RU2705733C1 - Method of increasing the accuracy of moving object positioning - Google Patents
Method of increasing the accuracy of moving object positioning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705733C1 RU2705733C1 RU2018142837A RU2018142837A RU2705733C1 RU 2705733 C1 RU2705733 C1 RU 2705733C1 RU 2018142837 A RU2018142837 A RU 2018142837A RU 2018142837 A RU2018142837 A RU 2018142837A RU 2705733 C1 RU2705733 C1 RU 2705733C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- loxodromic
- trajectory
- geocentric
- true
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
- G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
- G01C21/30—Map- or contour-matching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам навигации и может быть использовано для повышения точности определения местоположения подвижных объектов, движущихся по локсодромическим траекториям.The invention relates to navigation methods and can be used to improve the accuracy of determining the location of moving objects moving along loxodromic trajectories.
Известны способы позиционирования подвижных объектов на основе приема спутниковых навигационных сигналов [ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. 3-е изд., перераб. М.: Радиотехника, 2005. 688 с.], инерциальных измерений [Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации: автономные системы / Изд-во "Наука", Глав. ред. физико-математической лит-ры, 1966. 579 с.] и др. Недостатком данных способов является невозможность уменьшения ошибок определения координат подвижных объектов, обусловленных инструментальными и методическими погрешностями навигационных систем и их чувствительных элементов.Known methods for positioning moving objects based on the reception of satellite navigation signals [GLONASS. The principles of construction and operation / Ed. A.I. Perova, V.N. Harisova. 3rd ed., Revised. M .: Radio engineering, 2005. 688 p.], Inertial measurements [Andreev V.D. Theory of inertial navigation: autonomous systems / Publishing house "Science", Chap. ed. Physics and Mathematics, 1966. 579 pp.] and others. The disadvantage of these methods is the impossibility of reducing errors in determining the coordinates of moving objects due to instrumental and methodological errors of navigation systems and their sensitive elements.
Техническим результатом является повышение точности определения текущих координат (позиционирования) подвижных объектов, движущихся по локсодромическим траекториям.The technical result is to increase the accuracy of determining the current coordinates (positioning) of moving objects moving along loxodromic trajectories.
Поставленная задача возникает при необходимости высокоточного позиционирования различных подвижных объектов (ПО) - морских судов, автомобилей, локомотивов и др., движущихся по локсодромическим траекториям.The posed problem arises when high-precision positioning of various moving objects (PO) is necessary - ships, cars, locomotives, etc., moving along loxodromic trajectories.
Технический результат достигается благодаря тому, что до начала движения ПО на основании картографической информации известная траектория движения ПО разбивается на участки, аппроксимируемые с заданной точностью локсодромическими отрезками, на которых существует функциональная связь между геоцентрическими координатами, позволяющая выразить две координаты через третью, а при движении ПО по локсодромической траектории измеренные навигационной системой текущие геоцентрические координаты ПО проецируются на истинную локсодромическую траекторию движения ПО, при этом координаты точки проекции определяются с учетом связи между геоцентрическими координатами на локсодромии и вычисления для одной из координат в каждый момент времени измерений нелинейной временной рекурсии, полученной в результате линеаризации нелинейного трансцендентного уравнения, полученного из условия минимума длины ортодромического отрезка между точкой с измеренными координатами ПО и точкой проекции на истинную локсодромическую траекторию его движения, координаты которой принимаются за истинные текущие геоцентрические координаты ПО.The technical result is achieved due to the fact that, prior to the start of the software movement, based on the cartographic information, the known software trajectory is divided into sections approximated with a given accuracy by loxodromic segments in which there is a functional relationship between geocentric coordinates, allowing two coordinates to be expressed in terms of a third, and when software moves along the loxodromic trajectory, the current geocentric coordinates of the software measured by the navigation system are projected onto the true loxodromic ПО the trajectory of the motion of the software, while the coordinates of the projection point are determined taking into account the relationship between the geocentric coordinates on the loxodrome and the calculation for one of the coordinates at each moment of measurement of nonlinear time recursion obtained by linearizing the nonlinear transcendental equation obtained from the condition of the minimum length of the orthodromic segment between a point with the measured coordinates of the software and a projection point on the true loxodromic trajectory of its movement, the coordinates of which are taken as true current current geocentric coordinates of the software.
Суть предложенного способа состоит в следующем. При решении задачи определения текущих координат ПО, движущегося по известной траектории, по зашумленным показаниям навигационной системы (НС) любого типа, точность позиционирования ПО можно существенно повысить путем точного трехмерного проецирования его координат, определенных по зашумленным измерениям НС, на истинную пространственную траекторию движения ПО. С этой целью на основании картографической информации (например, электронной карты) известная траектория движения ПО разбивается до начала движения на участки, аппроксимируемые с заданной точностью отрезками траектории, имеющими постоянный азимутальный угол А (т.н. локсодромическими отрезками).The essence of the proposed method is as follows. When solving the problem of determining the current coordinates of software moving along a known trajectory from the noisy readings of a navigation system (NS) of any type, the accuracy of software positioning can be significantly improved by accurately three-dimensionally projecting its coordinates determined from noisy measurements of the NS onto the true spatial path of the software. To this end, on the basis of cartographic information (for example, an electronic map), the known software trajectory is divided, prior to the start of the motion, into sections approximated with a given accuracy by trajectory segments having a constant azimuthal angle A (the so-called loxodromic segments).
Это позволяет решить задачу трехмерного проецирования координат ПО как задачу определения геоцентрических координат ξ, η, ζ точки пересечения D кратчайшей линии (ортодромии), проведенной на сфере Земли из точки текущего местоположения ПО С с координатами ξ1, η1, ζ1, определенной по зашумленным измерениям НС, с локсодромическим траекторным отрезком FG, аппроксимирующим текущий интервал траектории его движения (фиг. 1).This allows us to solve the problem of three-dimensional projection of PO coordinates as the problem of determining the geocentric coordinates ξ, η, ζ of the intersection point D of the shortest line (orthodromy) drawn on the Earth’s sphere from the point of the current location of PO C with coordinates ξ 1 , η 1 , ζ 1 determined by noisy measurements of the NS, with the loxodromic trajectory segment FG, approximating the current interval of the trajectory of its movement (Fig. 1).
Зависимость длины ортодромии CD (точнее, косинуса длины ортодромии CD) от геоцентрических координат определяется из выражения скалярного произведения векторов ОС ξ1, η1, ζ1 и OD ξ, η, ζ:The dependence of the CD orthodromy length (more precisely, the cosine of the CD orthodromy length) on the geocentric coordinates is determined from the expression of the scalar product of the OS vectors ξ 1 , η 1 , ζ 1 and OD ξ, η, ζ:
где r - радиус Земли.where r is the radius of the earth.
Данное выражение позволяет решить задачу проецирования координат ПО, определенных по зашумленным измерениям НС, как задачу минимизации длины дуги CD за счет выбора соответствующих геоцентрических координат. При решении используем известную связь между геоцентрическими координатами на локсодромической траектории, позволяющую выразить две координаты ξ, ζ через третью координату η [Соколов С.В. Синтез аналитических моделей пространственных траекторий и их применение для решения задач спутниковой навигации // Прикладная физика и математика, Т. 1. вып. 2. 2013. С. 3-12]:This expression allows us to solve the problem of projecting software coordinates determined by noisy NS measurements, as the problem of minimizing the arc length CD by choosing the appropriate geocentric coordinates. When solving, we use the well-known connection between geocentric coordinates on the loxodromic trajectory, which allows us to express the two coordinates ξ, ζ in terms of the third coordinate η [Sokolov SV Synthesis of analytical models of spatial trajectories and their application for solving satellite navigation problems // Applied Physics and Mathematics, vol. 1. issue. 2. 2013. S. 3-12]:
где ξ0, ζ0, η0 - геоцентрические координаты точки начала локсодромической траектории, А - азимутальный угол.where ξ 0 , ζ 0 , η 0 are the geocentric coordinates of the point of the beginning of the loxodromic trajectory, and A is the azimuthal angle.
Для определения значения переменной η*, обеспечивающего минимальную длину ортодромического отрезка CD, продифференцируем cosCD по η и приравняем полученное выражение к нулю:To determine the value of the variable η * , which ensures the minimum length of the orthodromic segment CD, we differentiate cosCD with respect to η and equate the resulting expression to zero:
откуда имеем уравнение:whence we have the equation:
Аналитическое решение трансцендентного уравнения (4) не представляется возможным, в связи с чем линеаризуем левую часть (4) в окрестности некоторого значения η*, получая в результате линейное уравнение:An analytical solution of transcendental equation (4) is not possible, and therefore we linearize the left-hand side of (4) in the vicinity of a certain value η * , resulting in a linear equation:
гдеWhere
Решая (5) для к-го момента времени и выбирая в качестве точки линеаризации η* значение данной координаты, полученное на предыдущем, (к-1)-м, временном шаге (что при существующих частотах съема навигационных измерений (≥100 Гц) даже для скоростных объектов обеспечивает весьма малые значения Δη), имеем следующее нелинейное рекуррентное выражение для определения текущих координат объекта в геоцентрической системе координат по зашумленным измерениям:Solving (5) for the k-th point in time and choosing as the linearization point η * the value of this coordinate obtained at the previous (k-1) -th time step (which, even at the existing sampling frequencies of navigation measurements (≥100 Hz), for high-speed objects provides very small values of Δη), we have the following non-linear recurrence expression for determining the current coordinates of the object in the geocentric coordinate system from noisy measurements:
Остальные координаты ξk, ζk точки D вычисляются по соотношениям (2), определяя тем самым координаты ПО на его истинной траектории движения, максимально близкие к координатам, определенным по зашумленным измерениям навигационной системы.The remaining coordinates ξ k , ζ k of the point D are calculated by relations (2), thereby determining the coordinates of the software on its true trajectory, as close as possible to the coordinates determined by the noisy measurements of the navigation system.
Предложенный способ позиционирования подвижных объектов позволяет существенно повысить точность определения текущих координат ПО за счет исключения ошибок измерения, приводящих к отклонению от истинной траектории движения ПО (т.е. приводящих к позиционированию ПО вне истинной траектории).The proposed method for positioning moving objects can significantly improve the accuracy of determining the current coordinates of the software by eliminating measurement errors leading to deviations from the true path of the software (i.e., leading to the positioning of the software outside the true path).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142837A RU2705733C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of increasing the accuracy of moving object positioning |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142837A RU2705733C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of increasing the accuracy of moving object positioning |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705733C1 true RU2705733C1 (en) | 2019-11-11 |
Family
ID=68580115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142837A RU2705733C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of increasing the accuracy of moving object positioning |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705733C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112034494A (en) * | 2020-09-14 | 2020-12-04 | 航科院中宇(北京)新技术发展有限公司 | System and method for calculating navigation point precision in aircraft flight navigation data |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380721C1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Method for satellite navigation of mobile objects of railway transport |
RU133285U1 (en) * | 2013-04-05 | 2013-10-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | SHIP INTEGRATED NAVIGATION AND FISHING COMPLEX |
US9607521B2 (en) * | 2014-09-15 | 2017-03-28 | Thales | Method for the real time calculation of a planned trajectory, notably of a flight plan, combining a mission, and system for managing such a trajectory |
RU2633093C1 (en) * | 2016-09-15 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ситиликс" | Method and system for improving accuracy of determining location of global navigation satellite system consumers by digital marking of road network sections |
-
2019
- 2019-01-18 RU RU2018142837A patent/RU2705733C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380721C1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Method for satellite navigation of mobile objects of railway transport |
RU133285U1 (en) * | 2013-04-05 | 2013-10-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | SHIP INTEGRATED NAVIGATION AND FISHING COMPLEX |
US9607521B2 (en) * | 2014-09-15 | 2017-03-28 | Thales | Method for the real time calculation of a planned trajectory, notably of a flight plan, combining a mission, and system for managing such a trajectory |
RU2633093C1 (en) * | 2016-09-15 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ситиликс" | Method and system for improving accuracy of determining location of global navigation satellite system consumers by digital marking of road network sections |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112034494A (en) * | 2020-09-14 | 2020-12-04 | 航科院中宇(北京)新技术发展有限公司 | System and method for calculating navigation point precision in aircraft flight navigation data |
CN112034494B (en) * | 2020-09-14 | 2023-09-22 | 航科院中宇(北京)新技术发展有限公司 | System and method for calculating navigation point precision in aircraft flight navigation data |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wu et al. | Velocity/position integration formula part I: Application to in-flight coarse alignment | |
Santana et al. | Estimation of trajectories of pipeline PIGs using inertial measurements and non linear sensor fusion | |
CN109564292B (en) | Method and system for position determination | |
CN103438890B (en) | Based on the planetary power descending branch air navigation aid of TDS and image measurement | |
US20150219459A1 (en) | Method for determining future position boundary for a moving object from location estimates | |
CN109643116A (en) | System and method for positioning mobile object | |
RU2705733C1 (en) | Method of increasing the accuracy of moving object positioning | |
Tao et al. | Precise displacement estimation from time-differenced carrier phase to improve PDR performance | |
CN113049052B (en) | Flow measurement method for river with large sand content | |
KR102198298B1 (en) | Airborne Platform Radar Apparatus for Tracking Ground or Sea Target and Operating Method for the same | |
RU2697859C1 (en) | Method for determining location of a ground mobile object | |
RU2617147C1 (en) | Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles | |
RU2669773C1 (en) | Method for determining the velocity modulus of a non-maneuvering aerodynamic target from samples of range measurements | |
RU2502049C1 (en) | Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals | |
RU2664978C2 (en) | Odometric system of navigation | |
RU2690203C1 (en) | Vehicles positioning accuracy increasing method | |
RU2617447C1 (en) | Method of determining range to fixed radiation source by moving direction finder | |
Koshaev | Multiple model algorithm for single-beacon navigation of autonomous underwater vehicle without its a priori position. part 2. simulation | |
RU2629539C1 (en) | Method of measurement of magnetic course of mobile object | |
RU2503923C1 (en) | Method to calibrate magnetic compass of pedestrian | |
RU2773872C2 (en) | Odometric navigation system | |
RU2406098C1 (en) | Method of determining slant distance to moving target using minimum number of bearings | |
CN104482943B (en) | On-line calibration method for scalefactorerror of DVL (Doppler velocity log) | |
RU2689840C1 (en) | Vehicle positioning device | |
Rozenberg et al. | Improving the positional accuracy of the airborne vehicle during its motion along the predetermined path |