Исследование алгоритмов разрешения неоднозначности при интерферометрических измерениях по сигналам спутниковых радионавигационных систем

Костырев К.Ю.; Алешечкин А.М.

Системы управления, космическая навигация и связь

V. I. Kokorin, G. K. Makarenko, A. M. Aleshechkin

Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia MOBILE TECHNICAL MEANS FOR EXAMINATION OF ENERGY OBJECTS

The technical means of condition diagnostics of overhead power lines of any voltage class by using modern infrared video devices and satellite radionavigational systems are considered in the article.

УДК 621.396.96

К. Ю. Костырев, А. М. Алешечкин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ РАЗРЕШЕНИЯ НЕОДНОЗНАЧНОСТИ ПРИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ПО СИГНАЛАМ СПУТНИКОВЫХ

РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Представлены методы определения ориентации объектов при интерферометрических измерениях по сигналам спутниковых радионавигационных систем. Изучен вопрос разрешения неоднозначности при интерферометрических измерениях. Анализируется переборный метод разрешения неоднозначности.

Определение ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) интерферометрическим методом сопряжено с проблемой неоднозначности в измеренных значениях разностей фаз принятых сигналов. Эта проблема может быть разрешена путем применения переборного метода [1], использующего свойство целочисленности фазовых неоднозначностей. Основным достоинством данного метода является возможность уменьшения времени, требуемого для определения угловой ориентации объекта.

Определение ориентации объекта по сигналам СРНС с применением переборного метода разрешения неоднозначности состоит из следующих процедур [1]:

- приема сигналов от п космических аппаратов (КА) СРНС на разнесенные две или более антенны, расположенные параллельно одной или двум осям измеряемого объекта;

- измерения фазового сдвига между принятыми сигналами от каждого КА;

- подбора значений целочисленных неоднозначностей в измерениях фазовых сдвигов для минимального созвездия из двух или трех КА, позволяющего определить возможные значения угловой ориентации;

- исключения возможных значений угловой ориентации, не соответствующих априорным данным об ориентации антенной системы и расстоянии между разнесенными антеннами;

- проверки оставшихся значений угловой ориентации путем расчета неоднозначностей N для измеренных фазовых сдвигов КА, не вошедших в минимальное созвездие;

- определения угловой ориентации по фазовым сдвигам сигналов всех принимаемых КА. При этом значение, соответствующее искомой угловой ориентации объекта, определяется по условию максимума функции правдоподобия.

Значения угловой ориентации для минимального и полного созвездий КА определяются путем решения системы уравнений:

\kxrX +kyi • Y + kzl-Z = л •(М, +j),

IX2 + Y2 + Z2 = B2,

(1)

где i = 1, ..., n - текущий номер КА; n - число КА, используемых для определения угловой ориентации; кх, ку, кг - направляющие косинусы векторов-

направлений от объекта до i-го КА в текущий момент времени измерений; ji - измеренное и скорректированное с учетом систематической погрешности значение фазового сдвига сигнала i-го КА (в циклах); - длина волны сигнала i-го КА; Ni - значение целочисленной неоднозначности сигнала i-го КА (в циклах), удовлетворяющее условию

N1 < int ^ — + 0,5 j; В - расстояние между антеннами, при n < 3 - известное с высокой точностью, при n > 3 - подлежащее уточнению в процессе решения системы уравнений; X, Y, Z - неизвестные значения относительных координат фазового центра второй антенны относительно первой.

Решение системы линейных уравнений (1) при n > 3 находится по методу наименьших квадратов:

n 2

Q = Е(k*x+k^y+k*z - ф) ® min

(2)

где Ф,. = л,. • (N + ф,).

В ходе выполнения данного исследования были сформированы алгоритмы применения переборного метода, написана компьютерная программа на языке

Решетневские чтения

С++ Builder 2009. Эта программа выполняет расчет фазовых сдвигов сигналов КА, определяет неоднозначности для всех космических аппаратов по минимальному созвездию КА, а также оптимальное значение угловой ориентации объекта и вероятность правильного разрешения неоднозначности фазовых измерений, рассчитывает погрешности определения азимута, угла места и базы.

В результате моделирования получены зависимости вероятностей правильного определения неоднозначности от значения погрешности измерения фазы для частот L1 и L2 СРНС ГЛОНАСС и GPS, а также зависимости погрешностей определения азимута, угла

места и длины базы от погрешности измерения фазы для тех же частот.

Анализ результатов моделирования показал, что разработанный алгоритм может быть использован для определения угловой ориентации подвижных объектов при расстоянии между антеннами интерферометра до 0,5 м.

Библиографическая ссылка

1. Пат. 2379700 Российская Федерация. Способ угловой ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем / Алешечкин А. М., Коко-рин В. И., Фатеев Ю. Л. Опубл. 20.01.2010, Бюл. № 2.

K. Yu. Kostyrev, A. M. Aleshechkin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

EXAMINATION OF AMBIGUITY DOING ALGORITHMS IN INTERFEROMETRIC MEASURINGS BY SIGNALS OF SATTELITE RADIO NAVIGATION SYSTEMS

The methods of objects orientation definition in interferometric measuring by signals of satellite radio navigation systems are shown. The question of ambiguity doing in interferometric measuring is studied. The excess method of ambiguity doing is analyzed and realized.

УДК 629.78.054:621.396.018

С. С. Красненко, А. В. Пичкалев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ИМИТАТОР РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ В МОДУЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ

Для высокоточного позиционирования спутников, находящихся на геостационарной и высокоэллиптической орбите, требуется специальная радионавигационная аппаратура, для отработки которой необходим имитатор радиосигналов. Обычные имитаторы не позволяют создавать ситуации, схожие с реальными, для космических аппаратов, находящихся на высотах более 5 000 км. Современные технологии облегчают создание но-

вых имитаторов.

Позиционирование абонентов навигационными спутниками не ограничивается поверхностью Земли и околоземным пространством. Точное определение местонахождения также необходимо для космических аппаратов (КА), находящихся на геостационарных и высокоэллиптических орбитах. Однако из-за того что навигационное поле для КА, находящегося на орбите выше 5 000 км, распадается на локальные сигналы, применение обычных навигационных приемников является невозможным и необходима разработка специальной аппаратуры радионавигации (АРН). Проверка и отладка этой аппаратуры должна проводиться на контрольно-испытательной аппаратуре, в состав которой входит имитатор радионавигационных сигналов (ИРНС), эмулирующий функционирование АРН на соответствующей орбите.

На сегодняшний день существуют различные имитаторы радионавигационных сигналов. Серийные ИРНС формируют навигационный сигнал для приемников, находящихся в навигационном поле на высоте не более 100 км, что не дает возможности использовать их для отладки и испытаний орбитальной АРН. Необходима разработка специального ИРНС, возможность перепрограммирования которого позволяет широко использовать его для разных типов летательных и космический аппаратов и высот орбит.

Наибольшее распространение получили два вида реализации ИРНС:

- ИРНС на дискретных синтезаторах;

- ИРНС на векторных генераторах.

Чаще всего встречается реализация ИРНС, которая имеет в каждом канале имитации радионавигацион-

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Костырев К.Ю., Алешечкин А.М.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Костырев К.Ю., Алешечкин А.М.

EXAMINATION OF AMBIGUITY DOING ALGORITHMS IN INTERFEROMETRIC MEASURINGS BY SIGNALS OF SATTELITE RADIO NAVIGATION SYSTEMS