision Navigation Services. AGRD-LS-207, FRANCE, 1996 г., 128-141 с.8. Frank van Graas GNSS Augmentation for High Precision Navigation Services. AGRD-LS-207, FRANCE, 1996, 128-141 p.
Claims (60)
{, }, найденных по кодовым измерениям, для чего в выражение (1) подставляютcompilation of a system of equations relating the measured values of the difference of pseudophases (1) with the desired displacements of the coordinates of the end of the baseline vector from the approximate values of these coordinates
{ , }, found by code measurements, for which substitute into expression (1)
;Where are found by the formula (6) with and
;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016135147A RU2624268C1 (en) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016135147A RU2624268C1 (en) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624268C1 true RU2624268C1 (en) | 2017-07-03 |
Family
ID=59312762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016135147A RU2624268C1 (en) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624268C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683640C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" | Method for selecting the constellation of navigation satellite |
CN117724035A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 中国航天科工集团八五一一研究所 | Interferometer direction finding positioning method based on two-stage correction |
CN117724117A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-19 | 中国科学院国家空间科学中心 | Reflection detection method, apparatus, electronic device, and computer-readable storage medium |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6369755B1 (en) * | 1995-10-23 | 2002-04-09 | Trimble Navigation Limited | Integrated SATPS total survey station |
RU2365932C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Method of mobile object accurate positioning and monitoring |
US20120026034A1 (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Position calculation method and apparatus with gps |
RU120240U1 (en) * | 2012-03-27 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | SYSTEM FOR DETERMINING THE LOCATION OF A MOBILE OBJECT BY SIGNALS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS |
JP2012230111A (en) * | 2007-07-19 | 2012-11-22 | Qualcomm Inc | Global navigation satellite system |
WO2014055428A2 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Trimble Navigation Limited | Enhanced position measurement systems and methods |
RU2577846C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of determining integrity of high-precision navigation determinations of consumer and system therefor |
RU2592077C1 (en) * | 2015-07-17 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of measuring relative position of objects from global navigation satellite system signals |
-
2016
- 2016-08-30 RU RU2016135147A patent/RU2624268C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6369755B1 (en) * | 1995-10-23 | 2002-04-09 | Trimble Navigation Limited | Integrated SATPS total survey station |
JP2012230111A (en) * | 2007-07-19 | 2012-11-22 | Qualcomm Inc | Global navigation satellite system |
RU2365932C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Method of mobile object accurate positioning and monitoring |
US20120026034A1 (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Position calculation method and apparatus with gps |
RU120240U1 (en) * | 2012-03-27 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | SYSTEM FOR DETERMINING THE LOCATION OF A MOBILE OBJECT BY SIGNALS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS |
WO2014055428A2 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Trimble Navigation Limited | Enhanced position measurement systems and methods |
RU2577846C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of determining integrity of high-precision navigation determinations of consumer and system therefor |
RU2592077C1 (en) * | 2015-07-17 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of measuring relative position of objects from global navigation satellite system signals |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683640C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" | Method for selecting the constellation of navigation satellite |
CN117724117A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-19 | 中国科学院国家空间科学中心 | Reflection detection method, apparatus, electronic device, and computer-readable storage medium |
CN117724117B (en) * | 2024-02-06 | 2024-04-12 | 中国科学院国家空间科学中心 | Reflection detection method, apparatus, electronic device, and computer-readable storage medium |
CN117724035A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 中国航天科工集团八五一一研究所 | Interferometer direction finding positioning method based on two-stage correction |
CN117724035B (en) * | 2024-02-07 | 2024-05-17 | 中国航天科工集团八五一一研究所 | Interferometer direction finding positioning method based on two-stage correction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7153427B2 (en) | POSITIONING METHOD AND POSITIONING DEVICE USING SATELLITE POSITIONING SYSTEM | |
AU2015227414B2 (en) | Precise GNSS positioning system with improved ambiguity estimation | |
US8130143B2 (en) | Fast decimeter-level GNSS positioning | |
US7576690B2 (en) | Position determination with reference data outage | |
US7982667B2 (en) | Post-processed accuracy prediction for GNSS positioning | |
US7292185B2 (en) | Attitude determination exploiting geometry constraints | |
KR101360918B1 (en) | Method of processing radionavigation signals | |
KR20070059109A (en) | Independent positioning device and independent positioning method | |
US11846715B2 (en) | DGNSS using reference station carrier phase measurements | |
CN112146557A (en) | GNSS-based real-time bridge deformation monitoring system and method | |
RU2624268C1 (en) | Method of determining mutual position of objects by signals of global navigation satellite systems | |
JPWO2006121023A1 (en) | Positioning device and positioning system | |
EP3657218A1 (en) | Method and system for recreating unavailable gnss measurements | |
CN110568464B (en) | BDS/GNSS multimode chip-based precise positioning method and BDS/GNSS multimode chip-based precise positioning device | |
RU2592077C1 (en) | Method of measuring relative position of objects from global navigation satellite system signals | |
GB2528117A (en) | Method and apparatus for instantaneous positioning and timing without initial information | |
JP4723801B2 (en) | Relative positioning device | |
US20200292714A1 (en) | Positioning method and positioning terminal | |
RU2379700C1 (en) | Method of object angular orientation by satellite radionavigation system signals | |
RU2446410C1 (en) | Method of angular orientation of object by signals of satellite radio-navigation systems | |
Mageed | Accuracy evaluation between gps virtual reference station (vrs) and gps real time kinamatic (rtk) techniques | |
AMAMI | Enhancing Stand-Alone GPS Code Positioning Using Stand-Alone Double Differencing Carrier Phase Relative Positioning | |
Madhu Krishna et al. | Improving the position accuracy of rover receiver using differential positioning in indian regional navigation satellite system | |
CN118091718B (en) | Method for improving UT1 calculation accuracy through low orbit satellite downlink navigation signal | |
Magged | Assessment of the Accuracy of Processing GPS Static Baselines up to 40 km Using Single and Dual Frequency GPS Receivers |