Методы и алгоритмы обработки информации для позиционирования мобильных промышленных объектов на базе ГЛОНАСС/GPS

• Автор: Долганюк, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Обработка кодовых измерений ГЛОНАСС в абсолютном режиме.

1.1. Введение в теорию определения координат спутниковым навигационным методом.

1.1.1. Принцип определения координат спутниковым навигационным

методом

1.1.4. Принцип определения расстояний до спутников.

1.2.1. Ошибки часов спутника .

1.2.2. Ошибки вычисления орбит.

1.2.3. Атмосферные ошибки ионосферные и тропосферные задержки

сигнала

1.2.4. Многолучевость

1.2.5. Геометрический фактор ухудшения точности
1.3. Алгоритмы определения координат и коррекции часов спутников ГЛОНАСС
1.3.1. Алгоритм определения координат спутника на момент обсервации в системе
1.3.2. Алгоритм определения координат спутников ГЛОНАСС в системе
1.3.3. Алгоритм преобразовании общеземных координат между системами и ПЗ.
1.4. Алгоритм моделирования атмосферных задержек.
1.4.1. Алгоритм моделирования ионосферы
1.4.2. Алгоритм моделирования тропосферы.
1.5. Алгоритм определения координат потребителя по кодовым дальностям в абсолютном режиме
1.6. Алгоритм определения фактора понижения точности.
1.7. Алгоритм перебора созвездий спутников для определения оптимального навигационного решения.
1.8. Обобщенный алгоритм определения координат но кодовым дальностям в абсолютном режиме
1.9. Выводы к первой главе.
2.1. Дифференциальный режим измерений но кодовым дальностям
2.1.1. Классификация современных дифференциальных систем спутниковой навигации
2.2. Формат дифференциальных поправок .
2.2.1. Сообщение 3. Параметры базовой станции
2.2.2. Сообщение 1. Дифференциальные коррекции кодовых дальностей для спутниковой системы .
2.2.3. Сообщение . Дифференциальные коррекции кодовых дальностей для спутниковой системы ГЛОНАСС.
2.3. Традиционные методы дифференцирования навигационного решения
2.4. Дифференцирование навигационного решения методом вторых кодовых разностей
2.5. Статистическая оценка метода дифференцирования по вторым кодовым дальностям.
2.6. Применение фильтра Калмана к дифференцированному навигационному решению. Анализ результатов
2.7. Выводы ко второй главе.
Глава 3. Обработка фазовых измерении от спутниковых навигационных
3.1. Общий принцип обработки фазовых измерений навигационной аппаратуры
3.2. Дифференцирование фазовых измеренных дальностей
3.2.1. Первые фазовые разности
3.2.2. Вторые фазовые разности
3.2.3. Третьи фазовые разности
3.3. Алгоритм определения местоположения в дифференциальном режиме, используя третьи фазовые разности, методом взвешенных наименьших квадратов.
3.4. Статистическая оценка алгоритма определения координат но третьим фазовым разностям.
3.5. Алгоритм определения местоположении в дифференциальном режиме, используя вторые фазовые разности, методом взвешенных наименьших квадратов.
3.6. Статистическая оценка алгоритма определения координат по вторым фазовым разностям.
3.7. Выводы к третьей главе.
Глава 4. Позиционирование мобильных объектов в промышленности.
4.1. Типовая схема реализации задачи позиционирования в
дифференциальном режиме.
4.2. Цифровая пространственная модель.
4.2.1. Общий метод построения цифровых пространственных моделей.
4.2.2. Метод автоматической съемки данных для построения цифровой пространственной модели для железнодорожных сортировочных станций
4.3. Позиционирование мобильных промышленных объектов на пространственных цифровых моделях.
4.3.1. Преобразование из картезианских в географические координаты
4.3.2. Преобразование географических координат в локальную декартову систему.
4.4. Применение разработанных методов и алгоритмов для системы позиционирования локомотивов на железнодорожных сортировочных станциях
Заключение
Список литературы


Исследование традиционных алгоритмов обработки спутниковой навигационной информации и определение их недостатков, связанных в основном с отсутствием статистического анализа полученных решений. Классификация и анализ факторов, влияющих на точность определения координат. Особое внимание следует уделить таким факторам понижения точности, ошибка от которых может быть значительно минимизирована методами математического и компьютерного моделирования. Разработка алгоритмов навигационных решений в абсолютном и дифференциальном режимах с использованием кодовых и фазовых измерений навигационных сигналов. Разработка метода определения оптимального навигационного решения, фильтрация измерений и их сглаживание на основе статистической обработки измерений. Разработка метода построения пространственных цифровых моделей и способов идентификации мобильных объектов на них. Для этого необходимо создать алгоритм постобработки навигационных данных и структуру базы данных для хранения пространственной информации и логической связи ее с напольными объектами. Методы исследовании. Поставленные задачи решались с использованием методов математического моделирования, статистического анализа, методов оптимизации, астрофизики, имитационного моделирования и методов разработки специального программного обеспечения для анализа и обработки больших объемов навигационных данных. При разработке методов построения пространственных цифровых моделей и преобразования координат был использован материал из области классической и космической геодезии. Также были использованы специальные алгоритмы оптимизации вычислений для операций с матрицами больших размерностей. Основные научные положения, выносимые на защиту, и их научная новизна. Разработка обобщенного алгоритма на основе анализа, статистической оценки и систематизации традиционных алгоритмов определения координат по кодовым дальностям в абсолютном режиме измерений. Метод определения координат по кодовым измерениям в дифференциальном режиме с использованием нелинейного фильтра Калмана. Метод определения координат подвижного объекта в дифференциальном режиме по вторым и третьим фазовым разностям с использованием взвешенного метода наименьших квадратов. Разработка технологии идентификации мобильных промышленных объектов на пространственных цифровых моделях. Практическая значимость диссертации заключается в создании алгоритмической базы, на основе которой можно создавать специальное программное обеспечение определения координат подвижных и статических объектов в реальном масштабе времени и в режиме постобработки. Использование алгоритмов позволит несколько раз уменьшить стоимость навигационных приемников по сравнению с западными аналоями, имеющими похожую функциональность. Достоверность полученных результатов подтверждается применением научнообоснованных методов исследования и положительной апробацией работы в рамках системы автоматического управления локомотивами на сортировочных станциях САУЛ, создаваемой для ОАО РЖД. Западносибирской железной дороги, Солнечная Московской железной дороги и Окуловка Октябрьской железной дороги. Основные положения и результаты исследования одобрены на научных семинарах кафедры АСУ МГГУ гг. Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть работ. Глава 1. Обработка кодовых измерений ГЛ в абсолютном режиме. В первой главе описываются традиционные методы и алгоритмы обработки информации от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и . Весь излагаемый материал относится исключительно к кодовым измерениям в абсолютном режиме. Введение в теорию определения координат спутниковым навигационным методом. Принцип определения координат спутниковым навигационным методом. Задача определения координат спутниковым навигационным методом сводится к вычислению координат спутников и расстояний до них. На рисунке 1 наглядно изображен принцип определения местоположения на плоскости найденное расстояние до спутника с учетом ошибки позволяет определить координаты на множестве решений, представленных на фигуре кольцеобразной формы в проекции.