CC BY
23
УДК 004.42
О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ИНСТРУМЕНТОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ
Андрей Геннадьевич Ханин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры прикладной информатики и информационных систем, тел. (383)343-18-53, e-mail: khanin@ngs.ru
В статье приводятся примеры специализированных программ «ModBis24», «Etna», разработанных при непосредственном участии автора. Основной целью разработки является совершенствование методов и алгоритмов сбора, обработки, хранения и использования измерений ГЛОНАСС и GPS.
Ключевые слова: компьютерные программы, обработка измерений, прикладное программирование, спутниковая навигация, ГЛОНАСС, GPS.
ON IMPROVEMENT OF TOOLS FOR COMPUTER PROCESSING OF NAVIGATION INFORMATION
Andrey G. Khanin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Senior Lecturer at the Department of Department of Applied Informatics and Information Systems, tel. (383)343-18-53, e-mail: khanin@ngs.ru
The article gives examples of specialized programs «ModBis24», «Etna», developed with the direct participation of the author. A key goal of development is to improve the methods and algorithms of collecting, processing, storage and use of GLONASS and GPS measurements.
Key words: computer program, software, satellite navigation, measurement processing, GLONASS, GPS.
Введение
Спутниковые навигационные системы ГЛОНАСС и GPS являются достаточно актуальными и востребованными научно-техническими разработками. По своей структуре они представляют собой сложные аппаратно-программные комплексы, позволяющие конечным потребителям с высокой точностью определять собственное местоположение, параметры движения, а также синхронизировать собственное локальное время с эталонным.
При формировании эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС/GPS, а также при непосредственной обработке навигационных измерений используется специализированное программное обеспечение (СПО) [1]. Разработку подобного СПО ведут и специалисты Службы времени и частоты в Сибирском научно-исследовательском институте метрологии. Примерами специализированных программ являются приложения «ModBis24» и «Etna», разработанные при непосредственном участии автора. Ключевой целью их разработки стало
совершенствование методов и алгоритмов сбора, обработки, хранения и использования навигационных измерений ГЛОНАСС и GPS.
Материал для работы и исследований
Согласно техническому заданию, программный пакет «ModBis24» призван решать обширный круг задач, а именно: отработку методов и алгоритмов вычисления параметров движения спутниковых группировок ГЛОНАСС и GPS; исследование влияния различных факторов на точность оценивания параметров орбит; исследование математических моделей орбитальных группировок, измерительных каналов и возмущений; исследование и сравнительный анализ методов и алгоритмов уточнения орбит по данным траекторных измерений; исследование и сравнительный анализ методов и алгоритмов предварительной обработки траекторных измерений и другие задачи.
Рис. 1. Пример графического отображения траектории движения спутника
в «МоёБ1в24»
Программный пакет «Etna» служит для сбора с приёмной аппаратуры SR620, обработки и формирования массивов с результатами навигационных измерений ГЛОНАСС/GPS (частот и моментов времени) с целью последующего формирования на их основе эфмеридно-временного обеспечения (ЭВО).
В настоящее время работа над программными приложением «ModBis24» завершена на 100%. У приложения имеются акты внедрения во ФГУП «Сибирском государственном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте метрологии» (г. Новосибирск), в ОАО «Информационные спутниковые системы им. М.Ф. Решетнёва» (г. Железногорск), во ФГАОУ ВО Сибирском федеральном университете (г. Красноярск).
Рис. 2. Пример графического интерфейса программного пакета «Etna»
Результаты
Особенностями актуальной версии приложения являются обобщение накопленных методов и алгоритмов моделирования и хранения массивов тра-екторных измерений в единый программный пакет с адаптированным под пользователя интерфейсом для ОС семейства MS Windows; обобщение разработанного математического аппарата, описывающего модели орбитальной группировки, измерительных каналов и возмущений; обобщение накопленных методов и алгоритмов предварительной обработки массивов траекторных измерений; обобщение улучшенных математических моделей, методов и алгоритмов обработки измерений; анализ и контроль получаемых измерений на корректность и точность путем сопоставления их с реальными измерениями ГЛОНАСС и GPS.
При непосредственном участии автора в «ModBis24» был предложен и реализован алгоритм предаварительной обработки навигационных измерений на основе фильтра Калмана [2-3]. Кроме этого, автор участвовал в разработке интерфейса пользователя и программной реализации нескольких модулей.
В настоящее время работа над программными приложением «Etna» завершена на 90%. Запуск приложения в работу и акт внедрения во ФГУП «СНИИМ» предполагается в третьем квартале 2017 года.
Особенностями актуальной версии программного пакета «Etna» являются обобщение методов и алгоритмов сбора, обработки и хранения массивов тра-екторных измерений в единый программный пакет с адаптированным под пользователя интерфейсом для ОС семейства MS Windows; возможность оперативной адаптации под различные модели приемников навигационных сигналов; оптимизация для ускорения операций обработки поступающих с навигационных приёмников данных.
При непосредственном участии автора в программном пакете «Etna» был реализован алгоритм обработки навигационных измерений в режиме реального времени, а также разработан обновленный и более удобный интерфейс пользователя.
Кроме этого, на основе «Etna» прошел апробацию предложенный автором рекуррентный алгоритм оценивания градиента на основе фильтра Калмана [4-5].
Заключение
Специализированное программное обеспечение «ModBis24» и «Etna» позволило совершенствовать компьютеризированные средства сбора, обработки, хранения и использования навигационных измерений ГЛОНАСС и GPS. Помимо этого, СПО позволило отрабатывать новые методы и алгоритмы обработки навигационных измерений [3-5].
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена корректным применением методов математического анализа, методов математической теории устойчивости, теории фильтрации, методов теории вероятностей и математической статистики. Полученные с помощью СПО результаты хорошо согласуются с данными отработки траекторных измерений и с результатами модельных исследований.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ярлыков М. С. Спутниковые радионавигационные системы. Выпуск 1. Коллективная монография / Под ред. М. С. Ярлыкова, - М : Издательство «Радиотехника», 2013 г. -190 стр.: ил.
2. Ханин А. Г. Программный имитатор измерительной информации с использованием продукции компании D-Link // Журнал «Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники». Томск: Изд-во ТУСУР, 2012, № 1 (25), Часть 2, С. 198-202.
3. Ханин А. Г. Пример внедрения результатов диссертационной работы в образовательный процесс посредством учебного центра = Examples of use results of the thesis in the educational process by educational center / А. Г. Ханин // Развитие единой образовательной информационной среды : материалы 14 междунар. науч.-практ. конф. - Томск : Изд-во Том. унта, 2015. - С. 95-98. - ISBN 978-5-7511-2392-5.
4. Ханин А. Г. Практическое применение рекуррентного алгоритма оценивания градиента = Practical use of the algorithm estimating the gradient / А. Г. Ханин // Информация: передача, обработка, восприятие : материалы междунар. науч.-практ. конф., Екатеринбург,12-13 янв. 2016 г.). - Екатеринбург : УрФУ, 2016. - C. 133-145. - ISBN 978-5-321-02478-2.
5. Khanin A. G. Gradient estimation algorithm based on the Kalman filter / A. G. Khanin // Stability and control processes : proc. of intern. conf. in memory of V. I. Zubov (SCP), Saint Petersburg, 5-9 Oct. 2015. - Saint Petersburg : IEEE, 2015. - P. 55-57. - DOI: 10.1109/SCP.2015.7342057.
© А. Г. Ханин, 2017
